Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von in verschiedenen Datenspeichern hinterlegten Daten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von in verschiedenen Datenspeichern hinterlegten Daten einer hierarchisch mehrere Automatisierungsebenen umfassenden technischen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage oder einer Chemieanlage. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Daten. Unter verschiedenen Datenspeichern werden hierbei insbesondere unterschiedliche Datenbanken oder Datenbausteine verstanden, die ggf. auf unterschiedlichen Betriebssystemen basieren.
Eine technische Anlage, z. B. eine Kraftwerksanlage, wird üblicherweise mittels eines so genannten Betriebsführungssystems sowohl gesteuert als auch überwacht. Dabei ist das Betriebsführungssystem in eine Anzahl von Datenverarbeitungs- einheiten, z. B. Servern, Rechnern, unterteilt, welche aufgrund der Komplexität derartiger Anlagen häufig hierarchisch in verschiedene Prozessebenen repräsentierenden Automatisierungsebenen strukturiert sind. Zur Anzeige von prozess- und/oder anlagenrelevanten Daten auf allen Hierarchieebenen sind der jeweiligen Datenverarbeitungseinheit so genannte
Textbibliotheken in Form von Datenbausteinen oder Datenbanken zugeordnet. Dabei umfassen derartige Textbibliotheken als Daten sowohl einen Zeichen-, insbesondere Zahlencode als Index für einen Prozesswert als auch eine Beschreibung des Prozess- wertes in Form von Zeichenketten. Zum Anzeigezeitpunkt, z. B. zur Darstellung des aktuellen Prozesszustandes, wird anhand des Zahlencodes die den betreffenden anzuzeigenden Prozesswert zugehörige Beschreibung bestimmt und mit dem Prozesswert verknüpft und ausgegeben.
Hinsichtlich der Verarbeitung und Speicherung werden daher die in der jeweiligen Datenverarbeitungseinheit anfallenden
Daten in einen dafür vorgesehenen Datenspeicher hinterlegt. Dabei werden häufig in den einzelnen Hierarchieebenen und/oder den einzelnen Datenverarbeitungseinheiten zum einen spezielle und bezüglich ihrer Leistung sehr unterschiedliche Hardware- und Softwaresysteme verwendet, die den jeweiligen Anforderungen gerecht werden. Zur Darstellung von verdichteten Daten oder Informationen in einer höheren Hierarchieebene oder in einer anderen Datenverarbeitungseinheit ist es häufig notwendig, die Daten der unterlagerten Hierarchieebene bzw. der Datenverarbeitungseinheit umzuwandeln. Dies ist besonders zeitintensiv und wegen der Komplexität derartiger Anlagen auch sehr aufwendig. Darüber hinaus ist eine komplexe Darstellung von Daten aller relevanten Datenverarbeitungseinhei- ten einschließlich aller Hierarchieebenen nicht möglich. Vielmehr müssen jeweils die unterschiedlichen Datenspeicher der Datenverarbeitungseinheiten einzeln aufgerufen werden. Ferner ist bei einer Änderung von mehrfach gleichartig verwendeten Daten in verschiedenen Datenverarbeitungseinheiten eine umfangreiche und zeitintensive Anpassung in allen be- treffenden einzelnen Datenspeichern erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von in verschiedenen Datenspeichern hinterlegten Daten anzugeben, bei dem die Daten mit besonders ge- ringem Aufwand in allen Hierarchieebenen ausgegeben und geändert werden können. Des Weiteren soll eine Vorrichtung angegeben werden, welche zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignet ist.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Verarbeitung von in verschiedenen Datenspeichern hinterlegten Daten einer hierarchisch mehrere Automatisierungsebenen umfassenden technischen Anlage für einen vorgegebenen Prozesszustand die diesen repräsentierenden Daten der- art in einer der Automatisierungsebenen generiert werden, dass ausgehend von der betreffenden Automatisierungsebene in einer hierarchisch und/oder anwenderspezifisch vorgegebenen
