DE3853036T2

DE3853036T2 - Verbrennungsregelsystem.

Info

Publication number: DE3853036T2
Application number: DE3853036T
Authority: DE
Inventors: John James Fry; George Robert Ii Hall; Robert A Smith
Original assignee: INT CONTROL AUTOMATION FINANCE
Current assignee: INT CONTROL AUTOMATION FINANCE
Priority date: 1987-08-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2008-08-13
Also published as: AU2060588A; JPH01147217A; EP0310233B1; EP0559241A3; AU610919B2; EP0559241A2; EP0310233A2; EP0310233A3; AU7102291A; DE3853036D1; US4885573A; CA1332964C; AU629099B2

Description

Analysatoren für Sauerstoff und Brennstoffe werden oft verwendet, um in Datensammel- und Verbrennungssteuersystemen Abgase zu analysieren. Diese Analysatoren wirken dahingehend, Produktqualität und Verbrennungsausbeute zu verbessern, verglichen mit Systemen ohne Verbrennungsgasanalyse. Ein wesentlicher Nachteil dieser Analysatoren ist jedoch, daß die Probennahme-, Fühler- und Heizsysteme, die für ihren richtigen Betrieb erforderlich sind, dazu neigen, komplex und fehleranfällig zu sein.
Zur Zeit existierende Analysatoren für Sauerstoff und verbrennbare Substanzen liefern wenig hinsichtlich von Diagnosen, um bei der Systemwartung zu helfen. Als Regel kann gelten, daß die einzigen Systemausgabewerte Signale sind, die proportional zur Sauerstoff- und Brennstoffkonzentration sind. Signale, die einen internen Analysatorzustand repräsentieren, werden nicht als Ausgabewert bereitgestellt. Korrekturfaktoren, die auf den Ergebnissen der Sensorkalibrierung durch automatische Kalibriersysteme basieren, sind manchmal erhältlich. Diese Korrekturfaktoren sind jedoch nicht einfach zugänglich, und ihre Bedeutung ist für jemanden ohne Spezialwissen nicht offensichtlich.
Diese Faktoren bereiten beim Kombinieren des Analysators mit einem Systemregler bzw. einer Systemsteuereinrichtung Schwierigkeiten. Weil die grundlegenden Betriebszustände innerhalb des Analysators unbekannt sind, könnten falsche Abgas- bzw. Rauchgasmessungen, die von fehlerhaften Analysatorzuständen herrühren, als Steuersystemeingabewerte verwendet werden. Solche fehlerbehafteten Eingaben können zu ineffizienten und potentiell unsicheren Zuständen führen, wenn die Steuerungseinrichtung auf sie reagiert. Ein Verbrennungssteuersystem, welches die Ausgabe eines Verbrennungsanalysators als Eingabe verwendet, könnte während erheblicher Zeitspannen auf der Grundlage falscher Eingabewerte arbeiten. Daher waren redundante Messungen oder komplizierte Steuersysteme erforderlich. Es wäre also wünschenswert, ein Verbrennungssteuersystem zu haben, welches die Analysatorparameter überwacht und auf anomale Bedingungen bzw. Zustände in der Weise reagiert, daß es sofort in einen voreingestellten Grundzustand geht.
Die deutsche Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. DE-A-3 335 481 offenbart ein Warn- (Alarm-)anzeigesystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 dieser Anmeldung, wobei das System (das verknüpft sein mag mit einer Steuerungsstation, wie zum Beispiel einem Kraftwerksteuerraum oder - insbesondere - einer Flugzeugführerkanzel) aufweist: einen Sensoraufbau, der Sensoreinrichtungen für die Bereitstellung von Ausgangssignalen hat, welche für Parameter kennzeichnend sind, und Steuereinrichtungen, die Eingabeeinrichtungen für den Empfang der Ausgangssignale haben, welche durch die Sensoreinrichtungen bereitgestellt werden, Überwachungseinrichtungen für das kontinuierliche Überwachen der Parameter und für das Erzeugen von Alarmsignalen, Anzeigeeinrichtungen für das Anzeigen von Alarmzuständen, die sich unter Ansprechen auf diese Alarmsignale ergeben, Prioritätseinrichtungen, um automatisch eine Priorität bzw. einen Vorrang für die Anzeige der Alarmzustände zu erzeugen und einen Speicher.
Das Anzeigesystem der DE-A-3 335 481 funktioniert dahingehend, daß die Steuereinrichtung (ein Rechner) die Ausgangssignale von den Sensoren im Vergleich zu vorhandenen Referenzinformationen auswertet, um zu ermitteln, ob Information - insbesondere eine Warnanzeige - auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden soll, und daß sie passende Information zur Darstellung an einer bestimmten Stelle der Anzeigeeinrichtung aus dem Speicher ausliest. Die Anzeigeeinrichtung hat die Form eines Paares von Zeilen zur mehrstelligen alphanumerischen Informationsanzeige, wobei jede Zeile in getrennt voneinander ansprechbare Zeilenabschnitte unterteilt ist. So können lange oder kurze Informationsteile angezeigt werden. Eine Prioritätssetzung der Anzeige wird dadurch erreicht, daß die aktuellste oder wichtigste Information auf der obersten Zeile oder in einem ausführlicheren Text dargestellt wird. Spätere Ereignisse oder Ereignisse mit niedrigerer Priorität können gespeichert werden, so daß der Bediener sie später zur Nachprüfung ausgeben kann.
DE-A-3 614 331 offenbart ein Diagnosesystem (zum Beispiel für ein Atomkraftwerk) mit Eingabe-einrichtungen zur Sammlung von Rohdaten, die sich auf einen abweichenden Zustand beziehen, einem Speicher zur Speicherung von logischen Daten zur Diagnose eines Abweichungszustandes, einem Rechner (Prozessor) zur Diagnose eines abweichenden Zustandes auf der Grundlage der logischen Daten, einem weiteren Speicher zum Speichern der Diagnoseergebnisse, einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Diagnoseergebnisse, und einer Prioritätseinrichtung zum Ausgeben der Diagnoseergebnisse in einer Prioritätsreihenfolge, welche im Fall simultaner Diagnoseergebnisse der relativen Bedeutung der Ergebnisse entspricht.
