WO2009106495A1 - Vorrichtung und verfahren zum projektieren von feldgeräten einer technischen anlage - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (10) und ein Verfahren zum Projektieren von Feldgeräten (12) einer technischen Anlage (14), insbesondere einer Kraftwerksanlage, in ein Leitsystem (16) der technischen Anlage (14), umfassen bzw. nutzen ein Mittel (18, 28) zum computerimplementierten Darstellen mindestens zweier Feldgeräte (12) als je mindestens ein Datenobjekt (20, 22, 26) und ein Mittel (18, 28) zum computerimplementierten Darstellen mindestens einer Verbindung (24) zwischen den Datenobjekten (20, 22, 26) der beiden Feldgeräte (12).

Description

Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zum Projektieren von Feldgeräten einer technischen Anlage

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Projektieren von Feldgeräten einer technischen Anlagen, insbesondere einer Kraftwerksanlage zur Energieerzeugung, wie etwa einer Dampfturbinen- oder einer Gasturbinenanlage.

Bei bekannten Kraftwerksanlagen werden sämtliche Funktionen der einzelnen Komponenten der Kraftwerksanlage insgesamt mit einem Leitsystem gesteuert. Dabei ist es erforderlich, an das Leitsystem sogenannte Feldgeräte betrieblich anzukoppeln, mit denen insbesondere Überwachungs- und Sicherungs-Funktionen für die einzelnen Komponenten der Kraftwerksanlage realisiert sind.

Derartige Feldgeräte sind beispielsweise die Messeinrichtun- gen eines Traforeglers, eines Trafoschutzes gegen Überspannung oder etwa eines Motorschutzes gegen Überspannung.

Um derartige Feldgeräte an das Leitsystem funktional anzubinden, stehen derzeit Werkzeuge bzw. Programmiervorrichtungen zur Verfügung, welche in der Regel von den Anbietern der einzelnen Feldgeräte bereit gestellt werden und in einer tabellarischen Benutzeroberfläche ein Projektieren der funktionalen Ankopplung des Feldgeräts an das Leitsystem und der Feldgeräte untereinander ermöglichen. Die Art und Weise der Be- dienung derartiger Werkzeuge ist aber stark abhängig vom jeweils zur Verfügung gestellten Werkzeug, vom Typ des Feldgeräts und auch von dessen Anbieter.

Die funktionale Anbindung von Feldgeräten bei derartigen technischen Anlagen ist daher derzeit vergleichsweise aufwendig und schulungsintensiv. Ferner ist eine derart erstellte Anbindung stets sehr individuell gestaltet und in der Regel nicht in das eigentliche Leitsystem der Kraftwerksanlage einbindbar. Das derart projektierte Feldgerät stellt vielmehr einen eigenständigen Steuerungs- und Regelungsbaustein dar, der sich funktional außerhalb des Leitsystems befindet und entsprechend von diesem nicht vollumfänglich überwacht, ausgewertet und auf Fehler geprüft werden kann.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Projektieren von Feldgeräten einer technischen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage, bereitzustellen, bei der bzw. dem die oben genannten Nachteile überwunden sind und insbesondere eine einfache und kostengünstige funktionale Einbindung der Feldgeräte in die zugehörige technische Anlage möglich ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Projektieren von Feldgeräten einer technischen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage, in ein Leitsystem der technischen Anlage vorgesehen, bei der bzw. dem mit einem Mittel mindestens zwei Feldgeräte als je mindestens ein Datenobjekt computerimplementiert dargestellt werden und ferner mit einem Mittel mindestens eine Verbindung zwischen den beiden Feldgeräten computerimplementiert dargestellt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt damit eine Grundsystematik bereit, mittels der nahezu beliebige Feldgeräte in strukturell gleicher und damit für jeden Bediener der erfindungsgemäßen Vorrichtung einfach zu erlernender Weise in eine technische Anlage funktional eingekoppelt werden können.

