WO1994003847A1 - Verfahren und leittechnisches system zum steuern, überwachen und regeln insbesondere von komplexen industriellen prozessen, wie z.b. in einem kernkraftwerk - Google Patents

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WO1994003847A1
WO1994003847A1 PCT/EP1993/002057 EP9302057W WO9403847A1 WO 1994003847 A1 WO1994003847 A1 WO 1994003847A1 EP 9302057 W EP9302057 W EP 9302057W WO 9403847 A1 WO9403847 A1 WO 9403847A1
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activity
situation
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PCT/EP1993/002057
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Lothar Simon
Jochen Erdmann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y10S706/911—Nonmedical diagnostics
    • Y10S706/914—Process plant
    • Y10S706/915—Power plant

Definitions

  • Process and control system for controlling, monitoring and regulating, in particular of complex industrial processes, e.g. in a nuclear power plant
  • the invention relates to a method for controlling, monitoring and regulating processes in industrial plants, in particular complex industrial processes, such as operational management in the event of an accident in a nuclear power plant, using automatic agents implemented as digital computing programs, interacting with sensors or actuators, which are coupled to the process, procure the process information or influence the process, here, as in the following, the activities of the automatic agents, also called automatic machines, or the operators intervening in the process and the progress of the implementation of activities is marked by actions, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also provides, according to the preamble of claim 13, a process control system with a display device for controlling, monitoring and regulating processes in industrial plants, in particular complex industrial processes, such as operational management in the event of an accident in a nuclear power plant, using at least one digital computer ⁇ ters, so-called automatic agents, also called automata, are formed by its computer program, with here
  • REPLACEMENT LEAF as the actions of the machines or the operators are referred to as activities in the following and the progress of the execution of activities is marked by actions, the machines interacting with sensors or actuators and the sensors or actuators coupled to the process are that procure process information or influence the process.
  • the main task on which the present invention is based is to provide a method and an associated control system system for solving the problems outlined above, both of which are due to close integration
  • Sub-tasks to be solved are that as many automats as possible according to the invention - both sensors and actuators (eg valves, manipulators or other actuators) - communicate the results of their activities, the required control programs and the like. , obtain from the control system and coordinate their activities via this system. Analogously, the surgeons should report the results of their activities (as far as not detectable by sensors such as hypotheses) to the system, obtain the required information - manual information - from there and coordinate their activities with those of other surgeons and / or automats can.
  • sensors and actuators eg valves, manipulators or other actuators
  • control-technical support for surgeons should not be made available on paper, but on computers, so that they can be updated with the current data there as well Relate the system status and thus be able to relate the support to the situation.
  • D1 and (D2) procedures are understood to mean a chronologically fixed sequence of individual activities in such a way that a plant state is specified for each activity, which should be achieved if the activity was carried out successfully.
  • the procedure specifies both a follow-up activity with which the procedure is to be continued if successful, and an alternative follow-up activity in the event that
  • REPLACEMENT LEAF that the specified system status has not been reached.
  • the processing of the procedures is supported by the proposed systems in that the specified system states are compared with the actual ones and, accordingly, follow-up activities can be offered automatically. With this method it is relatively possible to present the strategic aspects of an activity cast into finished procedures to the surgeons.
  • (D3) uses various types of associations, such as between causes and resulting plant states, current and future plant states, plant states and activities, etc., in a complicated, multi-stage derivation process to automatically "optimal" from a given plant state Activity closed, which is presented to the surgeons for implementation.
  • this method can be used to represent a tactical, plant-condition-related way of doing an activity relatively well.
  • REPLACEMENT BL ATT lacks the tactical component which, particularly in the case of unexpected system states or unexpected consequences of system states, irregularities in the execution of the procedures, such as jumps in the middle of a (or a) procedure, the surgeons to restart and continue would enable the processing of a procedure at a suitable location.
  • the second model after (D3) in turn completely relies on the tactical component.
  • it can provide good assistance even in the case of unexpected developments in the state of the system, it has enormous difficulties in presenting strategic procedures.
  • systems according to the second basic model exclusively include the current plant status (ie not the history of the plant behavior) and in particular not the course of the previous activity in order to derive proposals for activities to be initiated use.
  • Neither of the two existing basic models offers an integrated and flexible reference of the description of the activity to the entire "situation", consisting of the current plant status (i.e. plant history) and the status of the execution of the activity (i.e. action history).
  • REPLACEMENT B LATT programs and , of this system so that there is no possibility of direct intervention in the actual implementation of individual activities by machines.
  • the method according to the preamble of claim 1 is characterized according to the invention by the following features: a) In a log, information is collected from the automatons and the operators as to how the values of the process parameters develop and which ones Actions are triggered by the machines and the operators, that is to say both the history of the investment behavior and the action history are recorded in the log; b) a set of specifications of activities is provided, each of which contains a process description, which specifies which actions can be triggered in which types of situations when the activity in question is carried out; c) in a comparison unit, the types of situations mentioned are compared with the current situation given by the respective protocol, so that the types of situations can refer to both the plant history and the action history and thus determine whether the given situation corresponds to a situation type and action options are derived from it; d) Each specification of an activity contains a number of references to information on the implementation of the activities (implement
  • the invention also relates to a control system with a display device for controlling, monitoring and regulating processes in industrial plants, in particular complex industrial processes, such as operation in the event of an accident in a nuclear power plant, as in the preamble of the claim 14 defines which is based on the same task as the method according to the invention.
  • the control system according to the invention is characterized by the following features specified in claim 14:
  • a) a first data memory of a protocol module is connected on the input side for data input to the automats and with an input unit for operators and on the output side via a data line to a comparison unit, the protocol module being set up to collect information, how the values of the process parameters develop and which actions are triggered by the machines and operators, ie for logging the plant history and the action history; b) in a second data memory for situation types, which is also connected to the comparison unit on the output side, a set of specifications of activities can be stored, the specifications each containing a description of the operation and this procedure describing which actions can be defined in which types of situations (situation types) can be triggered when the activity is carried out; c) the said comparison unit is provided with means for comparing the situation types from the second data memory with the current situation logged by the protocol module, so that the situation types with the plant history as well as with the action history of the current situation.
  • REPLACEMENT LEAF urgent situation are comparable and it can thus be determined whether the current situation corresponds to one of the situation types and whether action options can be derived from it.
  • agent is understood to mean an operator or an automatic agent or “automat” if the distinction between human and automatic agent is not important, i.e. is indifferent in particular to the action triggered.
  • the method and the control system according to the invention can be used to log and coordinate the sequence of activities of the automats and surgeons, and for each agent (automat and / or surgeon) who carries out an activity should provide suitable implementation information (documents, control programs and the like) in a language that he understands.
  • the reference to the situation can also be established or maintained during the execution of an activity for controlling the triggering of individual actions.
  • REPLACEMENT LEAF 4 It is possible to represent and work through the activity history through repeated detailing of activities at various levels of detail.
  • the method according to claim 1 is further developed in an advantageous manner, which relates to noting an action as an event in the log, triggering corresponding actions and accessing the background information in addition to the implementation information.
  • a more complex activity and / or a set of detailed activities can be specified in the specification of an activity.
  • the information for the surgeons about the action options ascertained by the comparison unit in a given current situation is represented with the aid of action diagrams which graphically describe the course of an activity.
  • REPLACEMENT LEAF are based on the knowledge of relating activities and situations to one another in order to model the course of activity (claim 3).
  • the procedure is such that a) the relevant sensor data available online are fed into the protocol via automatic machines; b) the stored implementation and possibly background information cover the content of a fully-fledged operating manual of the activity of the automats and surgeons defined by the specifications of the activities.
  • a) a set of specifications for activities which al) represent both activities of a so-called “event-oriented” procedure in which the The course of activity can be represented by a flow chart and is essentially based on the action history, a2) and also represent activities of a so-called “protection goal-oriented” procedure, in which the course of activity is determined by a plant status and in each case in response to it suitable activities linking tables can be reproduced and essentially based on the plant history, b) the process descriptions assigned to the specifications of the activities model the "event-oriented” or "protection goal-oriented” activity sequence, c) and the specifications the activities assigned to D Implementation information and related background information
  • REPLACEMENT LEAF contain basic information, in particular the content of so-called “event-oriented” or “protection target-oriented” nuclear power plant operating manuals and are also accessible to the operator offline for information search.
  • the procedures of an "event-oriented operating manual” can be used to implement a concept for informing the operator.
  • the aim of this concept is the completeness of the information for the implementation of activities or measures if an accident situation can be clearly diagnosed as a prerequisite. If the activities taken on the basis of the information in the event-oriented operating manual are not sufficient to achieve the safety goal set, and in particular if violations of so-called "protection goals" occur which define a safe state of the nuclear power plant even under accident conditions or which necessitate activities aimed at protection goals, Then, on the other hand, the protection objective concept of the operating manual is used, and activities are triggered or measures are taken that guarantee compliance with the protection objectives.
  • a computer-supported operating manual in particular for nuclear power plants, is referred to here as an expert book, as in the following. If it is used on the screen as a pure operating manual, compared to the conventional operating manuals on printed paper there are significantly improved access options (free text search, browser etc.) to information.
  • an Expert Book can be created both through the integrated action diagrams and through formal objects such as
  • REPLACEMENT LEAF Documents associated with activity specifications support targeted information searches.
  • the Expert Book can also serve as an operating manual in online operation with the system: it then takes on the full function of an online manual and monitoring system for faults and emergencies. Due to the constantly updated state of knowledge, in particular regarding current plant data of the Expert Book, the surgeon is informed of the information which he needs for the handling of accidents in the current situation. This means a gain in security of action and an overview for the waiting staff.
  • the method according to the invention is particularly suitable for flexible task assignments, as described in claim 5, according to which each machine can be carried out by several machines and / or surgeons via a data line and each of the operators involved via a workstation (keyboard, Mouse, screen or voice input and output devices) is coordinated with the other machines and / or operators, ie Information about actions triggered by them is fed into the common protocol or stored information is called up, so that the operators and / or machines are informed mutually of action options relevant to them.
  • a workstation keyboard, Mouse, screen or voice input and output devices
  • a third data memory communicating with the machines and the input unit for the operators contains a lot of information for carrying out activities, so-called implementation information, which can be selected by the operators and machines via references and
  • REPLACEMENT LEAF Can be displayed on display devices of the display device for the operators or are available to the machines via a data line (claim 15).
  • a fourth data memory for activities to be carried out depending on the situation is expediently connected or integrated with the second data memory for situation types. Furthermore, it is expedient if a fifth data memory for additional information is provided, which communicates with the third data memory for the implementation information or is integrated with it.
  • a sixth data memory for action options is connected or integrated with the comparison unit via an output line and that the action options provided for the operators and automats can be displayed on a screen or can be called up via a data line.