US Patent Nr. US-A-3 988 730 offenbart ein System zum Überwachen und Anzeigen von Para-meterzuständen innerhalb eines Systems, insbesondere einem Kraftfahrzeug. Sensoren liefern Ausgabesignale, die für Parameter kennzeichnend sind. Jedes Signal wird mit einem einzeln programmierten Bezugswert verglichen und ein entsprechender Indikator wird aktiviert, wenn das Signal seinen Bezugswert überschreitet. Jedem Parameter wird derartig Priorität gewährt, daß, wenn er seinen Bezugswert überschreitet, das System sequentiell nur diesen Parameter und alle anderen Parameter mit höherer Priorität mißt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt mit: einem Sensoraufbau, der Sensoreinrichtungen für die Bereitstellung von Ausgangssignalen hat, welche für Parameter kennzeichnend sind, und Steuereinrichtungen, die Eingabeeinrichtungen für den Empfang der Ausgangssignale haben, welche durch die Sensoreinrichtungen bereitgestellt werden, Überwach-ungseinrichtungen für das kontinuierliche Überwachen der Parameter und für das Erzeugen von Alarmsignalen, Anzeigeeinnrichtungen für das Anzeigen von Alarmzuständen, die sich unter Ansprechen auf diese Alarmsignale ergeben, Prioritätseinrichtungen, um automatisch eine Priorität für die Anzeige der Alarmzustände zu erzeugen und einem Speicher; dadurch gekennzeichnet, daß
das System ein Verbrennungssteuersystem für die Steuerung eines Verbrennungsvorganges ist;
die Steuereinrichtung eine Prozeßsteuereinrichtung ist, welche so betreibbar ist, daß sie den Verbrennungsprozeß steuert;
die Sensoreinrichtung derartig betreibbar ist, daß sie die Ausgangssignale bereitstellt, welche zumindest einen Parameter des Verbrennungssteuerprozesses kennzeichnen;
die Steuereinrichtung eine Signalverarbeitungseinrichtung beinhaltet, die auf die Ausgangssignale anspricht, welche von der Sensoreinrichtung bereitgestellt werden, um Steuer- bzw. Regelausgangswerte zu erzeugen, um eine gewünschte Betriebsweise des Verbrennungssteuerprozesses aufrechtzuerhalten;
die Überwachungseinrichtung einen Teil der Signalverarbeitungseinrichtung bildet und so betreibbar ist, daß sie kontinuierlich Parameter des Verbrennungssteuersystems einschließlich zumindest eines Parameters des Verbrennungssteuerprozesses überwacht, der von der Sensoreinrichtung bereitgestellt wird, und so, daß sie ein Alarmsignal erzeugt, sobald irgendeiner der überwachten Parameter von einem Sollwert abweicht;
die Prioritätseinrichtung derartig betreibbar ist, daß sie automatisch dem Alarmsignal Priorität gewährt, um eine Anzeige ausgewählter Alarmzustände bereitzustellen, und zwar auf der Grundlage der Kenntnis von internen Vorgängen eines Analysatorsystems, was ein unmittelbares Ergebnis eines Aufbaus des Analysatorsystems ist; und
das Verbrennungssteuersystem und die Prioritätseinrichtung durch ein in dem Speicher gespeichertes Programm so betreibbar sind, daß sie zweifelhafte Sensorablesungen nicht beachten.
Eine weiter unten im Detail beschriebene, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gewährleistet: ein verläßlicheres Verbrennungssteuersystem, einen verläßlicheren Sauerstoff- und Brennstoffanalysator; ein verbessertes Diagnosesystem für Verbrennungssteuersysteme und ein Verbrennungssteuersystem, das einen Verbrennungsprozessprobenanalysator aufweist und das kontinuierlich Parameter des Analysators überwacht und vorbestimmte anomale Zustände, die mit dem Betrieb des Analysators zusammenhängen, aufspürt.
Indem redundante Alarme unterdrückt werden, ist die Fehlerbehebung leichter, weil das Personal nicht erforderlich ist, um fehlerbehaftete Informationen zu erkennen und zu ignorieren. Außerdem kann das System, wenn ein Analysatoralarm detektiert wird, den entsprechenden Teil des Steuersystems in einen bekannten sicheren Betriebszustand zu überführen bzw. zurücksetzen.
Die Erfindung wird nun anhand eines beschreibenden und nicht einschränkenden Beispiels unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
Figur 1 ein Blockdiagramm eines die Erfindung verwirklichenden Verbrennungssteuersystems ist;
Figur 1A eine Aufsicht auf eine Bedienerschnittstelleneinrichtung bzw. eine Bedieneroberflächeneinrichtung für das in Figur 1 gezeigte System ist;
Figur 1B ein Querschnitt entlang der Linien 1B-1B in Figur 1A ist;
Figur 2 ein Blockdiagramm ist, das Steuerprogramme des in Figur 1 gezeigten Systems zeigt;
Figur 3 ein Blockdiagramm ist, das Alarmdetektierungs- und Prioritätsprogrammteile für das System zeigt;
Figur 4 eine diagrammatische Darstellung des Alarmprioritätsstatusses für das System ist;
Figur 5 ein Prozeßflußdiagramm für den Alarmprioritätsprogrammteil ist;
Figur 6 ein Prozeßflußdiagramm für den Alarmerkennungsprogrammteil ist;
Figur 7 ein Prozeßflußdiagramm für den Alarmprüfungsprogrammteil ist; und
Figur 8 ein Prozeßflußdiagramm für den Alarmdetektierungsprogrammteil ist;

