DE19615960A1

DE19615960A1 - Method and control and instrumentation system e.g. for power station installation

Info

Publication number: DE19615960A1
Application number: DE1996115960
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Boegge; Ralf Brinkmann; Katrin Zimmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-10-23

Abstract

A method for processing process signals (PS) in the process system (20) of a technical plant, partic a power station having a plant process which can be characterised on the basis of a number of process signals of which each is assigned a tolerance band, in which at least one tolerance band is varied on the basis of the currently detected measurement values (MW,MS) of its underlying process signals. For each process signal (PS), the measured values (MW,MS) which are outside its tolerance band are stored, with at least one of the thresholds of the tolerance band subjected to plausibility testing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Prozeßsignalen einer technischen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage. Sie betrifft weiter ein nach diesem Verfah ren arbeitendes Verarbeitungssystem.The invention relates to a method for processing Process signals of a technical system, especially one Power plant. It continues to affect one after this procedure processing system.

In einer Kraftwerksanlage soll ein Prozeßsystem die aktuellen Betriebszustände der Anlage erkennbar machen und Abweichungen von einem Sollzustand melden. Unter Prozeßsystem wird hierbei ein Prozeßführungs- und/oder Prozeßinformationssystem der technischen Anlage verstanden. Dazu ist eine umfangreiche Er fassung, Speicherung und Auswertung von die Betriebszustände aller Anlagenteile charakterisierenden Prozeßsignalen erfor derlich. Mit zunehmender Energie- und/oder Arbeitsausnutzung derartiger Anlagen und mit zunehmender Steigerung ihres Si cherheitsstandards wachsen auch die Anforderungen an das Pro zeßsystem hinsichtlich der Verarbeitung und Speicherung gro ßer Datenmengen.In a power plant, a process system is supposed to be the current Make operating conditions of the system recognizable and deviations report of a target state. Here under process system a process control and / or process information system of technical system understood. This is an extensive Er recording, storage and evaluation of the operating conditions of all system parts characterizing process signals such. With increasing energy and / or work utilization such systems and with increasing increase in their Si safety standards, the requirements for the pro also grow zeßsystem in terms of processing and storage large large amounts of data.

Für die Prozeßführung und -überwachung werden zunächst Meß werte erfaßt, die dann in einem Automatisierungssystem in Prozeßsignale umgewandelt und an das Prozeßsystem geleitet werden. Jedes Prozeßsignal ist üblicherweise aus einer Anzahl von Informationselementen aufgebaut. Dabei umfaßt das Prozeß signal als ein Datenelement ein Informationselement zur Iden tifikation, das die Art des dem Prozeßsignal zugrunde liegen den Meßwertes angibt. Darüber hinaus umfaßt das Prozeßsignal ein weiteres Datenelement für einen Momentanwert des Meßwer tes oder der gemessenen Größe. Darüber hinaus können weitere Datenelemente für jedes Prozeßsignal definiert sein. In die ser Form werden die Prozeßsignale üblicherweise archiviert oder für eine weitere Verarbeitung, z. B. für Steuer- oder Diagnosezwecke, herangezogen. For process control and monitoring, measurement is first values recorded, which are then in an automation system Process signals are converted and sent to the process system will. Each process signal is usually a number built up of information elements. The process includes signal as a data element an information element for identification tification, which is based on the type of the process signal indicates the measured value. In addition, the process signal includes another data element for an instantaneous value of the measured value tes or the measured size. In addition, other Data elements can be defined for each process signal. In the The process signals are usually archived in this form or for further processing, e.g. B. for tax or Diagnostic purposes, used.

