DE19624929A1 - Prozeßautomatisierungssystem - Google Patents
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Description
Prozeßautomatisierungssysteme sind in der Regel hierarchisch
von einer obersten Bedien- und Beobachtungsebene, auch Mana
gement- oder Leitebene genannt, über Automatisierungsebenen
bis zu einer untersten Sensor-/Aktorebene strukturiert. Die
Kommunikation zwischen den Automatisierungsbausteinen in den
einzelnen Automatisierungsebenen erfolgt über Bussysteme, wo
bei aber vor allem in der untersten Automatisierungsebene
noch ein hoher Grad an herkömmlichen Verbindungsstrukturen zu
finden ist, so daß bei der Errichtung von Anlagen ein hoher
Verkabelungsaufwand entsteht. Zunehmend werden daher auch zur
Ankopplung der Sensoren und Aktoren Bussysteme verwendet
(Siemens, Engineering & Automation, 1/95, Seiten 10, 11).
Die Programmierung und Inbetriebnahme der Automatisierungs
bausteine und der Einrichtungen in der Bedien- und Beobach
tungsebene kann auf unterschiedliche Weise erfolgen.
Im einfachsten Fall werden zunächst die Automatisierungsbau
steine einzeln programmiert. Getrennt hiervon wird dann die
Bedien- und Beobachtungsebene und dann die Kommunikation zwi
schen den Automatisierungsbausteinen und der Bedien- und Be
obachtungsebene programmiert. Die Programmierung ist jedoch
zeitaufwendig und fehlerbehaftet.
Sind alle Informationen über das Prozeßautomatisierungssystem
in der Bedien- und Beobachtungsebene vorhanden, was in der
Regel nur dann der Fall ist, wenn das Automatisierungssystem
homogen ist und aus einer Hand errichtet worden ist, so kön
nen aus einem Engineering-Werkzeug heraus von einer zentralen
Stelle sowohl die Automatisierungsbausteine als auch die Be
dien- und Beobachtungsebene und die Kommunikation program
miert und in Betrieb genommen werden (Top-Down-Vorgehens
weise). Bei einer nachträglichen Änderung oder Erweiterung
des Automatisierungssystems, bei der Einbindung fremder Auto
matisierungssysteme oder bei einer nachträglichen Installa
tion der Bedien- und Beobachtungsebene ist diese Vorgehens
weise jedoch nicht möglich.
Schließlich können die Automatisierungsbausteine mit einem
Werkzeug programmiert werden und anschließend die Programmie
rungsdaten in ein Werkzeug zur Programmierung der Bedien- und
Beobachtungsebene übertragen werden. Diese Vorgehensweise
setzt voraus, daß eine Programmdatei der Automatisierungsbau
steine vorliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prozeßautomati
sierungssystem zu schaffen, das sich ohne großen Programmie
rungs- und Inbetriebsetzungsaufwand errichten und nachträg
lich verändern bzw. erweitern läßt.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das in Anspruch 1
genannte Prozeßautomatisierungssysteme gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Prozeß
automatisierungssystems sind in den Unteransprüchen ange
geben.
Bei den von den einzelnen Technologiemodulen selbständig aus
führbaren Funktionen handelt es sich beispielsweise um einen
Regler, einen Sollwertgeber, einen Sensor (Istwertgeber) und
einen Aktor (Stellglied). Die modulspezifischen Informationen
beinhalten zunächst die jeweilige Funktion des Technologie
moduls, also z. B. Regler, und seine Einbindung in die Meß-,
Steuer- und Regelanlage, also die Adressen anderer Techno
logiemodule, hier die Adressen des Sollwertgebers und Ist
wertgebers, von denen der Regler seine Eingangswerte erhält,
und die Adresse des von dem Regler zu beeinflussenden Stell
gliedes. Darüber hinaus enthalten die modulspezifischen In
formationen Angaben zu dem jeweiligen Gerätetyp, Hersteller
usw. Die gespeicherten modulspezifischen Informationen werden
von der Kommunikationseinheit des jeweiligen Technologie
moduls über den Datenbus an die Kommunikationseinrichtung
übertragen und dort für einen schnellen Zugriff durch die
Bedien- und Beobachtungseinrichtung gespeichert. Die Bedien- und
Beobachtungseinrichtung kann so auf die Informationen
aller jeweils an den Datenbus angeschlossenen Technologie
module zugreifen und diese Informationen automatisch seiner
Bedien- und Beobachtungsoberfläche hinzufügen bzw. mit ent
sprechenden Mitteln die Bedien- und Beobachtungsoberfläche
aufgrund der modulspezifischen Informationen erstellen. Damit
läßt sich das erfindungsgemäße Automatisierungssysteme auf
einfachste Weise aus dem prozeßnahen Bereich heraus er
stellen, verändern oder erweitern.
