JPH09501519A - 特に工業的大形プラントに対するプロセス制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特に工業的大形プラントに対するプロセス制御方法において、プロセス運転のためにデータが運転および監視レベルにおける運転手段からバスシステムを経てプロセスレベルにおける自動化装置へ伝送され、またプロセス監視のためにデータがプロセスレベルにおける自動化装置から運転および監視レベルにおける指示手段へ伝送される。プロセスレベルで伝送されたデータへの迅速なアクセスを達成するため、プロセス運転のためのデータがさまざまな予め定められた運転形式に関係してさまざまなデータ形式に分割され、またこれらのデータ形式に従ってブロックごとに分類されて運転および指示レベルからプロセスレベルへ伝送され、また自動化装置（９、１０）に含まれているプログラムがそのつどの運転の実行のために予め分類されたデータにアクセスする。

Description

【発明の詳細な説明】 特に工業的大形プラントに対するプロセス制御方法 本発明は、プロセス運転のためにデータが運転および監視レベルにおける運転 手段からバスシステムを経てプロセスレベルにおける自動化装置へ伝送され、ま たプロセス監視のためにデータがプロセスレベルにおける自動化装置から運転お よび監視レベルにおける指示手段へ伝送されるようにした特に工業的大形プラン トに対するプロセス制御方法に関する。 自動化されて作動する工業的大形プラントではプロセスレベルにおいて多数の 個別機能が自動化装置により共同作用的に制御かつ調節される。個々の自動化装 置はバスシステムを介して互いに通信し、またプロセス運転、すなわち自動的に 進行するプロセスへの干渉を行いプロセスを監視する運転および監視レベルにお けるプロセス制御ユニットと通信する。運転および監視レベルとプロセスレベル との間では非常に大きいデータ量が伝送されるので、これらのデータを、大きい データ量にもかかわらずデータへの迅速なアクセスを可能にし、またその際にプ ラントの変更および拡張に容易に適応し得るようにトランスペアレントであるデ ータ構造において伝送するという課題が課せられる。 この課題は、本発明によれば、冒頭に記載した種類のプロセス制御方法におい て、プロセス運転のためのデータがさまざまな予め定められた運転形式に関係し てさまざまなデータ形式に分割され、またこれらのデータ形式に従ってブロック ごとに分類されて運転および指示レベルからプロセスレベルへ伝送され、また自 動化装置に含まれているプログラムが運転の実行のために予め分類されたデータ にアクセスすることにより解決される。運転および監視レベルからプロセスレベ ルへ伝送されるデータをさまざまな運転形式に従って予め分類することによりデ ータへの迅速なアクセスが可能にされる。 その際有利には、プロセスレベルにおいてプラントの個別機能の際に測定およ び調節過程と制御過程とが区別され、その際にそれに応じてプロセス運転のため のデータが測定および調節過程に対するデータおよび制御過程に対するデータに 分割される。 プロセス運転のためのデータの別の分割として、伝送すべき数値に対するデー タおよび２値の切換過程に対するデータに分割されることは好ましい。 プロセス運転は、好ましくは、運転および監視レベルに指示のためにもたらさ れたさまざまなプラントの図、たとえばさまざまなプラント部分を階層的に分け て示す調節ループ図、測定値表示を有する図（測定値グループ図）および制御図 のような図を介して行われる。その際にさまざまな図形式に相応するさまざまな 運転形式または運転可能性が対応付けられており、その際にプロセス運転のため のデータは図形式およびそれらに対応付けられている運転形式に関係して分類さ れている。たとえば調節ループ図から数値的な測定値および調節値として固有の データブロックに分類して入れられているたとえば目標値または調節パラメータ のような調節値の設定のみが可能である。