Um derartige Steuerungen oder Diagnosen sowie Analysen und Auswertungen durchführen zu können, ist es notwendig, die Mo mentanwerte der Meßwerte jedes Prozeßsignales kontinuierlich zu archivieren. Infolge der begrenzten Speicherkapazitäten des Prozeßsystemes wurden bisher Datenreduktionsverfahren oder Datenverdichtungsverfahren eingesetzt, um eine vorhan dene Speicherkapazität effektiv zu nutzen. Mit Hilfe eines solchen Datenverdichtungsverfahrens können Störgrößen, wie z. B. Rauschen, ausgefiltert werden, so daß die Standzeiten der Archive erhöht und die Auswertegeschwindigkeiten für ar chivierte Daten beschleunigt sind. Eine mit einem solchen Da tenverdichtungs- oder Datenreduktionsverfahren erzielbare Ef fektivitätssteigerung der vorhandenen Speicherkapazität ist jedoch nur begrenzt.To such controls or diagnoses as well as analyzes and To be able to carry out evaluations, it is necessary to ment values of the measured values of each process signal continuously to archive. As a result of the limited storage capacity of the process system were previously data reduction procedures or data compression processes used to create an existing to use their storage capacity effectively. With help of a Such data compression methods can cause disturbances such as e.g. B. noise, are filtered out so that the service life the archive increases and the evaluation speeds for ar Chived data are accelerated. One with such a da compression or data reduction methods achievable Ef increase the effectiveness of the available storage capacity however only limited.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von Prozeßsignalen einer technischen Anlage anzugeben, das eine besonders effektive Datenreduktion oder Datenverdichtung gewährleistet. Weiterhin soll ein zur Durch führung des Verfahrens besonders geeignetes Verarbeitungssy stem angegeben werden.The invention is therefore based on the object of a method for processing process signals of a technical system to indicate that a particularly effective data reduction or Data compression guaranteed. Furthermore, one should go through implementation of the process particularly suitable processing system stem can be specified.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein Anlagenprozeß anhand einer Anzahl von Prozeßsignalen charakterisierbar ist, von denen jedem ein Toleranzband zugeordnet wird, wobei mindestens ein Toleranzband anhand von aktuell erfaßten Meßwerten des ihm zugrundeliegenden Prozeßsignals verändert wird.The first-mentioned object is achieved according to the invention by a plant process based on a number of process signals can be characterized, each of which has a tolerance band is assigned, with at least one tolerance band based on currently recorded measured values of the underlying Process signal is changed.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß eine Da tenreduktion oder Datenverdichtung der dem Prozeßsignal zuge hörigen Meßwerten dadurch erfolgen kann, daß nur eine begrenzte Anzahl von diesem Prozeßsignal zugeordneten Meßwerten abgespeichert wird. Eine Begrenzung wiederum kann durch Variation einer tolerierbaren Änderung oder Abweichung des aktuell erfaßten von einem anderen Meßwert erfolgen. The invention is based on the consideration that a Da tenreduction or data compression of the process signal can be done by only one limited number assigned by this process signal Measured values is stored. A limitation in turn can by varying a tolerable change or deviation of the currently recorded from another measured value.

Das Toleranzband kann derart verkleinert werden, daß nur die innerhalb des Toleranzbandes liegenden Meßwerte gespeichert werden. Vorzugsweise werden für jedes Prozeßsignal jedoch nur die außerhalb des Toleranzbandes liegenden Meßwerte gespeichert.The tolerance band can be reduced so that only the Measured values lying within the tolerance band are stored will. Preferably, however, only for each process signal the measured values lying outside the tolerance band saved.

Prinzipiell können dabei die Grenzen des Toleranzbandes be liebig verschoben werden, was im Grenzfall zu keiner Speicherung führen würde. Zur Beschreibung und Überwachung des Anlagenprozesses ist es jedoch erforderlich, eine zulässige Anpassung oder Veränderung des Toleranzbandes zu gewährleisten, indem mindestens eine der Grenzen des Toleranzbandes des Prozeßsignales auf Plausibilität geprüft wird.In principle, the limits of the tolerance band can be be moved as desired, which in the borderline case to none Storage would result. For description and monitoring of the plant process, however, it is necessary to permissible adjustment or change of the tolerance band ensure by at least one of the limits of the Tolerance band of the process signal checked for plausibility becomes.

Bestimmend für eine optimale Änderung des Toleranzbandes ist zweckmäßigerweise die Speicherhäufigkeit der erfaßten Meß werte, d. h. jener Meßwerte, die außerhalb des Toleranzbandes liegen. Mit anderen Worten: In Abhängigkeit von der Speicher häufigkeit der erfaßten Meßwerte, die gleichzeitig die Güte der Datenreduktion oder der Datenverdichtung repräsentiert, wird das Toleranzband verändert.It is decisive for an optimal change of the tolerance band expediently the storage frequency of the detected measurement values, d. H. those measured values that are outside the tolerance band lie. In other words: depending on the memory frequency of the recorded measured values, which is simultaneously the quality represents data reduction or data compression, the tolerance band is changed.

Bezüglich der Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe erfin dungsgemäß gelöst durch ein Analysemodul zur Veränderung ei nes dem oder jedem Prozeßsignal zugeordneten Toleranzbandes.The task is invented with regard to the device solved according to the invention by an analysis module for changing egg nes the tolerance band assigned to the or each process signal.