  • an action diagram according to the invention is particularly suitable for conveying an overview of the overall process (situation, previous events, activities carried out and to be carried out).
  • Figure 1 is a block diagram of a control system according to the invention for a nuclear power plant, with which the method can be implemented;
  • FIG. 2 shows a section of a flow chart for an event-oriented procedure for handling an accident based on recommended manual measures for the surgeons
  • FIG. 3 shows a diagram in tabular form for a procedure for the treatment of an accident by means of recommended manual measures for the surgeons, based on the protection objective;
  • FIG. 4 is a diagram that can appear on the screen for characterizing an event, for example, which shows the individual elements of the event, with a log consisting of such events and predetermined conditions in situation types of process descriptions for the log Check for the presence of certain types of events;
  • FIG. 5 shows a further diagram which shows the elements from which a situation type can, for example, be constructed, this situation type connecting specified conditions with logical operators, in the present case an OR operator;
  • FIG. 6 shows, in a diagram, implementation phases in which there can be activities and the possible transitions between these implementation phases (phase transitions);
  • FIG. 7 shows the structure of the specification of an activity with individual activity elements in a further diagram
  • FIG. 8 shows a diagram of how a situation type is broken down into individual, logically linked conditions and how a condition is compared with a situation specified by the protocol or with its individual events and their agreement with those formulated by the condition
  • FIG. 9 shows an architecture of the control system according to FIG. 1, consisting of an informal and formal layer
  • FIG. 10 shows a description of the central mode of operation of the control system according to FIG. 1 containing the architecture according to FIG. 9 in a compact form, the cycle "event - protocol - comparison with situation types - action option" being illustrated, and FIG. 11 an exemplary embodiment of an action diagram , which can appear on the screen of a device for informing the surgeons.
  • FIG. 1 is used to control, monitor and regulate processes in industrial systems, in particular complex industrial processes.
  • the case shown is the control and monitoring and regulation of a nuclear power plant, in particular after or in the event of a malfunction, the nuclear power plant being symbolized by a nuclear reactor 1, referred to simply as the reactor.
  • the control system LS shown schematically in FIG. 1 is characterized by the use of at least one digital computer, by means of which computer program so-called automatic agents, also called automatic machines 3, are formed.
  • the data content linked to the machines 3 is designated 3 '.
  • Operators 2 ' act directly or indirectly on reactor 1 in addition to the automats, 2' also including the activities of these operators (switching operations or other commands etc.) and with 2 generally input / output units, i.e. the operating keyboard or the visual information
  • REPLACEMENT LEAF Data display devices
  • REPLACEMENT LEAF Data display devices
  • the machines or “automatic agents” interact with sensors (not shown in more detail) for recording measured values or with actuators, the latter being for example valves or electrical switches, manipulators or other actuators
  • Sensors or actuators that is to say the automatic machines or automatic agents, are coupled to the process which is to be controlled, monitored and regulated by the control system LS, they procure process information or influence the process.
  • protocol module 6 'its data content or the respectively recorded protocol of the events, i.e. the relevant events which take place during the process of the reactor 1, 7 a comparison unit, 7 'their data content,
  • 9 a data memory for execution information 9 1 its data content
  • 16 a data line from data memory 4 for activities to data memory 5 for process descriptions, 16.1 data line from data memory 5 to comparison unit 7.
  • the first data memory of a protocol module 6 is on the input side for data input with the machines 3 and with the input and output unit 2 for the operators 2 'and the output side is connected to a comparison unit 7 via a data line 13.1, the protocol module 6 being set up to collect information on how the values de
  • REPLACEMENT B LATT Develop process parameters and which actions are triggered by the automatons 3 and operators 3 ', ie it logs those of the reactor 1 and the history of the actions of the automatons and surgeons.
  • a number of specifications of activities can be stored in a second data memory 5 for process descriptions, which is also connected on the output side to the comparison unit 7, the specifications 5 '(ie the data content) each containing a process description and being definable by this process description, which actions in which types of situations (situation types) can be triggered when the respective activity is carried out.
  • the comparison unit 7 is provided with means for comparing the situation types from the data memory 5 with the current situation logged by the protocol module 6, so that the situation types are comparable both with the plant history and with the action history of the current situation and thus It can be determined whether the current situation corresponds to one of the situation types and whether action options can be derived from it.
  • a fourth data memory 4 for activities 4 ′ to be carried out depending on the situation is integrated with the second data memory 5 for process descriptions or situation types or is connected via the data line 16.
  • a fifth data store 10 for additional information is connected to the third data store 9 for the implementation information via the bidirectional data line 15 'or integrated with this data store 9.
  • a sixth data memory 8 for action options is connected to it via an output data line 14 of the comparison unit 7 (or integrated with this comparison unit 7), the action options provided for the operators 2 'and machines 3 expediently on one Can be displayed on the screen or can be called up via a data line.
  • FIG. 2 An example of the reproduction of an event-oriented procedure (FIG. 2) and a protection-goal-oriented procedure (FIG. 3) for controlling malfunctions in nuclear power plants, such as that provided by an internal status, will be dealt with first corresponds to the technology and is contained in this way in so-called operating manuals.
  • Event-oriented activities of the surgeons are therefore described in accordance with FIG. 2, for which frequently pre-formulated procedures are used which result from activities 17, e.g. "Put the replacement filter into operation in the condensate cleaning system” and there are queries 18 ("Temperature difference RPV cover / KMT-Ein ⁇ 40 K?").
  • RDB means reactor pressure vessel
  • KMT means coolant temperature
  • On means at the inlet.
  • Tables which associate the types of situations 19 and activities 20 which are suitable as reactions for these represent the preferred means of description for the protective goal-oriented procedure.
  • Cr, Ch, Ch-K in FIG. 3 represent limit boron concentrations dar; for the rest, the content of the table in FIG. 3 speaks for itself.
  • automatic activities start from the plant state, which serve to keep the reactor in a safe state until the operators intervene with suitable activities and the plant is in a long-term safe state (ie subcritical, cold).
  • the surgeons with activities After some time of automatic activities, which are monitored by the surgeons for their correct functioning, the surgeons with activities also appear step by step.
  • two procedures as already mentioned, are available to you.
  • the event-oriented procedure presupposes a reliable diagnosis of the class to which the incident that has occurred can be assigned.
  • prepared procedures can be carried out by the surgeons, in accordance with the flow chart according to FIG. 2, in order to bring the system into a long-term safe state.
  • the operators have to keep particularly important system parameters in predetermined areas during the entire time in which accident treatment activities take place. Criteria that describe these areas are summarized as protection goals and are used by sensors that
  • REPLACEMENT LEAF logic of the present invention to be counted among the machines or automatic agents. If the condition of the plant violates one or more protection goals, surgeons must immediately switch to a protection goal-oriented procedure, ie take plant-related activities until the protection goals are achieved again. The activities of the operators are limited to triggering certain activities, while many monitoring and control activities are carried out in parallel by the automatic agents or machines.
  • the invention it is possible to integrate the event and protection target-oriented procedure described with reference to FIGS. 2 and 3, as it corresponds to the internal state of the art of an operating manual, by using the relevant sensor data available online are fed into the protocol 6 '(FIG. 1) via automatic machines and the stored implementation and possibly background information 9', 10 'the content of a complete operating manual of the activities of the automatic machines 3 and Cover surgeons 2 ', ie are networked with the entire control system, so that even complex systems can be directly controlled, monitored and regulated using the method according to the invention.
  • FIG. According to this method, a possibility for describing the course of the activity (activities of the machines 3 and operators 2 ') is formed. A description language for complex activities has been created for this. The system obtains all knowledge of the current situation from the log 6, which represents a list of events shown in FIG. Each event has the following entries: Time
  • Agent 22 in which the event occurred; Agent 23 who triggered the action and recorded the event; Activi-. t t 24 to which the action belongs; Phase 25, in which the implementation of the activity has entered and reflects the type of action; Plant parameter 26 for which the activity has gained knowledge; State of parameter 27 found by the action; Comment 28 that the agent may have given to trigger the action.
  • FIG. 5 shows two conditions 29, 30 linked logically with one another, the linking sign means "or”; both conditions describe an event type, e.g. "type 12". Each of the two conditions 29, 30 also describes the type of an event. If an event that corresponds to this type is found in the current situation, the condition evaluates the corresponding situation positively.
  • a condition 29 or 30 consists of two sets of predicates 31, 31a or 32, 34 about events.
  • a predicate 31 can e.g. evaluate whether an event notes an action for an activity from a set 31 'of predetermined activities, whether this action yields knowledge 31a for a set of parameters or whether the period in which the action took place has been in a certain time interval.
  • Such a time interval also called time window zf, is placed in square brackets and means with the predicate 32, for example, that "RESA” must have occurred - interval start - and that after "RESA” 600 seconds must have elapsed.
  • the predicate 34 [30.50] means a range for the coolant pressure.
  • 33 denotes a symbol ⁇ for an isolation step, which will be explained with reference to FIG. 5, RESA means rapid reactor shutdown.
  • a situation type according to FIG. 5 combines a set of conditions by means of logical links to form a formula that describes the type of a situation. Since it is possible to refer to activities and, at the same time, to plant parameters even within conditions, the integrated and flexible reference to the situation is ensured.
  • An element of building up activities - cf. Figure 6 and Figure 7 - are process descriptions 40. They each consist of a list of situation types. Each list element describes the type of situation in which a phase transition 36 (FIG. 6) into a new implementation phase 35 of the activity can take place. The transition 36 into a new phase corresponds to the triggering of an action for the activity: in this way the situation-related starting, ending, stopping, etc. of an activity can be described.
  • An activity knows the execution phases "Unprocessed" 35a, "Attached” 35b, "Detected” 35c, "Completed” 35d, "Canceled” 35e, and “Compensated” 35f and can carry out phase transitions 36 along the arrows drawn in FIG. 6.
  • a "recognized” event supplements the log with a description of the current status of a system parameter 39, such as they were obtained through the activity.
  • Activities also include a lot of descriptions of their implementation 41 in different agent languages. Such languages can e.g. German, English etc. and formal languages for machines that can carry them out, usually programming languages. If an agent specifies the language he understands, he is automatically offered the information that is understandable to him.
  • each activity is in the hierarchy of detail of the overall activity. Any activity
  • REPLACEMENT LEAF has a more complex activity 37 and a lot of more detailed activities 38. At the top of the hierarchy is the overall activity, at the lower ends of the hierarchy there are no more detailed, primitive activities.
  • FIG. 8 represents a comparison algorithm.
  • the logical combination of a series of conditions B1 to B5, specifically e.g. positive conditions B1 to B3 and negative conditions B4, B5 result in a certain situation type 5.1 ', which is contained as data content in the data memory 5 (FIG. 1).
  • Ll are logical (and / or -) links between the conditions B1 to B3,
  • L2 mean logical (and / or) links between the conditions B4, B5.