Das Mittel zum computerimplementierten Darstellen mindestens zweier Feldgeräte als je mindestens ein Datenobjekt ist be- sonders bevorzugt eine graphische Anzeigeeinrichtung, an der mittels einer entsprechenden (vorteilhaft ebenfalls graphischen) Bedieneinrichtung das einzelnen Feldgerät als ein graphisches Objekt bzw. ein Symbol computerimplementiert darge- stellt wird. Die Verbindungen, welche erfindungsgemäß zwischen den Datenobjekten und/oder auch dem Leitsystem selbst computerimplementiert dargestellt werden, werden an einer derartigen graphischen Anzeigeeinrichtung bevorzugt mittels einer Verbindungslinie visualisiert .

Bevorzugt sind ferner das Mittel zum computerimplementierten Darstellen mindestens zweier Feldgeräte als je mindestens ein Datenobjekt sowie der entsprechende erfindungsgemäße Verfahrensschritt dazu angepasst, das einzelne Feldgerät als min- destens einen logischen Knoten eines standardisierten Feldbusprotokolls, insbesondere gemäß IEC61850, computerimplementiert darzustellen. Durch die in einem derartigen Feldbusprotokoll vorgegebenen logischen Knoten (welche auch als "Logi- cal Nodes" bezeichnet werden) werden erfindungsgemäß bevor- zugt Funktionsbausteine (wie beispielsweise eine Messeinrichtung) des jeweiligen Feldgeräts als logische Knoten computerimplementiert dargestellt. Dabei wird insbesondere der einzelne Funktionsbaustein durch entsprechende Ein- und/oder Ausgänge abgebildet. Eine Kommunikation zwischen den einzel- nen Funktionsbausteinen und/oder zwischen verschiedenen Feldgeräten wird bevorzugt ebenfalls als eine Verbindung in Form einer Verbindungslinie projektiert.

Erfindungsgemäß bevorzugt können ferner (insbesondere mittels eines graphischen Bediengeräts) mehrere Feldgeräte zu einem logischen Gerät und/oder mehrere Funktionsbausteine zu einem Feldgerät gruppiert werden. Mittels derartiger Gruppierungen (welche hier auch als Makrotechnik bezeichnet werden) können erfindungsgemäß nahezu beliebige Arten und Formen von Feldge- raten und logischen Geräten computerimplementiert dargestellt und entsprechend in ein Leitsystem einer Kraftwerksanlage eingebunden werden. Entsprechend können auf diese Art und Weise nahezu beliebige, real existierende Feldgeräte bzw. physikalische Geräte computerimplementiert dargestellt werden .

Zur weiteren Vereinfachung der erfindungsgemäß geschaffenen Projektierung von Feldgeräten einer technischen Anlagen in deren Leitsystem werden ferner bevorzugt Rohdatenobjekte aus einem Speicher bereitgestellt, insbesondere einem Speicher des Leitsystems, welche einzeln Funktionsbausteine und/oder Feldgeräte und/oder logische Geräte darstellen und nachfolgend beim eigentlichen Projektieren der Feldgeräte durch ein Ausfüllen und Ergänzen des Rohdatenobjekts mit (im speziellen Fall vorliegenden) realen Werten zum vollständig projektierten Feldgerät ergänzt werden können. Ein derartiges Ergänzen ist einfacher und kostengünstiger, als ein vollständiges Neugenerieren eines Feldgeräts.

Die oben genannten Verbindungen zwischen dem Datenobjekt und dem Leitsystem, wie auch zwischen den einzelnen Datenobjekten der erläuterten Makrotechnik werden erfindungsgemäß bevorzugt als ein vom eigentlichen Leitsystem unterschiedlicher Verbindungstyp computerimplementiert dargestellt. Auf diese Art und Weise kann vom Leitsystem ein erfindungsgemäß angekoppeltes „externes" Feldgerät als solches identifiziert und entspre- chend ggf. speziell überwacht und/oder angesprochen werden.

Alternativ können Verbindungen zwischen Feldgeräten von denen innerhalb des Leitsystems oder zu und vom Leitsystem durch Interpretation unterschieden werden.