Zusätzlich zu den automatisch von den Technologiemodulen an
die Kommunikationseinrichtung übertragenen und dort gespei
cherten modulspezifischen Informationen lassen sich in vor
teilhafter Weise über eine Service-Schnitt stelle weitere an
lagenspezifische Informationen in die Kommunikationseinrich
tung eingeben und abspeichern. Ein Beispiel hierfür sind bei
einer Anlage zur Gebäudeautomatisierung Informationen über
die Raumaufteilung, die in die Erstellung der Bedien- und Be
obachtungsoberfläche einfließen.
Die Technologiemodule können vorzugsweise über ihre Kommuni
kationseinheiten und den Datenbus funktionsrelevante Daten
untereinander austauschen. So kann der oben erwähnte Regler
über diesen Weg den Sollwert von dem Sollwertgeber und den
Istwert von dem Istwertgeber erhalten und seinerseits einen
Stellbefehl an das Stellglied abgeben.
Alternativ oder ergänzend hierzu können die Technologiemodule
Ein- und/oder Ausgangsanschlüsse aufweisen, die zur direkten
Übertragung der genannten funktionsrelevanten Daten und Grö
ßen mittels Leitungen untereinander verbunden sind.
Die Bedien- und Beobachtungseinrichtung kann über einen Fern
bus, hierzu ist z. B. auch ein Telefonnetz oder eine draht
lose Datenübertragungsstrecke zu zählen, an der Kommunika
tionseinrichtung angeschlossen sein. So ist es auf einfache
Weise möglich, das Automatisierungssystem oder mehrere
gleichartige Automatisierungssysteme an unterschiedlichen
Orten von zentraler Stelle aus zu bedienen und zu beobachten.
Ein Beispiel hierfür ist die Gebäudeautomatisierung mit einer
zentralen Bedien- und Beobachtungseinrichtung und unter
schiedlichen Automatisierungssystemen für unterschiedliche
Gebäude.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf
die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen
Fig. 1 ein Beispiel des erfindungsgemäßen Automatisierungs
systems in Form eines Blockschaltbildes,
Fig. 2 eine alternative Ausbildung des die Technologiemodule
betreffenden Teils des Automatisierungssystems und
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Technologiemoduls.
Fig. 1 zeigt ein Prozeßautomatisierungssystem mit einer
Bedien- und Beobachtungseinrichtung 1, die bei vorliegender
Berechtigung über einen Fernbus 2, hier allgemein ein Daten
übertragungssystem, z. B. mit Telefonnetz 3, auf jede von an
dem Fernbus 2 angeschlossenen Kommunikationseinrichtungen
4, 5 (Network-Interface-Controller) zugreifen kann. An jeder
Kommunikationseinrichtung 4, 5 sind jeweils über einen Daten
bus 6, 7 prozeßnahe Technologiemodule 8 bis 14 angeschlossen.
Jedes der Technologiemodule 8 bis 14 enthält jeweils Mittel
15 bis 21 zur selbsttätigen Ausführung einer vorgegebenen
Funktion; im Falle der gezeigten Technologiemodule 8, 9, 10
und 11 sind dies die Funktionen: Regler, Sollwertgeber,
Stellglied und Istwertgeber.
