PL175333B1

PL175333B1 - Sposób sterowania procesem technologicznym, zwłaszcza w dużej instalacji przemysłowej

Info

Publication number: PL175333B1
Application number: PL94312040A
Authority: PL
Inventors: Wilhelm Stewen; Erwin Meiler; Rüden Hans-Josef Von; Klaus-Dieter Schreiter
Original assignee: Ruhrkohle Ag; Siemens Ag
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1998-12-31
Also published as: KR960703247A; WO1995000889A1; EP0705456A1; ATE184116T1; DE4320124A1; JPH09501519A; EP0705456B1; PL312040A1

Abstract

1. Sposób sterowania procesem technologicznym, zwlaszcza w duzej instalacji przemyslowej, w którym dane do sterowania procesem przesyla sie z urzadzen obslugo- wych znajdujacych sie na poziomie obslugowo-obserwacyjnym za posrednictwem zespolu magistrali do urzadzen automatycznych na poziomie procesowym, zas dane dotyczace kontroli procesu przesyla sie z urzadzen automatycznych na poziomie procesowym do urzadzen wskaznikowych na poziomie obslugowo-obserwacyjnym, znamienny tym, ze rozdziela sie dane do obslugi procesu na dane pomiarowo-regulacyjne i dane sterujace, nastepnie tak posortowane dane przesyla sie blokowo z poziomu obslugowo-obserwa- cyjnego na poziom procesowy oraz udostepnia sie te posortowane dane urzadzeniom automatycznym przy realizacji sterowania procesem, przy czym sterowanie procesem technologicznym odbywa sie ze znajdujacych sie na poziomie obslugowo-obserwacyjnym obrazów instalacji, gdzie kazdemu obrazowi instalacji przyporzadkowuje sie okreslony tryb obslugi, zas dane do obslugi procesu sortuje sie w zaleznosci od typów obrazów instalacji i przyporzadkowanych im trybów obslugi. P L 175333 B 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania procesem technologicznym, zwłaszcza w dużej instalacji przemysłowej.

W automatycznie pracujących instalacjach przemysłowych, znanych na przykład z niemieckiego zgłoszenia patentowego nr 41 25 374, sterowanie i kontrola na poziomie procesowym odbywa się przez realizację wielu poszczególnych funkcji za pomocą współdziałających ze sobą urządzeń automatycznych. Urządzenia automatyczne komunikują się za pośrednictwem zespołu magistrali ze sobą i z blokiem sterowania procesowego, na poziomie obsługowo-obserwacyjnym, z którego odbywa się obsługa procesu technologicznego, to znaczy ingerencje w proces automatyczny oraz obserwacja procesu. Między poziomem obsługowo-obserwacyjnym a poziomem procesowym przesyłane są bardzo duże ilości danych, z czego wynika zadanie zapewnienia przesyłania tych danych w takiej ich strukturze, aby niezależnie od dużej ilości danych możliwy był szybki do nich dostęp, a

175 333 przy tym struktura ta była przejrzysta w stopniu umożliwiającym łatwą realizację zmian i rozbudowę instalacji.

Istotą sposobu sterowania procesem technologicznym, zwłaszcza w dużej instalacji przemysłowej, według wynalazku, w którym dane do sterowania procesem przesyła się z urządzeń obsługowych znajdujących się na poziomie obsługowo-obserwacyjnym za pośrednictwem zespołu magistrali do urządzeń automatycznych na poziomie procesowym, zaś dane dotyczące kontroli procesu przesyła się z urządzeń automatycznych na poziomie procesowym do urządzeń wskaźnikowych na poziomie obsługowo-obserwacyjnym, jest to, że rozdziela się dane do obsługi procesu na dane pomiarowo-regulacyjne i dane sterujące, następnie tak posortowane dane przesyła się blokowo z poziomu obsługowo-obserwacyjnego na poziom procesowy oraz udostępnia się te posortowane dane urządzeniom automatycznym przy realizacji sterowania procesem, przy czym sterowanie procesem technologicznym odbywa się ze znajdujących się na poziomie obsługowo-obserwacyjnym obrazów instalacji, gdzie każdemu obrazowi instalacji przyporządkowuje się określony tryb obsługi, zaś dane do obsługi procesu sortuje się w zależności od typów obrazów instalacji i przyporządkowanych im trybów obsługi.