Die erfindungsgemäß projektierten Feldgeräte können bevorzugt direkt vom Leitsystem der technischen Anlage geladen werden oder durch einen (insbesondere in standardisierten Feldbusprotokollen definierten) Dateiexport bereitgestellt werden. Als Dateiformat für einen derartigen Dateiexport werden be- vorzugt sogenannte XML-Dateien verwendet. Derartige Dateien können an bekannten Feldgeräten bereits heute importiert werden, um diese ihrerseits an ein Leitsystem funktional anzu- koppeln. Die erfindungsgemäß als mindestens ein Datenobjekt dargestellten computerimplementierten Feldgeräte bzw. deren Funktionsbausteine können also zusammen mit den erfindungsgemäß computerimplementiert dargestellten Verbindungen zwischen den Datenobjekten als eine Datei gespeichert und entsprechend auch nahezu beliebig an technischen Anlagen bereitgestellt werden .

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht insbesondere eine ein- heitliche Projektierung auch verschiedenster Feldgeräte und stellt dazu ferner vorteilhaft eine einheitliche Konfigurationsmöglichkeit, insbesondere in Form einer graphischen Bedienungsoberfläche, zur Verfügung. Das Integrieren erfindungsgemäß projektierter Feldgeräte in ein Leitsystem ist besonders einfach und kostengünstig. Es kann darüber hinaus derart vollständig durchgeführt werden, dass im Leitsystem auch wirklich nahezu sämtliche Funktionen des Feldgeräts abgebildet und für einen Benutzer des Leitsystems erkennbar sind. Durch die oben erläuterte Makrotechnik können Feldgeräte na- hezu beliebiger Konstitution computerimplementiert dargstellt und zugleich für einen Benutzer in übersichtlicher Weise veranschaulicht werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- mäßen Vorrichtung und eines Verfahrens zum Projektieren von Feldgeräten einer technischen Anlage anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste, stark vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Projektieren von Feldgeräten und

Fig. 2 eine zweite, stark vereinfachte Darstellung der

Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 1 veranschaulicht eine Vorrichtung 10 zum Projektieren von Feldgeräten 12 in Gestalt je eines Trafoschutzes einer technischen Anlage 14 in Form einer Kraftwerksanlage. Die Vorrichtung 10 ist in ein Leitsystem 16 der technischen Anlage 14 implementiert.

Die Vorrichtung 10 umfasst dabei eine graphische Anzeige- und Bedienoberfläche mit einem Geräte-Makro 18 (ein sogenanntes Device-Makro) , welches aus einem physikalischen Gerät 20 (PhysDev) und drei logischen Geräten 22 (jeweils ein sogenanntes Logical Device, LDl, LD2, LD3) aufgebaut ist. Das physikalische Gerät 20 ist über Verbindungen 24 mit den logischen Geräten 22 funktional verkoppelt.

An zwei der logischen Geräte 22 ist über Verbindungen 24 eine Kopplung zu logischen Knoten 26 (so genannte Logial Nodes, LNl, LN2, LN3, LN5, LN7) hergestellt, von denen einzelne zu Funktions-Makros (28) (je ein so genanntes Function-Makro) zusammengefasst sind.

Die einzelnen logischen Knoten 26 sind dabei ausgehend von einem (weiter nicht näher veranschaulichten) Rohdatenobjekt projektiert worden, indem dem jeweiligen, im Leitsystem 16 zuvor gespeicherten Rohdatenobjekt reale Werte der technischen Anlage 14 zugeordnet worden sind. Die derart computerimplementiert dargestellten Datenobjekte in Form der logi- sehen Knoten 26 sind nachfolgend mit Hilfe der Vorrichtung 10 mittels der Verbindungen 24 computerimplementiert funktional gekoppelt worden. Auf diese Weise sind die Funktionalitäten der Feldgeräte 12 und deren Kommunikation zwischen ihren Ein- und/oder Ausgängen abgebildet worden. So ist beispielsweise mit einem logischen Knoten 26 eine Messeinrichtung 30 am

Feldgerät 12 in Form eines Spannungsmessers funktional abgebildet worden.

Das computerimplementierte Abbilden bzw. Darstellen der ein- zelnen genannten Makros erfolgt dabei innerhalb des Leitsystems 16 an der graphischen Anzeige- und Bedienoberfläche, insbesondere in Form einer Bildschirmmaske, mit graphischen Symbolen. Dabei wird für das einzelne Geräte-Makro 18 eine XML-Datei generiert, welche die einzelnen Datenobjekte der computerimplementiert dargstellten Feldgeräte 12 und die dazwischen computerimplementiert dargestellten Verbindungen 24 strukturiert zusammenfasst .