  • dl to d5 mean arrows for the logic operations B1 to B5.
  • P1 symbolizes an identification step for the condition B3 considered in more detail, P2 an isolation step and P3 a qualification step.
  • the two predicates, one relating to an activity and the other an implementation phase, are designated Pl 'and P3'.
  • P1 'thus represents the identification part of a condition, comparable to the identification part 32 from FIG. 5.
  • the comparison unit 7 now uses the predicate B1' listed in the identification part of condition B3, which defines a type of event, filter the events corresponding to the event type from the log 6 ', as symbolized by the arrow 7.1.
  • the last event in time is isolated from these identified events E1 (see the arrows 7.4 and 7.5 for carrying out the step), as is indicated by the ⁇ sign in the conditions B3 and
  • REPLACEMENT LEAF the arrow 7.2 is illustrated. This results in the identified and isolated event E2, which was selected from the protocol 6 ', cf. Arrow 7.6.
  • This identified and isolated event E2 is checked with the predicates listed in qualification part P3 'of condition B3 in a qualification step P3 to determine whether it corresponds to the event type defined thereby. If there is a correspondence, the condition is marked with "true” or "true", see statement AI about the correspondence between condition and protocol (determined situation type).
  • the comparison unit with the predicates, which are listed in the identification part 32 (FIG. 5) or PI '(FIG. 8) of a condition 30 or B3, filters out all events E1 from the log 6', which are indicated by the predicates be rated positively. It then (7.2) isolates the event E2 that took place from the filtered events E1 and passes it on to the predicates P3 'of the qualification part or step P3 for evaluation. If the isolated event also passes this qualification test, the situation given by protocol 6 'is assessed positively by the condition examined (AI).
  • Figure 10 shows the cycle e.g. starting when an action is triggered by operators 2 'or machines 3 ("agents"), the
  • FIG. 10 is a process control network LN 11 as part of the system LS ( Figure 1).
  • the coordination of the agents 2 ', 3 takes place activity-related. The agents agree on who should carry out which activities by giving each other orders and accepting or rejecting them. An order contains a lot of activities and, if accepted, commits the agent to perform them.
  • Automatic agents 3 are preferably programmed in such a way that they can rarely reject an order (they could only reject orders which would be unreasonable or would create a danger).
  • the commissioned agent 2 ', 3 should trigger actions for the transferred activities until there are no more action options and the activity has passed into a neutral implementation phase ("unprocessed”, “completed”, “compensated”, "canceled”).
  • the client - contractor relationship between the agents 2 ', 3 simultaneously establishes a communication link. Actions that the contractor triggers for the activities of the order are automatically reported to the client.
  • FIG. 10 also shows that the content 9 ', 10' of the two data stores 9 and 10 (cf. also FIG. 1), that is to say the so-called expert book, and the content 8 'of the data store 8 for action options for making a statement the next actions are combined via relevant documents and cross-connections (links) and via adapted documents. All these statements can be made for the operators 2 'and automatons
  • REPLACEMENT LEAF be limited to what is essential for them by a so-called view, which is symbolized by the dark glasses R.
  • a "view” is based, for example, on the specification of a set of activities which can be formulated either explicitly or implicitly, the latter, for example, via the relevant parts of the installation on which the activities sought are to take place.
  • FIG. 9 shows an I&C subnetwork LN12, consisting of the data memories 9 and 10 shown here in combination, the content of which comprises the so-called informal layer 9 ', 10' of the operating manual, but which is further expanded here, namely in Matching to the finer fanning out of the network part LN12a, which, in addition to the data store 5 for process descriptions or situation types, also the data store 4 for activities and further additional data stores 4.1 to 4.3, which in addition to the content "activities" or "activity objects” of the fourth data memory 4 still contain the specifications for "partial objects", "device objects” and "material objects".
  • partial objects mean formal specifications of parts of the system on which activities take place, “device objects” formal specifications for devices necessary for carrying out activities, and “material objects” formal specifications for activities carried out during the implementation materials to be consumed. All of these specifications, which are denoted by 4 'and 4.1' to 4.3 ', are coupled to the data memory 4 or its content 4' via corresponding data lines, not further specified, and also to the correspondingly broken down informal layer 9 ', 10 the data memory 9, 10 and with the data memory 5 for situation types or process descriptions.
  • Agents typically automatic machines 2 ', 3 carry out activities 11' (dashed arrows) as part of the activity, which monitor system parameters for whether an accident occurs, and carry information about the current parameter values with "Detected "Events in the log 6 '.
  • the comparison unit 7 examines whether a situation has now occurred which is described by any situation types 5.1 '(FIG. 8) and would open up action options 8', 14 (cf. also FIG 10).
  • the comparison unit 7 can name the agents 2 ', 3 first action options 8' for accident treatment via signal line 14.
  • actions are initially triggered for activities which have been assigned to the automatic machines 3 for the quick reaction of surgeons 2 'and are entered as events in the log 6 *.
  • the tax instructions for carrying out the activities are initially triggered for activities which have been assigned to the automatic machines 3 for the quick reaction of surgeons 2 'and are entered as events in the log 6 *.
  • the tax instructions for carrying out the activities are initially triggered for activities which have been assigned to the automatic machines 3 for the quick reaction
  • an agent 2 ', 3 can act independently of the suggestions of the system LS at any time.
  • the actions which it adds to the protocol 6 'as events change the described situation and enable the system, as soon as this corresponds to a situation type assigned to the activities, to propose situation-related action options 8' again.
  • surgeons 2 ' can carry out the activity in different detail, ie trigger actions for activities at different levels of detail.
  • they can instruct suitable machines 3 at any time with routine activities such as monitoring or regulating parameters. Complicated activities could, for example, also be assigned to expert systems. It should be noted that the course of the entire accident handling activity, including automatic, event-oriented and protection-target-oriented activities in the
  • REPLACEMENT LEAF control system is described (see. Figures 2 and 3).
  • the activities can be flexibly assigned to the agents 2 ', 3 for execution, the operators 2' being able to be relieved of parts of the activity by machines 3, cf. Claim 13.
  • the core of the definition of action diagrams is the formulation of activities and situation types. Activities are presented graphically as rectangles 42, 43. The inscribed text explains the aim of carrying out the activity and, if necessary, indicates the system parameters in italics, about which the activity gains knowledge. If one enters the box over the upper horizontal line, this is to be interpreted as the beginning of the activity. Analogously to this, the activity is ended when one leaves the rectangle via the lower horizontal line. If you leave the rectangle via one of the vertical lines, a new storyline starts during the processing of the activity. Further graphic means (see below) must be used to describe whether the activity left behind is interrupted or continues unaffected. The hierarchical detailing of activities takes place simply by the fact that any action diagram can be constructed within an activity box 42, which forms a large rectangle for a complex activity. In this case, the brief description 51 of the activity target for (42) is moved to the top of the box
  • a second possibility is to use an asterisk 54 to indicate the existence of a new or own action diagram.
  • a rectangle 47 with a double border and rounded corners is used as a graphic symbol for situation types.
  • Situation type boxes 47 describe situations that should have occurred if one wants to pass them to continue the course of activity. Text is used in the situation type box to describe the situation. Plant parameters that appear in the text are printed in italics. There are no other formalizations of the content of a situation box. The connection of situations and activities to formulate the situation-related triggering or termination of activities arises from the graphical connection of both symbols 43, 47.
  • Situation types for the beginning of an activity are at the upper end, situation types for the completion at the lower end an activity box 43 integrated.
  • REPLACEMENT LEAF Action diagrams also symbols, plot lines 50 to produce so to speak "from nothing” and 49 to be consumed "into nothing".
  • Nothing positions 50 and 49 are used for this, which are symbolized by black semicircles and at which new plot lines can easily begin or end.
  • a black semicircle 50 with an outgoing arrow means that a new storyline can be used at any time at this point.
  • a black semicircle 49 with an incoming arrow shows that one has reached this point and the processing of this plot line is stopped.
  • the third possibility of using nothing positions is offered by the pages of activity boxes 43. If you leave the box via a nothing position 48 at the base of an arrow 53, the processing of the activity left continues and a new storyline begins in parallel . If, on the other hand, there is no nothing, the processing of the activity left must be aborted.
  • REPLACEMENT LEAF 'Linked' situation type classifies the current situation.

Abstract

Komplexe industrielle Prozesse liegen z.B. beim Fahren eines Kernkraftwerks vor, insbesondere bei Störfallsituationen. Es wird dabei vorausgesetzt, daß ein digitaler Computer vorliegt und durch sein Rechenprogramm sogenannte automatische Agenten realisiert sind, die mit Sensoren bzw. Stellgliedern interagieren. Prozeßinformation wird beschafft bzw. der Prozeß beeinflußt durch die Aktivitäten der automatischen Agenten (Automaten) und der Operateure, wobei das Fortschreiten der Durchführung von Aktivitäten durch Aktionen markiert wird. Im einzelnen: a) es werden in einem Protokoll des Computers Informationen durch Angaben von den Automaten und den Operateuren gesammelt (Erfassung sowohl der Historie des Anlageverhaltens als auch der Aktionshistorie im Protokoll); b) eine Menge von Spezifikationen von Aktivitäten enthält Ablaufbeschreibungen, in welchen angegeben wird, welche Aktionen in welchen Typen von Situationen (Situationstypen) bei der Durchführung der betreffenden Aktivität ausgelöst werden können; c) eine Vergleichseinheit vergleicht die Situationstypen mit der durch das jeweilige Protokoll gegebenen aktuellen Situation und stellt fest, ob die gegebene Situation einem Situationstyp entspricht, woraus Aktionsmöglichkeiten abgeleitet werden; d) jede Spezifikation einer Aktivität enthält eine Menge von Verweisen auf Informationen zur Durchführung der Aktivitäten (Durchführungsinformationen), gerichtet an die Automaten bzw. Operateure. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein leittechnisches System, mit dem ein solches Verfahren durchgeführt werden kann.

Description

Verfahren und leittechnisches System zum Steuern, Überwachen und Regeln insbesondere von komplexen industriellen Prozes¬ sen, wie z.B. in einem Kernkraftwerk
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern, Überwachen und Regeln von Prozessen in industriellen Anlagen, insbesondere von komplexen industriellen Prozessen, wie Be¬ triebsführung in Störfallsituationen bei einem Kernkraftwerk, unter Verwendung von als digitales Rechenprogramm realisier- ten automatischen Agenten, interagierend mit Sensoren bzw. Stellgliedern, die an den Prozeß angekoppelt sind, die Pro¬ zeßinformation beschaffen bzw. den Prozeß beeinflussen, wobei hier wie im folgenden unter Tätigkeit die Aktivitäten der au¬ tomatischen Agenten, auch Automaten genannt, oder der in den Prozeß eingreifenden Operateure verstanden wird und das Fort¬ schreiten der Durchführung von Aktivitäten durch Aktionen markiert wird, gemäß Präambel des Anspruchs 1.