Korzystnie dane do obsługi procesu rozdziela się na dane numeryczne i dane binarne.

Korzystnie dane wewnątrz bloków sortuje się według oznaczeń zależnych od struktury instalacji.

Korzystnie przenoszone na poziom procesowy, wstępnie posortowane dane przyporządkowuje się numerom protokołu obsługowego, przy czym dane z numerami protokołu obsługowego przesyła się zwrotnie na poziom obsługowo-obserwacyjny.

Korzystnie dane opisujące stan procesu rozdziela się na poziomie procesowym zależnie od zadanych z góry stanów procesu, po czym dane posortowane zależnie od tych stanów przesyła się blokami cyklicznie na poziom obsługowo-obserwacyjny.

Korzystnie na poziomie obsługowo-obserwacyjnym generuje się obrazy dla określonych stanów procesu, przy czym dane cyklicznie przenoszone z poziomu procesowego na poziom obsługowo-obserwacyjny sortuje się zależnie od rodzajów stanów procesu przyporządkowanych poszczególnym typom obrazów.

Sposób sterowania procesem technologicznym, według wynalazku, objaśniono w oparciu o przykład wykonania przedstawiony na rysunku, na którym . fig. 1 przedstawia schemat blokowy części automatyzacyjnej instalacji przemysłowej, z poziomem procesowym i poziomem obsługowo-obserwacyjnym, fig. 2 - schemat obróbki danych na poziomie obsługowo-obserwacyjnym, fig. 3 - strukturę obrazów służących do przedstawiania obserwowanego procesu na poziomie obsługowo-obserwacyjnym, a fig. 4 - schemat obróbki danych na poziomie procesowym.

Na figurze 1 przedstawiono schemat blokowy części automatyzacyjnej, wielkiej instalacji przemysłowej. Na poziomie obsługowo-obserwacyjnym znajduje się zespół 1 sterowania procesem, z monitorem 2, klawiaturą 3 i drukarką 4. Monitor 2 i drukarka 4 służy do obserwacji procesu lub do protokołowania obsługi procesu, która odbywa się z klawiatury 3. Możliwe jest również zastosowanie kilku tego rodzaju urządzeń wejścia-wyjścia. Blok 1 sterowania procesem dołączony jest za pośrednictwem elementu sprzęgającego 5 do zespołu magistrali 6, do której na poziomie procesowym, za pośrednictwem elementów sprzęgających 7, 8, dołączony jest zespół urządzeń automatycznych 9, 10. Mogą one być połączone w grupy odpowiednio do struktury instalacji, przy czym korzystne jest, jeżeli stosowane są elementy sprzęgające umożliwiające selekcji danych, za pomocą których możliwe jest sterowanie objętością przekazywanych danych oraz jej redukcja. Do urządzeń automatycznych 9 i 10 dołączone są elementy 11 bezpośredniego oddziaływania na proces technologiczny, na przykład włączane i wyłączane napędy, jak również elementy określania stanu trwającego procesu, na przykład czujniki pomiarowe.

Na figurze 2 przedstawiono schemat obróbki danych na poziomie obsługowo-obserwacyjnym. Monitor 2 umożliwia przedstawianie służących do obserwacji procesu obrazów bieżących FB, obrazów grupowych MB wartości pomiarowych, obrazów RB obwodów

175 333 regulacyjnych, obrazów sterujących SB oraz meldunków SM o zakłóceniach. Poszczególne obrazy mogą być wywoływane, jak to przedstawiono na figurze 3, bezpośrednio przez wprowadzenie odpowiedniej nazwy, lub przez wybór hierarchiczny z danych obrazów nadrzędnych, jak również wewnątrz określonego typu obrazowego, na przykład obrazu RB obwodu regulacyjnego, przez zmianę wyświetlanej stronicy spośród obrazów jednakowego typu. Obrazy sterujące SB, które można wywoływać za pomocą kursora lub przez wybór klawiszem funkcyjnym z obrazów bieżących RB, przyporządkowane są hierarchicznie obrazom SB1 obszaru instalacji, obrazom SB2 grup funkcjonalnych, obrazom RB3 zespołów funkcjonalnych oraz obrazom informacyjnym RB4, za pomocą których jest przedstawiana hierarchiczna struktura instalacji, począwszy od poszczególnych obszarów instalacji, poprzez grupy funkcjonalne i zespoły funkcjonalne, aż do poszczególnych obsługiwanych odbiorników, w postaci bloków funkcjonalnych.