In Fig. 2 ist veranschaulicht, wie derart projektierte Feldgeräte 12 innerhalb der technischen Anlage 14 und dem zugehörigen Leitsystem 16 im Betrieb der technischen Anlage 14 be- trieben und für den Anlagenbediener veranschaulicht werden.

Die Fig. 2 zeigt das im Leitsystem 16 hinterlegte Geräte- Makro 18 in Form der genannten XML-Datei, welche vom Leitsystem 16 verarbeitet wird. Dem Geräte-Makro 18 sind dabei über Verbindungen 24 eine Schnittstelle 32 (MOT) zum eigentlichen Feldgerät 12 sowie eine graphische Anzeige- und Einstell- Einrichtung 34 (SPADJ - Setpoint Adjuster) zugeordnet.

Die Anzeige- und Einstell-Einrichtung 34 umfasst graphische Anzeigen und auch numerische Anzeigen über einzelne physikalische Größen am zugehörigen Feldgerät 12 sowie Eingabefelder für insbesondere Grenzwerte am Feldgerät 12. Die Anzeige- und Einstell-Einrichtung 34 kann am Leitsystem 16 und insbesondere an einem Bedienungsrechner dieses Leitsystems 16 einem Be- diener der technischen Anlage 14 zur Anzeige gebracht werden. Der Bediener kann dabei auch einzelne Werte der genannten Größen an der Anzeige- und Einstell-Einrichtung 34 verändern.

Das Projektieren der Feldgeräte 12 mit Hilfe der Vorrichtung 10 und der dabei verwendeten logischen Struktur mittels der Elemente 18, 20, 22, 24, 26 und 28 erfolgt also allein durch eine graphische, symbolorientierte Projektierungsvorrichtung, wie sie in Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist. Bei der Projektierung werden die Symbole und Standards verwendet, wie sie im Feldbusprotokoll gemäß IEC61850 beschrieben sind. Es ist dadurch eine in sich konsistente Struktur der Projektierung geschaffen, welche auch das Einbinden der derart bei der Pro- jektierung verbundenen Datenobjekte in das gesamte Leitsystem 16 vereinfacht. Ferner wird beim Projektieren der einzelnen Verbindungen 24 ggf. ein spezieller Verbindungstyp zugeordnet, sodass das Leitsystem 16 diese Verbindungen 24 von in- ternen Verbindungen des Leitsystems unterscheiden kann. Die genannte XML-Datei kann entweder direkt in das Leitsystem 16 geladen oder in das zugehörige Feldgerät 12 importiert werden. Dieses Laden und/oder der eigentliche Betrieb der Feldgeräte 12 kann besonders bevorzugt vom Leitsystems 16 fernge- steuert werden.

Die in Fig. 1 veranschaulichte Strukturierung der projektierten Feldgeräte 12 mittels der genannten Makros dienst insbesondere der besseren Übersichtlichkeit und der vereinfachten Projektierung. Diese ist besonders einfach möglich, indem durch die von der Norm bzw. dem Feldbusprotokoll IEC61850 vorgegebenen logischen Knoten 26 Funktionsbausteine der Feldgeräte 12 (wie z.B. die Messeinrichtung 30) durch entsprechende Ein- und/oder Ausgänge abgebildet werden. Ferner wird die Kommunikation zwischen verschiedenen Feldgeräten 12 durch die genannten Verbindungen 24 bzw. die gezeigten Verbindungslinien gemäß dem Feldbusprotokoll IEC61850 projektiert. Durch Anwendung der genannten Makrotechnik können die einzelnen logischen Knoten 26 dann wieder zu dem genannten physikalischen Gerät 20 gruppiert werden, sodass der Bediener innerhalb des Leitsystems 16 einen guten Überblick über die Einbindung der Feldgeräte 12 in das Leitsystem 16 erhält. Dabei wird mit der Vorrichtung 10 eine einheitliche Konfigurationsoberfläche verwendet, die insbesondere in das Leitsystem 16 integriert ist.

