NO178809B

NO178809B - Flexible automation system for variable industrial processes

Info

Publication number: NO178809B
Application number: NO903579A
Authority: NO
Inventors: Manfred Pajonk
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1990-08-15
Publication date: 1996-02-26
Also published as: NO903579L; NO178809C; EP0413044B1; ES2063087T3; EP0413044A1; ATE113735T1; NO903579D0; DE58908603D1

Abstract

The invention relates to a flexible automation system for variable industrial processes, for example for the processes on a production platform for oil or gas, comprising automation devices (a...z) preferably interlinked via bus structures (1), which are supplied with process variables (P1,2,3... Pn, n+1, n+x) in digital or analog form, the bus structures (1) exhibiting communication interfaces (a1...z1) for calling up the process variables (P1,2,3... Pn,n+1,n+x) from the automation devices (a...z) and a call-up signal in coded form being allocated to each process variable (P1,2,3... Pn, n+1, n+x). <IMAGE>

Description

Oppfinnelsen angår et fleksibelt automatiseringssystem for variable industrielle prosesser, f.eks. for prosessene på en produksjonsplattform for olje eller gass, med over busstrukturer eller punkt-til-punkt-forbindelser forbundne automatiseringsinnretninger som tilføres prosessvariable på digital og analog form. The invention relates to a flexible automation system for variable industrial processes, e.g. for the processes on a production platform for oil or gas, with automation devices connected via bus structures or point-to-point connections that supply process variables in digital and analogue form.

I artikkelen av G. Kiihler, "Intérkama' 83: Digitale Prozess-automatisierungssysteme", Regelungstechnische Praxis, bind 26, nr. 3, mars 1984 er det vist et fleksibelt automatiseringssystem for variable industrielle prosesser, men hvor systemet må ha en busstyrihg som danner forbindelsen til periferi-utstyret ved egenmelding og polling.til styringssentralen med hensyn til anleggskarakteristikker for.prosessanlegget eller stedegne, valgte parametere. EP-A-0 138 135 viser et automatiseringssystem som forutsetter bruk av kommunikasjonsprosessorer. Endelig viser EP-A-0 156 176 et kontrollsystem for en fermenteringsprosess, idet også dette systemet har én busstyring, men gir ikke mulighet for en direkte respons fra prosessvariablene. In the article by G. Kiihler, "Intérkama' 83: Digitale Prozess-automatisierungssysteme", Regelungstechnische Praxis, vol. 26, no. 3, March 1984, a flexible automation system for variable industrial processes is shown, but where the system must have a bus control that forms the connection to the peripheral equipment by self-reporting and polling to the control center with regard to plant characteristics for the process plant or local, selected parameters. EP-A-0 138 135 shows an automation system which requires the use of communication processors. Finally, EP-A-0 156 176 shows a control system for a fermentation process, as this system also has one bus control, but does not allow for a direct response from the process variables.

I løpende drift, av industrielle prosesser er det ofte nødvendig å forandre kommunikasjonsomfanget og -forløpet raskt ved forandringer i prosessen eller prosessforløpet og det kan da være ønskelig å unngå busstyringer eller bruk av kommunikasjonsprosessorer. Ved fri overføring av kodede prosessvariable kan det dermed oppnås en frittflytende datakommunikasjon i bussystemet. In continuous operation, of industrial processes, it is often necessary to change the scope and course of communication quickly in the event of changes in the process or process course, and it may then be desirable to avoid bus controls or the use of communication processors. With the free transfer of coded process variables, free-flowing data communication can thus be achieved in the bus system.

Ved bruk av busstrukturer, men også ved bruk av et punkt-til-punkt-system, fås det dessuten ved hver forandring en ikke ubetydelig, feiltynget programmeringskostnad..I løpet av driftstiden for et stort anlegg kan denne programmeringskostnaden til og med overstige den opprinnelige programmerings-kostnad. With the use of bus structures, but also with the use of a point-to-point system, a not insignificant, error-weighted programming cost is also obtained with each change.. During the operating time of a large plant, this programming cost can even exceed the original programming cost.