Jak to przedstawiono na fig. 2, istotne dane procesu obsługi i dane dotyczące sterowania poszczególnymi czynnościami, odpowiednio uporządkowane w zespole danych DB1 przesyłane są przez zespół 6 magistrali na poziom procesowy. W zespole DB1 danych, dane do obsługi procesu są rozdzielane i sortowane, zależnie od zadanych rodzajów obsługi, w postaci bloków określonych rodzajów danych. Pierwszy blok DB11 zawiera przeznaczone do przekazania wartości numeryczne W1, służące do obsługi procesów pomiarowo-regulacyjnych, a więc przekazywane graniczne wartości pomiarowe, wartości nastaw regulatorów, parametry regulatorów, ich tryby pracy oraz informacje o zmianie zakresów pomiarowych. Każda z tych wartości numerycznych jest przekazywana wraz z przyporządkowanym niej oznaczeniem K1 do obsługiwanego odbiornika, na przykład regulatora lub urządzenia pomiarowego, na poziomie procesowym.

Drugi blok DB12 zawiera pozostałe wartości numeryczne W2, jak na przykład wartości nastaw ręcznych do obsługi procesu sterowania. Każda z tych wartości numerycznych W2 również jest przekazywana do obsługiwanego odbiornika, wraz z oznaczeniem K2.

Trzeci blok DB13 zawiera dane odnoszące się do binarnych czynności komutacyjnych, jak na przykład włączania i wyłączania napędów.

Na koniec występuje czwarty blok DB14, w którym zawarte są dane do blokowania lub odblokowywania generacji przez poszczególne urządzenia automatyczne 9 i 10 meldunków o zakłóceniach na poziomie procesowym. Przy tym możliwe jest blokowanie przejściowe generacji meldunków o zakłóceniach, w przypadku na przykład prowadzenia prac naprawczych w określonym miejscu instalacji.

Dane dotyczące obsługi procesu są zatem sortowane, rozdzielane na dane do obsługi procesów pomiarowo-regulacyjnych (blok DB11) i dane do obsługi procesów sterujących (bloki DB12 i DB13), przy czym te ostatnie z kolei są rozdzielane na dane numeryczne (blok DB12) i dane binarne (blok DB13). Wewnątrz bloków dane sortowane są za pomocą oznaczeń zależnie od obsługiwanych obszarów instalacji, grup funkcjonalnych i zespołów funkcjonalnych.

Jak widać z fig. 2, procesowe obrazy bieżące FB służą jedynie do wizualizacji przebiegu procesu i do wyboru obrazów sterujących SB, SB1, SB2, SB3 i SB4 (fig. 3). Zatem nie przewiduje się obsługi procesu z obrazów bieżących.

Z obrazów grupowych RB wartości pomiarowych, w których przedstawiane są wartości pomiarowe z poziomu procesowego, odbywa się obsługa punktów pomiarowych na poziomie procesowym. W tym celu w bloku danych DB11 przenoszone są na przykład zakresy pomiarowe, w postaci wartości numerycznych, zarówno dla górnych, jak i dla dolnych wartości granicznych, jak również dane rozkazowe do blokowania lub odblokowywania generacji wartości pomiarowych. Dodatkowe dane numeryczne, na przykład wartości korekcyjne, przekazywane są w bloku DB12 danych.

Obsługa procesów regulacyjnych na poziomie procesowym odbywa się z obrazów RB obwodu regulacyjnego, w których przedstawiane są regulatory, wraz z odpowiadającymi im wielkościami, jak tryby regulacji, parametry regulacyjne, wartości zadane, wartości rzeczywiste. Dane do zmiany bądź ustawiania tych wielkości przekazywane są jako dane

175 333 numeryczne, w bloku DB11 danych, a dane dodatkowe, na przykład wartości korekcyjne, w bloku DB12 danych.