Das Projektieren erfolgt allein mittels Funktionsbausteinen, welche mit ihren Ein- und/oder Ausgängen als einzelne Datenobjekte miteinander verbunden werden. Gerätespezifische Pro- grammierkenntnisse sind dabei nicht erforderlich. Ferner ist mit der Vorrichtung 10 für eine durchgängige Dokumentation der technischen Anlagen 14 und der daran angekoppelten Feldgeräte 12 gesorgt.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (10) zum Projektieren von Feldgeräten (12) einer technischen Anlage (14), insbesondere einer Kraftwerksan- läge, in ein Leitsystem (16) der technischen Anlage (14), mit einem Mittel (18, 28) zum computerimplementierten Darstellen mindestens zweier Feldgeräte (12) als je mindestens ein Datenobjekt (20, 22, 26) und einem Mittel (18, 28) zum computerimplementierten Darstellen mindestens einer Verbindung (24) zwischen den Datenobjekten (20, 22, 26) der beiden Feldgeräte (12) .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Mittel (18, 28) zum computerimplementierten Dar- stellen mindestens zweier Feldgeräte (12) als je mindestens ein Datenobjekt (20, 22, 26) dazu angepasst ist, das einzelne Feldgerät (12) als mindestens einen logischen Knoten (26) eines standardisierten Feldbusprotokolls, insbesondere gemäß IEC61850, computerimplementiert darzustellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Mittel (18, 28) zum computerimplementierten Darstellen mindestens zweier Feldgeräte (12) als je mindestens ein Datenobjekt (20, 22, 26) dazu angepasst ist, mehrere Feldgeräte (12) zu einem logischen Gerät (22) zu gruppieren.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Mittel (18, 28) zum computerimplementierten Darstellen mindestens zweier Feldgeräte (12) als je mindestens ein Datenobjekt (20, 22, 26) dazu angepasst ist, ein das einzelne Feldgerät (12) computerimplementiert darstellendes Roh- datenobjekt aus einem Speicher, insbesondere einem Speicher des Leitsystems (16), zu laden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Mittel (18, 28) zum computerimplementierten Darstellen mindestens einer Verbindung (24) zwischen den Daten- Objekten (20, 22, 26) der beiden Feldgeräte (12) dazu ange- passt ist, die Verbindung (24) als einen vom eigentlichen Leitsystem (16) unterschiedlichen Verbindungstyp computerimplementiert darzustellen.

6. Verfahren zum Projektieren von Feldgeräten (12) einer technischen Anlage (14), insbesondere einer Kraftwerksanlage, in ein Leitsystem (16) der technischen Anlage (14), mit den Schritten : Computerimplementiertes Darstellen mindestens zweier Feldgeräte (12) als je mindestens ein Datenobjekt (20, 22, 26) und computerimplementiertes Darstellen mindestens einer Verbindung (24) zwischen den Datenobjekten (20, 22, 26) der beiden Feldgeräte (12) .

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem im Schritt computerimplementiertes Darstellen mindestens zweier Feldgeräte (12) als je mindestens ein Datenobjekt (20, 22, 26) das einzelne Feldgerät (12) als mindestens ein logischer Knoten (26) eines standardisierten Feldbusprotokolls, insbesondere gemäß IEC61850, computerimplementiert dargestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem im Schritt computerimplementiertes Darstellen mindestens zweier Feldgeräte (12) als je mindestens ein Datenobjekt (20, 22, 26) mehrere Feldgeräte (12) zu einem logischen Gerät (22) gruppiert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem im Schritt computerimplementiertes Darstellen mindestens zweier Feldgeräte (12) als je mindestens ein Datenobjekt (20, 22, 26) ein das einzelne Feldgerät (12) computerimplementiert darstellendes Rohdatenobjekt aus einem Speicher, insbesondere einem Speicher des Leitsystems (16), geladen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem im Schritt computerimplementiertes Darstellen mindestens einer Verbindung (24) zwischen den Datenobjekten (20, 22, 26) der beiden Feldgeräte (12) die Verbindung (24) als ein vom eigentlichen Leitsystem (16) unterschiedlicher Verbindungstyp computerimplementiert dargestellt wird.