DE10223966A1

DE10223966A1 - Verfahren und Anordnung zur Aktualisierung einer an ein Automatisierungssystem angeschlossenen Bedienstation

Info

Publication number: DE10223966A1
Application number: DE2002123966
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Bollhoefer; Juergen Laforsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktualisierung einer an ein Automatisierungssystem (AS) angeschlossenen Bedienstation (OS) und bei dem vom Automatisierungssystem wenigstens eine Prozessgröße (t, s) überwacht wird und bei Abweichung der Prozessgröße von einem Sollwertbereich (SW) eine Meldung vom Automatisierungssystem zur Bedienstation übertragen wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Steuerung von Prozessen mit wenigstens einem Automatisierungssystem und wenigstens einer an das Automatisierungssystem angeschlossenen Bedienstation, bei der das Automatisierungssystem wenigstens eine Prozessgröße überwacht und bei dem eine Meldung vom Automatisierungssystem zur Bedienstation erfolgt, wenn eine Prozessgröße von einem Sollwertbereich abweicht. Um ein Verfahren und eine Anordnung zur effektiven Aktualisierung von Zuständen in einer Bedienstation anzugeben, wird vorgeschlagen, bei Initialisierung der Bedienstation oder einem Wiederherstellen einer Verbindung nach einer Unterbrechung zwischen Automatisierungssystem (AS) und Bedienstation (OS) nur die Zustände der Prozessgrößen zu übertragen, die vom Sollwertbereich (SW) und/oder Grundzustand (ZU) eines Meldebausteins (M¶n¶) abweichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktualisierung einer an ein Automatisierungssystem angeschlossenen Bedienstation, bei dem im Automatisierungssystem wenigstens eine Prozessgröße überwacht wird und bei Abweichung der Prozessgröße von einem Sollwertbereich eine Meldung vom Automatisierungssystem zur Bedienstation übertragen wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Steuerung von Prozessen mit wenigstens einem Automatisierungssystem und wenigstens einer an das Automatisierungssystem angeschlossenen Bedienstation, bei der das Automatisierungssystem wenigstens eine Prozessgröße überwacht und bei dem eine Meldung vom Automatisierungssystem zur Bedienstation erfolgt, wenn eine Prozessgröße von einem Sollwertbereich abweicht.
Automatisierungssysteme werden zur Steuerung von Prozessen beispielsweise in der chemischen Industrie eingesetzt, aber auch in der verarbeitenden Industrie und im Maschinenbau. Zur Überwachung und Bedienung der Automatisierungssysteme werden Bedienstationen eingesetzt. Dazu wird von einem Benutzer z. B. eine neue Höchsttemperatur für den Prozess als Sollwert mittels der Bedienstation eingegeben und über ein Netzwerk zum Automatisierungssystem übertragen. Es werden Prozessgrößen (z. B. Temperatur, Druck, Füllstand, Zeit, Weg etc.) und Alarmmeldungen des Automatisierungssystems zu den Bedienstationen übertragen und auf den Bedienstationen ausgegeben, um dem Benutzer wichtige Informationen zum Ablauf der jeweiligen Prozesse zukommen zu lassen und ihm Gelegenheit zu geben, in den Prozess einzugreifen. An ein Automatisierungssystem können viele unterschiedliche Bedienstationen angeschlossen werden. Eine Bedienstation kann ebenso auch an mehrere Automatisierungssysteme angeschlossen sein. Eine Bedienstation muss über alle Prozessgrößen informiert werden, die für die von dieser Bedienstation zu steuernden oder zu überwachenden Teilprozesse erforderlich sind. Dazu werden neben der Meldung der Prozessgröße, die eine Abweichung aufweist, auch die zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Begleitwerte von anderen Prozessgrößen