Podczas gdy obsługa procesów pomiarowo-regulacyjnych w instalacji odbywa się z obrazów grupowych MB wartości pomiarowych i obrazów RB obwodu regulacyjnego, to interwencje w instalacji w odniesieniu do sterowania procesu odbywają się wyłącznie z obrazów sterujących SB. Jak już wspomniano, wybieranie poszczególnych obrazów sterujących SB, SB1, SB2, SB3, SB4 może odbywać się z obrazu bieżącego FB przez wprowadzanie nazw obrazów sterujących, z obrazów nadrzędnych lub podrzędnych w stosunku do danego obrazu sterującego, przez przełączanie stronic obrazów sterujących na jednym poziomie hierarchicznym lub przez wskazywanie odpowiedniego napędu kursorem na obrazie bieżącym. Włączanie i wyłączanie obszarów instalacji, grup funkcjonalnych i zespołów funkcjonalnych instalacji odbywa się z określonych obrazów sterujących, przy czym rozkazy do czynności komutacyjnych przekazywane są w postaci bitów dynamicznych w bloku DB14 danych. Ponadto w bloku DB12 danych przesyłane są nastawy numeryczne, na przykład w postaci wartości nastawianych ręcznie. Rozkazy blokowania lub odblokowywania meldunków o zakłóceniach są przesyłane w bloku DB14 danych zespołu 1 danych.

Zespół DB1 danych ze wstępnie posortowanymi danymi przesyłany jest za pośrednictwem elementu sprzęgającego 5 i zespołu 6 magistrali na poziom procesowy.

Figura 4 przedstawia schemat obróbki danych na poziomie procesowym. Odbiór zespołu DB1 danych odbywa się za pośrednictwem elementu sprzęgającego 7. Numeryczne graniczne wartości pomiarowe i wartości regulacyjne w bloku DB11 i pozostałe wartości numeryczne do obsługi procesów pomiarowo-regulacyjnych zawarte w bloku DB12 danych zostają wpisane do pamięci DS1 danych, do której ma dostęp technologiczny program P1 użytkownika podczas realizacji procesów pomiarowo-regulacyjnych na poziomie procesowym. Przy tym odbywa się również zwrotne wpisywanie danych z programu P1 użytkownika do pamięci DS1 danych w celu zamknięcia pętli regulacyjnej procesu.

Dane służące do sterowania procesem, mianowicie bity dynamiczne dla czynności komutacyjnych zawarte w bloku DB13 danych i wartości numeryczne służące do sterowania zawarte w bloku DB12 danych, doprowadzane są do technologicznego programu P2 użytkownika, który służy wyłącznie do realizacji procesów sterujących. Wyniki procesów sterujących są odprowadzane z programu P2 użytkownika do dodatkowej pamięci DS2 danych. W wyniku tego wstępnego posortowania danych na dane służące do dopasowania do struktury poszczególnych obrazów na poziomie obsługowo-obseiwacyjnym, z których odbywa się obsługa procesu, i na pozostałe, dotyczące ściśle procesów pomiarowo-regulacyjnych i procesów sterujących na poziomie procesowym, osiąga się szybszy dostęp do danych na poziomie procesowym. Ponadto dane, dzięki przyporządkowanym im oznaczeniom na przykład K1, K2, zależnym od obszarów instalacji, grup funkcjonalnych i zespołów funkcjonalnych instalacji, są posortowane tak, że poza przyspieszeniem dostępu otrzymuje się dostosowanie struktury danych do dokonywania zmian i rozbudowy instalacji oraz jej przejrzystości w odniesieniu do struktury instalacji.

Wartości obsługowe i komutacyjne, jak również meldunki o zakłóceniach przesyłane są jako dane wynikowe, w zespole DB2 danych, z poziomu procesowego na poziom obsługowo-obserwacyjny. Przy tym realizowany jest również odbiór rozkazów bądź danych dla obsługi procesu. W tym celu program Pb protokołu obsługi ma dostęp do danych numerycznych przesyłanych dla obsługi procesu na poziomie procesowym, w blokach DB11 i DB12 danych, i do danych dla procesów komutacyjnych, w bloku DB13 danych zespołu DB1 danych. Wstępnie posortowane dane przyporządkowane są numerom protokołu obsługi z zadanych obszarów numerycznych, w wyniku czego odbywa się przetworzenie danych dla ich przeniesienia na poziom obsługowo-obserwacyjny. Tak przetworzone dane przesyłane są w bloku DB21 danych zespołu DB2.