Ein solches Verfahren ist von besonderer Bedeutung für kom- plexe industrielle Prozesse und zugehörige komplexe Anlagen. Es ist von großem Nutzen zum Beispiel beim Betrieb eines Kernkraftwerkes, insbesondere im Verlauf von Störfallsitua¬ tionen, aber z.B. auch bei "Instandhaltungsmaßnahmen" (DIN 31051) in Kernkraftwerken, wie bei der "Inbetriebnahme", "Wartung", "Instandsetzung" etc.
Gegenstand der Erfindung ist gemäß Präambel des Anspruchs 13 auch ein leittechnisches System mit Anzeigeeinrichtung, zum Steuern, Überwachen und Regeln von Prozessen in industriellen Anlagen, insbesondere von komplexen industriellen Prozessen, wie Betriebsführung in Störfallsituationen bei einem Kern¬ kraftwerk, unter Verwendung wenigstens eines digitalen Compu¬ ters, durch dessen Rechenprogramm sogenannte automatische Agenten, auch Automaten genannt, gebildet werden, wobei hier
ERSATZBLATT wie im folgenden Handlungen der Automaten oder der Operateure als Aktivitäten bezeichnet sind und das Fortschreiten der Durchführung von Aktivitäten von Aktionen markiert wird, wo¬ bei die Automaten mit Sensoren bzw. Stellgliedern interagie- ren und die Sensoren bzw. Stellglieder an den Prozeß angekop¬ pelt sind, die Prozeßinformation beschaffen bzw. den Prozeß beeinflussen.
Bekanntlich erfordern Steuerung, Überwachung oder Regelung komplizierter industrieller Anlagen hochkomplizierte Sensor- und Regelungstechnik (automatische Agenten bzw. Automaten) , die von hochqualifizierten menschlichen Experten (Operateuren) überwacht wird. Insbesondere bereitet bei solch komplizierten Tätigkeiten die präzise Vorhersage, wie sich der Zustand der Anlage über die Zeit verändert und wie er auf äußere Eingriffe (Aktivitäten) reagiert, in der Regel enorme Schwierigkeiten. Vor allem also die Verfolgung strategischer, längerfristiger Ziele muß dem Zuständigkeitsbereich von Ope¬ rateuren zugewiesen werden. Andererseits muß die Anlage weit- gehend automatisch gefahren werden, da ein Mensch nicht prä¬ zise und schnell genug in komplexe automatische Prozesse ein¬ greifen kann. Außerdem ist die Datenflut bezüglich der Werte von Anlagenparametern bei weitem zu groß, als daß sie ohne automatische Aufbereitung den Operateuren zugeleitet werden kann, die effizient Einblick in den aktuellen Anlagenzustand gewinnen und daraus ggf. Aktivitäten zur geeigneten Beein¬ flussung des Anlagenzustands ab- und einleiten müssen. Zudem können oder sollen Aktivitäten fast immer nicht direkt, son¬ dern nur vermittels Automaten durchgeführt werden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Hauptaufgabe besteht darin, zur Lösung der vorstehend aufgezeigten Proble¬ matik ein Verfahren und ein zugehöriges leittechnisches Sy¬ stem anzugeben, welche sich beide durch eine enge Integration
ERSATZBLATT und Koordination automatischer und menschlicher Maßnahmen auszeichnen. Zu lösende Unteraufgaben bestehen darin, daß möglichst viele Automaten nach der Erfindung - sowohl Senso¬ ren als auch Stellglieder (z.B. Ventile, Manipulatoren oder andere Aktoren) - die Ergebnisse ihrer Aktivitäten mitteilen, die benötigten Steuerungsprogramme u. . vom leittechnischen System beziehen und ihre Aktivitäten über dieses System koor¬ dinieren sollen. Analog dazu sollen die Operateure die Ergeb¬ nisse ihrer Aktivitäten (soweit nicht von Sensoren erfaßbar wie z.B. Hypothesen) dem System mitteilen, die benötigten In¬ formationen - Handbuchinformationen - von dort beziehen und ihre Aktivitäten mit denen anderer Operateure und/oder Auto¬ maten koordinieren können. Insbesondere sollen die leittech¬ nische Unterstützung für Operateure, wie z.B. Handbücher mit den relevanten Informationen über den Verlauf der auszufüh¬ renden Tätigkeit, nicht aι_f Papier, sondern auf Computern verfügbar gemacht werden, um sie mit den dort ebenfalls auf¬ laufenden Daten über den aktuellen Anlagenzustand in Bezie¬ hung setzen und so die Unterstützung auf die Situation bezie- hen zu können.
Bisherige Ansätze zur Lösung der aufgezeigten Problematik lassen sich zwei verschiedenen Grundmodellen zuordnen. Das erste Modell, vertreten durch die Dokumente Dl = EP-A2-0 280 553 und D2 = EP-A3-0 393 837, verwendet auf umfangreichen Si¬ mulationen ■ und Berechnungen etc. basierende, vorformulierte Prozeduren zur Unterstützung der Operateure. Unter Prozeduren wird bei (Dl) und (D2) eine zeitlich feststehende Abfolge einzelner Aktivitäten in der Form verstanden, daß für jede Aktivität ein Anlagenzustand spezifiziert ist, der bei er¬ folgreicher Durchführung der Aktivität erreicht werden soll¬ te. In der Prozedur ist jeweils sowohl eine Folgeaktivität angegeben, mit der die Prozedur im Erfolgsfalle fortzusetzen ist, als auch eine alternative Folge Aktivität für den Fall,
ERSATZBLATT daß der spezifizierte Anlagenzustand nicht erreicht wurde. Die Abarbeitung der Prozeduren wird von den vorgeschlagenen Systemen dadurch unterstützt, daß die angegebenen Anlagenzu- stände mit den tatsächlichen verglichen werden und dement- sprechend Folgeaktivitäten automatisch angeboten werden kön¬ nen. Mit dieser Methode ist es relativ gut möglich, den Ope¬ rateuren die strategischen Aspekte einer Tätigkeit in fertige Prozeduren gegossen zu präsentieren. Das zweite Modell, ver¬ treten durch das Dokument D3 = EP-Bl-0 077 080, stellt durch regelartige Assoziationen Verbindungen zwischen Anlagenzu¬ ständen und jeweils als Reaktion darauf geeignete Aktivitäten her. Im konkreten Fall wird bei (D3) über verschiedene Arten von Assoziationen wie z.B. zwischen Ursachen und resultieren¬ den Anlagenzuständen, gegenwärtigen und zukünftigen Anlagen- zuständen, Anlagenzuständen und Aktivitäten etc. in einem komplizierten mehrstufigen Ableitungsvorgang automatisch aus einem gegebenen Anlagenzustand auf eine "optimale" Aktivität geschlossen, die den Operateuren zur Durchführung präsentiert wird. Mit dieser Methode kann vor allem eine taktische, anla- genzustandsbezogene Handlungsweise einer Tätigkeit relativ gut dargestellt werden.
Gerade das, wodurch das erste Modell nach (Dl) und (D2) für Autoren der Prozeduren wie für Operateure so einfach und in- tuitiv verwendbar wird, nämlich daß ein linearer Ablauf (mit kleinen Seitenästen für Fehlerfälle) entworfen und im prakti¬ schen Einsatz einfach Schritt für Schritt abgearbeitet werden kann, bildet die Ursache für das größte Problem bei kompli¬ zierten Tätigkeiten: Die vorformulierten Prozeduren bauen auf einer vorherbestimmten Abfolge von Anlagenzuständen auf. Weicht die tatsächliche Abfolge - aus welchen Gründen auch immer - davon ab, kann das System keine Hilfestellung mehr bieten. Die Angabe alternativer Aktivitäten für den Fehler¬ fall verschiebt das Problem nur um eine Stufe, beseitigt es
ERSATZBLATT jedoch nicht. Es fehlt bei diesem Ansatz die taktische Kompo¬ nente, die vor allem bei unerwarteten Anlagenzuständen bzw. unerwarteten Folgen von Anlagenzuständen Unregelmäßigkeiten bei der Abarbeitung der Prozeduren, wie z.B. Sprüngen mitten in eine (oder einer) Prozedur, den Operateuren das Wiederauf¬ setzen und Fortsetzung der Abarbeitung einer Prozedur an ei¬ ner geeigneten Stelle ermöglichen würde.
Auf die taktische Komponente verläßt sich wiederum das zweite Modell nach (D3) vollständig. Dadurch kann es zwar auch bei unerwarteten Entwicklungen des Anlagenzustands gut Hilfestel¬ lung leisten, hat jedoch bei der Darstellung strategischer Vorgehensweisen enorme Schwierigkeiten. Es stellt für die Au¬ toren von leittechnischen Systemen, denen das letztgenannte Grundmodell zugrundeliegt, ein kaum lösbares Problem dar, mit einer Sammlung lokaler, heuristischer Assoziationen einen zielgerichteten, strategischen Globalverlauf der Tätigkeit zu beschreiben. Dies hat seine Ursache vor allem darin, daß Sy¬ steme nach dem zweiten Grundmodell ausschließlich den gegen- wärtigen Anlagenzustand (also nicht die Historie des Anlagen¬ verhaltens) und insbesondere nicht den Verlauf der bisherigen Tätigkeit zur Ableitung von Vorschlägen für aktuell einzulei¬ tende Aktivitäten nutzen. Einen integrierten und flexiblen Bezug der Beschreibung der Tätigkeit auf die gesamte "Situation", bestehend aus aktuellem Anlagenzustand (i.e. An¬ lagenhistorie) und Stand der Durchführung der Tätigkeit (i.e. Aktionshistorie) bietet keines der beiden existierenden Grundmodelle.
Es existieren noch weitere, beiden Grundmodellen gemeinsame Schwachstellen: Weder werden die Aktivitäten der Automaten über das System geleitet und koordiniert, so daß mögliche und geeignete Überwachungs- und Steuerungsmöglichkeiten gar nicht ausgenutzt werden, noch erhalten die Automaten ihre Steue-
ERSATZBLATT rungsprogramme u. . von diesem System, so daß man auf die Möglichkeit direkten Eingriffs in die tatsächliche Durchfüh¬ rung einzelner Aktivitäten durch Automaten verzichtet.
Der Bezug zum Anlagenzustand wird nur an Punkten zwischen einzelnen Aktivitäten hergestellt. Eine Aktivität wird immer als ein geschlossener Block angesehen, der un-bedingt ablau¬ fen kann, wenn er einmal erreicht ist. Dieser Ansatz ist für die Beschreibung komplizierter Tätigkeiten zu grobkörnig. Häufig muß gerade während der Durchführung einer Aktivität der Übergang in verschiedene Phasen der Durchführung unter Bezugnahme auf die Situation gesteuert werden.