übertragen, um dem Benutzer mitzuteilen, unter welchen Umständen die Abweichung einer Prozessgröße erfolgt ist. Dadurch wird der Anlagenfahrer über die Umstände informiert, die zum Zeitpunkt der Abweichung vorherrschten. Ebenso wird der Zeitpunkt der Abweichung mitübertragen. Eine Abweichung einer Prozessgröße von einem Sollwertbereich wird auch als Grenzwertüberschreitung bezeichnet, wobei dies je nach Situation eine Über- bzw. Unterschreitung eines Sollwertes bzw. eines Sollwertbereichs darstellen kann. Bei einer Grenzwertüberschreitung wird eine Meldung von dem Automatisierungssystem ausgelöst und an die Bedienstation abgesendet. Auch wenn eine Abweichung einer Prozessgröße wieder in den Sollwertbereich zurückgeht, wird eine Meldung mit den Begleitwerten zur Bedienstation übertragen.
Wird in einem laufenden Automatisierungssystem eine Bedienstation eingeschaltet oder hat es aufgrund einer Störung eine Unterbrechung der Kommunikation zwischen einem Automatisierungssystem und einer Bedienstation gegeben, so müssen der Bedienstation erst wieder alle für diese entsprechende Bedienstation erforderlichen aktuellen Zustände der Prozessgrößen zugeführt werden. Auf einer Bedienstation werden für den zu überwachenden Prozess wichtige Prozessgrößen ausgegeben, so dass bei einer Initialisierung oder Wiedereinschaltung der Bedienstation, diese auf den neuesten Stand der Zustände der Prozessgrößen gebracht werden muss. Da Meldungen im Normalfall vom Automatisie- rungssystem zur Bedienstation nur bei einer Abweichung einer Prozessgröße oder einer Rückkehr in den Sollwertbereich erfolgen, wird die Bedienstation ausschließlich durch Mitteilungen bei Abweichungen über die Zustände der Prozessgrößen informiert. Im Normalfall kommen wenige Abweichungen vor und somit werden der zu initialisierenden Bedienstation auch wenige Meldungen zugeführt, die zur Aktualisierung der wieder eingeschalteten Bedienstation dienen.
In bisher bekannten Automatisierungssystemen wurde dieses Problem durch eine Anforderung aller Zustände des Automatisierungssystems gelöst. Die Bedienstation fordert dazu die Zustände beim Automatisierungssystem an, so dass alle Zustände der für diese Bedienstation notwendigen Prozessgrößen übertragen werden. Da einerseits ein Automatisierungssystem mehrere tausend Prozessgrößen überwacht und andererseits auch mehrere Automatisierungssysteme an eine Bedienstation angeschlossen sein können, dauert diese Anforderung aller Zustände der Prozessgrößen durch die Bedienstation sehr lange und schränkt auch die Kommunikationskapazität beträchtlich ein, wodurch Alarmmeldungen nicht rechtzeitig an die entsprechende Bedienstation geleitet werden können. Auch werden Reaktionen des Anlagenfahrers durch Eingaben von neuen Sollwerten für bestimmte Prozessgrößen in einem derartigen Fall, bedingt durch die erhöhte Kommunikationslast, nur langsam übertragen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Anordnung zur effektiven Aktualisierung von Zuständen in einer Bedienstation anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Aktualisierung einer an ein Automatisierungssystem angeschlossenen Bedienstation gelöst, bei dem vom Automatisierungssystem wenigstens eine Prozessgröße überwacht wird und bei Abweichung der Prozessgröße von einem Sollwertbereich eine Meldung vom Automatisierungssystem zur Bedienstation übertragen wird und bei dem bei Initialisierung der Bedienstation oder einem Wiederherstellen der Verbindung nach einer Unterbrechung zwischen Automatisierungssystem und Bedienstation nur die Zustände der Prozessgrößen übertragen werden, die vom Sollwertbereich abweichen.