Det er hensikten med oppfinnelsen å angi et fleksibelt automatiseringssystem som er bygget opp slik at programmeringskostnaden for endringer, men også for ny-programmering, i forhold til de tidligere systemer og deres programmering kan reduseres i betydelig grad. For dette formål skal det spesielt oppnås en fleksibel, hurtig tilpasning til nye resultater som fås ved driften av anlegget. De tidligere forekommende hindre for endring av virkningen av de prosessvariable på automatiseringssystemet skal dermed reduseres slik at det totalt kan fås et bedre driftsforløp som er tilpasset de forekommende krav og enkelt lar seg endre. It is the purpose of the invention to specify a flexible automation system which is built up so that the programming cost for changes, but also for new programming, in relation to the previous systems and their programming can be reduced to a significant extent. For this purpose, a flexible, rapid adaptation to new results obtained during the operation of the plant must be achieved in particular. The previously occurring obstacles to changing the effect of the process variables on the automation system must thus be reduced so that overall a better operating sequence can be obtained that is adapted to the existing requirements and can be easily changed.

Denne hensikt blir hovedsakelig oppnådd i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som fremgår av de vedføyde krav. This purpose is mainly achieved according to the invention by the features that appear in the appended claims.

Ved utførelsen av oppfinnelsen er det sørget for at det ved siden av busstrukturene kan forekomme ytterligere punkt-til-punkt-strukturer med kommunikasjonsgrensesnitt for kallingen av de prosessvariable fra automatiseringsinnretningen. Dermed fås muligheten av å skaffe et flere ganger redundant totalsystem ved hvilket overføringen av særlig relevante prosessparametre og prosessdata kan foregå med høy grad av støysikkerhet ved punkt-til^punkt-fbrbindelsene.. Således blir driftssikkerheten til den industrielle prosess forhøyet i betraktelig grad. Likeledes behøver ikke den -hurtige og enkle omstilling av automatiseringssystemet å føre til nye krav. In carrying out the invention, it has been ensured that next to the bus structures there can be further point-to-point structures with communication interfaces for the calling of the process variables from the automation device. This gives the possibility of obtaining a several times redundant total system whereby the transfer of particularly relevant process parameters and process data can take place with a high degree of noise safety at the point-to-point connections. Thus the operational reliability of the industrial process is increased to a considerable extent. Likewise, the -quick and simple conversion of the automation system does not have to lead to new requirements.

Det er i den forbindelse sørget for at det i programmene til de enkelte automatiseringsinnretninger direkte og inndirekte benyttes oppkallbare prosessvariable. Med dette blir automatiseringssystemet mest mulig fleksibelt, slik at særlig fordelaktig for kallingen av de prosessvariable kan de kjente fysiske og logiske definisjoner av kommunikasjonsgrensesnittene for automatiseringsinnretningene benyttes. In this connection, it has been ensured that callable process variables are used directly and indirectly in the programs for the individual automation devices. With this, the automation system becomes as flexible as possible, so that the known physical and logical definitions of the communication interfaces for the automation devices can be used particularly advantageously for the calling of the process variables.

For å oppnå en forenkling av programmeringen er det sørget for at kallesignalene for de prosessvariable kan adresseres programstyrt. Således kan også den opprinnelige programmering utføres særlig enkelt og med lav kostnad, spesielt når identiske prosessvariable er forsynt med samme kode, og^a^ncir de opptrer på forskjellige steder i prosessen. In order to achieve a simplification of the programming, it has been ensured that the call signals for the process variables can be addressed programmatically. Thus, the original programming can also be carried out particularly easily and at low cost, especially when identical process variables are provided with the same code, and because they appear at different places in the process.

Ytterligere fordeler og enkeltheter ved oppfinnelsen fremgår av den etterfølgende beskrivelse av et utførelseseksempel i tilknytning til tegningen og i samband med de uselvstendige krav. Further advantages and details of the invention appear from the subsequent description of an embodiment in connection with the drawing and in connection with the independent claims.

Fig. 1 viser et prinsipielt blokkdiagram av oppfinnelsen. Fig. 1 shows a principle block diagram of the invention.

Fig. 2 viser oppfinnelsen anvendt på en transportplattform som eksempel. Fig. 2 shows the invention applied to a transport platform as an example.

På fig. 1 betegner 1 en busstruktur og a...z de enkelte automatiseringsinnretninger. De enkelte automatiseringsinnretninger a...z tilføres de prosessvariable (parametre) l,2,3... n'n+1'n+x som er kodet forskjellig og tilsvarende en gitt kode. Deres koding motsvarer praktisk en'benevnelse og-kan automatiseres med en mateinnretning. In fig. 1 denotes 1 a bus structure and a...z the individual automation devices. The individual automation devices a...z are supplied with the process variables (parameters) l,2,3... n'n+1'n+x which are coded differently and corresponding to a given code. Their coding practically corresponds to a designation and can be automated with a feeding device.