Reihenfolge der nächst folgende Datenspeicher bestimmt wird, anhand dessen die Daten zusammengesetzt und ausgegeben werden.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass mittels eines auf einer Mehrzahl von auf unterschiedlichen Hardware- und/oder Softwaresystemen basierenden Betriebs- oder Prozess- führungsSystems sowohl aktuelle, dynamische Prozessdaten für einen Prozesszustand als auch statische, diese Prozessdaten beschreibende Daten oder andere statische Anlagendaten anlagen-, prozess-, anwender- und/oder projektspezifisch verarbeitet, gefiltert, verdichtet und/oder strukturiert werden können. Dabei sollten für einen besonders zuverlässigen und in sich konsistenten Aufbau sowie für eine konsistente Pro- zessüberwachung der technischen Anlage, insbesondere eines Datenverarbeitungsnetzes, einer Kraftwerksanlage oder einer Chemieanlage eine fehlerhafte oder redundante Generierung und Ausgabe von Daten oder von verknüpften Daten weitestgehend vermieden werden. Daher sollten die Prozessdaten lediglich einmal, z. B. bei einer Vorgabe, bei einer Änderung oder bei einer Initialisierung einzugeben sein und ortsunabhängig hinterlegt werden. Für eine eindeutige Identifizierung und/oder Auswahl von für einen vorgegebenen Prozesszustand relevanten Daten wird daher bevorzugt ausgehend von der dem Prozess- zustand zugehörigen Automatisierungsebene in einer hierarchisch und/oder anwenderspezifisch vorgegebenen Reihenfolge derjenige Datenspeicher bestimmt, anhand dessen die relevanten Daten zusammengesetzt und ausgegeben werden.
Für eine schnelle und wirtschaftliche Überwachung der technischen Anlage auf unterschiedlichen Arbeits- oder Hierarchieebenen werden zweckmäßigerweise die mittels verschiedener Datenverarbeitungseinheiten einer einzelnen Automatisierungsebene generierten Daten in einen einer übergeordneten Automa- tisierungsebene zugehörigen Datenspeicher hinterlegt. Durch eine derartige übergeordnete Hinterlegung von prozessrelevanten und/oder anlagenrelevanten Daten können diese gleichzei-
tig von mehreren, insbesondere von allen unterlagerten Automatisierungsebenen und deren Datenverarbeitungseinheiten benutzt werden. Darüber hinaus ist eine Änderung, z. B. eine Änderung der dem Prozesswert zugrunde liegenden physikalischen Größe oder deren Bezeichnung, nur einmalig im Datenspeicher der übergeordneten Automatisierungsebene durchzuführen. Durch die Anpassung im übergeordneten Datenspeicher sind somit lokale Anpassungen in Datenspeichern untergeordneter Datenverarbeitungseinheiten sicher vermieden.
Zusätzlich werden die Daten in einen der Automatisierungsebene des betreffenden Prozesszustandes entsprechenden Datenspeicher hinterlegt. Beispielsweise werden zur genauen, schnellen, sicheren sowie wirtschaftlichen Ablage der Daten nur diejenigen Daten lokal hinterlegt, welche entsprechend ihrer Anwendung nur lokal verwendet und ausgegeben werden. Diese Daten werden dann nur lokal im Datenspeicher der betreffenden Automatisierungsebene und/oder im Datenspeicher der betreffenden Datenverarbeitungseinheit geändert; alle an- deren übergeordneten, z. B. projekt- oder anlagenrelevanten Daten, welche insbesondere in einem übergeordneten Datenspeicher hinterlegt sind, bleiben erhalten und werden unverändert, wie oben beschrieben, bestimmt und ausgegeben.