Damit z.T. in direktem Zusammenhang steht ein weiteres Pro- blem, das sich aus der mangelnden Möglichkeit ergibt, die be¬ schriebene Tätigkeit auf verschiedenen Detaillierungsniveaus zu spezifizieren, d.h. die Durchführung einer Aktivität durch den Verlauf einer Anzahl detaillierterer Aktivitäten zu be¬ schreiben. So ist es für die Operateure nicht möglich, Infor- mationen über den auszuführenden Tätigkeitsverlauf je nach Interesse, Qualifikation, Zeitaufwand etc. auf ihre Bedürf¬ nisse zugeschnitten verschieden detailliert präsentiert zu bekommen.
Ein weiterer Mangel der existierenden Modelle oder ihrer An¬ sätze liegt in der fixen Zuordnung von Zuständigkeiten für die Durchführung von Aktivitäten zwischen Automaten einer¬ seits und Operateuren andererseits. Eine Übertragung findet immer außerhalb des Systems statt, indem auch nur Aktivitä- ten, die Automaten zur Durchführung übertragen sind, von Ope¬ rateuren durch sogenannte Handmaßnahmen übersteuert werden können. Daß Operateure innerhalb des Systems Automaten von ihren Aufgaben entbinden oder gar diesen bestimmte Aktivitä-
ERSATZBLATT ten während der Tätigkeit zur Erledigung übertragen können, ermöglichen die bekannten Modelle nicht.
Die eingangs definierte Hauptaufgabe der Erfindung läßt sich nun dahingehend präzisieren, die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten bei den Modellen 1 und 2 zu überwinden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Präambel des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die folgenden Merkmale ge¬ kennzeichnet: a) in einem Protokoll werden durch Angaben von den Automa¬ ten und den Operateuren Informationen gesammelt, wie sich die Werte der Prozeßparameter entwickeln und welche Aktio¬ nen von den Automaten und den Operateuren ausgelöst werden, das heißt, es wird sowohl die Historie des Anlageverhaltens als auch die Aktionshistorie im Protokoll festgehalten; b) es wird eine Menge von Spezifikationen von Aktivitäten vorgesehen, welche jeweils eine Ablaufbeschreibung enthal¬ ten, in welcher angegeben wird, welche Aktionen in welchen Typen von Situationen bei der Durchführung der betreffenden Aktivität ausgelöst werden können; c) in einer Vergleichseinheit werden die genannten Typen von Situationen verglichen mit der durch das jeweilige Pro¬ tokoll gegebenen aktuellen Situation, so daß damit die Ty¬ pen von Situationen sowohl auf die Anlagenhistorie als auch die Aktionshistorie bezug nehmen können und so festgestellt wird, ob die gegebene Situation einem Situationstyp ent¬ spricht, und daraus Aktionsmöglichkeiten abgeleitet werden; d) jede Spezifikation einer Aktivität enthält eine Menge von Verweisen auf Informationen zur Durchführung der Akti- vitäten (DurchführungsInformationen) , gerichtet an die Au¬ tomaten bzw. Operateure.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfin¬ dung sind in den Verfahrensansprüchen 2 bis 13 angegeben.
ERSATZBLATT Gegenstand der Erfindung ist, wie bereits erwähnt, auch ein leittechnisches System mit Anzeigeeinrichtung, zum Steuern, Überwachen und Regeln von Prozessen in industriellen Anlagen, insbesondere von komplexen industriellen Prozessen, wie Be¬ triebsführung in Störfallsituationen bei einem Kernkraftwerk, wie in der Präambel des Anspruchs 14 definiert, welchem die gleiche Aufgabe zugrundeliegt wie dem Verfahren nach der Er¬ findung. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das leittechnische Sy- ste nach der Erfindung durch die folgenden, im Anspruch 14 angegebenen Merkmale gekennzeichnet:
a) ein erster Datenspeicher eines Protokoll-Moduls ist ein- gangsseitig zur Dateneingabe mit den Automaten und mit ei- ner Eingabeeinheit für Operateure verbunden und ausgangs- seitig über eine Datenleitung mit einer Vergleichseinheit, wobei das Protokoll-Modul zur Sammlung von Informationen eingerichtet ist, wie sich die Werte der Prozeßparameter entwickeln und welche Aktionen von den Automaten und Opera- teuren ausgelöst werden, d.h. zum Protokollieren der Anla¬ genhistorie und der Aktionshistorie; b) in einem zweiten Datenspeicher für Situationstypen, der ausgangsseitig ebenfalls mit der Vergleichseinheit verbun¬ den ist, sind eine Menge von Spezifikationen von Aktivitä- ten einspeicherbar, wobei die Spezifikationen jeweils eine AbiaufbeSchreibung enthalten und durch diese Ablaufbe¬ schreibung definierbar ist, welche Aktionen in welchen Ty¬ pen von Situationen (Situationstypen) bei der Durchführung der Aktivität auslösbar sind; c) die genannte Vergleichseinheit ist mit Mitteln zum Ver¬ gleichen der Situationstypen aus dem zweiten Datenspeicher mit der vom Protokoll-Modul protokollierten aktuellen Si¬ tuation versehen, so daß die Situationstypen sowohl mit der Anlagenhistorie als auch mit der Aktionshistorie der aktu-
ERSATZBLATT eilen Situation vergleichbar sind und damit feststellbar ist, ob die aktuelle Situation einem der Situationstypen entspricht sowie daraus Aktionsmöglichkeiten ableitbar sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des leittechnischen Systems nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 15 bis 19 angegeben.
Hier wie im folgenden wird unter "Agent" ein Operateur oder ein automatischer Agent bzw. "Automat" verstanden, wenn es auf die Unterscheidung zwischen menschlichem und automati¬ schem Agenten nicht ankommt, d.h. insbesondere für die ausge¬ löste Aktion gleichgültig ist.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem in folgendem zu sehen:
1. Man kann in der Beschreibung des Verlaufs einer kompli¬ zierten Tätigkeit von Automaten und/oder Operateuren nun den Situationsbezug, bestehend aus einer beliebigen Mi- schung von prozeduralen (entsprechend Modell 1) und asso¬ ziativen (entsprechend Modell 2) Elementen integriert und flexibel herstellen.
2. Durch das Verfahren bzw. auch das leittechnische System nach der Erfindung kann der Ablauf der Aktivitäten der Au- tomaten und Operateure protokolliert und koordiniert wer¬ den, und es werden für jeden Agenten (Automaten und/oder Operateur) , der eine Aktivität durchführen soll, passende DurchführungsInformationen (Dokumente, Steuerungsprogramme und ähnliches) in einer für ihn verständlichen Sprache be- reitgehalten.
3. Der Situationsbezug kann auch während der Durchführung einer Aktivität zur Steuerung der Auslösung einzelner Ak¬ tionen hergestellt bzw. aufrechterhalten werden.
ERSATZBLATT 4. Es wird ermöglicht, den Tätigkeitsverlauf durch wiederholte Detaillierung von Aktivitäten auf verschiedenen Detaillierungsebenen darzustellen und abzuarbeiten.
5. Es ist eine flexible Zuweisung von Aufgaben zwischen den Operateuren und den Automaten ermöglicht.
Im einzelnen ist zu den Vorteilen noch auf folgendes hinzu¬ weisen: Da das Protokoll der Durchführung von Aktivitäten der Automaten und/oder Operateure, auf dessen Basis der Verlauf der Tätigkeit beschrieben wird, sowohl Beschreibungen bezüg¬ lich eines bisherigen Tätigkeitsverlaufs (Aktionshistorie) als auch eine bisherige Entwicklung von Anlagenparametern (Anlagenhistorie) enthält und die Ablaufbeschreibungen darauf insgesamt Bezug nehmen können, wird die Herstellung eines in- tegrierten und flexiblen Situationsbezugs möglich. Die Ab¬ laufbeschreibungen erlauben es, auch während der Durchführung einer Aktivität das Auslösen von zugehörigen Aktionen in be- zug auf eine gegenwärtige Situation zu steuern.
Gemäß Anspruch 2 wird das Verfahren nach Anspruch 1 auf vor¬ teilhafte Weise weitergebildet, was das Notieren einer Aktion als Ereignis im Protokoll, die Auslösung entsprechender Ak¬ tionen und den Zugriff zu der Hintergrundinformation in Er¬ gänzung zur Durchführungsinformation betrifft. Gemäß Anspruch 12 kann in der Spezifikation einer Aktivität eine komplexere Aktivität und/oder eine Menge von Detailaktivitäten angegeben werden.
Die Informationen für die Operateure über die in einer vorge- gebenen aktuellen Situation von der Vergleichseinheit festge¬ stellten Aktionsmöglichkeiten werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe von Aktionsdiagrammen dargestellt, die den Verlauf einer Tätigkeit grafisch beschreiben. Diesen Aktionsdiagramme, die sehr gut auf einem Bildschirm darstell-
ERSATZBLATT bar sind, liegt die Erkenntnis zugrunde, Aktivitäten und Si¬ tuationen miteinander in Beziehung zu setzen, um so den Tä¬ tigkeitsverlauf zu modellieren (Anspruch 3) .
In der bevorzugten Anwendung des Verfahrens auf die Proze߬ führung eines Kraftwerks, insbesondere eines Kernkraftwerks, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung so vorgegangen, daß a) die on-line verfügbaren relevanten Sensordaten über Au- tomaten in das Protokoll eingespeist werden; b) die gespeicherten Durchführungs- und ggf. Hintergrundin¬ formationen den Inhalt eines vollwertigen Betriebs-Hand¬ buchs der durch die Spezifikationen der Aktivitäten abge¬ steckten Tätigkeit der Automaten und Operateure abdecken.
In einer Weiterbildung des Gegenstandes des Anspruchs 4, der vorstehend zitiert wurde, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß a) eine Menge von Spezifiktionen für Aktivitäten vorgesehen wird, die al) sowohl Aktivitäten einer sogenannten "ereignis-orien- tierten" Vorgehensweise repräsentieren, bei der der Tätig- keitsablauf sich durch ein Flußdiagramm wiedergeben läßt und sich im wesentlichen auf die Aktionshistorie abstützt, a2) als auch Aktivitäten einer sogenannten "schutzziel-ori- entierten" Vorgehensweise repräsentieren, bei der der Tä¬ tigkeitsablauf sich durch eine Anlagenzustände und jeweils als Reaktion darauf geeignete Aktivitäten verknüpfende Ta¬ belle wiedergeben läßt und sich im wesentlichen auf die Anlagenhistorie abstützt, b) die den Spezifikationen der Aktivitäten zugeordneten Ab¬ laufbeschreibungen den "ereignis-orientierten" bzw. "schutzziel-orientierten" Tätigkeitsablauf modellieren, c) und die den Spezifikationen der Aktivitäten zugeordneten Durchführungsinformationen bzw. damit verknüpfte Hinter-
ERSATZBLATT grundinformationen, insbesondere den Inhalt sogenannter "ereignis-orientierter" bzw. "schutzziel-orientierter" Kernkraftwerks-Betriebshandbücher enthalten und dem Opera¬ teur auch off-line zur Informationssuche zugänglich sind.