他のデータブロックには、たとえば制 御図からのみ操作され得るドライブのスイッチオンおよびスイッチオフのような ２値の切換過程に対するデータが分類して入れられている。その際に前記の分類 規範は既に互いに結び付けられている。 データはブロック内で好ましくは標識によりプラントの構造に関係して分類さ れているので、操作すべきプラント範囲、機能グループまたは機能ユニットへの データの迅速な対応付けがプラントの階層的分類に相応して可能である。 プロセス運転のためのデータの受信を確認するため、プロセスレベルの個々の 自動化装置において本発明による方法の有利な実施態様に相応して、プロセス運 転のためにプロセスレベルに伝送されるデータにそこで運転プロトコル番号が対 応付けられ、また運転ブロトコル番号を有するデータが運転および監視レベルに 逆伝送される。運転プロトコル番号の対応付けにより、運転および監視レベルに おいて送り戻されたデータへの迅速なアクセスが行えるように、運転プロトコル の構造に適合させて、伝送されたデータの再評価または再分類が行われる。番号 対応付けの際に空き場所を有する固定の番号範囲はデータの自動的な組み入れを 可能にし、またこうしてドイツ特許出願公開第 4125374号明細書から知られてい るようにバスシステム上のデータ整理のために役立ち得るデータ選択インタフェ ースと共同作用する。 プロセス事象を可視化するためプロセスレベルにおいてプロセスス状態を記述 するデータがさまざまな予め定められた状態形式に関係して分割され、また状態 形式に従ってブロックごとに分類されてサイクリックに運転および監視レベルへ 伝送される。それにより運転および監視レベルのデータへの迅速なアクセスが達 成される。 この関連で、好ましくは、運転および監視レベルにおけるさまざまな図形式が さまざまな状態形式に対して発生され、またプロセスレベルから運転および監視 レベルへサイクリックに伝送されるデータがさまざまな図形式に対応付けられて いる状態形式に従って分類されている。たとえば、調節ループは調節ループ図の なかに示されており、また目標値、実際値および調節パラメータのような付属の 調節器値は、それ自体再び測定値およびその他の数値のようなさまざまなデータ に従って分割されていてよい固有のデータブロックで伝送される。 以下、図面を参照して本発明を一層詳細に説明する。 図１は運転および監視レベルおよびプロセスレベルを有する工業的プラントの 自動化構造の一例、 図２は運転および監視レベルでのデータ処理の一例、 図３は運転および監視レベルで監視されるプロセスを表示するためのさまざま な図の構造の一例、 図４はプロセスレベルでのデータ処理の一例である。 図１はたとえばドイツ特許出願公開第 4125374号明細書から知られているよう な工業的大形プラントの自動化構造の一部分を示す。運転および監視レベルにお いてモニター２、キーボード３およびプリンタ４を有するプロセス制御ユニット １が配置されている。モニター２およびプリンタ４はプロセス監視またはキーボ ード３を介して行われるプロセス運転のプロトコル作成のために用いられる。多 数のこのような入力および出力装置を設けることができる。プロセス制御ユニッ ト１は連結要素５を介してバスシステム６と接続されており、このバスシステム にはプロセスレベルで再び連結要素７、８を介して多数の自動化装置９、１０が 接続されている。これらは、ドイツ特許出願公開第 4125374号明細書に記載され ているように、プラントの構造に相応して群にまとめられていてよく、その際に 好ましくは伝送すべきデータの制御および整理を行い得るデータ選択連結要素が 使用される。自動化装置９および１０にはプロセスに影響を与えるための手段１ １、たとえばスイッチオンおよびスイッチオフ可能な駆動部ならびに作動中のプ ロセスの状態を検出するための手段、たとえば測定値発信器が接続されている。 図２は運転および監視レベル、すなわち入力／出力装置２、３および４と接続 されている制御ユニット１内でデータを処理するための構造を示す。モニター２ 上にプロセス監視のために流れ図ＦＢ、測定値グループ図ＭＢ、調節ループ図Ｒ Ｂ、制御図ＳＢおよび障害報知ＳＭが示され得る。