Für eine schnelle und zuverlässige sowie ortsunabhängige Darstellung von sowohl anwenderspezifischen als auch projekt- oder anlagenrelevanten Daten werden die Daten unabhängig von der hierarchischen Position des zugehörigen Datenspeichers in vorgegebenen Automatisierungsebenen ausgegeben. Mit anderen Worten: Für eine Ausgabe einer Information über den Anlagen- zustand einer anderen Prozesseinheit an einer anderen Datenverarbeitungseinheit werden die Daten entsprechend bestimmt und aus dem zugehörigen über- und/oder untergeordneten Datenspeicher gelesen und ausgegeben. Beispielsweise dienen die Datenverarbeitungseinheiten der Steuerung und Regelung verschiedener Teilprozesse der technischen Anlage, z. B. eine der Datenverarbeitungseinheiten dient der Steuerung und Rege-
lung eines Kessels und eine andere Datenverarbeitungseinheit der Steuerung und Regelung einer Dampfturbine, welche Komponenten einer Kraftwerksanlage sind. Zur Anzeige des Kesselstatus im Prozesssystem oder in der Datenverarbeitungseinheit der Dampfturbine oder umgekehrt sind die betreffenden Daten beispielsweise in einem übergeordneten anlagenrelevanten Datenspeicher hinterlegt und werden bedarfsweise von der jeweils anfordernden und untergeordneten Datenverarbeitungs- einheit bestimmt und lokal ausgegeben. Somit können die lokal ausgegebenen Daten oder Informationen zentral verwaltet, d. h. generiert, gelöscht und/oder geändert werden.
Für eine bezüglich der Anlage eindeutige Ausgabe von anlagenspezifischen Informationen werden bei einen gleichen Prozess- zustand repräsentierenden und in hierarchisch verschiedenen Datenspeichern hinterlegten Daten diejenigen Daten mit Vorrang bestimmt und ausgegeben, die im hierarchisch untergeordneten Datenspeicher hinterlegt sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass beispielsweise sicherheitsrelevante Daten, welche möglichst sicher und genau sowie hinreichend schnell erzeugt und ausgegeben werden müssen und somit lokal an der betreffenden sicherheitsrelevanten Datenverarbeitungseinheit hinterlegt sind, Priorität vor zentral hinterlegten und generierbaren Daten haben oder umgekehrt.
Die bezüglich der Vorrichtung zur Verarbeitung der in verschiedenen Datenspeichern hinterlegten Daten einer hierarchisch mehrere Automatisierungsebenen umfassenden technischen Anlage genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem der jeweiligen Automatisierungsebene mindestens eine Datenverarbeitungseinheit zugeordnet ist, die mit den Datenverarbeitungseinheiten benachbarter Automatisierungsebenen mittels einer Datenübertragungseinheit verbunden ist, wobei einer der Datenverarbeitungseinheiten und/oder einer der Automatisierungsebenen jeweils ein Datenspeicher zugeordnet ist, in welchen für einen vorgegebenen Prozesszustand die diesen repräsentierenden Daten, umfassend ein dynamisches
Datenelement und ein statisches Datenelement, hinterlegt sind, wobei ein Analysemodul zur Generierung und Ausgabe der Daten in einer der Automatisierungsebenen anhand der Bestimmung des betreffenden Datenspeichers ausgehend von der betreffenden Automatisierungsebene in einer hierarchisch und/oder anwenderspezifisch vorgegebenen Reihenfolge vorgesehen ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, dass durch eine Aufteilung und/oder Hinterlegung der anwenderspezifischen, projektspezifischen und/oder anlagenspezifischen Daten in wenige hierarchisch strukturierte Datenspeicher, die z. B. jeweils einen Prozessabschnitt, eine Anlagenfunktion und/oder eine Projektfunktion darstellen, ein hoher Grad an Daten- oder Informationsverdichtung auf wenige, zu wartende Datenspeicher erreicht ist. Darüber hinaus können unabhängig von der jeweiligen verwendeten Datenverarbeitungseinheit die Daten in jeder Automatisierungsebene an jeder Datenverarbeitungseinheit, d. h. am jeweils zugehörigen Ar- beitsplatz oder an einer Bedienerstation bestimmt und ausgegeben werden. Mit anderen Worten: Sowohl auf einer Bedienerstation eines übergeordneten Anlagensystems, z. B. Management- oder InstandhaltungsSystems, als auch auf einer Bedienerstation eines untergeordneten und häufig leistungs- fähigeren ProzessführungsSystems, z. B. einem Steuerungs- und