Es kann auf diese Weise zum einen mit den Prozeduren eines "ereignisorientierten Betriebshandbuches" ein Konzept der in¬ formellen Unterrichtung des Operateurs verwirklicht werden. Zielvorstellung dieses Konzeptes ist die Vollständigkeit der Information zur Durchführung von Aktivitäten bzw. Maßnahmen, wenn als Voraussetzung eine Störfallsituation eindeutig dia¬ gnostiziert werden kann. Wenn die aufgrund der Informationen des ereignisorientierten Betriebshandbuches getroffenen Akti¬ vitäten zur Erreichung des gesteckten Sicherheitsziels nicht ausreichen und insbesondere wenn Verletzungen sogenannter "Schutzziele" auftreten, die einen sicheren Zustand des Kern¬ kraftwerks selbst unter Störfallbedingungen definieren oder dadurch schutzziel-orientierte Aktivitäten notwendig werden, dann wird zum anderen auf das Schutzziel-Konzept des Be- triebshandbuchs zurückgegriffen, und es werden Aktivitäten ausgelöst oder Maßnahmen getroffen, welche die Einhaltung der gesteckten Schutzziele garantieren. Erst wenn die Einhaltung der Schutzziele garantiert ist, kann wieder auf ereignisori¬ entierte Störfall-"Behandlung" übergegangen werden. Beide Formen der Wissensvermittlung stellen für die komplexen Tä¬ tigkeiten ein Optimum dar. Ein rechnergestütztes Betriebs¬ handbuch, insbesondere für Kernkraftwerke, wird hier wie im folgenden als Expert-Book bezeichnet. Wird es über den Bild¬ schirm als reines Betriebshandbuch benutzt, so ergeben sich im Vergleich zu den herkömmlichen Betriebshandbüchern auf be¬ drucktem Papier deutlich verbesserte Zugangsmöglichkeiten (freie Textsuche, Browser etc.) zu Informationen. Außerdem kann ein solches Expert-Book sowohl durch die eingebundenen Aktionsdiagramme als auch durch formalen Objekten wie z.B.
ERSATZBLATT Spezifikationen von Aktivitäten zugeordnete Dokumente eine gezielte Informationssuche unterstützen. Das Expert-Book kann aber auch als Betriebshandbuch im On-line-Betrieb mit der An¬ lage dienen: Es übernimmt dann die volle Funktion eines On- 1ine-Handbuchs und Überwachungssystems für Stör- und Notfäl¬ le. Aufgrund des ständig aktualisierten Wissensstandes insbe¬ sondere zu aktuellen Anlagedaten des Expert-Book wird der Operateur auf die Informationen hingewiesen, die er für die Störfallbehandlung in der aktuellen Situation benötigt. Das bedeutet ein Gewinn an Handlungssicherheit und an Übersicht für das Wartenpersonal.
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich in besonderem Maße für flexible Aufgabenzuweisungen, wie sie im Anspruch 5 umschrieben sind, wonach zur Durchführung einer Tätigkeit durch mehrere Automaten und/oder Operateure jeder Automat über eine Datenleitung und jeder der beteiligten Operateure über eine Arbeitsstation (Tastatur, Maus, Bildschirm oder Spracheingabe- und -ausgabegeräte) mit den anderen Automaten und/oder Operateuren koordiniert wird, d.h. Angaben über von ihnen ausgelöste Aktionen in das gemeinsame Protokoll einge¬ speist oder gespeicherte Informationen abgerufen werden, so daß die Operateure und/oder Automaten gegenseitig über je¬ weils für sie relevante Aktionsmöglichkeiten in Kenntnis ge- setzt werden.
Die Weiterbildungen des leittechnischen Systems nach der Er¬ findung gemäß Anspruch 14 betreffen Struktur und Funktion von Datenspeichern, durch die das System auf vorteilhafte Weise ergänzt wird. So enthält ein dritter mit den Automaten und der Eingabeeinheit für die Operateure kommunizierender Daten¬ speicher eine Menge von Informationen zur Durchführung von Aktivitäten, sogenannte DurchführungsInformationen, welche von den Operateuren und Automaten über Verweise anwählbar und
ERSATZBLATT auf Sichtgeräten der Anzeigeeinrichtung für die Operateure darstellbar bzw. über eine Datenleitung für die Automaten verfügbar sind (Anspruch 15) .
Mit dem zweiten Datenspeicher für Situationstypen ist zweck¬ mäßigerweise ein vierter Datenspeicher für situationsabhängig auszuführende Aktivitäten verbunden oder integriert. Weiter¬ hin ist es zweckmäßig, wenn ein fünfter Datenspeicher für er¬ gänzende Information vorgesehen ist, der mit dem dritten Da- tenspeicher für die Durchführungsinformation kommuniziert oder mit diesem integriert ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß ein sechster Datenspeicher für Aktionsmöglichkeiten über eine Ausgangsleitung der Ver- gleichseinheit mit dieser verbunden oder integriert ist und daß die für die Operateure und Automaten vorgesehenen Akti¬ onsmöglichkeiten auf einem Bildschirm darstellbar bzw. über eine Datenleitung abrufbar sind. Zur Vermittlung einer Über¬ sicht über den Gesamtprozeß (Situation, vorangegangene Ereig- nisse, durchgeführte und durchzuführende Aktivitäten) eignet sich - wie bereits erwähnt - in besonderem Maße ein Aktions¬ diagramm nach der Erfindung.
Im folgenden werden die Erfindung sowie weitere an sie ge- knüpfte Merkmale und Vorteile anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, d.h. es werden sowohl ein leittechnisches System als auch ein zugehö¬ riges Verfahren zum Steuern, Überwachen und Regeln von Pro¬ zessen in industriellen Anlagen beschrieben. In der Zeichnung zeigt in zum Teil vereinfachter, schematischer Darstellung:
Figur 1 in einem Blockdiagramm ein leittechnisches System nach der Erfindung für ein Kernkraftwerk, mit dem das Verfahren verwirklicht werden kann;
ERSATZBLATT Figur 2 ein Ausschnitt aus einem Flußdiagramm für eine ereignisorientierte Vorgehensweise zur Behandlung eines Störfalls aufgrund empfohlener Handmaßnahmen für die Operateure; Figur 3 ein Diagramm in Tabellenform für eine schutzziel- orientierte Vorgehensweise zur Behandlung eines Störfalls durch empfohlene Handmaßnahmen für die Operateure;
Figur 4 ein Diagramm, das auf dem Bildschirm zur Charakte- risierung eines Ereignisses beispielsweise erschei¬ nen kann, welches die einzelnen Elemente des Ereig¬ nisses zeigt, wobei aus Mengen solcher Ereignisse ein Protokoll besteht und vorgegebene Bedingungen in Situationstypen von Ablaufbeschreibungen das Protokoll auf das Vorhandensein bestimmter Typen von Ereignissen überprüfen;
Figur 5 ein weiteres Diagramm, welches die Elemente zeigt, aus denen ein Situationstyp beispielsweise aufge¬ baut sein kann, wobei dieser Situationstyp vorgege- bene Bedingungen mit logischen Operatoren, im vor¬ liegenden Fall ein Oder-Operator, verbindet;
Figur 6 in einem Diagramm Durchführungsphasen, in denen sich Aktivitäten befinden können, und die möglichen Übergänge zwischen diesen Durchführunsgphasen (Phasenübergänge) ;
Figur 7 in einem weiteren Diagramm den Aufbau der Spezifi¬ kation einer Aktivität mit einzelnen Aktivitäts- Elementen;
Figur 8 ein Schema, wie ein Situationstyp in einzelne, lo- gisch miteinander verknüpfte Bedingungen aufgeglie¬ dert wird und wie eine Bedingung mit einer durch das Protokoll vorgegebenen Situation bzw. mit deren einzelnen Ereignissen verglichen und ihre Überein¬ stimmung mit den durch die Bedingung formulierten
ERSATZBLATT Vorgaben überprüft wird, so daß sich die Aussage "wahr" (oder "unwahr") ergibt; Figur 9 eine Architektur des leittechnischen Systems nach Figur 1, bestehend aus informeller und formaler Schicht;
Figur 10 eine die Architektur nach Figur 9 in kompakter Form enthaltende Beschreibung der zentralen Arbeitsweise des leittechnischen Systems nach Figur 1, wobei der Zyklus "Ereignis - Protokoll - Vergleich mit Situa- tionstypen - Aktionsmöglichkeit" veranschaulicht ist, und Figur 11 ein Ausführungsbeispiel für ein Aktionsdiagramm, das auf dem Bildschirm eines Gerätes zur Informati¬ on der Operateure erscheinen kann.
Im folgenden sei anhand von Figur 1 zunächst das leittechni¬ sche System nach der Erfindung erläutert, welches zum Steu¬ ern, Überwachen und Regeln von Prozessen in industriellen An¬ lagen, insbesondere von komplexen industriellen Prozessen dient. Im dargestellten Fall handelt es sich um die Steuerung und Überwachung sowie Regelung eines Kernkraftwerks, insbe¬ sondere nach oder bei einem Störfall, wobei das Kernkraftwerk durch einen Kernreaktor 1, vereinfacht Reaktor genannt, sym¬ bolisiert wird. Für das in Figur 1 schematisch dargestellte leittechnische System LS ist die Verwendung wenigstens eines digitalen Computers charakteristisch, durch dessen Rechenpro¬ gramm sogenannte automatische Agenten, auch Automaten 3 ge¬ nannt, gebildet werden. Der mit den Automaten 3 verknüpfte Dateninhalt ist mit 3' bezeichnet. Auf den Reaktor 1 wirken mittelbar oder unmittelbar außer den Automaten auch die Ope¬ rateure 2' ein, wobei 2' auch die Aktivitäten dieser Opera¬ teure (Schalthandlungen oder andere Befehle usw.) einschließt und mit 2 generell Ein/Ausgabeeinheiten, d.h. die Bedienungs¬ tastatur oder auch die visuelle Information
ERSATZBLATT (Datensichtgeräte) für die Operateure bezeichnet sind. Sicht¬ geräte mit Bildschirmen für die Operateure sind deshalb nicht gesondert dargestellt; es versteht sich jedoch, daß diese am Leitstand vorhanden sind. Im folgenden werden die Handlungen 3 ' der Automaten 3 und der Operateure 2 ' als Aktivitäten be¬ zeichnet, wobei das Fortschreiten der Durchführung von Akti¬ vitäten vom Rechenprogramm des digitalen Computers durch Ak¬ tionen markiert wird, worauf später noch näher eingegangen wird. Die Automaten oder "automatischen Agenten" interagieren mit nicht näher dargestellten Sensoren zur Meßwerterfassung bzw. mit Stellgliedern, letztere können z.B. Ventile oder elektrische Schalter sein, Manipulatoren oder andere Aktoren
(sie sind zur Vereinfachung ebenfalls nicht dargestellt) . Die
Sensoren bzw. Stellglieder, also die Automaten oder automati- sehen Agenten sind an den Prozeß, der durch das leittechni¬ sche System LS gesteuert, überwacht und geregelt werden soll, angekoppelt, sie beschaffen Prozeßinformation bzw. beeinflus¬ sen den Prozeß.