Grundlage der Erfindung war der Gedanke, dass sich normalerweise etwa 90% aller Prozessgrößen innerhalb des Sollwertbereichs befinden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine erhebliche Reduzierung des Übertragungsbedarfs erreicht. Die Bedienstationen werden somit wesentlich schneller mit den notwendigen Zuständen versorgt. Außerdem wird die Kommunikationsverbindung zwischen den Bedienstationen und dem Automatisierungssystem weniger belastet, so dass während dieser Initialisierung einer Bedienstation auftretende Alarmmeldungen und die Prozessbedienung und -beobachtung performant an die entsprechende Bedienstation gesendet werden können.

Bei der vorliegenden Erfindung findet insbesondere eine Aktualisierung von Daten in der Bedienstation statt. Die Initialisierung der Bedienstation kann dabei sowohl das Einschalten einer Bedienstation, als auch die Aufhebung einer Unterbrechung zwischen dem Automatisierungssystem und der Bedienstation wegen bspw. einer technischen Störung umfassen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird dem Automatisierungssystem zusätzlich von der Bedienstation eine Quittierungsmeldung zugeführt. Diese wird immer dann zugeführt, wenn eine Abweichung vom Sollwertbereich vorlag und der Anlagenfahrer diese Abweichung registriert und geeignete Maßnahmen ergriffen hat. Damit wird dem Automatisierungssystem und den anderen Bedienstationen mitgeteilt, dass die vorliegende Grenzwertüberschreitung oder Abweichung registriert ist und bspw. innerhalb bestimmbarer Abstände nicht wieder gemeldet werden muss. Die Quittierungsmeldung eines Anlagenfahrers an einer Bedienstation wird auch dazu benutzt, alle anderen angeschlossenen Bedienstationen über die Registrierung einer Abweichung zu informieren. Die Quittierungsmeldung kann auch von einer automatischen Überwachungs- bzw. Protokollierungseinheit generiert und übertragen werden. Dabei ist jedoch die Wichtigkeit der Prozessgröße zu beachten. Dadurch wird der Vorteil bewirkt, dass Abweichungen, die weniger wichtig für diesen Prozess sind, zwar registriert werden können, aber nicht zu einem Stillstand des gesamten Prozesses führen. Zusätzlich wird erreicht, dass durch den Anlagenfahrer bei Abweichungen die zu einer Meldung geführt haben, deren Ursache und auch deren Auswirkung erkannt und mittels einer Quittierung durch den Anlagenfahrer ein erweiterter Toleranzbereich zur Verfügung gestellt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden im Automatisierungssystem zur Meldung von Prozessgrößen Meldebausteine eingesetzt. Diese Meldebausteine dienen der Übertragung des Zustandes der Prozessgrößen. Die Meldebausteine übertragen je nach Konfiguration eine Meldung bei einer Abweichung der Prozessgröße und auch die Begleitwerte. Mittels der Meldebausteine wird aber auch eine Meldung zur Bedienstation abgesendet, wenn Prozessgrößen wieder in den Sollbereich zurückgekehrt sind. Auch hier werden neben der Zeit auch die Begleitwerte mitübertragen. In der Lösung nach dem Stand der Technik werden von allen Meldebausteinen eines Automatisierungssystems bei einer Anforderung einer zu aktualisierenden Bedienstation alle Zustände der Prozessgrößen übertragen.

Das Automatisierungssystem überwacht die Prozessgrößen. Der momentane Wert der Prozessgröße wird typischerweise über einen Sensor oder eine Messvorrichtung aufgenommen und dem Automatisierungssystem zugeführt. Wenn ein Grenzwert überschritten wird, wird der Zustand des Meldebausteins auf "Abweichung gekommen" gesetzt und der Meldebaustein meldet dies an die angeschlossene Bedienstation weiter. Ist die Prozessgröße wieder unter dem Grenzwert oder innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen, erfolgt auch eine Meldung "Abweichung gegangen". Dazu existiert in einem Automatisierungssystem für jede Prozessgröße wenigstens ein Meldebaustein. Erfindungsgemäß werden bei einer Initialisierung einer Bedienstation nur die Zustände der Meldebausteine zur Bedienstation übertragen, die den Zustand "Abweichung gekommen" aufweisen.

Dem Meldebaustein wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch eine Quittierungsmeldung von der Bedienstation für Meldungen von Abweichungen zugeführt. Jede Grenzwertüberschreitung oder Abweichung der Prozessgröße bedarf einer Quittierung. Mittels der Quittierung wird die Grenzwertüberschreitung im Meldebaustein registriert. Aus dem Zustand für die gekommene Abweichung, der von dem Automatisierungssystem gesetzt wird und der Quittierungsmeldung, die von der Bedienstation gesendet wird, wenn eine Abweichung registriert wurde, wird für den Meldebaustein ein Grundzustand definiert. Ein Meldebaustein befindet sich immer dann im Grundzustand, wenn keine Abweichung vorliegt und für eine vorherige letzte Abweichung eine Quittierungsmeldung vorliegt. Auch in dieser Ausführungsform werden bei Initialisierung nur die Daten der Meldebausteine übertragen, die vom Grundzustand abweichen. Für die Meldebausteine, die im Grundzustand sind, d. h. für die eine Quittierungsmeldung und keine Abweichung vorliegt, wird in der Bedienstation für die nicht abgewichenen Prozessgrößen nach der Übertragung der von dem Grundzustand abweichenden Prozessgrößen die von dem Meldebaustein zu überwachende Prozessgröße als innerhalb des Sollwertbereichs gesetzt. Bei einer späteren Abweichung der Prozessgröße vom Sollwertbereich wird vom Meldebaustein im Automatisierungssystem eine Meldung an die Bedienstation gesendet.

Der Meldebaustein kann als logische Schaltung oder als Programmteil eines auf dem Automatisierungssystem laufenden Anwenderprogramms ausgeführt sein.