Um anhand der Speicherhäufigkeit die Grenzen des Toleranzban des ändern zu können, umfaßt das Verarbeitungssystem zweckmä ßigerweise ein Statistikmodul zur Ermittlung der Speicherhäufigkeit.To determine the limits of the tolerance band based on the storage frequency of being able to change, the processing system expediently includes Usually a statistics module for determining the Memory frequency.

Um alle den Prozeß beschreibenden Meßwerte erfassen und aus werten zu können, umfaßt das Verarbeitungssystem darüber hin aus ein mit dem Analysemodul verbundenes Zwischerspeichermo dul. Um letztendlich nur die relevanten Meßwerte oder Daten abspeichern zu können, ist das Analysemodul über das Zwi schenspeichermodul mit einem Endspeichermodul für die rele vanten Meßwerte verbunden.To record and display all measured values describing the process To be able to evaluate, the processing system also includes from a buffer memory connected to the analysis module dul. Ultimately only the relevant measured values or data To be able to save the analysis module is via the Zwi memory module with a final memory module for the rele related measurement values.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere darin, daß durch eine Verdichtung einer Anzahl von Meß werten eines zugehörigen Prozeßsignales anhand der Verände rung des dem Prozeßsignal zugeordneten Toleranzbandes eine vorhandene Speicherkapazität des Prozeßsystemes effektiv genutzt wird. Darüber hinaus können durch Erfassung und Ablage der Speicherhäufigkeit des Prozeßsignals in einer Datei für unterschiedliche Kraftwerksbetriebszustände Vergleiche zwischen den zugehörigen Statistiken und damit Rückschlüsse auf Systembelastungen des Prozeßsystemes gezogen werden.The advantages achieved with the invention are in particular the fact that by compressing a number of measuring evaluate an associated process signal based on the changes tion of the tolerance band assigned to the process signal existing storage capacity of the process system effectively is being used. In addition, by capturing and Storage of the storage frequency of the process signal in a File for different power plant operating states Comparisons between the associated statistics and thus Conclusions about system loads of the process system were drawn will.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeich nung näher erläutert. Darin zeigt die Figur ein Funktions schema eines Verarbeitungssystems für Prozeßsignale im Prozeßsystem einer technischen Anlage.Embodiments of the invention are based on a drawing tion explained in more detail. The figure shows a function Schematic of a processing system for process signals in Process system of a technical system.

Als technische Anlage ist in der Figur schematisch eine Gas- und Dampfturbinenanlage 1 dargestellt. Diese umfaßt eine Gasturbine 2 und ein dieser rauchgasseitig nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger 4, dessen Heizflächen - in nicht näher dargestellter Art und Weise - in den Wasser-Dampf-Kreislauf 6 einer Dampfturbine 8 geschaltet sind. In der Anlage 1 erfaßte Meßwerte MW sind Momentanwerte, d. h. aktuell erfaßte analoge Werte physikalischer Größen. Von der Anlage 1 abgegebene Meldesignale MS sind ebenfalls Momentanwerte, d. h. aktuell erfaßte binäre Schaltzustände, z. B. "AN/AUS". Die Meßwerte MW und/oder die Meldesignale MS werden einem Automatisierungssystem 10 zugeführt. In Automatisie rungseinheiten des Automatisierungssystems 10 werden einer seits die Meßwerte MW und/oder Meldesignale MS vorverarbeitet und entsprechenden Prozeßsignalen PS zugeordnet. Zu Steuerzwecken werden andererseits dort Steuersignale SI an die Anlagenteile oder Komponenten 2, 4, 6, 8 der Gas- und Dampfturbinenanlage 1 abgegeben. Die Prozeßsignale PS werden einem zentralen Prozeßsystem 20 zugeführt, z. B. einem Prozeßführungs- und/oder Prozeßinformationssystem. Das Prozeßsystem 20 kann dabei insbesondere ein Personalcomputer oder eine andere Datenverarbeitungseinheit sein.A gas and steam turbine system 1 is shown schematically in the figure as a technical system. This comprises a gas turbine 2 and a waste heat steam generator 4 connected downstream of this on the flue gas side, the heating surfaces of which - in a manner not shown in more detail - are connected to the water-steam circuit 6 of a steam turbine 8 . Measured values MW recorded in Appendix 1 are instantaneous values, ie currently recorded analog values of physical quantities. Message signals MS issued by the system 1 are also instantaneous values, ie currently detected binary switching states, e.g. B. "ON / OFF". The measured values MW and / or the message signals MS are fed to an automation system 10 . In automation units of the automation system 10 , on the one hand, the measured values MW and / or message signals MS are preprocessed and assigned to corresponding process signals PS. For control purposes, on the other hand, control signals SI are emitted there to the system parts or components 2 , 4 , 6 , 8 of the gas and steam turbine system 1 . The process signals PS are fed to a central process system 20 , e.g. B. a process control and / or process information system. The process system 20 can in particular be a personal computer or another data processing unit.