Ferner enthält jedes Technologiemodul 8 bis 14 jeweils einen
Speicher 22 bis 28, in dem modulspezifische Informationen,
wie die jeweilige Funktion des Technologiemoduls 8 bis 14 und
seine Einbindung in die Meß-, Steuer- und Regelanlage, also
sein Zusammenwirken mit anderen Technologiemodulen, gespei
chert sind. Bei dem Regler 8 sind dies die Information
"Regler" und die Adressen des Sollwertgebers 9 und Istwert
gebers 11, von denen der Regler 8 Soll- und Istwerte bezieht,
sowie die Adresse des Stellgliedes 10, das von dem Regler 8
in Abhängigkeit von der Regelabweichung gesteuert wird. Der
Istwertgeber 11 enthält die Information "Istwertgeber" sowie
die Adresse des Reglers 8, an den er den Istwert liefert.
Weitere gespeicherte modulspezifische Informationen sind der
jeweilige Gerätetyp, Hersteller, Ausgabestand usw.
Alle Technologiemodule 8 bis 14 enthalten außerdem Kommunika
tionseinheiten 29 bis 35, über die sie an den zugeordneten
Datenbus 6, 7 angeschlossen sind.
Während einer Initialisierungsphase melden sich die einzelnen
Technologiemodule, z. B. 8 bis 11, bei der übergeordneten
Kommunikationseinrichtung 4 an, indem ihre jeweiligen Kommu
nikationseinheiten 29 bis 32 die modulspezifischen Informa
tionen aus den Speichern 22 bis 25 über den Datenbus 6 an die
Kommunikationseinrichtung 4 übertragen, wo diese Informa
tionen in einem Speicher 36 abgelegt werden. Die Bedien- und
Beobachtungseinrichtung 1 kann jetzt über den Fernbus 2 auf
den Speicher 36 der Kommunikationseinrichtung 4 zugreifen und
die dort gespeicherten modulspezifischen Informationen in
automatisierter Form seiner Bedien- und Beobachtungsober
fläche hinzufügen bzw. diese aufgrund der Zugriffsinforma
tionen erstellen. Die in dem Speicher 36 der Kommunikations
einrichtung 4 enthaltenen modulspezifischen Informationen
können außerdem durch anlagenspezifische Informationen er
gänzt werden, die der Kommunikationseinrichtung 4 über eine
Service-Schnittstelle 37 zuführbar sind.
Während der Prozeßregelung und -steuerung tauschen bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel die einzelnen Technologie
module 8 bis 11 über ihre Kommunikationseinheiten 29 bis 32
und den Datenbus 6 funktionsrelevante Daten untereinander
aus. So erhält der Regler 8 von dem Sollwertgeber 9 den Soll
wert und von dem Istwertgeber 11 den Istwert und berechnet
daraus eine Stellgröße, die er dem Stellglied 10 zuführt.
Eine Weiterleitung von Prozeßdaten unterlagerter Technologie
module, z. B. 8 bis 11, über die Kommunikationseinrichtung 4
an andere Kommunikationseinrichtungen 5 oder an die Bedien- und
Beobachtungseinrichtung 1 oder eine andere Bedien- und
Beobachtungseinrichtung 38 erfolgt erst nach Anmeldung dieses
Weiterleitungswunsches bei dieser Kommunikationseinrichtung.
Die Weiterleitung zwischen zwei Kommunikationseinrichtungen
4, 5 ist in der Regel eine Prozeßfunktion, die dauerhaft in
der Kommunikationseinrichtung hinterlegt werden kann. Die
Weiterleitung an eine der Bedien- und Beobachtungseinrich
tungen 1, 38 erfolgt durch Auswahl einer Bedienperson. Eine
Zwischenspeicherung von aktuellen Prozeßdaten in der Kommuni
kationseinrichtung 4, 5 ist zwar grundsätzlich möglich, wegen
des erforderlichen Speicherplatzes hier nicht vorgesehen.