Die Erfindung wird auch durch eine Anordnung zur Steuerung von Prozessen mit wenigstens einem Automatisierungssystem und wenigstens einer an das Automatisierungssystem angeschlossen Bedienstation gelöst, bei der das Automatisierungssystem wenigstens eine Prozessgröße überwacht und bei dem eine Meldung vom Automatisierungssystem an die Bedienstationen erfolgt, wenn eine Prozessgröße von einem Sollwertbereich abweicht und bei der bei Initialisierung der Bedienstation nach einer Unterbrechung der Verbindung zwischen Automatisierungssystem und Bedienstation der Bedienstation nur die Zustände der Prozessgrößen zuführbar sind, die von dem Sollwertbereich abweichen.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, exemplarisch beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 Automatisierungssystem mit Bedienstationen und Netzwerk
Fig. 2 Aufbau eines Meldebausteins
Fig. 1 zeigt mehrere Automatisierungssysteme AS1 und AS2, die über ein Netzwerk LAN an Bedienstationen OS1 und OS2 angeschlossen sind. Das Netzwerk LAN kann bspw. als industrielles Ethernet realisiert sein. Die Bedienstation OS1 kann bspw. als reine Kontrollstation ausgeführt sein, die nur Prozessgrößen des Automatisierungssystems AS1 überwacht. Die Bedienstation OS2 kann dagegen sowohl lesend als auch schreibend auf beide Automatisierungssysteme AS1 und AS2 zugreifen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Meldebausteins M_n. Das Automatisierungssystem überwacht mittels eines Sensors S_n eine Prozessgröße, bspw. die Temperatur eines Reaktionsgefäßes für einen chemischen Prozess. Die Temperatur wird dem Automatisierungssystem als Momentanwert kontinuierlich zugeführt. Im Automatisierungssystem wird von einem Anwenderprogramm oder einem nicht dargestellten Vergleicher V1 ein Vergleich von dem Momentanwert und dem vorgegebenen Sollwert oder Sollwertbereich SW durchgeführt. Dabei kann der Sollwert 5 W durch einen Schreibvorgang sowohl von einer Bedienstation als auch vom Anwenderprogramm auf dem Automatisierungssystem vorgegeben werden. Bei diesem Vergleich wird ein Vergleichsergebnis erzeugt, welches als Grenzwertüber- bzw. Unterschreitung des Sollwertes oder als Abweichung der Prozessgröße vom Sollwertbereich interpretiert wird. Wenn eine Abweichung vom Automatisierungssystem festgestellt wird, wird im Meldebaustein am binären Eingang E der Zustand auf 1 gesetzt. Weiter werden im Meldebaustein M_n die zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Begleitwerte anderer Prozessgrößen über den Eingang B eingegeben und mit dem dazugehörigen Zeitpunkt im Speicher Sp gespeichert. Dem Meldebaustein wird außerdem eine Quittierungsmeldung QU von der Bedienstation zugeführt. Dabei wird im Meldebaustein M_n der Quittierungszustand auf 1 gesetzt, wenn eine Abweichung quittiert wurde. Beim Aufruf eines Meldebausteins, bspw. bei einer Initialisierung einer Bedienstation, wird der binäre Eingang E auf 1 gesetzt, wenn eine Meldung über eine Abweichung einer Prozessgröße zur Bedienstation übertragen werden soll. Der Eingang E wird auf 0 gesetzt, wenn eine Abweichung wieder in den Sollwertbereich zurückgekehrt ist und dies der Bedienstation mitgeteilt werden soll. Bei der Meldung einer Abweichung werden sowohl die entsprechend abgewichene Prozessgröße, als auch die Begleitwerte anderer Prozessgrößen und der Zeitpunkt der Abweichung übertragen. Ebenso werden diese Daten bei der Meldung über eine gegangene Abweichung übertragen.
Bei einer Initialisierung einer Bedienstation werden nun erfindungsgemäß nur die Zustände oder Daten der Meldebausteine übertragen, die vom Grundzustand abweichen. Dabei ist als Grundzustand definiert: keine Abweichung und die vorherige Abweichung muss quittiert sein. Im Meldebaustein kann dies durch eine logische O am Eingang E und eine logische 1 am Eingang QU dargestellt werden. Als zusätzliche Daten werden die Begleitwerte und der Zeitpunkt der Abweichung aus dem Speicher Sp über den Ausgang A zur Bedienstation übertragen.
Ein Meldebaustein kann bspw. auch durch eine Codesequenz im Anwenderprogramm realisiert sein. Dabei sind dann die Eingänge des Meldebausteins als Variablen realisiert, die je nach Implementierung gesetzt oder ungesetzt sind.
Die Definition des Grundzustandes kann erweitert werden, wenn der Grundzustand von weiteren Bedingungen abhängen soll. Ebenso kann der Grundzustand unabhängig von der Quittierungsmeldung definiert sein, bspw. in Systemen, in denen keine Quittierung erfolgt. Dann ist ein Meldebaustein im Grundzustand, wenn keine Abweichung der Prozessgröße vorliegt.