Das Prozeßsystem 20 umfaßt ein Verarbeitungssystem 21, das ein Analysemodul 22 und ein mit diesem verbundenes Statistikmodul 24 umfaßt. Darüber hinaus ist das Analysemodul 22 über ein Zwischenspeichermodul 26 mit einem Endspeichermodul 28 verbunden.The process system 20 comprises a processing system 21 , which comprises an analysis module 22 and a statistics module 24 connected to it. In addition, the analysis module 22 is connected to an end memory module 28 via a buffer module 26 .

Um die dem Prozeßsignal PS zugehörigen Meßwerte MW und/oder zugehörigen Meldesignale MS verdichten zu können, werden zunächst die Meßwerte MW und/oder die Meldesignale MS auf dem Zwischenspeichermodul 26 abgelegt. Dabei erfolgt eine Speicherung der Meßwerte MW und/oder Meldesignale MS lediglich dann, wenn die Momentanwerte der Meßwerte MW und/oder der Meldesignale MS ein Toleranzband des entsprechenden Prozeßsignales PS über- oder unterschritten haben. Mit anderen Worten: Eine Speicherung erfolgt nur dann, wenn die Momentanwerte eine tolerierte Änderung oder Abweichung über- oder unterschritten haben.In order to be able to compress the measured values MW and / or associated message signals MS associated with the process signal PS, the measured values MW and / or the message signals MS are first stored on the buffer module 26 . The measured values MW and / or message signals MS are only stored when the instantaneous values of the measured values MW and / or the message signals MS have exceeded or fallen below a tolerance band of the corresponding process signal PS. In other words, storage only takes place if the instantaneous values have exceeded or fallen below a tolerated change or deviation.

Eine in dem Statistikmodul 24 eingebundene Statistikfunktion übernimmt dann die Zählung der den Prozeßsignalen PS zugehörigen Meßwerte MW und/oder Meldesignale MS. Die Stati stikfunktion ist zeitlich begrenzt und wird standardmäßig alle 24 Stunden oder per Bedienung zurückgesetzt. Zeitlich verspätete oder nachübertragene Meßwerte MW und/oder Meldesignale MS jedes Prozeßsignales PS, die in einen kontinuierlichen Datenstrom nicht einsortiert werden konnten, werden in einer (nicht dargestellten) Lost- and Founddatei abgelegt. Diese nachträglich abgelegten Meßwerte MW und/oder Meldesignale MS werden ebenfalls durch die Statistikfunktion in dem Statistikmodul 24 ausgewertet. A statistics function integrated in the statistics module 24 then takes over the counting of the measured values MW and / or message signals MS associated with the process signals PS. The statistics function is limited in time and is reset every 24 hours or by operation as standard. Delayed or retransmitted measured values MW and / or message signals MS of each process signal PS which could not be sorted into a continuous data stream are stored in a (not shown) lost and found file. These subsequently stored measured values MW and / or message signals MS are also evaluated by the statistics function in the statistics module 24 .

Anhand der in dem Statistikmodul 24 ermittelten Zählerstände jedes Prozeßsignales PS wird in dem Analysemodul 22 die Speicherhäufigkeit jedes Prozeßsignales PS untersucht. Die Speicherhäufigkeit jedes Prozeßsignales PS repräsentiert dabei die Güte der Datenreduktion oder der Datenverdichtung. D.h., daß bei einem zu eng gewählten Toleranzband des Prozeßsignales PS die Speicherhäufigkeit sehr groß und bei einem zu breit gewählten Toleranzband sehr klein ist.Based on the counter readings of each process signal PS determined in the statistics module 24, the storage frequency of each process signal PS is examined in the analysis module 22 . The storage frequency of each process signal PS represents the quality of the data reduction or data compression. This means that if the tolerance band of the process signal PS is too narrow, the storage frequency is very large and if the tolerance band is too wide, it is very small.