Do wykrywania zakłóceń służy program SP meldowania o zakłóceniach, który ma dostęp do danych w pamięciach DS1 i DS2 i który analizuje te dane. Na przykład odbywa się kontrola danych numerycznych na przekroczenie zadanych wartości granicznych.

175 333

Kiedy na podstawie rozkazów zawartych w bloku DB14 danych odblokowana zostaje generacja meldunków o zakłóceniach, meldunki o zakłóceniach przesyłane są w bloku DB22 danych zespołu DB2 do poziomu obsługowo-wskaźnikowego.

Jak to przedstawiono na fig. 2, przetwarzane dane zawarte w bloku DB21 danych dotyczące obsługi procesu na poziomie obsługowo-obserwacyjnym są widoczne w obrazach bieżących FB, obrazach grupowych MB wartości pomiarowych, obrazach RB obwodów regulacyjnych oraz obrazach sterujących SB, i wyprowadzane za pośrednictwem drukarki 4 w postaci protokołu obsługowego. Meldunki o zakłóceniach zawarte w bloku DB22 danych są przesyłane do wyświetlacza układu SM meldowania o zakłóceniach.

Podczas uwarunkowanej sytuacją w zespole DB2 danych, transmisji wartości obsługi i czynności komutacyjnych, zawarte w pamięciach DS1 i DS2 dane opisujące aktualny stan procesu, zapisane w dodatkowej pamięci DB3 danych, i przesyłane są z poziomu procesowego cyklicznie na poziom obsługowo-obserwacyjny, i tam są wyświetlane w obrazach bieżących FB, obrazach grupowych MB wartości pomiarowych, obrazach RB obwodów regulacyjnych oraz obrazach sterujących SB. Dla uproszczenia i przyspieszenia przyporządkowywania danych do poszczególnych obrazów, dane w zespole DB3 podzielone są zależnie od różnych rodzajów stanu, takich jak stany napędów, wartości pomiarowe, wartości regulacyjne, i wstępnie posortowane na bloki DB31 do DB3n danych.

175 333

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób sterowania procesem technologicznym, zwłaszcza w dużej instalacji przemysłowej, w którym dane do sterowania procesem przesyła się z urządzeń obsługowych znajdujących się na poziomie obsługowo-obserwacyjnym za pośrednictwem zespołu magistrali do urządzeń automatycznych na poziomie procesowym, zaś dane dotyczące kontroli procesu przesyła się z urządzeń automatycznych na poziomie procesowym do urządzeń wskaźnikowych na poziomie obsługowo-obserwacyjnym, znamienny tym, że rozdziela się dane do obsługi procesu na dane pomiarowo-regulacyjne i dane sterujące, następnie tak posortowane dane przesyła się blokowo z poziomu obsługowo-obserwacyjnego na poziom procesowy oraz udostępnia się te posortowane dane urządzeniom automatycznym przy realizacji sterowania procesem, przy czym sterowanie procesem technologicznym odbywa się ze znajdujących się na poziomie obsługowo-obserwacyjnym obrazów instalacji, gdzie każdemu obrazowi instalacji przyporządkowuje się określony tryb obsługi, zaś dane do obsługi procesu sortuje się w zależności od typów obrazów instalacji i przyporządkowanych im trybów obsługi.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dane do obsługi procesu rozdziela się na dane numeryczne i dane binarne.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dane wewnątrz bloków sortuje się według oznaczeń zależnych od struktury instalacji.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przenoszone na poziom procesowy, wstępnie posortowane dane przyporządkowuje się numerom protokołu obsługowego, przy czym dane z numerami protokołu obsługowego przesyła się zwrotnie na poziom obsługowo-obserwacyjny.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dane opisujące stan procesu rozdziela się na poziomie procesowym zależnie od zadanych z góry stanów procesu, po czym dane posortowane zależnie od tych stanów przesyła się blokami cyklicznie na poziom obsługowo-obserwacyjny.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że na poziomie obsługowo-obserwacyjnym generuje się obrazy dla określonych stanów procesu, przy czym dane cyklicznie przenoszone z poziomu procesowego na poziom obsługowo-obserwacyjny sortuje się zależnie od rodzajów stanów procesu przyporządkowanych poszczególnym typom obrazów.