Allgemeine Systembeschreibung

Ein Verbrennungssteuersystem 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in Gestalt eines Blockdiagramms in Figur 1 gezeigt. Das System 10 erhält eine optimale Gasverbrennung aufrecht, indem es Abgase prüft und die Einstellungen eines Gas-(Brennstoff)ventils 10a und eines Luftschiebers 10b als Funktion von Prozeßvariablen, darunter die Anteile von Sauerstoff und Kohlenmonoxid in dem Abgas, und Systembetriebszuständen steuert.
Das Verbrennungssteuersystem 10 weist einen Sensoraufbau 11 und einen Prozeßregler 12 mit elektronischen Schaltkreisen auf, die durch eine Systemverkabelung 13 mit den Leitungen 13a bis 13h miteinander verbunden sind. Der Sensoraufbau 11, der nahe dem zu steuernden Prozeß angebracht ist, hat einen Sauerstoffsensor 14, einen Brennstoffsensor 15 und eine Sensorsonde (nicht gezeigt), die in einem Abzug bzw. einem Schornstein (nicht gezeigt) angebracht ist, um eine Probe der Produkte eines Verbrennungsprozesses zur Analyse zu entnehmen. Die Probe wird zwischen dem Sauerstoffsensor 14 und dem Brennstoffsensor 15 in einer im Stand der Technik bekannten Weise aufgeteilt. Der Sensoraufbau 11 hat einen luftgetriebenen Sauger (nicht gezeigt), um die Probe aus dem Prozeß und über die zwei Sensoren 14 und 15 zu ziehen. Die analysierte Probe wird mit der Abluft des Saugers vereinigt und in den Abluftschacht des Prozesses zurückgegeben. Die an den zwei Sensoren 14 und 15 vorbeistreichende Probe erzeugt eine analoge Spannung in jedem Sensor, die über die Leitungen 13a und 13b der Verkabelung 13 dem Prozeßregler 12 zugeführt wird.
Zusätzlich zu Analogsignalen, die Ausgaben der zwei Sensoren 14 und 15 repräsentieren, liefert der Sensoraufbau 11 der elektronischen Schaltung des Prozeßreglers 12 Überwachungssignale, die Parameter oder Zustände der Sensoren und/oder der damit verbundenen Hardware anzeigen. Der Sensoraufbau 11 hat einen Temperaturfühler 16, der ein Ausgangssignal liefert, das die Temperatur mehrerer Flansche bzw. eines Flanschsammlers anzeigt, der durch einen Block (Trägerteil) 14a repräsentiert wird, auf dem der Sauerstoffühler 14 montiert ist, und einen Temperaturfühler 17, der ein Ausgangssignal liefert, das die Temperatur eines Montageblocks anzeigt, der durch einen Block (Trägerteil) 15a repräsentiert wird, auf dem der Brennstoffühler 15 montiert ist. Diese Parameterausgangssignale werden jeweils über die Leitungen 13c und 13d vom Sensoraufbau 11 zum Prozeßregler 12 geleitet. Ein weiterer Sensor 18 liefert ein Prozeßeingangssignal, wie Umgebungstemperatur oder Druck, das über die Leitung 13f zum Prozeßregler 12 geleitet wird.
Um die Temperatur der Sensoren und der Sensorhalter auf der erforderlichen Betriebstemperatur und oberhalb des Taupunkts zu halten, werden die Sensoren auf erhöhten Betriebstemperaturen gehalten, indem die Trägerbauteile 14a, 15a, auf denen die Sensoren montiert sind, geheizt werden. Zu diesem Zweck enthält der Sensoraufbau 11 eine Flanschsammlerheizvorrichtung 19 und eine Brennstoffblockheizvorrichtung 19a, die beide Steuersignale über die Leitungen 13g und 13h vom Prozeßregler 12 erhalten.
Ein Thermoelement 20 wird beim Regeln bzw. Steuern des Prozesses verwendet. Eine Ausgleichs-einrichtung für das kalte Ende eines Thermoelements ist eine Reguliereinrichtung für den thermisch abhängigen Strom, die die aktuelle Umgebungstemperatur im Abschlußteil des Sensoraufbaus 11 berücksichtigt. Diese Information ist für jede verwendete Art von Thermoelement für die Genauigkeit erforderlich und wird über die Leitung 13e dem Prozeßregler 12 zugeführt. Eine einzelne Ausgleichseinrichtung für das kalte Ende eines Thermoelements wird verwendet, um für den Prozeßvariablensensor 18, der als Thermoelement ausgeführt ist, und für die zwei Parametersensoren 16 und 17, die im Sensoraufbau 11 verwendet werden und ebenfalls Thermoelemente aufweisen, einen Ausgleich zu leisten.
Der Prozeßregler 12 enthält Multiplex- und Signalbearbeitungsschaltkreise 21, einen Analog/Digital (A/D) Wandler (Wandlerschaltkreis) 22, einen Mikroprozessor 23, eine Bedieneroberfläche (Schnittstelleneinheit) 24 und Ausgabeschaltkreise 25 mit einer Schnittstelle 26 für digitale Ausgabe, einer Schnittstelle 27 für analoge Ausgabe und Heizerregelschaltkreise 28.
Die Multiplexschaltkreise 21 empfangen die analogen Signale, die von dem Sensoraufbau 11 und der Prozeßeingabe geliefert werden und geben sie, je eins zur Zeit, an den A/D-Wandler 22 weiter, der die Signale zur Verarbeitung durch den Mikroprozessor 23 in digitale Form umwandelt. Ein passender Mikroprozessor 23 für dieses System ist der Motorola 68MC11, der zusätzlich zu einem Prozessor für digitale Signale einen Nur-Lese-Speicher (ROM), ein Random Access Memory (RAM), einen programmierbaren Speicher, eine serielle Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle und ein Zeitmeßsystem bzw. eine Uhr aufweist. Der Mikroprozessor 23 überwacht den Analysatorstatus und bewirkt Änderungen, insbesondere Änderungen der Temperatur, um einen gewünschten Zustand des Sensoraufbaus 11 aufrechtzuerhalten. Der Mikroprozessor 23 vergleicht die von dem Sensor-aufbauu 11 erhaltenen Sensorsignalpegel mit Sollwerten und nimmt, auf der Grundlage von Eingabeparametern des Bedieners, Änderungen in den Einstellungen des Prozeßapparates (nicht gezeigt) vor, wie zum Beispiel Luftklappensteuerungen, Brennstoffventilen, usw., um die Effizienz des überwachten Verbrennungsprozesses zu maximieren. Der Mikroprozessor 23 speichert außerdem Kalibrierungsinformation, um die Sensoren in einem genauen und reproduzierbaren Betriebszustand zu halten.
Genauer gesagt, werden die dem Prozeßregler 12 zugeführten analogen Signale in einer kontinuierlichen, sequentiellen Art und Weise durch die Multiplex- und Signalbearbeitungsschaltkreise 21 aufgenommen bzw. abgetastet, die die Siganle filtern und verstärken, bevor sie die Signale dem A/D-Wandler 22 zuführen. Die analogen Signale werden in digitale Form umgewandelt und dem Mikroprozessor 23 zugeführt, der programmgesteuert arbeitet, um die digitalen, ihm durch den A/D-Wandler 22 gelieferten Eingaben zu empfangen und zu verarbeiten und um passende Steuerausgaben zu erzeugen, die über die digitale Ausgangsschnittstelle 26 oder die analoge Ausgangsschnittstelle 27 der Steuerungseinrichtung zugeführt werden. Steuer- bzw. Regelprogrammteile und Diagnoseprogrammteile des Systems werden im folgenden genauer beschrieben werden.
Zusätzlich zu den analogen Signalen, die vom Eingabeteil des elektronischen Schaltkreises des Prozeßreglers 12 in digitale Form umgewandelt werden, bevor diese vom Mikroprozessor 23 verarbeitet werden, empfängt der Prozeßregler 12 weitere Eingaben über die Bedienerschnittstelleneinheit bzw.-oberflächeneinheit 24, was es dem Bediener erlaubt, Daten, Sollwerte und Steuerbefehle in das System zu geben. Die Bedienerschnittstelleneinheit bzw.-oberflächeneinheit 24 stellt dem Bediener außerdem eine Anzeigeeinrichtung zur Verfügung für die vom Mikroprozessor 23 gelieferten Informationen, darunter Alarmzustandsinformation, Zustands- bzw. Statusinformation usw.. Wie noch gezeigt wird, gewährt der Prozeßregler 12 Systemalarmen automatisch Priorität, diese werden angezeigt, und er bietet eine Anzeige nur der relevanten Alarme. Mit anderen Worten, wenn ein Signal wegen eines anderen Alarmzustandes ungültig wird, werden durch dieses Signal erzeugte Alarme dem Bediener nicht angezeigt. Zusätzlich weist die Bedieneroberfläche 24 mehrere Statusindikatoren auf, die dem Bediener sichtbare Anzeigen verschiedener Zustände des Systems, darunter das Vorhandensein eines nicht bestätigten Alarms, liefern.