In Abhängigkeit von der Speicherhäufigkeit jedes Prozeßsignales PS wird daher das Toleranzband jedes Prozeßsignales PS verändert, indem die Grenzen des Toleranzbandes verschoben werden. Damit eine zulässige Anpassung oder Veränderung des Toleranzbandes gewährleistet ist, wird mindestens eine der Grenzen des Toleranzbandes jedes Prozeßsignales PS auf Plausibilität geprüft. Nach Überprüfung der Grenzen des Toleranzbandes jedes Prozeß signales PS und der Anpassung der Grenzen des Toleranzbandes werden die relevanten Meßwerte MW und/oder Meßsignale MS jedes Prozeßsignales PS aus dem Zwischenspeichermodul 26 in das Endspeichermodul 28 abgelegt.Depending on the storage frequency of each process signal PS, the tolerance band of each process signal PS is therefore changed by shifting the limits of the tolerance band. In order to ensure a permissible adjustment or change of the tolerance band, at least one of the limits of the tolerance band of each process signal PS is checked for plausibility. After checking the limits of the tolerance band of each process signal PS and the adaptation of the limits of the tolerance band, the relevant measured values MW and / or measurement signals MS of each process signal PS are stored from the buffer module 26 into the final memory module 28 .

Das Zwischenspeichermodul 26 ist vorzugsweise ein Ringspeicher. Das bedeutet, daß das Zwischenspeichermodul 26 mit einer Anzahl von Meßwerten MW und/oder Meßsignalen MS jedes Prozeßsignales PS gefüllt oder beschrieben wird, bevor es von weiteren Meßwerten MW und/oder Meßsignalen MS überschrieben werden kann. Bevor die neuen Meßwerte MW und/oder Meßsignale MS die alten Werte überschreiben, wird in dem Analysemodul 22 anhand der Speicherhäufigkeit das Toleranzband jedes Prozeßsignales PS überprüft und verändert. Anschließend werden in dem Analysemodul 22 diejenigen Meßwerte MW und/oder Meßsignale MS selektiert, die letztendlich in das Endspeichermodul 28 abgelegt werden.The buffer module 26 is preferably a ring memory. This means that the intermediate memory module 26 of each process signal PS is filled with a number of measured values MW and / or measurement signals MS or described, before it can be overwritten by further measured values MW and / or measurement signals MS. Before the new measured values MW and / or measurement signals MS overwrite the old values, the tolerance band of each process signal PS is checked and changed in the analysis module 22 based on the storage frequency. Subsequently, those measurement values MW and / or measurement signals MS are selected in the analysis module 22 which are ultimately stored in the final storage module 28 .

Durch die Verdichtung einer Anzahl von Meßwerten MW und/oder Meßsignalen MS jedes Prozeßsignales PS anhand deren Speicherhäufigkeit wird die Speicherkapazität des Prozeßsystemes 20 effektiv genutzt. Dies wird noch durch den Aufbau des Zwischenspeichermoduls 26 als Ringspeicher begünstigt. Darüber hinaus werden anhand der Statistikfunktion jedes Prozeßsignales PS in einfacher Weise und in kurzer Zeit Systembelastungen des Prozeßsystems 20 analysiert.By compressing a number of measured values MW and / or measuring signals MS of each process signal PS based on their storage frequency, the storage capacity of the process system 20 is effectively used. This is further favored by the construction of the buffer module 26 as a ring buffer. In addition, system loads on the process system 20 are analyzed in a simple manner and in a short time using the statistical function of each process signal PS.

Claims

1.Procedure for processing process signals (PS) in the process system ( 20 ) of a technical system, the plant process of which can be characterized on the basis of a number of process signals (PS), each of which is assigned a tolerance band, at least one tolerance band based on currently recorded measured values ( MW, MS) of the underlying process signal (PS) is changed.

2. The method according to claim 1, characterized in that for each Process signal (PS) which is outside its tolerance band measured values (MW, MS) can be saved.

3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that at least one of the limits of the tolerance band of the process signal (PS) is checked for plausibility.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the Tolerance band based on the storage frequency of the recorded Measured values (MW, MS) is changed.

5. Processing system ( 21 ) for process signals (PS) in the process system ( 20 ) of a technical system with an analysis module ( 22 ) for changing a tolerance band assigned to the or each process signal (PS).

6. Processing system ( 21 ) according to claim 5, characterized by a statistics module ( 24 ) for determining the storage frequency of the measured values (MW, MS) of the process signal (PS).

7. Processing system ( 21 ) according to claim 6, characterized by an end storage module ( 28 ) connected to the analysis module ( 22 ) via an intermediate storage module ( 26 ) for the measured values (MW, MS).