Regelungssystem eines Kessels oder einer Dampfturbine, sind sowohl die eigenen lokalen als auch die zentralen, als auch die lokalen Daten anderer Systeme bestimmbar und ausgebbar. Somit kann der gesamte Anlagenprozess in jeder Betriebsphase von jedem Betriebsort von nur einer Person gesteuert und überwacht werden. Darüber hinaus kann der gesamte Datenbestand von jeder beliebigen Betriebsstation verwaltet, d. h. ggf. geändert, aktualisiert und/oder gewartet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur schematisch eine Vorrichtung 1 zur Verarbeitung von in verschiedenen Daten-
speichern 2 hinterlegten Daten D einer hierarchisch mehrere Automatisierungsebenen El bis E3 umfassenden technischen Anlage, wobei der jeweiligen Automatisierungsebene El bis E3 mindestens eine Datenverarbeitungseinheit 4 zugeordnet ist, die mit den Datenverarbeitungseinheiten 4 benachbarter Automatisierungsebenen El bis E3 mittels einer Datenübertragungs- einheit 6 verbunden ist.
Je nach Art und Ausführung der Vorrichtung 1 und der dieser zugrunde liegenden technischen Anlage, z. B. eine Kraftwerksanlage oder ein Datenverarbeitungsnetz, stellen die Datenverarbeitungseinheiten 4 beispielsweise Automatisierungseinheiten eines Automatisierungssystems dar, anhand denen Messwerte und/oder Meldesignale der technischen Anlage vor- verarbeitet und in Prozessdaten oder -werte (im Weiteren kurz Daten D genannt) umgewandelt werden. Die Daten D werden dabei zur Prozessüberwachung beispielsweise an einem nicht näher dargestellten Bildschirm oder einer anderen Ausgabeeinheit, z. B. einem Drucker, ausgegeben. Zur Prozessführung und -Steuerung werden die Daten D in Steuerungssignale umgewandelt und abgegeben. Beispielsweise wird in einer Kraftwerksanlage mittels einer der Datenverarbeitungseinheiten 4 ein Kessel anhand der Daten D überwacht und über dieselbe oder eine der Heizung des Kessels zugeordnete Datenverarbeitungs- einheit 4 der Kessel anhand von aus der Verarbeitung der Daten D resultierenden Steuerungssignalen gesteuert und/oder geregelt. Die Datenverarbeitungseinheit 4 kann dabei insbesondere ein Personalcomputer, eine speicherprogrammierbare Steuerung oder eine andere Datenverarbeitungseinheit sein. Bedingt durch die Komplexität des Anlagenprozesses sowie durch gegebenenfalls schnell auszulösende Maßnahmen bei einem Störfall können die Datenverarbeitungseinheiten 4 beispielsweise auch aus schnell reagierenden speicherprogrammierbaren Steuerungen oder aus leistungsfähigen Workstationen aufgebaut sein.
Aufgrund der Komplexität heutiger großtechnischer Anlagen sowie aufgrund von heute üblichen Fernwartungen und/oder Ferndiagnosen ist daher je nach Vorgabe einer der Datenverarbeitungseinheiten 4 und/oder einer der Automatisierungsebenen El bis E3 jeweils ein Datenspeicher 2 zugeordnet, in welchen für einen vorgegebenen Prozesszustand, z. B. für einen Kesselstatus oder Heizungsstatus, die diesen repräsentierenden Daten D hinterlegt sind. Zur Prozessüberwachung werden je nach Vorgabe die Daten D ereignisorientiert oder zyklisch bestimmt und ausgegeben. Dabei umfassen die Daten D ein dynamisches Datenelement und ein statisches Datenelement. Zur textuellen Darstellung der den Daten D zugrunde liegenden Prozesswerte ist als statisches Datenelement ein Index oder eine Zahl für den betreffenden Prozesswert hinterlegt, anhand dessen eine den Zustand des Prozesswertes beschreibende Zeichenkette (= dynamisches Datenelement) bestimmt und ausgegeben wird.