Bedienerschnittstelle bzw.-oberfläche

Gemäß den Figuren 1 und 1A weist die Bedienerschnittstelleneinheit bzw.-oberflächen-einheit 24 auf: eine Folientastatur 31, eine alphanumerische Flüssigkristallanzeige (LCD) oder Anzeigeeinheit 32 und mehrere Statusindikatoren 33. Die Bedienerschnittstelleneinheit 24 wird dazu benutzt, den Bediener durch eine Abfolge einfacher Bedienschritte zu leiten, um das System während des Erststarts für eine bestimmte Anwendung zu konfigurieren. Das LCD 32 und die Tastatur 31 versorgen den Bediener mit Prozeßinformationen, wie zum Beispiel die Sauerstoff- und CO-Konzentration und die Prozeßtemperatur. Die Bedienerschnittstelleneinheit 24 informiert den Bediener außerdem über Fehler, die während periodischer Selbstdiagnosetests gefunden wurden. Die Bedienerschnittstelleneinheit 24 erlaubt es, daß das System durch nicht technisches Personal bedient werden kann, indem es den Bediener durch eine Abfolge einfacher Schritte für den Start, die Kalibrierung und die Wartung leitet. Die Statusindikatoren 33 informieren den Bediener über den bestehenden Betriebsmodus und -status.
Der Systemmikroprozessor 23 (Figur 1) verwendet Daten von der Bedienerschnittstelleneinheit 24 in Verbindung mit internen Kontrollalgorithmen, um die Mengen an Brennstoff und Luft, die von dem Prozeß gefordert werden, zu bestimmen und um analoge Kontrollsignale zu erzeugen, die verwendet werden, um vorhandene Positioniereinrichtungen für das Brennstoffvventil 10a und die Luftklappe 10b zu steuern. Das Aufzeichnen oder Anzeigen von Prozeßvariablen wird durch eine analoge Ausgabe unterstützt, die verwendet werden kann, um den Wert einer vom Anwender ausgewählten Variable auszugeben.
Die Membran- bzw. Folientastatur 31 definiert 16 manuell betätigbare Tasten. Eine erste Gruppe von Tasten, die beim Einstellen des Systems verwendet werden, beinhaltet eine CAL-Taste 34, eine TUNE-Taste 35 und eine ENTER-Taste 36. Eine zweite Gruppe von Tasten wird vom Bediener verwendet, um Bildschirme bzw. Fenster bzw. bestimmte Bildschirmmasken und Informationen, die angezeigt werden sollen, auszuwählen. Darunter sind eine NEXT SCREEN-Taste 37, eine SELECT-Taste 38, eine UP-Taste 39 und eine DOWN-Taste 40. Weitere Tasten für die Kontrolle durch den Bediener sind eine LIGHT-Taste 41, eine VAR-Taste 42, eine OXYGEN-Taste 43, eine COMBL-Taste 44 und eine OUTPUT POSN-Taste 45. In der Tastatur befinden sich weiterhin eine FUEL-Taste 46, eine AIR-Taste 47. eine TRIM-Taste 48 und eine ALARM ACK-(alarm acknowledge = Alarmbestätigungs-) Taste 49. Durch Drücken der CAL-Taste 34 gelangt man in eine Kalibirierumgebung, die benutzt wird, den Regler zu kalibrieren. Durch Drücken der TUNE-Taste 35 gelangt man in einen Abstimmungsteil, der verwendet wird, um die Reglerfunktion so einzustellen, wie es für den gesteuerten Prozess erforderlich ist. Drücken der ENTER-Taste 36 schließt eine Option innerhalb eines gegebenen Fensters ab. Drücken der NEXT SCREEN-Taste 37 führt zu dem nächsten Bildschirm innerhalb einer gegebenen Umgebung. Diese Taste ist nur in den Kalibrier-, Abgleich- und Alarmbestätigungsumgebungen anwendbar. Drücken der PFEIL-NACH-UNTEN-Taste 39 verringert den Wert des ausgewählten Parameters. Drücken der PFEIL-NACH-OBEN-Taste 40 erhöht den Wert des ausgewählten Parameters. Drücken der VAR-Taste 42 zeigt den Wert der Prozeßvariableneingabe an. Wenn passend, wird auch der Wert des Sollwerts angezeigt. Drücken der OXYGEN-Taste 43 zeigt den aktuellen Sauerstoffpegel an. Ein Sauerstoffsollwert und ein Sollwertfehlerbereich werden ebenfalls angezeigt. Drücken der COMBL-Taste 44 zeigt den aktuellen Brennstoffpegel, wie er vom System gemessen wird, an. Ein Brennstoffsollwert wird ebenfalls angezeigt. Drücken der OUTPUT POSN-Taste 45 zeigt den aktuellen Wert der System-steuerungsausgänge an. Der Status jeder Regelschleife (entweder automatisch oder manuell) wird ebenfalls angezeigt. Drücken der FUEL-Taste 46 ändert den Zustand einer Brennstoffregelschleife und zeigt einen Ausgangspositionsschirm an, wenn dies passend ist. Drücken der AIR-Taste 47 ändert den Zustand einer Luftregelschleife und zeigt den Ausgangspositionsschirm an, wenn dies passend ist. Drücken der TRIM-Taste 48 ändert den Zustand einer Trimm- bzw. Einstellregelschleife und zeigt den Ausgangspositionsschirm an, wenn dies passend ist. Drücken der ALARM ACK-Taste 49 führt in eine Alarmbestätigungsumgebung, die vom Bediener definierte Alarme und Systemalarme anzeigt, wenn irgendwelche existieren. Drücken der LIGHT-Taste 41 schaltet eine LCD-Hintergrundbeleuchtung ein, die sich automatisch abschaltet, wenn fünf Minuten lang keine Tasten gedrückt worden sind.
Die Statusindikatoren 33, die als lichtaussendende Dioden (LEDs) 50 und 50a ausgeführt sind, werden jeweils selektiv angeschaltet, wenn die FUEL, AIR oder TRIM Tasten 46 bis 48 in einer automatischen oder manuellen Betriebsart des Systems aktiviert sind. Es gibt drei Gruppen von "MAN" und drei "AUTO" LED-Anzeigen, 50 und 50a. Eine MAN LED und eine AUTO LED werden verwendet, um den Status eines gegebenen Steuersignals anzuzeigen. Daher gibt es drei Gruppen von LEDs, eine für jede der FUEL, AIR und TRIM Tasten 46 bis 48. Eine "ALARM" LED-Anzeige 51 zeigt an, daß ein Alarmzustand existiert. Die LED 51 wird in Abständen erregt, um anzuzeigen, daß mindestens ein Alarm nicht bestätigt wurde. Die LED 51 wird dauernd erregt, um anzuzeigen, daß alle Alarme bestätigt wurden. Ein bestätigter Alarm ist einer, der auf dem LCD 32 des Systems dargestellt worden ist. Eine weitere LED 52 wird eingeschaltet, um anzuzeigen, daß eine Sensorkalibrierung stattfindet oder daß Kalibrierungs- bzw. Eichungsgas manuell durch den Bediener zugeführt werden, wobei sich das System im Kalibrier- bzw. Eichmodus befindet. Dauerlicht von der LED 52 zeigt, daß eine Sensorkalibrierung stattfindet. Ein Blinklicht von der LED 52 zeigt an, daß Kalibrierungs- bzw. Eichungsgas manuell durch den Bediener in den Sensoraufbau 11 geleitet wird.
Die Folientastatur 31 weist ein durchsichtiges Fenster 53 auf, wobei das LCD 32 (Figur 1) hinter dem Fenster 53 angebracht ist. Das Fenster 53 schließt das LCD 32 bezüglich der Umgebung in ein Gehäuse 70 (nicht gezeigt) ein, welches den Prozeßregler 12 umgibt. Das LCD 32 ist eine Einheit mit 20 Zeichen mal vier Zeilen, die relevante Prozeßzustände und Bedienungsinstruktionen anzeigt. Ein Paar Stecker 54 und 55 verbindet das LCD 32, die Tasten der Folientastatur und die lichtaussendenden Statusdioden über Flachbandkabel 54a und 55a mit elektrischen Schaltkreisen des Prozeßreglers 12, der innerhalb des Gehäuses 70 montiert ist (Figur 2).
Gemäß den Figuren 1A und 1B ist die Folientastatur 31 wegen der Zugänglichkeit getrennt vom Gehäuse angebracht, und sie ist bezüglich der Umgebung abgetrennt und vor EMl/RFI (Electromagnetic Interference/Radio Frequency Interference = elektromagnetischer Störung/Hochfrequenz-Störung) geschützt durch das durchsichtige Fenster 53 (Figur 1A) mit einer Abschirmschicht 31a (Figur 1B) in Form einer leitfähigen Beschichtung aus Graphit oder Aluminium, die oberhalb einer obersten Schaltungsschicht 31b der Tastatur liegt. Das Fenster 53 ist aus einem leitfähigen Material mit einem Widerstand von ungefähr 5 Ohm je Quadratzoll und kann zum Beispiel Altair M-5 Material sein. Das Fenster 53 steht in elektrischem Kontakt mit der leitfähigen Schicht 31a. Die LCD-Einheit 32 ist hinter dem Fenster 53 montiert.
Drei Gasregelventile (nicht gezeigt) sind innerhalb des Gehäuses montiert. Zwei dieser Ventile wirken dahingehend, daß sie dem Analysator Nullpunktskalibriergas und Bereichskalibriergas zuführen. Das dritte Ventil ermöglicht einen Filterreinigungsvorgang.