Im folgenden sei zunächst eine Übersicht über die in Figur 1 dargestellten Funktionsblöcke und die Datenleitungen gegeben. Es ist symbolisiert durch:
4 ein Datenspeicher für Aktivitäten, 4' sein Dateninhalt,
5 ein Datenspeicher für Ablaufbeschreibungen, 5' sein Daten- inhalt,
6 ein Protokoll-Modul, 6' sein Dateninhalt bzw. das jeweils aufgezeichnete Protokoll der Ereignisse, d.h. der relevanten Ereignisse, die sich während des Prozesses des Reaktors 1 ab¬ spielen, 7 eine Vergleichseinheit, 7' ihr Dateninhalt,
8 ein Datenspeicher für von der Vergleichseinheit 7 vorge¬ schlagene Aktionsmöglichkeiten, 8' sein Dateninhalt,
9 ein Datenspeicher für Durchführungs-Informationen, 91 sein Dateninhalt,
ERSATZBLATT 03847
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10 ein Datenspeicher für ergänzende Informationen, der mit dem Datenspeicher 9 über eine bidirektionale Signalleitung in Dialogverbindung steht, 10' sein Dateninhalt,
11 Signalleitungen, welche die Einwirkung der Operateure 2 ' über ihre Eingabeeinheit 2 und der Automaten 3 auf den Reak¬ tor 1 symbolisieren,
11' Gestrichelte Doppelpfeile für Aktivitäten von 3 bzw. 2'
12 verknüpfende Signalleitungen zwischen einerseits den Da¬ tenspeichern 8, 9 und 10 und andererseits den Automaten 3 bzw. der Ein- und Ausgabeeinheiten 2 für die Operateure 2 ' , wobei durch die senkrecht stehende, schlanke Ellipse die Da¬ tenverknüpfung angedeutet ist,
13 Signal- bzw. Datenleitungen zwischen einerseits den Ein- und Ausgabeeinheiten 3 für die Operateure 2 ' und den Auto a- ten 3, andererseits dem Protokoll-Modul 6,
13.1 eine Ausgangs-Datenleitung vom Protokoll-Modul 6 zur Vergleichseinheit 1 ,
14 eine Datenleitung von der Vergleichseinheit 7 zum Daten¬ speicher 8 für Aktionsmöglichkeiten, 15 Dialog- bzw. bidirektionale Datenleitung zwischen den Da¬ tenspeichern 9 und 10,
16 eine Datenleitung vom Datenspeicher 4 für Aktivitäten zu Datenspeicher 5 für Ablaufbeschreibungen, 16.1 Datenleitung vom Datenspeicher 5 zur Vergleichseinheit 7.
Es kann nun das Zusammenspiel der vorstehend erwähnten Funk¬ tionsblöcke bzw. -einheiten beschrieben werden: Der erste Da¬ tenspeicher eines Protokoll-Moduls 6 ist eingangsseitig zu Dateneingabe mit den Automaten 3 und mit der Ein- und Ausga¬ beeinheit 2 für die Operateure 2 ' verbunden, und er ist aus- gangsseitig über eine Datenleitung 13.1 mit einer Vergleichs¬ einheit 7 verbunden, wobei das Protokoll-Modul 6 zur Sammlun von Informationen eingerichtet ist, wie sich die Werte de
ERSATZBLATT Prozeßparameter entwickeln und welche Aktionen von den Auto¬ maten 3 und Operateuren 3' ausgelöst werden, d.h. es proto¬ kolliert die des Reaktors 1 und die Historie der Aktionen der Automaten und Operateure. In einem zweiten Datenspeicher 5 für Ablaufbeschreibungen, der ausgangsseitig ebenfalls mit der Vergleichseinheit 7 verbunden ist, sind eine Menge von Spezifikationen von Aktivitäten einspeicherbar, wobei die Spezifikationen 5' (also der Dateninhalt) jeweils eine Ab¬ laufbeschreibung enthalten und durch diese Ablaufbeschreibung definierbar ist, welche Aktionen in welchen Typen von Situa¬ tionen (Situationstypen) bei der Durchführung der jeweiligen Aktivität auslösbar sind.
Die Vergleichseinheit 7 ist mit Mitteln zum Vergleichen der Situationstypen aus dem Datenspeicher 5 mit der vom Proto¬ koll-Modul 6 protokollierten aktuellen Situation versehen, so daß die Situationstypen sowohl mit der Anlagenhistorie als auch mit der Aktionshistorie der aktuellen Situation ver¬ gleichbar sind und damit feststellbar ist, ob die aktuelle Situation einem der Situationstypen entspricht, sowie daraus Aktionsmöglichkeiten ableitbar sind.
Der dritte, mit den Automaten 3 und der Ein/Ausgabeeinheit 2 für die Operateure 2 ' kommunizierende Datenspeicher 9 enthält eine Menge von. Informationen zur Durchführung von Aktivitä¬ ten, sogenannte DurchführungsInformationen, welche von den Operateuren 2 ' und Automaten 3 über Verweise anwählbar und auf Sichtgeräten der (nicht dargestellten) Anzeigeeinrichtung für die Operateure darstellbar bzw. über eine Datenleitung für die Automaten 3 verfügbar sind. Mit dem zweiten Daten¬ speicher 5 für Ablaufbeschreibungen bzw. Situationstypen ist ein vierter Datenspeicher 4 für situationsabhängig auszufüh¬ rende Aktivitäten 4 ' integriert oder über die Datenleitung 16 verbunden.
ERSATZBLÄTT Ein fünfter Datenspeicher 10 für ergänzende Information ist mit dem dritten Datenspeicher 9 für die Durchführungsinforma¬ tion über die bidirektionale Datenleitung 15' verbunden oder mit diesem Datenspeicher 9 integriert.
Schließlich ist ein sechster Datenspeicher 8 für Aktionsmög¬ lichkeiten über eine Ausgangsdatenleitung 14 der Vergleichs¬ einheit 7 mit dieser verbunden (oder mit dieser Vergleichs- einheit 7 integriert) , wobei zweckmäßigerweise die für die Operateure 2 ' und Automaten 3 vorgesehenen Aktionsmöglichkei¬ ten auf einem Bildschirm darstellbar bzw. über eine Datenlei¬ tung abrufbar sind.
Für das weitere Verständnis der Erfindung sei zunächst auf je ein Beispiel der Wiedergabe einer ereignisorientierten Vorge¬ hensweise (Figur 2) und einer schutzziel-orientierten Vorge- hensweise (Figur 3) zur Beherrschung von Störfällen in Kern¬ kraftwerken eingegangen, wie sie einem internen Stand der Technik entspricht und in dieser Art in sogenannten Betriebs¬ handbüchern enthalten ist. Es werden also gemäß Figur 2 er¬ eignisorientierte Aktivitäten der Operateure beschrieben, für welche vielfach vorformulierte Prozeduren verwendet werden, die aus Aktivitäten 17, z.B. "Ersatzfilter in der Kondensat- reinigungsanlage in Betrieb nehmen" und Abfragen 18 ("Temperaturdifferenz RDB-Deckel/KMT-Ein < 40 K ?") bestehen. "RDB" bedeutet dabei Reaktordruckbehälter, "KMT" bedeutet Kühlmitteltemperatur, "Ein" bedeutet am Einlaß. In der dar¬ auffolgenden Raute ist eine weitere Anfrage "RDB-Füllstand > Min 1 ?" enthalten. Wenn diese Frage verneint wird, führt ei¬ ne Schleife des Diagrammes zurück zum Hauptpfad, wenn die Frage bejaht wird, führt der Hauptpfad zu einer neuen Aktivi¬ tät, nämlich "HKMP zuschalten". "HKMP" bedeutet Hauptkühlmit¬ telpumpe. Eine weitere Aktivität ist über einen Querpfeil mit
EBSATZBLATT der Abfrage 18 verbunden und über eine Schleife mit dem Hauptpfad zurückverbunden, der Inhalt dieses Aktivitätskäst¬ chens spricht für sich selbst.
Für die schutzzielorientierte Vorgehensweise stellen Tabel¬ len, die Typen von Situationen 19 und in diesen als Reaktio¬ nen geeignete Aktivitäten 20 assoziieren (siehe Figur 3), die bevorzugten Beschreibungsmittel dar. Cr, Ch, Ch-K stellen in Figur 3 Grenz-Borkonzentrationen dar; im übrigen spricht der Inhalt der Tabelle nach Figur 3 für sich selbst. Zwischen den Kategorien 19 und 20 besteht im Gegensatz zum Flußdiagramm nach Figur 2 weniger eine zeitlich-logische Aufeinanderfolge als eine Unterscheidung aufgrund der verwendeten Beschrei¬ bungsmittel. Nach Auftreten eines Störfalls laufen vom Anla- genzustand ausgelöste automatische Aktivitäten an, die dazu dienen, den Reaktor so lange in einem sicheren Zustand zu halten, bis die Operateure mit geeigneten Aktivitäten ein¬ greifen und die Anlage in einen langfristig sicheren Zustand (d.h. unterkritisch, kalt) überführen. Nach einiger Zeit au- tomatischer Aktivitäten, die von den Operateuren auf ihr kor¬ rektes Funktionieren hin überwacht werden, treten Schritt für Schritt auch die Operateure mit Aktivitäten in Erscheinung. Zu diesem Zweck stehen ihnen zwei Vorgehensweisen, wie be¬ reits erwähnt, zur Verfügung. Die ereignisorientierte Vorge- hensweise setzt eine sichere Diagnose der Klasse voraus, der der aufgetretene Störfall zuzuordnen ist. In diesem Fall kön¬ nen vorbereitete Prozeduren von den Operateuren abgearbeitet werden, entsprechend dem Flußdiagramm nach Figur 2, um die Anlage in einen langfristig sicheren Zustand zu überführen. Während der gesamten Zeit, in der Aktivitäten zur Störfallbe- handlung stattfinden, müssen die Operateure besonders wichti¬ ge Anlagenparameter in vorbestimmten Bereichen halten. Krite¬ rien, die diese Bereiche beschreiben, sind zu Schutzzielen zusammengefaßt und werden von Sensoren, die nach der Termino-
ERSATZBLATT logie der vorliegenden Erfindung zu den Automaten oder auto¬ matischen Agenten zu rechnen sind, überwacht. Verletzt der Zustand der Anlage eines oder mehrere Schutzziele, müssen Operateure umgehend auf schutzzielorientierte Vorgehensweise umschalten, d.h. anlagenzustandsbezogene Aktivitäten ergrei¬ fen, bis die Schutzziele wieder erreicht sind. Die Aktivitä¬ ten der Operateure beschränken sich dabei auf die Auslösung bestimmter Aktivitäten, während viele Überwachungs- und Steuerungsaktivitäten parallel von den automatischen Agenten bzw. Automaten durchgeführt werden.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, die anhand von Figuren 2 und 3 beschriebene ereignis- und schutzziel-orientierte Vor¬ gehensweise, wie sie dem internen Stand der Technik eines Be- triebshandbuches entspricht, zu integrieren, indem die on¬ line verfügbaren, relevanten Sensordaten über Automaten in das Protokoll 6' (Figur 1) eingespeist werden und die gespei¬ cherten Durchführungs- und ggf. Hintergrundinformationen 9', 10' den Inhalt eines vollwertigen Betriebs-Handbuchs der durch die Spezifikationen der Aktivitäten abgesteckten Tätig¬ keit der Automaten 3 und Operateure 2' abdecken, d.h. mit dem gesamten leittechnischen System vernetzt sind, so daß mit dem Verfahren nach der Erfindung auch komplexe Anlagen direkt ge¬ steuert, überwacht und geregelt werden können.