Mellom de enkelte automatiseringsinnretninger a...z forekommer det via kommunikasjonsgrensesnitt al-zl forbindelser til busstrukturen 1. Utover dette har automatiseringssystemet også punkt-til-punkt-forbindelser mellom kommunikasjonsgrensesnittene ab ...yz , hvis anordning kan velges vilkårlig. Punkt-til-punkt-forbindelsene blir valgt alt etter kravene til' . det enkelte tilfelle. Between the individual automation devices a...z there are connections to the bus structure 1 via communication interface al-zl. In addition to this, the automation system also has point-to-point connections between the communication interfaces ab ...yz , the arrangement of which can be chosen arbitrarily. The point-to-point connections are chosen according to the requirements of the individual case.

For programmeringen av de enkelte automatiseringsinnretninger a...z for kodingen osv. som for automatiseringsinnretningene a...z selv blir det benyttet velprøvede komponenter i automatiseringsteknikken, f.eks. Simatic S5-innretninger fra . firmaet Siemens med et visualiseringssystem og programmerings-systemer, men også arbeidsstasjoner av alle typer. Alt i alt fås et nettsystem med automatisk lasting og nedlasting av kommunikasjonsgrensesnittene med fordelen av en rask og feilfri tilpasning ved henholdsvis program- eller prosessforandringer. På fig. 2 som viser et automatiseringssysem for vari industrielle prosesser, f.eks. for prosessene på en transportplattform for olje og gass på en eksemplifiserende måte som en til enhver tid kan endres, betegner 10 hovedsystembussen. Til hovedsystembussen 10 er de enkelte automatiseringsinnretninger 13, 14,15,16 og 17, f.eks. vilkårlige Simatic S5-innretninger, tilknyttet over serielle grensesnitt 2,3,4,5,6. Ytterligere er hovedsystembussen 10 tilknyttet den sentrale betjeningsstasjon 20 og stasjonen 25 for forbindelse med visualiseringsinnretningene 21,22,23 og 24 over grensesnittene 6,7. Visualiseringsinnretningene 21,22,23 og 24 befinner seg fortrinnsvis i et kontrollrom 9 hvori også den sentrale betjeningsstasjon 20 kan befinne seg. For the programming of the individual automation devices a...z for the coding etc. as for the automation devices a...z themselves, well-proven components in automation technology are used, e.g. Simatic S5 devices from . the company Siemens with a visualization system and programming systems, but also workstations of all types. All in all, a web system with automatic loading and downloading of the communication interfaces is obtained with the advantage of a fast and error-free adaptation in case of program or process changes respectively. In fig. 2 which shows an automation system for various industrial processes, e.g. for the processes on a transport platform for oil and gas in an exemplifying manner which can be changed at any time, 10 denotes the main system bus. To the main system bus 10, the individual automation devices 13, 14, 15, 16 and 17, e.g. arbitrary Simatic S5 devices, connected via serial interfaces 2,3,4,5,6. Furthermore, the main system bus 10 is connected to the central operating station 20 and the station 25 for connection with the visualization devices 21,22,23 and 24 via the interfaces 6,7. The visualization devices 21,22,23 and 24 are preferably located in a control room 9 in which the central operating station 20 can also be located.

Den sentrale betjeningsstasjon 20 kan samtidig være utført som programmeringsstasjon for hele systemet. Den sentrale programmering kan imidlertid like gjerne skje i en særskilt innretning. Automatiseringsinnretningene 13-17 kan såvel forsynes direkte med prosessparametre, f.eks. fra pumper, trykkstasjoner, ventiler, endebrytere etc. som også med data fra arbeidsinnretninger, f.eks. kraner. En slik arbeids-innretning blir f.eks. fordelaktig betjent over en lokal betjeningsstasjon 19 som er forbundet med automatiseringsinnretningen 17. De enkelte parametre for arbeidsinnretningen blir som antydet, likeledes gitt ut som signaler 30,31 og 32 til en automatiseringsinnretning, her automatiseringsinnretningen 17. The central operating station 20 can also be designed as a programming station for the entire system. However, the central programming can just as easily take place in a separate facility. The automation devices 13-17 can also be supplied directly with process parameters, e.g. from pumps, pressure stations, valves, limit switches etc. as well as with data from work devices, e.g. cranes. Such a work arrangement will be e.g. advantageously operated via a local operating station 19 which is connected to the automation device 17. As indicated, the individual parameters for the work device are also given out as signals 30, 31 and 32 to an automation device, here the automation device 17.