Prozeßregelungsprogrammteile

Gemäß Figur 2 befinden sich die Prozeßregelungsprogrammteile in dem Speicher, der dem Mikroprozessor 23 zugänglich ist, welcher Regelungsalgorithmen in logischer Art durchführt. Das Sstem ist in elf funktionelle Programmteile unterteilt, die in Form eines Blockdiagramms in Figur 2 dargestellt sind und die beinhalten: analoge Eingabeprogrammteile 101, Regelungssystemprogrammteile 102 und mehrere Ausgabeprogrammteile, darunter Analysatorregelungsprogrammteile 103, Digitalausgabeprogrammteile 104, Ausgabeprogrammteile 105 für Spulen und Analogausgabeprogrammteile 106. Die Prozeßregelungsprogrammteile weisen weiterhin mehrere Bedienerschnittstellenprogrammteile auf, darunter Tastaturschnittstellenprogrammteile 107, Bedienerschnittstellenstatus- und Decodierprogrammteile 108, Anzeigeschnittstellenprogrammteile 109 und Signal- und Skalierprogrammteile 110. Zeitmessungs- bzw. Zeitgeberprogrammteile 111 steuern die Abfolge der Operationen. Prozeßsteuerungsprogrammteile, die für diese Zwecke geeignet sind, sind im Stand der Technik bekannt und brauchen daher nicht in Einzelheiten beschrieben werden. Diese Programmteile bzw. Berechnungsverfahren werden jedoch kurz beschrieben, um die Umgebung für ein Diagnosesystem und eine Schnittstellensteuerung, die die Erfindung verwirklichen, besser zu beschreiben.
Die Analogeingabeprogrammteile 101 empfangen und verarbeiten Signale von dem Prozeß und von dem Sensoraufbau 11. Es gibt verschiedene Programmteile, die gedacht sind für die Kalibrierung der Sensoren und der Hardware und für die Konvertierung der digitalen Information vom A/D-Wandler 22 in richtige technische Einheiten für die Verarbeitung durch den Mikroprozessor 23 und für die Anzeige für den Bediener. Sensorkalibrierungseingabeprogrammteile der Analogeingabeprogrammteile 101 sind Teil eines Sensorselbstkalibrierungsvorganges. Die Sensorsignale werden für eine Minute abgetastet, während ein bekanntes Kalibrierungsgas über jeden Sensor fließt. Diese Eingaben werden verwendet, um den Sauerstoffsensor 14 zu kalibrieren, indem Ungenauigkeiten und Veränderungen in der Sensorausgabe korrigiert werden.
Die Regelungssystemprogrammteile 102 sind für Analysator- und Reglerfunktionen gemeinsam vorgesehen. Diese Programmteile verwenden eine gemeinsame Datenbasis, die zwischen den Analysator- und Reglerfunktionen geteilt wird. Die Regelungssystemprogrammteile 102 weisen bekannte speicherresidente Algorithmen auf, die dem Mikroprozessor 23 zugänglich sind, der diese Algorithmen in logischer Art durchführt. Diese Algorithmen haben als Variablen Ausgangssignale von den Analogprogrammteilen 101, die in technische Einheiten umgewandelt worden sind. Der Mikro-prozessor 23 führt dann die folgenden, auf den Resultaten dieser Algorithmen basierenden Funktionen durch: er regelt Prozessvariablen von einem Verbrennungsprozeß, wie zum Beispiel Temperatur oder Druck, mißt die analogen Sauerstoff- und Brennstoffsignale, um das Brennstoff-/Luftverhältnis des Prozesses zu steuern, steuert interne, in dem Sensoraufbau 11 benutzte Betriebstemperaturen und überwacht und gibt den Status des Systems an den Bediener aus, d.h. Reinigung, Licht aus und ferngesteuerte Einstellung.
Die Analysatorregelungsprogrammteile 103 rufen Informationen aus dem Regelungsteil ab, um die Erregung (den Betrieb) der Heizer für die Sensormontageeinrichtung zu steuern.
Die Digitalausgabeprogrammteile 104 rufen Informationen aus dem Regelsystemprogrammteil ab, um den Status des Analysators und des Reglers zu liefern.
Die Digitalausgabeprogrammteile 105 für Spulen steuern den Gasfluß zum Analysator während eines Kalibrierungszyklus, indem sie das entsprechende Regelventil betreiben, um die Nullpunktseinstellung, den Bereich und den Rückfluß einzustellen.
Die Analogausgabeprogrammteile 106 liefern analoge Ausgaben, die entweder von den Regleroder Analysatorfunktionen verwendet werden, um Steuerung zu ermöglichen oder um laufende Prozeßzustände zu kennzeichnen.
Die Tastaturschnittstellenprogrammteile 107 werden verwendet, um die Tastatur 31 abzufragen. Eingaben von der Tastatur 31 können dem Prozeßregler 12, dem Analysator oder beiden Informationen liefern.
Die Statusdekodierprogrammteile 108 für die Bedienerschnittstelle bestimmen die Anzeigenstatuszustände und initiieren die korrekte Aktion, die von den Signalen, die von der Tastaturschnittstelle eingegeben werden, gefordert werden. Diese Programmteile regulieren außerdem den zu der Anzeigeeinrichtung 24 gesendeten Datenfluß.
Die Anzeigeschnittstellenprogrammteile 109 steuern die angezeigte Information, wie sie von den Statusdekodierprogrammteilen 108 für die Bedienerschnittstelle bestimmt werden.
Die Signalskalierungsprogrammteile 110 kommunizieren mit den Statusdekodierprogrammteilen 108 für die Bedienerschnittstelle, um den Informationsfluß innerhalb der Analogeingabe-, Regelungssystemteil- und Analogausgabeprogrammteile 106 zu bestimmen. Auf der Grundlage der aktuellen, vom Anwender ausgewählten Konfiguration, regulieren diese Programmteile den Informationsfluß zwischen den Analogeingabe-, Regelungssystem- und Analogausgabeprogrammteilen. Außerdem erhalten die Signalskalierungsprogrammteile 110 in Abhängigkeit vom Status der Statusdekodierprogrammteile 108 für die Bedienerschnittstelle Information von den Regelungssystemprogrammteilen 102 und übermitteln diese Information an die Anzeigeschnittstelle.
Die Zeitmessungsprogrammteile 111 regulieren den Selbstkalibriervorgang. Wenn die richtige Zusammenstellung von Zuständen existiert, ermöglichen diese Programmteile den Analogeingabe- und Regelungssystemprogrammteilen 101, 102 den Selbstkalibrierzyklus für die Einheit zu initiieren.
Wiederum gemäß Figur 1 liefert, wie zuvor angegeben, der Sensoraufbau 11 verschiedene Signaleingaben, darunter Signale, die proportional sind zur Sauerstoffkonzentration, zur Brennstoffkonzentration, zur Sauerstoffsensorblocktemperatur, zur Brennstoffsensorblocktemperatur, und eine Ausgleichseinrichtung für das kalte Ende eines Thermoelements, die verwendet wird in Verbindung mit den Thermoelementen, die für die Temperaturmessung verwendet werden. Der Sensoraufbau 11 enthält außerdem Heizer, die verwendet werden, um die Sensoren und das Probengas auf vorbestimmte, konstante Temperaturen zu erwärmen.
Die Signaleingaben werden in elektronische Schaltkreise des Prozeßreglers 12 eingespeist und werden durch den Multiplexer und Signalbearbeiter 21 und den A/D-Wandler 22 gespeist. Diese Signale werden dann durch im Mikroprozessor 23 residente Firmware manipuliert. Die Ergebnisse dieser Bearbeitungen werden dem Anwender über die Bedienerschnittstelleneinheit 24 zugänglich gemacht. Viel von genau dieser Information wird über Analogausgänge und Digitalausgänge zugänglich gemacht. Die Analogausgaben werden verwendet, um eine direkte Anzeige der gemessenen Parameter zu liefern, während die Digitalausgaben Informationen über den Status einer bestimmten Variablen zu liefern. Ein Heizerregelungsschaltkreis wird verwendet, um Logikpegelsignale vom Mikroprozessor 23 auf die Leistungspegel zu wandeln, die von den Sensorheizern benötigt werden.