個々の図は、図１が示すよう に、直接に相応の名称を入力することにより、またはそれぞれ上位の図からの、 または特定の図形式、たとえば調節ループ図ＲＢ内の階層的選択により、等しい 形式の図のページングにより呼び出され得る。カーソルにより、または機能キー 選択により流れ図ＦＢから呼び出され得る制御図ＳＢは階層的にプラント範囲図 ＳＢ１、機能グループ図ＳＢ２、機能ユニット図ＳＢ３および報知図ＳＢ４に配 列されており、それらのなかにプラントの階層的構造が個々のプラント範囲から 出発して機能グループおよび機能ユニットを経て個々の操作すべき負荷装置に至 るまでそれぞれ機能ブロックの形態で示されている。以下でなお説明するように プラントの制御はこれらの制御図ＳＢから行われる。 図２に示すように、プロセス運転のためにデータはデータモジュールＤＢ１で 事象制御されてバスシステム６を経てプロセスレベルへ伝送される。データモジ ュールＤＢ１でプロセス運転のためのデータはさまざまな予め定められた運転形 式に関係してブロックごとにさまざまなデータ形式に分割かつ分類される。第１ のブロックＤＢ１１は測定および調節過程を操作するための伝送すべき数値Ｗ１ 、すなわち操作される測定値限界、、調節器目標値、調節器パラメータ、調節器 作動形式および測定範囲変更を含んでいる。これらの数値はそれぞれ操作すべき 負荷装置（調節器、測定装置）に対する対応付けられている標識Ｋ１と一緒にプ ロセスレベルで伝送される。 別のブロックＤＢ１２はたとえば制御過程の操作のための手動操作値のような その他の数値Ｗ２を含んでいる。これらの数値Ｗ２は同じくそれぞれ操作すべき 負荷装置に対する標識Ｋ２と一緒に伝送される。 第３のブロックＤＢ１３はデータとしてたとえば駆動部のスイッチオンおよび スイッチオフのような２値のスイッチング処理に対するダイナミックビットを含 んでいる。 最後に、プロセスレベルの個々の自動化装置９、１０による障害報知の発信を 阻止またはレリーズするためのデータが含まれている第４のブロックが存在して いる。それによって、たとえば修理のためにプラント内の当該個所で作業が行わ れているときに、障害報知の発生を一時的に阻止することが可能である。 プロセス運転のためのデータはブロックごとに測定および調節過程の操作のた めのデータ（ブロックＤＢ１１）および制御過程の操作のためのデータ（ブロッ クＤＢ１２およびＤＢ１３）に分類されており、その際に後者は再び数値データ （ブロックＤＢ１２）および２値データ（ブロックＤＢ１３）に分割されている 。ブロック内でデータは標識により、操作すべきプラント範囲、機能グループお よび機能ユニットに従って分類されている。 図２からわかるように、方法技術的な流れ図ＦＢは単にプロセス事象の可視化 および制御図ＳＢ、ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３およびＳＢ４の選択（図３）の役割 をする。それに対して流れ図ＦＢからのプロセス運転は行われない。 プロセスレベルからの測定値が示される測定値グループ図ＭＢからプロセスレ ベルにおける測定個所の操作が行われる。そのためにデータブロックＤＢ１１で たとえば測定値範囲がそれぞれ下側および上側測定値限界に対する数値ならびに 測定値の発信のレリーズまたは阻止のための命令データの形態で伝送される。た とえば補正値のようなその他の数値はデータブロックＤＢ１２に伝送される。 プロセスレベルでの調節過程の操作は、調節器作動形式、調節器パラメータ、 目標値および実際値のような重要な値を有する相応の調節器が示されている調節 ループ図ＲＢから行われる。これらの値を変更または設定するためのデータは数 値としてデータブロックＤＢ１１に、またたとえば補正値のようなその他のデー タはデータブロックＤＢ１２に伝送される。 プラントの測定および調節過程の操作が測定値グループ図ＭＢおよび調節ルー プ図ＲＢから行われている間に、プラントはプロセスへの制御技術的干渉に関し て、すなわちプロセスの制御に関して専ら制御図ＳＢから運転される。