Claims

1. Verfahren zur Aktualisierung einer an ein Automatisierungssystem (AS_n) angeschlossenen Bedienstation (OS_n), bei dem vom Automatisierungssystem wenigstens eine Prozessgröße überwacht wird und bei Abweichung der Prozessgröße von einem Sollwertbereich (SW) eine Meldung vom Automatisierungssystem zur Bedienstation übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Initialisierung der Bedienstation oder einem Wiederherstellen der Verbindung nach einer Unterbrechung zwischen Automatisierungssystem (AS) und Bedienstation (OS) nur die Zustände der Prozessgrößen übertragen werden, die vom Sollwertbereich (SW) abweichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Automatisierungssystem (AS) eine Quittierungsmeldung (QU) von der Bedienstation nach einer Abweichung einer Prozessgröße von einem Sollwertbereich und deren Meldung zugeführt wird und nur die Zustände (ZU) der Prozessgrößen zur Bedienstation übertragen werden, die außerhalb des Sollwertbereich (SW) liegen und für die keine Quittierungsmeldung (QU) vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abweichung einer Prozessgröße von einem Sollwertbereich (SW) und einer Meldung an die Bedienstation weitere Prozessgrößen und/oder eine Zeitangabe übertragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Automatisierungssystem wenigstens eine Prozessgröße überwacht wird und zur Meldung an die Bedienstation bei Abweichung der Prozessgröße von einem Sollwertbereich (SW) wenigstens ein Meldebaustein (M_n) verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundzustand (ZU) des Meldebausteins in Abhängigkeit der Abweichung der Prozessgröße vom Sollwertbereich (SW) gebildet wird und nur die Zustände der Meldebausteine (Mn) zur Bedienstation (OS) übertragen werden, die vom Grundzustand (ZU) des Meldebausteins (Mn) abweichen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Meldebaustein einen Grundzustand einnimmt, wenn keine Abweichung der Prozessgröße vom Sollwertbereich (SW) vorliegt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Meldebaustein den Grundzustand in Abhängigkeit einer Abweichung der Prozessgröße vom Sollwertbereich (SW) und einer von der Bedienstation zugeführten Quittierungsmeldung (QU) einnimmt und nur die Zustände der Meldebausteine (M_n) zur Bedienstation (OS) übertragen werden, die vom Grundzustand (ZU) des Meldebausteins (M_n) abweichen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundzustand (ZU) des Meldebausteins (M_n) nur bei vorliegender Quittierungsmeldung (QU) und einer innerhalb des Sollwertbereichs (SW) liegenden Prozessgröße erzeugt wird.

9. Anordnung zur Steuerung von Prozessen mit wenigstens einem Automatisierungssystem (AS) und wenigstens einer an das Automatisierungssystem angeschlossenen Bedienstation (OS), bei der das Automatisierungssystem wenigstens eine Prozessgröße überwacht und bei dem eine Meldung vom Automatisierungssystem an die Bedienstationen erfolgt, wenn eine Prozessgröße von einem Sollwertbereich (SW) abweicht, dadurch gekennzeichnet, dass bei Initialisierung der Bedienstation nur die Zustände der Prozessgrößen zu der Bedienstation zuführbar sind, die von dem Sollwertbereich (SW) abweichen.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Automatisierungssystem zur Meldung bei Abweichung der Prozessgröße von einem Sollwertbereich (SW) wenigstens einen Meldebaustein (M_n) aufweist und nur die Zustände der Meldebausteine (M_n) der Bedienstation zuführbar sind, die von einem definierbaren Grundzustand (ZU) abweichen.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Meldebaustein eine Abweichungsmeldung vom Automatisierungssystem und eine Quittierungsmeldung (QU) von der Bedienstation zuführbar ist und der Meldebaustein den Grundzustandes (ZU) nur dann einnimmt, wenn eine Quittierungsmeldung für die vorherige Abweichung und keine erneute Abweichungsmeldung vorliegt.