Alarmprioritätsgewährungs- bzw. Alarmprioritätssetzungsprogrammteile

Der Informationsfluß für das Verbrennungssteuersystem 10 ist in Figur 3 gezeigt. Jede gemessene Variable wird von Alarmerkennungs- und Alarmprioritätsgewährungsprogrammteilen überwacht. Diese Programmteile vergleichen die gemessenen Variablen mit vorgegebenen Grenzen oder Soll werten und erzeugen eine digitale Ausgabe, die einen Alarmstatus signalisiert. Diese Alarme werden in fünf Typen eingeordnet: Analysatoralarme 121, Trimmalarme 122, Sensoralarme 123, Prozeßalarme 124 und einen Zuviel-Brennstoff-Sicherheitsalarm 125. Die Analysatoralarme 121 und Sensoralarme 123 sind vordefinierte Alarme. Die Triggergrenzen werden gemäß bekannten, korrekten Analysator- und Sensorbetriebsparametern voreingestellt. Die anderen drei Alarmtypen hängen vom Anwenderprozeß ab, sind daher anwendereinstellbar. Diese Alarmbedingungen werden Alarmprioritätsgewährungsprogrammteilen 126, Digitalausgabeschniffstellen 127 und einer Regelsystemschnittstelle 128 zugeführt.
Die Digitalausgangsschnittstellen 127 sind entsprechend dem Alarmtyp, den sie epräsentieren,zu Gruppen zusammengefaßt. Diese Ausgänge können verwendet werden, um eine sehr gut sichtbare Anzeige eines Systemfehlers, und auch um eine Grobanzeige für den existierenden Fehlertyp zu liefern. Der Zuviel-Brennstoff-Sicherheitsalarm 125 kann in den Fällen, in denen eine sichere Steuerung des Prozesses nicht länger existiert, als direktes Kennzeichen für eine Notfallbrennstoffabschaltung verwendet werden.
Die Alarmprioritätsgewährungsprogrammteile 126 liefern dem Bediener relevante Informationen, um bei der Fehlerbehebung einer Fehlfunktion zu helfen. Die Alarmprioritätsgewährungsprogrammteile präsentieren Fehlerinformation, die auf Priorität basieren, und auch auf detaillierter Kenntnis der internen Wirkungsweise des Analysatorsystems. Zum Beispiel gibt es eine bekannte Beziehung zwischen der Temperatur des Verbrennungsblocks und der Genauigkeit der Brennstoff-sensorabgabe. Deshalb werden die Prioritätsgewährungsprogrammteile keinen Brennstoffkonzentrationsalarm anzeigen, wenn bekannt ist, daß die Brennstoffblocktemperatur falsch ist. Daher muß der Bediener zufällige Zusammenhänge innerhalb des Analysators nicht bestimmen bzw. aufspüren. Die Alarmprioritätsreihenfolge ist in Figur 4 dargestellt und wie folgt festgelegt:
1. Alarm wegen Fehler im nichtflüchtigen Speicher der Elektronik (Block 129)
2. Alarm wegen Fehler im A/D-Wandler der Elektronik (Block 130)
3. Prozeßvariablenalarm (Block 131)
4. Sensornullpunkts- & Bereichsalarm (Block 132)
5. Analysatorleistungsversorgungsalarm (Block 133)
6. Alarm wegen der Ausgleichseinrichtung für das kalte Ende des Thermoelements (Block 134)
7. Flanschsammlertemperatur (Block 135)
8. Sauerstoffkonzentrationsalarm (Block 136)
9. CO-Blocktemperatur (Block 137)
10. Brennstoffkonzentrationsalarm (Block 138)
Die Prioritätsgewährung bzw.-festsetzung für die Alarme ist ein direktes Ergebnis der Konstruktion des Sensoraufbaus. Es gibt bekannte Zusammenhänge zwischen verschiedenen Teilen des Systems, wie beschrieben. Bestimmte Konfigurations- und Kalibrierungsinformationen sind im Speicher gespeichert, der seinen Inhalt auch bei Leistungsausfall behält. Dieser Speicher wird mit elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Read Only Memory, EEPROM) bezeichnet. Um dieselbe Funktion zu erzielen, existieren andere Techniken. Wenn ein EEPROM-Datenfehler detektiert wird (Block 129), müssen alle Eingaben und Konfigurationen als zweifelhaft angesehen werden; daher werden alle anderen Alarme ignoriert. Dasselbe trifft zu bei einem Fehler im A/D-Wandler der Elektronik (Block 130). Wenn der A/D-Wandler 22 fehlerhaft arbeitet, müssen wiederum alle Eingaben als fehlerhaft betrachtet werden. Daher werden irgendwelche anderen Fehler nicht angezeigt. Prozeßvariablenalarme 131 spiegeln den Zustand des Anwenderprozesses wieder. Sie sind nicht notwendigerweise von Analysatorfehlerzuständen betroffen, daher werden sie immer angezeigt.
Sensornullpunkts- und Bereichsalarme 132 für den Sauerstoffsensor 14 und den Brennstoffsensor 15 werden immer angezeigt, weil die Alarme ebenfalls nicht notwendigerweise von anderen Analysatorfehlerzuständen hervorgerufen sind.
Der Analysatorleistungsversorgungsalarm 133 hat Priorität vor allen anderen Alarmen. Wenn ein Leistungsversorgungschalter (nicht gezeigt) ausgeschaltet wird, sind weder die Ausgleichseinrichtung 18 für das kalte Ende eines Thermoelements (Figur 1) noch die Sensorheizer (Figur 1) mit Leistung versorgt. Daher werden sowohl ein Alarm bezüglich der Ausgleichseinrichtung für das kalte Ende eines Thermoelements als auch ein Temperaturalarm als direkte Folge des Ausschaltens der Leistung auftreten und sie sind daher redundante Anzeigen für einen bekannten Zustand.
Die Ausgleichseinrichtung 18 für das kalte Ende eines Thermoelements (Figur 1) ist ein integraler Bestandteil der Temperaturmessung von sowohl dem Flanschteil und dem Brennstoffsensorblock. Wenn die Ausgleichseinrichtung für das kalte Ende eines Thermoelements versagt, werden diese Temperaturen falsch sein und die Sensorausgaben werden ungültig sein. Daher hat der Alarm 134, also der bezüglich der Ausgleichseinrichtung für das kalte Ende eines Thermoelements, Priorität über die verbelibenden Alarme, weil, wenn die Ablesung der Ausgleichseinrichtung für das kalte Ende eines Thermoelements ungültig ist, die anderen Alarme als direkte Folge diese Zustandes auftreten werden und daher redundant sind.
Wenn die Flanschsammlertemperatur außerhalb ihres Toleranzbereiches ist, wird der Sauerstoffsensor 14 beeinflußt. Daher hat der Flanschsammlertemperaturalarm 135 Vorrang gegenüber Sauerstoffkonzentrationsalarmen. Wenn jedoch die Flanschsammlertemperatur im erlaubten Bereich ist, sind die Sauerstoffkonzentrationsalarme gültig. Diese Alarme repräsentieren Prozeßzustände und beeinflussen nicht die Brennstoffblocktemperatur oder die Konzentrationsalarme 137, 138.
Wenn die CO-Blocktemperatur außerhalb des erlaubten Bereichs ist, werden die CO-Sensorausgaben ungültig sein. Daher werden dann die Brennstoffkonzentrationsalarme 138 ignoriert.