前記のよ うに、個々の制御図ＳＢ、ＳＢ１〜ＳＢ４は流れ図ＦＢから、制御図名称の入力 により、制御図の階層でそれぞれ上位または下位に対応付けられている制御図か ら、階層レベルの制御図のページングにより、またはカーソルによる流れ図の相 応の駆動部の選択により選ばれ得る。プラント範囲、プラントの機能グループお よび機能ユニットのスイッチオンおよびスイッチオフは付属の制御図から行われ 、その際にスイッチング処理に対する命令はダイナミックビットの形態でデータ ブロックＤＢ１３に伝送される。さらに数値入力がたとえば手動操作値の形態で データブロックＤＢ１２に伝送される。障害報知の阻止またはレリーズのための 命令は、前記のように、データモジュール１のデータブロックＤＢ１４に伝送さ れる。 予め分類されたデータを有するデータモジュールＤＢＩは連結要素５およびバ スシステム６を経てプロセスレベルへ伝送される。 図４はプロセスレベルにおけるデータ処理を示す。連結要素７を介してデータ モジュールＤＢ１が受信される。数値的な測定値限界および調節器値はデータブ ロックＤＢ１１内で、また測定および調節過程の操作の役割をするその他の数値 はデータブロックＤＢ１２内でデータメモリＤＳ１に格納され、このデータメモ リにテクノロジー的ユーザープログラムＰ１がプロセスレベルでの測定および調 節過程の実行のためにアクセスする。その際にユーザープログラムＰ１からのデ ータも、プロセス調節のために閉じられた調節ルーブを得るために、データメモ リセルＤＳ１に戻し書込みされる。 プロセスの制御の役割をするデータ、すなわちデータブロックＤＢ１３のスイ ッチング過程に対するダイナミックビットおよびデータブロックＤＢ１２の制御 の役割をする数値は専ら制御過程の実行の役割をするテクノロジー的ユーザープ ログラムＰ２に供給される。制御過程の結果はユーザープログラムＰ２から別の データメモリＤＳ２に格納される。データの予分類により、一方ではプロセス運 転が行われる運転および監視レベルの個々の図の構造に適応して、また他方では プロセスレベルの測定および調節過程および制御過程の厳密な隔離に適応して、 プロセスレベルのデータへの迅速なアクセスが達成される。さらに、データはそ れらに対応付けられている標識、たとえばＫ１、Ｋ２によりプラント範囲、プラ ントの機能グループおよび機能ユニットに従って分類されるので、、全体どして 迅速なアクセスのほかにプラント内の変更および拡張に容易に適応可能であり、 またプラント構造に関してトランスペアレントなデータ構造が得られる。 操作された値およびスイッチング処理ならびに障害報知はデータモジュールＤ Ｂ２内の事象制御されるデータとしてプロセスレベルから運転および監視レベル へ伝送される。それによってプロセス運転のための命令またはデータの受け取り が確認される。さらに運転プロトコルプログラムＰＢが、プロセス運転のために プロセスレベルに伝送されるデータブロックＤＢ１１およびＤＢ１２の数値と、 データモジュールＤＢ１のデータブロックＤＢ１３のスイッチング処理に対する データとにアクセスする。予め分類されたデータに予め定められた番号範囲から の運転プロトコル番号が対応付けられ、それによって運転および簡易レベルにデ ータを伝送するためのデータの再評価が行われる。こうして再評価されたデータ はデータモジュールＤＢ２のデータブロックＤＢ２１に伝送される。 障害を検出するため、データメモリＤＳ１およびＤＳ２内のデータにアクセス し、またデータを解析する障害報知プログラムＳＰが用いられる。たとえば数値 データが予め定められた限界値の侵害に関して監視される。もし障害報知の発信 がデータブロックＤＢ１４の命令データに基づいてレリーズされるならば、デー タモジュールＤＢ２内のデータブロックＤＢ２２の障害報知が運転および監視レ ベルへ伝送される。 図２が示すように、運転および監視レベルにおいてデータブロックＤＢ２１に 含まれている再評価されたプロセス運転のためのデータは流れ図ＦＢ、調節ルー プ図ＲＢおよび制御図ＳＢで可視化され、またプリンタ４を経て運転プロトコル として出力される。