Beispielsweise wird der Kesselstatus und/oder der Heizungs- Status in Form von binären und/oder analogen Messwerten mittels der Datenverarbeitungseinheit 4 bestimmt. Zur Ausgabe der diesen binären und/oder analogen Messwerten, z. B. Heizungsstatussignal = 0, zugrunde liegenden Daten D in Form einer textuellen Beschreibung wird anhand des als Index oder Zahl ausgebildeten statischen Datenelements, z. B. „@2B" oder „Q1B", die den Zustand des Messwertes beschreibende Zeichenkette, z. B. „Heizungsstatus: Heizung ist: AUS", bestimmt und ausgegeben. Je nach Art und Ausführung des den Datenverarbeitungseinheiten 4 zugrunde liegenden Automatisierungssystems können mehrere derartige textuelle Meldungen in Form von
Daten D parallel und/oder seriell an einer oder mehreren Datenverarbeitungseinheiten 4 einer einzelnen und/oder mehrerer Ebenen El bis E3 generiert und ausgegeben werden.
Dazu sind die Daten D je nach Anwendung und Vorgabe mehrfach in verschiedenen Datenspeichern 2 hinterlegt. Für eine anlagen- und/oder prozessübergreifende Konsistenz der Daten D
in allen Automatisierungsebenen El bis E3 wird für einen vorgegebenen Prozesszustand in der abrufenden Datenverarbeitungseinheit 4 einer der Automatisierungsebenen El bis E3 ausgehend von der betreffenden Automatisierungsebene El, E2 oder E3 in einer hierarchisch und/oder anwenderspezifisch vorgegebenen Reihenfolge R der nächst folgende Datenspeicher 2 bestimmt, anhand dessen die Daten D zusammengesetzt und ausgegeben werden. Mit anderen Worten: In komplexen Anlagen, Projekten und/oder Prozessen sollen Anzeigen und Meldungen für Zustände und/oder Ereignisse einheitlich ausgegeben werden können. Dazu sind die Daten D, umfassend das statische und dynamische Datenelement, in übergeordneten, nebengeordneten und/oder lokal in mindestens einem zugehörigen Datenspeicher 2, auch Textbibliothek genannt, hinterlegt. D. h. , die Datenspeicher 2 sind entweder an lokalen Datenverarbeitungseinheiten 4 der Automatisierungsebene E3 , z. B. zur Steuerung des Kessels oder der Turbine, an einer so genannten Station bildenden Datenverarbeitungseinheit 4 der Automatisierungsebene E2 , z. B. zur Zusammenfassung mehrerer Anlagen- funktionen, und/oder an einer zentralen Datenverarbeitungseinheit 4 der Automatisierungsebene El, z. B. zur Anlagenüberwachung oder zum Projektmanagement, aggregierbar .
Ausgehend vom Ort, an welchem das Ereignis ausgelöst wird, z. B. für einen Kessel- oder Heizungsstatus von der Datenverarbeitungseinheit 4 zur Steuerung des Kessels bzw. der Heizung, wird in einer vorgegebenen Reihenfolge R der nächste Datenspeicher 2 oder die nächste Textbibliothek identifiziert und zur Generierung und Ausgabe der das betreffende Ereignis beschreibenden Daten D verwendet. Hierzu ist ein Analysemodul
8 vorgesehen, welches beispielsweise anhand eines Vergleichs des dem Prozesswert zugehörigen Indizes mit den in dem Datenspeicher 2 hinterlegten Indizes die betreffenden Daten D ermittelt und ausgibt. Je nach Art und Ausbildung der Vorrich- tung 1 kann das Analysemodul 8 zentral und/oder lokal in einer der Datenverarbeitungseinheiten 4 in der Art eines Softwaremoduls integriert sein.