Analysator- und Sensoralarme werden außerdem über die Steuerungssystemschnittstelle 128 automatisch dem Steuerungssystem eingespeist. Die Schnitttstelle 128 versorgt das Steuerungs-system mit Information, die notwendig ist, um die Teile des Steuerungssystems abzuschalten, die von den Fehlerzuständen betroffen sind. So wird ein korrekter Betrieb des Steuerungssystems erreicht, wenn Signaleingaben ungenau sind. Identifizierung oder Maßnahmen durch den Bediener, die auf diesen Fehlern basieren, sind nicht erforderlich, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
Das System überwacht dauernd Analysatorparameter und informiert das Steuerungssystem von abnormen Zuständen. So kann das Steuerungssystem sofort in einen vorbestimmten Zustand gehen. Das System gewährt Analysatoralarmen automatisch Vorrang und zeigt nur relevante Alarme an. Diese Alarme werden in leicht verständlichen englischen Sätzen angezeigt. Die digitalen Ausgaben liefern eine Fernanzeige des Systemstatus, und auch eine zusätzliche Sicherheits-ausgabe. Diese Ausgaben informieren den Bediener von abnormen Zuständen. Eine mehr in Einzelheiten gehende Erklärung dieser Zustände ist dann über die Bedieneroberfläche erhältlich.
Verschiedene Variable können für einen "SUPER"-Alarm kombiniert werden. Dieser Alarm kann dann mit einem einzigen nächsten Alarm verknüpft werden, wenn die passenden Bedingungen eintreten, oder er könnte mit verschiedenen anderen Alarmen verknüpft werden, abhängig von der Beziehung zwischen den überprüften Variablen. Weil bestimmte Beziehungen innerhalb des Sensoraufbaus 11 fest sind, ist es bekannt, daß ein Fehler in einem gegebenen Bereich bestimmte andere Fehler bewirkt.
In dem in Figur 3 gezeigten System ist zwischen den digitalen Ausgaben keine Vorrangsetzung gezeigt. Zum Beispiel werden ein O2 und ein COMBL Trimmalarm dazu führen, daß eine digitale Ausgabe ausgelöst wird, sogar wenn der Alarm das Ergebnis eines Sensor- oder Analysatoralarms ist. Es ist offensichtlich, daß die digitalen Ausgänge in derselben Weise wie die Information auf dem Bildschirm mit Prioritäten belegt werden können.
Prozeßflußdiagramme für die Alarmverarbeitungsprogrammteile sind in den Figuren 5 bis 8 gezeigt.
Gemäß Figur 5 in Verbindung mit Figur 1A wird, wann immer ein Alarmzustand existiert, die LED 51 erregt und blinkt an und aus, um den Bediener auf den vorhandenen Alarmzustand aufmerksam zu machen. Der Bediener kann den Status der aktuellen Alarmzustände auf der Anzeigeeinrichtung 32 sehen und kann von Anzeige zu Anzeige gehen, indem er die passenden Tasten ALARM ACK 49 und NEXT SCREEN 37 bedient.
Wenn der Bediener in der Alarmumgebung bzw. im Alarmfenster die NEXT SCREEN-Taste 37 drückt, erhält der Programmteil eine Liste der Alarme, erhält den betrachteten Alarm und setzt den Programmschrittzähler auf den nächsten gültigen Alarm. Der nächste gültige Alarm ist der nächste Alarm, der angezeigt werden kann, wenn der aktuelle Alarm und die Prioritätsstruktur des Systems gegeben sind. Wenn zum Beispiel gemäß Figur 4 die Flanschsammlertemperatur außerhalb des erlaubten Bereichs ist, ist der nächste gültige Alarm der CO-Block- Temperaturalarm.
Eine Alarmprüfroutine (Figur 7) wird dann aufgerufen und der Alarm wird angezeigt und die Tatsache, daß der Alarm zur Zeit angezeigt wird, wird im Speicher festgehalten, wenn der Alarm gesetzt ist. Wenn der Alarm nicht gesetzt ist, geht der Programmteil durch die Liste der Alarme und macht in der Schleife weiter. Wenn der letzte Alarm in der Liste der Alarme geprüft worden ist, wird der Programmschrittzähler auf den Beginn der Liste der Alarme zurückgesetzt. Das Prüfen geht dann weiter. Die Schleife wird auf eine von zwei Weisen verlassen. Wenn ein weiterer gültiger Alarm gefunden wird (siehe die Blöcke 151, 152), wird der Alarm angezeigt. Wenn die gesamte Liste der Alarme geprüft worden ist, und der Alarm, der aktuell angezeigt wird, der einzige gültige Alarm ist, wird nichts unternommen und die Schleife wird verlassen.
Wenn der Bediener die Alarmbestätigungstaste 49 drückt, wird eine Alarmbestätigungsroutine (Figur 6) durchgeführt und die Routine endet dann, wenn Alarme gerade angesehen werden. Wenn nicht, werden die Programmschrittzähler auf Anfangswerte gesetzt (initialisiert), es wird auf die Liste der Alarme gezeigt und der Zähler wird um eins hochgezählt. Die Alarmprüfroutine (Figur 7) wird aufgerufen, unter Überwachung des Programmschrittzählers, um zu bestimmen, ob irgend-welche Alarme gesetzt sind. Wenn es zu dieser Zeit keine Alarme gibt, dann wird der Ausdruck "no alarm" ("kein Alarm") auf der Anzeigeeinheit 32 angezeigt. Wenn es einen Alarm gibt, wird die Alarmmeldung an die Anzeigeinrichtung gesendet.
Wenn ein Alarm gesetzt ist, so wird gemäß Figur 7 in der Alarmprüfroutine eine Meldung, die den Alarm identifiziert, auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt, eine "Alarm erkannt"-Flag (Merkzeichen) wird gesetzt und der gefundene Alarm wird gesetzt. Das Programm kehrt dann in den Hauptpfad zurück. Wenn der Alarm nicht gesetzt ist, wird der Zustand "kein Alarm gefunden" gesetzt und das Programm kehrt in den Hauptpfad zurück.
Die Alarmprüfroutine, gezeigt in Figur 8, vergleicht den Wert eines ankommenden Parameters mit den Sollwertgrenzen und wenn es einen Alarmzustand gibt, wird die Alarm-Flag gesetzt. Wenn kein Alarmzustand existiert, wird die Alarm-Flag auf Null gesetzt, die Alarm-erkannt-Flag wird auf Null gesetzt und das Programm kehrt in den Hauptpfad zurück.
Gemäß Figur 6 wird immer dann, wenn die Alarmbestätigungstaste 49 gedrückt wird, der Alarmbestätigungsprogrammteil durchgeführt. Wenn es einen existierenden Alarm gibt, wird der Programmschrittzähler initialisiert. Dann wird der Zähler hochgezählt und wenn es einen weiteren Alarm gibt, wird ein LED-Alarmblink-Bit gesetzt. Wenn es keine weiteren Alarme gibt, dann wird die Alarmbestätigungsroutine durchlaufen und wenn ein nicht bestätigter Alarm gefunden wird, wird das LED-Alarmblink-Bit gesetzt. Anderenfalls wird der Zähler auf den nächsten gültigen Alarm gesetzt, wenn irgendein Alarm gefunden wird. Anderenfalls kehrt die Routine in der Schleife zurück, um den Zähler zu inkrementieren und nach irgendwelchen weiteren Alarmen zu suchen.