データブロックＤＢ２２内の障害報知は障害報知システムＳ Ｍにより指示される。 操作された値およびスイッチング処理がデータモジュールＤＢ２に事象制御さ れて伝送される間に、データメモリＤＳ１およびＤＳ２に含まれている現在のプ ロセス状態を記述する別のデータモジュールＤＢ３のデータがプロセスレベルか らサイクリックに運転および監視レベルへ伝送され、またそこで流れ図ＦＢ、調 節ループ図ＲＢおよび制御図ＳＢ内に示される。個々の図へのデータの対応付け を簡単にしかつ加速するため、データモジュールＤＢ３のデータは駆動部状態、 測定値、調節器値などのようなさまざまな状態形式に関係して分割され、またデ ータブロックＤＢ３１〜ＤＢ３ｎに予め分類されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シユライター、クラウス‐デイーター ドイツ連邦共和国 デー‐91056 エルラ ンゲン キリンガー シユトラーセ 34

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロセス運転のためにデータが運転および監視レベルにおける運転手段（３ ）からバスシステム（６）を経てプロセスレベルにおける自動化装置（９、１０ ）へ伝送され、またプロセス監視のためにデータがプロセスレベルにおける自動 化装置（９、１０）から運転および監視レベルにおける指示手段（２、４）へ伝 送される特に工業的大形プラントに対するプロセス制御方法において、プロセス 運転のためのデータがさまざまな予め定められた運転形式に関係してさまざまな データ形式に分割され、またこれらのデータ形式に従ってブロックごとに分類さ れて運転および指示レベルからプロセスレベルへ伝送され、また自動化装置（９ 、１０）に含まれているプログラム（Ｐ１、Ｐ２）がそのつどの運転の実行のた めに予め分類されたデータにアクセスすることを特徴とするプロセス制御方法。 ２．プロセス運転のためのデータが測定および調節過程に対するデータおよび制 御過程に対するデータに分割されることを特徴とする請求項１記載のプロセス制 御方法。 ３．プロセス運転のためのデータが伝送すべき数値に対するデータおよび２値の 切換過程に対するデータに分割されることを特徴とする請求項１または２記載の プロセス制御方法。 ４．プロセス運転が運転および監視レベルに指示のためにもたらされたさまざま なプラントの図（ＭＢ、ＲＢ、ＳＢ）から行われ、その際にさまざまな図形式（ ＭＢ、ＲＢ、ＳＢ）に相応のさまざまな運転形式または運転可能性が対応付けら れており、またプロセス運転のためのデータが図形式（ＭＢ、ＲＢ、ＳＢ）およ びそれらに対応付けられている運転形式に関係して分類されていることを特徴と する請求項１ないし３の１つに記載のプロセス制御方法。 ５．データがブロック（ＤＢ１１、ＤＢ１２、ＤＢ１３、ＤＢ１４）内で標識（ Ｋ１、Ｋ２）によりプラントの構造に関係して分類されることを特徴とする請求 項１ないし４の１つに記載のプロセス制御方法。 ６．プロセス運転のためにプロセスレベルに伝送されるデータにそこで運転プロ トコル番号が対応付けられ、また運転プロトコル番号を有するデータが運転およ び監視レベルに逆伝送されることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の プロセス制御方法。 ７．プロセスレベルにおいてプロセス状態を記述するデータがさまざまな予め定 められた状態形式に関係して分割され、また状態形式に従ってブロックごとに分 類されてサイクリックに運転および監視レベルへ伝送されることを特徴とする請 求項１ないし６の１つに記載のプロセス制御方法。 ８．運転および監視レベルにおいてプロセス監視のためにさまざまな図形式（Ｆ Ｂ、ＭＢ、ＲＢ、ＳＢ）がさまざまな状態形式に対して発生され、またプロセス レベルから運転および監視レベルへサイクリックに伝送されたデータがさまざま な図形式に対応付けられている状態形式に従って分類されていることを特徴とす る請求項７記載のプロセス制御方法。