Mittels des Analysemoduls 8 werden entsprechend der vorgegebenen Reihenfolge R die betreffenden Datenspeicher 2 identifiziert und anhand der Indizes geprüft, ob die relevanten Daten D enthalten sind oder nicht. D. h. , sind beispielsweise für ein Ereignis oder einen Zustand die Daten D global, d. h. in einer höherwertigen Automatisierungsebene El hinterlegt, so können diese Daten D von allen unterlagerten Datenverarbeitungseinheiten 4 der Automatisierungsebenen E2 bis E3 ' wie oben beschrieben automatisch bestimmt, zusammengesetzt und lokal ausgegeben werden. Die vorgegebene Reihenfolge R ist je nach Vorgabe durch die Hierarchie der Ablage der Daten D bestimmt. Alternativ kann die Reihenfolge R auch durch andere hierarchische und/oder anwenderspezifische Kriterien vorgegeben werden. Dabei kann die Reihenfolge R der Identifi- kation des relevanten Datenspeichers 2 horizontal und/oder vertikal innerhalb einer bzw. über mehrere Automatisierungs- ebenen El bis E3 verlaufen.
Änderungen von zentral hinterlegten Daten D werden somit durch die Suche nach dem betreffenden Datenspeicher 2 automatisch von allen unterlagerten Datenverarbeitungseinheiten 4 übernommen. Demgegenüber werden bei lokalen Änderungen oder Modifikationen von Daten D diese in der betreffenden Automatisierungsebene El, E2 oder E3 ausgeführt und entsprechend hinterlegt. Diese sind somit nur für die betreffende lokale
Datenverarbeitungseinheit 4 wirksam, die zentral hinterlegten Daten D werden weiterhin mittels des Analysemoduls 8 lokal und/oder zentral generiert und ausgegeben.
Beispielsweise kann zentral in einem übergeordneten Datenspeicher 2 (auch Textbibliothek genannt) für ein Ereignis oder für einen Prozesszustand hinterlegt sein, dass dieser mit dem Text „Kessel zu kalt" als dynamisches Element ausgegeben oder signalisiert wird.
Alle Datenverarbeitungseinheiten 4, die diesem Datenspeicher 2 zugeordnet sind oder die diese Textbibliothek referenzie-
ren, geben bei dem betreffenden Prozesszustand den Textbaustein „Kessel zu kalt" aus. Wird der gleiche Prozesszustand in einem hierarchisch untergeordneten (= lokalen) Datenspeicher 2 ebenfalls hinterlegt, indem der Text für den Heizungs- oder Kesselstatus überschrieben wird durch den Text „Kessel hat Solltemperatur nicht erreicht", so wird bei dem gleichen Ereignis oder Prozesszustand in der zugehörigen, untergeordneten Datenverarbeitungseinheit 4 der Text „Kessel hat Solltemperatur nicht erreicht" ausgegeben. In allen anderen Da- tenverarbeitungseinheiten 4 wird der Text „Kessel zu kalt" des übergeordneten Datenspeichers 2 ausgegeben.
Im Fall, dass der lokal hinterlegte Text gelöscht wird, wird in allen Datenverarbeitungseinheiten 4 der Text „Kessel zu kalt" des übergeordneten Datenspeichers 2 ausgegeben.
Je nach Art und Ausführung kann die jeweilige Datenverarbeitungseinheit 4 in der Art einer Bedienerstation eine geeignete Oberfläche oder Auswahlmaske für einen zugehörigen Bild- schirm aufweisen, anhand welcher die Datenspeicher 2, insbesondere deren Inhalt, Lage und/oder Zuordnung zu der jeweiligen Datenverarbeitungseinheit 4 und/oder zu der jeweiligen Automatisierungsebene El bis E3 , anzeigbar und/oder änderbar sind. Hierdurch können neue Datenspeicher 2 generiert und lo- kal und/oder zentral zugeordnet werden; bestehende Datenspeicher 2 können geändert und/oder gelöscht werden, um beispielsweise lokale Übersehreibungen dieser durch einen zentralen Datenspeicher oder umgekehrt zuzulassen und/oder aufzuheben .