Claims

1.Steuersystem mit: einem Sensoraufbau (11), der Sensoreinrichtungen für die Bereitstellung von Ausgangssignalen hat, welche für Parameter kennzeichnend sind, Steuereinrichtungen (12), die Eingabeeinrichtungen (21) für den Empfang der Ausgangssignale haben, welche durch die Sensoreinrichtungen bereitgestellt werden, Überwachungseinrichtungen für das kontinuierliche Überwachen der Parameter und für das Erzeugen von Alarmsignalen, Anzeigeeinrichtungen (23) für das Anzeigen von Alarmzuständen unter Ansprechen auf die Alarmsignale, Prioritätseinrichtungen (126), um automatisch eine Priorität für die Anzeige der Alarmzustände zu erzeugen, und einem Speicher,

dadurch aekennzeichnet, daß

das Steuersystem ein Verbrennungssteuersystem für die Steuerung eines Verbrennungsvorganges ist,

die Steuereinrichtung (12) eine Prozeßsteuereinrichtung ist, welche so betreibbar ist, daß sie den Verbrennungsprozeß steuert,

die Sensoreinrichtung so betreibbar ist, daß sie die Ausgangssignale bereitstellt, welche zumindest einen Parameter des Verbrennungssteuerprozesses kennzeichnen,

die Steuereinrichtung (12) eine Signalverarbeitungseinheit (23) beinhaltet, die auf die Ausgangssignale anspricht, welche von der Sensoreinrichtung bereitgestellt werden, um Steuer- bzw. Regelausgangswerte zu erzeugen, um eine gewünschte Betriebsweise des Verbrennungssteuerprozesses aufrechtzuerhalten,

die Überwachungseinrichtung einen Teil der Signalverarbeitungseinrichtung (23) bildet und so betreibbar ist, daß sie kontinuierlich Parameter des Verbrennungssteuersystems einschließlich zumindest eines Parameters des Verbrennungssteuerprozesses überwacht, der von der Sensoreinrichtung bereitgestellt wird, und so, daß sie ein Alarmsignal erzeugt, sobald irgendeiner der überwachten Parameter von einem Sollwert abweicht,

die Prioritätseinrichtung (126) automatisch so betreibbar ist, daß sie den Alarmsignalen Priorität gewährt, um eine Anzeige ausgewählter Alarmzustände bereitzustellen, und zwar auf der Basis der Kenntnis von internen Vorgängen eines Analysatorsystems, was ein unmittelbares Ergebnis eines Aufbaues des Analysatorsystems ist,

und das Verbrennungssteuersystem und die Prioritätseinrichtung (126) durch ein in dem Speicher gespeichertes Programm so betreibbar sind, daß sie zweifelhafte Sensorablesungen nicht beachten.

2. System nach Anspruch 1, wobei eine erste Gruppe der überwachten Parameter bezüglich einer korrekten Betriebsweise des Sensoraufbaues (11) vorher festgelegt ist, und daß eine zweite Gruppe der Parameter als Funktion von Betriebsarten für das Verbrennungssteuersystem auswählbar ist, wobei das System eine Zwischenebenen- Einrichtung (24) für den Benutzer aufweist, die mit der Signalverarbeitungseinrichtung (23) gekoppelt ist, um dem Benutzer die Möglichkeit zu geben, für die zweite Gruppe von Parametern der Signalverarbeitungseinrichtung (23) ausgewählte Sollwerte aufzugeben.

3. System nach Anspruch 2, wobei die Prioritätseinrichtung (126) so betreibbar ist, daß sie die Anzeige eines Alarmzustandes im Falle der Abweichung eines der Parameter der ersten Gruppe von den jeweiligen Sollwerten und die Unterdrückung der Anzeige eines Alarmzustandes für irgendeinen der Parameter der zweiten Gruppe bei Vorhandensein eines Alarmzustandes für irgendeinen der Parameter der ersten Gruppe bewirkt.

4. System nach Anspruch 3, wobei bestimmte Parameter der ersten Gruppe interne Systemvariable sind und die Prioritätseinrichtung (126) so betreibbar ist, daß sie die Anzeige eines Alarmzustandes bewirkt, sobald diese bestimmten Parameter von Sollwerten abweichen, wobei ein weiterer Parameter der ersten Gruppe eine Anzeige dafür ist, ob Energie zumindest an dem Sensoraufbau (111) aufgebracht wird, und wobei die Prioritätseinrichtung (126) so betreibbar ist, daß sie die Anzeige eines Alarmzustandes bewirkt, sobald dem Sensoraufbau keine Energie zugeführt wird, und wobei die Parameter der zweiten Gruppe Zustände des Sensors anzeigen und die Prioritätseinrichtung (126) so betreibbar ist, daß sie eine Anzeige von deren Alarmzuständen nur bei Abwesenheit von Alarmzuständen für alle Parameter der ersten Gruppe anzeigt.

5. System nach Anspruch 3, wobei die Prioritätseinrichtung (126) so betreibbar ist, daß sie die Zwischenebenen-Einrichtung (24) für den Benutzer steuert, um bestimmte Alarmzustände auf der Anzeigeeinrichtung (32) anzuzeigen, und so betreibbar ist, daß sie Alarmsignale erzeugt, welche anderen Alarmzuständen entspricht, um diese auf eine Zwischenebene (128) des Steuersystems zu geben, um eine Einstellung des Betriebs des Systems entsprechend den erzeugten Alarmzuständen zu bewirken.

6. System nach Anspruch 3, wobei die Sensoreinrichtung eine Mehrzahl von Sensoren (14 bis 18) aufweist und wobei die Prioritätseinrichtung (126) auf ein Alarmsignal anspricht, welches eine Anzeige für einen Fehlerzustand eines gegebenen Sensors ist, um die Anzeige eines Alarmzustandes zu unterdrücken, der eine Abweichung des Sollwertes desjenigen Parameters anzeigt, der durch diesen einen Sensor überwacht wird, und um das Alarmsignal auf ein Interface bzw. eine Zwischenebene (128) des Steuersystems zu geben, um eine Überführung des Systembetriebs in einen bekannten, sicheren Zustand zu bewirken.

7. System nach Anspruch 1, wobei der Sensoraufbau (11) zumindest erste und zweite Parametersensoreinrichtungen hat, die jeweils Ausgangssignale bereitstellen, welche eine Anzeige für unterschiedliche Parameter des Prozesses sind, wobei die Eingabeeinrichtungen (21) des Prozeßsteuersystems (12) so ausgelegt sind, daß sie die von den ersten und zweiten Parametersensoreinrichtungen bereitgestellten Signale empfangen, wobei die Überwachungseinrichtung Komponentenabfühleinrichtungen aufweist, um Betriebszustände der ersten und zweiten Sensoreinrichtungen kontinuierlich zu überwachen und um ein Alarmsignal zu erzeugen, sobald ein Prozeßparameter oder der Betriebszustand eines Sensors von einem Sollwert abweicht, und wobei die Anzeigeeinrichtung (32) durch eine Zwischenebeneneinrichtung (24) für den Benutzer bereitgestellt wird, die mit der Signalverarbeitungseinrichtung (23) gekoppelt ist.

8. System nach Anspruch 7, wobei die Zwischenebenen-Einrichtung (24) für den Benutzer eine Tastatur (31) aufweist, wobei die Systemparameter vorher festgelegt werden und wobei Alarmzustände (124) des Prozesses und Abstimmalarmzustände (122), welche eine Funktion des gesteuerten Prozesses sind, durch den Benutzer über die Tastatur (31) einstellbare Sollwerte haben, die auf der Kenntnis des Benutzers von dem Prozeß beruhen.

9. System nach Anspruch 8, wobei die Prioritätseinrichtung (126) so betreibbar ist, daß sie eine Anzeige eines Alarmzustandes bei Abweichung irgendeines der Systemparameter von seinem jeweiligen Sollwert bewirkt und daß sie die Anzeige eines Alarmzustandes für irgendeinen der Sensorbetriebszustände unterdrückt, wenn ein Alarmzustand für irgendeinen der Systemparameter vorhanden ist.

10. System nach Anspruch 8, wobei die Prioritätseinrichtung (126) so betreibbar ist, daß sie die Anzeige der Meldung eines Alarmzustandes für Prozeßparameter bewirkt, sobald sie auftreten, und die Anzeige der Meldung eines Alarmzustandes für einen Sensorbetriebszustand nur dann bewirkt, wenn kein Alarmzustand für einen Prozeßparameter vorhanden ist.

11. System nach Anspruch 10, wobei die Alarmprioritätseinrichtung (126) so betreibbar ist, daß sie für Alarmzustände, die auf der Anzeigeeinrichtung (32) für Alarmzustände für Sensorbetriebszustände der ersten Sensoreinrichtung die Prioritätsgewährung gegenüber der zweiten Sensoreinrichtung bereitstellt.