Prosessparametrene kan leveres direkte såvel som også bearbeidet over en med mikroprosessorer forsynt klemlist, slik det eksempelvis er betegnet med 18 til automatiseringsinnretningene, her f.eks. automatiseringsinnretningen 16. Likeledes er nedlastingen mulig ved en ekstrabuss 11 som forbinder automatiseringsinnretningene 26,27 og 28 med hverandre, slik det er vist ved automatiseringsinnretningen 14. Alt i alt dreier det seg om et automatiseringssystem som kan forandres vilkårlig og hvori det i henhold til oppfinnelsen skjer en automatisk programmert, vilkårlig sammenknytting av de enkelte prosessparametre innbyrdes via kodingen. The process parameters can be delivered directly as well as processed over a terminal strip equipped with microprocessors, as is for example denoted by 18 to the automation devices, here e.g. the automation device 16. Likewise, the download is possible by an extra bus 11 which connects the automation devices 26, 27 and 28 to each other, as shown by the automation device 14. All in all, it is an automation system that can be changed arbitrarily and in which according to the invention an automatically programmed, arbitrary linking of the individual process parameters to each other via the coding takes place.

I hvert tilfelle, både ved igangsetting som ved senere endringer, fås det en i forhold til den tidligere vanlige programmering betydelig tids- og kostnadsbesparelse. For drift av anlegget bortfalle riktignok den entydige tilordning av de enkelte datapakker til overf©ringsveiene, men dette er imidlertid av underordnet interesse. In each case, both during initiation and during later changes, there is considerable time and cost savings compared to the previous normal programming. For the operation of the facility, the unequivocal allocation of the individual data packages to the transmission routes does not apply, but this is, however, of secondary interest.

Claims

1. Flexible automation system for variable industrial processes, e.g. for the processes on a transport platform for oil or gas, with automation devices (a...z) connected via bus structures (1) or point-to-point connections, which are supplied with process variables (Pi23--<-P>n, n+1 , n+x) digital or analogue form, characterized in that the bus structures (1) or point-to-point connections have communication interfaces (la'...zl) for calling the process variables (Pi f 2, 3 n - n+1, n+-x) from the automation devices (a...z), and that each process variable (i,2,3...n, n+1, n+x) f° r automatic response is assigned a call sign in code form.

2. Flexible automation system according to claim 1, characterized in that directly or indirectly callable process variables (i,2,3.•.n) are used in the programs for the individual automation devices (a...z) , n+\ n+x), as physical and logical definitions of the communication interfaces, (ai...zl and ab...yz) for the automation devices (a...z) are given in advance for the call.

3. Flexible automation system according to claim 1 or 2, characterized in that the addressing of the call signals for the coded process variables (?i,2,3...n, n+1, n+x) <g>is carried out program-controlled in a virtual address processor.

4. Flexible automation system according to claim 3, characterized in that identical process variables (pi, 2, 3 ... pn, n+1, n+x) are provided with equal, location-independent coding.

5. Flexible automation system according to requirements 1,2,

3, or 4, characterized in that input process variables (i,2,3...n, n+1, n+x) in each automation device (a...z) are supplied with an additional code, which characterize which process variables (pi, 2 , 3 ... pn\ n+1, n+x) can be called over the communication interfaces (al...zl and ab...yz) of the respective automation device (a. ..z) .

6. Flexible automation system according to claim 1,2,3,4, or 5, characterized in that when comparing the coded call signal for the process variables (l,2,3...n, n+ 1, n+x) in an automation device (a...z) with the call signals used in the other automation devices (a...z) for the process variables (pi,2,3.•.pn, n+1, n +x)' the possible communication paths for calling the process variables (i,2,3...n, n+1, n+x) are determined °3 then the desired connections are set up automatically.

7. Flexible automation system according to claims 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that for an automatic connection setup, a subset of the possible connections is manually provided in advance.

8. Flexible automation system according to claims 1,2,.. 3,4,5, or 6, characterized by at-setting possibilities for the connections are stored in a. information system and can be called from this.

9. Flexible automation system according to one or more of the preceding requirements, characterized by the fact that coded call signals are used to build up the associated communication network.