Fig. 2 zeigt die Verbindung von Technologiemodulen 40 bis 43
über einen Datenbus 44 mit einer Kommunikationseinrichtung
45. Die funktionsrelevanten Daten und Größen, die im Falle
des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 zwischen den einzelnen
Technologiemodulen 8 bis 11 über deren Kommunikationseinhei
ten 29 bis 32 und den Datenbus 6 übertragen werden, werden
hier über gesonderte Leitungsverbindungen 46 zwischen den
beteiligten Technologiemodulen 40 bis 43 übertragen.
Hierzu enthält, wie Fig. 3 zeigt, beispielsweise das Techno
logiemodul 43 eine vorgegebene Anzahl von Ein- und Ausgangs
anschlüssen 47, die jeweils getrennt als binärer oder analo
ger Eingang oder Ausgang genutzt werden können. Diese Ein- und
Ausgangsanschlüsse 47 sind den Mitteln 48 zur Ausführung
der modulspezifischen Funktion zugeordnet. Der die modulspe
zifischen Informationen enthaltende Speicher ist mit 49 und
die Kommunikationseinheit mit 50 bezeichnet. Die Funktion des
gezeigten Technologiemoduls 43 ist die eines Istwertgebers,
weswegen das Technologiemodul 43 mit einem Sensor 51 ausge
rüstet ist und mit diesem eine bauliche Einheit bildet. Dar
über hinaus ist es aber auch möglich, den Sensor außerhalb
des Technologiemoduls 43 vorzusehen und über eine Leitung mit
einem der Eingangsanschlüsse 47 zu verbinden.
Claims (6)
1. Prozeßautomatisierungssystem zur Realisierung einer Meß-,
Steuer- und Regelanlage, mit einer Bedien- und Beobachtungs
einrichtung (1), die über eine Kommunikationseinrichtung (4)
mit einem Datenbus (6) verbunden ist, an dem prozeßnahe Tech
nologiemodule (8 bis 11) angeschlossen sind, die Mittel (15
bis 18) zur selbständigen Ausführung vorgegebener Funktionen
im Rahmen der Prozeßautomatisierung aufweisen, wobei jedes
Technologiemodul (8 bis 11) einen Speicher (22 bis 25) auf
weist, in dem modulspezifische Informationen über die jewei
lige Funktion des Technologiemoduls (8 bis 11) und seine Ein
bindung in die Meß-, Steuer-, und Regelanlage enthalten sind,
wobei ferner jedes Technologiemodul (8 bis 11) eine Kommuni
kationseinheit (29 bis 32) enthält, über die es an den Daten
bus (6) angeschlossen ist, und wobei die Kommunikationsein
heit (29 bis 32) dazu ausgebildet ist, während einer Initia
lisierungsphase die modulspezifischen Informationen an die
Kommunikationseinrichtung (4) zu übertragen, in der diese
Informationen für einen Zugriff durch die Bedien- und Beob
achtungseinrichtung (1) gespeichert werden.
2. Prozeßautomatisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinrichtung (4)
eine Service-Schnittstelle (37) zur Eingabe und Abspeicherung
zusätzlicher, anlagenspezifischer Informationen aufweist.
3. Prozeßautomatisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Bedien- und Beobachtungs
einrichtung (1) Mittel zur Erstellung einer Bedien- und Be
obachtungsoberfläche aus den in der Kommunikationseinrichtung
(4) gespeicherten modulspezifischen und gegebenenfalls an
lagenspezifischen Informationen aufweist.
4. Prozeßautomatisierungssystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunika
tionseinheiten (29 bis 32) zumindest einiger der Technologie
module (8 bis 11) zum Austausch funktionsrelevanter Daten
über den Datenbus (6) ausgebildet sind.
5. Prozeßautomatisierungssystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur
Funktionsausübung zumindest einiger Technologiemodule (40 bis
43) Ein- und/oder Ausgangsanschlüsse (47) zum Austausch funk
tionsrelevanter Daten und/oder Größen über Leitungsverbindun
gen (46) zwischen den Technologiemodulen (40 bis 43) aufwei
sen.
6. Prozeßautomatisierungssystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedien- und
Beobachtungseinrichtung über einen Fernbus (2) an der Kommu
nikationseinrichtung (4) angeschlossen ist.
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
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