Zum Verständnis des Verfahrens nach der Erfindung sei zu¬ nächst auf Figur 4 verwiesen. Gemäß diesem Verfahren wird ei¬ ne Möglichkeit zur Beschreibung des Verlaufs der Tätigkeit (Aktivitäten der Automaten 3 und Operateure 2') gebildet. Da- für ist eine Beschreibungssprache für komplexe Tätigkeiten geschaffen worden. Jegliches Wissen über die aktuelle Situa¬ tion bezieht das System aus dem Protokoll 6, das eine nach Notizzeitpunkten geordnete Liste von Ereignissen Figur 4 dar¬ stellt. Jedes Ereignis besitzt folgende Einträge: Zeitpunkt
ERSATZBLATT 21, zu dem das Ereignis im Protokoll notiert wurde; Zeitraum
22, in dem das Ereignis stattgefunden hat; Agent 23, der die Aktion ausgelöst hat und das Ereignis notieren ließ; Aktivi-. t t 24, zu der die Aktion gehört; Phase 25, in die die Durch¬ führung der Aktivität getreten ist und den Typ der Aktion wiedergibt; Anlagenparameter 26, zu dem die Aktivität eine Erkenntnis gewonnen hat; Zustand des Parameters 27, der durch die Aktion gefunden wurde; Kommentar 28, den der Agent ggf. zur Auslösung der Aktion abgegeben hat.
Figur 5 zeigt zwei aussagelogisch miteinander verknüpfte Be¬ dingungen 29, 30, das Verknüpfungszeichen bedeutet "oder"; beide Bedingungen beschreiben einen Ereignistyp, z.B. "styp 12". Auch jede der beiden Bedingungen 29, 30 beschreibt den Typ eines Ereignisses. Findet sich in der aktuellen Situation ein Ereignis, das diesem Typ entspricht, bewertet die Bedin¬ gung die entsprechende Situation positiv. Eine Bedingung 29 bzw. 30 besteht aus zwei Mengen von Prädikaten 31, 31a bzw. 32, 34 über Ereignisse. Ein Prädikat 31 kann z.B. bewerten, ob ein Ereignis eine Aktion zu einer Aktivität aus einer Menge 31' vorgegebener Aktivitäten notiert, ob bei dieser Ak¬ tion zu einem aus einer Menge vorgegebener Parameter eine Er¬ kenntnis 31a gewonnen wurde, oder ob der Zeitraum, in dem die Aktion stattgefunden hat, in einem bestimmten Zeitintervall gelegen hat. Ein solches Zeitintervall, auch Zeitfenster zf genannt, wird in eckige Klammern gesetzt und bedeutet beim Prädikat 32 z.B., daß "RESA" eingetreten sein muß - Inter¬ vallanfang - und daß nach "RESA" 600 sec. verstrichen sein müssen. Beim Prädikat 34 bedeutet [30,50] ein Bereich für den Kühlmitteldruck. Mit 33 ist ein Symbol Ω für einen Isolati¬ onsschritt bezeichnet, der anhand von Figur 5 noch erläutert wird, RESA bedeutet Reaktorschnellabschaltung.
ERSATZBLATT Ein Situationstyp nach Figur 5 verbindet eine Menge von Be¬ dingungen mittels aussagelogischer Verknüpfungen zu einer Formel, die den Typ einer Situation beschreibt. Da selbst in¬ nerhalb von Bedingungen auf Aktivitäten und gleichzeitig auf Anlagenparameter Bezug genommen werden kann, ist der inte¬ grierte und flexible Situationsbezug sichergestellt.
Ein Element des Aufbaus von Aktivitäten - vgl. Figur 6 und Figur 7 - sind Ablaufbeschreibungen 40. Sie bestehen jeweils aus einer Liste von Situationstypen. Jedes Listenelement be¬ schreibt den Typ einer Situation, in der ein Phasenübergang 36 (Figur 6) in eine neue Durchführungsphase 35 der Aktivität stattfinden kann. Dem Übergang 36 in eine neue Phase ent¬ spricht das Auslösen einer Aktion zur Aktivität: Auf diese Weise kann das situationsbedingte Beginnen, Beenden, Abbre¬ chen etc. einer Aktivität beschrieben werden. Eine Aktivität kennt die Durchführungsphasen "Unbearbeitet" 35a, "Angepackt" 35b, "Erkannt" 35c, "Vollendet" 35d, "Abgebrochen" 35e, und "Kompensiert" 35f und kann Phasenübergänge 36 entlang der in Figur 6 eingezeichneten Pfeile ausführen. Während Aktionen zu allen Phasen Informationen über die Durchführung der Tätig¬ keit durch entsprechende Ereignisse in das Protokoll 6 ' (Figur 1) einbringen, ergänzt ein "Erkannt"-Ereignis das Pro¬ tokoll zusätzlich um eine Beschreibung des aktuellen Zustands eines Anlagenparameters 39, wie sie durch die Aktivität ge¬ wonnen wurden. Zu Aktivitäten gehört weiterhin eine Menge von Beschreibungen ihrer Durchführung 41 in unterschiedlichen Sprachen von Agenten. Solche Sprachen können für Operateure z.B. Deutsch, Englisch etc. und für Automaten formale Spra- chen sein, die diese ausführen können, in der Regel also Pro¬ grammiersprachen. Gibt ein Agent die Sprache an, die er ver¬ steht, bekommt er automatisch die ihm jeweils verständlichen Informationen angeboten. Außerdem steht jede Aktivität in der Detaillierungshierarchie der Gesamttätigkeit. Jede Aktivität
ERSATZBLATT besitzt eine komplexere Aktivität 37 und eine Menge detail¬ lierterer Aktivitäten 38. An der Spitze der Hierarchie steht die Gesamttätigkeit, an den unteren Enden der Hierarchie hän¬ gen nicht weiter detaillierte, primitive Aktivitäten.
Anhand von Figur 8 in Verbindung mit Figur 5 wird nun erläu¬ tert, wie die Vergleichseinheit 7 nach Figur 1 prinzipiell arbeitet. Das Schema nach Figur 8 stellt einen Vergleichs¬ algorithmus dar. Die aussage-logische Verknüpfung einer Reihe von Bedingungen Bl bis B5, und zwar z.B. positive Bedingungen Bl bis B3 und negative Bedingungen B4, B5 ergibt einen be¬ stimmten Situationstyp 5.1', der als Dateninhalt in dem Da¬ tenspeicher 5 (Figur 1) enthalten ist. Ll sind logische (Und/Oder -)Verknüpfungen zwischen den Bedingungen Bl bis B3, L2 bedeuten logische (Und/Oder-)Verknüpfungen zwischen den Bedingungen B4, B5. dl bis d5 bedeuten Hinweispfeile für die logischen Verknüpfungen Bl bis B5. Pl symbolisiert einen Identifikationsschritt für die näher betrachtete Bedingung B3, P2 einen Isolationsschritt und P3 einen Qualifikations- schritt. In der Bedingung B3 ist die Aktivität "SZUE" = Schutzzielüberwachung als ein Mengenprädikat enthalten und die Phase "STOP" als anderes Prädikat einer Menge. Die beiden Prädikate, das eine eine Aktivität betreffend und das andere eine Durchführungsphase, sind mit Pl ' und P3 ' bezeichnet. Pl ' stellt also den Identifikationsteil einer Bedingung dar, ver¬ gleichbar mit dem Identifikationsteil 32 aus Figur 5. Durch die Vergleichseinheit 7 werden nun mit dem im Identifikation¬ steil der Bedingung B3 aufgeführten Prädikat Bl ' , welches ei¬ nen Typ von Ereignis definiert, die dem Ereignistyp entspre- chende Ereignisse aus dem Protokoll 6' herausgefiltert, wie es der Pfeil 7.1 symbolisiert. Von diesen identifizierten Er¬ eignissen El (siehe die Hinweispfeile 7.4 und 7.5 für die Schrittdurchführung) wird das zeitlich letzte Ereignis iso¬ liert, wie es durch das Ω-Zeichen in der Bedingung B3 und
ERSATZBLATT den Pfeil 7.2 veranschaulicht wird. Dies ergibt das identifi¬ zierte und isolierte Ereignis E2, welches aus dem Protokoll 6' herausgesucht wurde, vgl. Pfeil 7.6. Dieses identifizierte und isolierte Ereignis E2 wird mit dem im Qualifikationsteil P3 ' der Bedingung B3 aufgeführten Prädikaten in einem Quali¬ fikationsschritt P3 daraufhin überprüft, ob es dem dadurch definierten Ereignistyp entspricht. Bei Entsprechung wird die Bedingung mit "zutreffend" oder "wahr" markiert, siehe die Aussage AI über die Entsprechung von Bedingung und Protokoll (ermittelter Situationstyp) .
Zusammenfassend ergibt sich also, daß die Vergleichseinheit mit den Prädikaten, die im Identifikationsteil 32 (Figur 5) oder Pl' (Figur 8) einer Bedingung 30 bzw. B3 aufgeführt sind, alle Ereignisse El aus dem Protokoll 6' herausfiltert, die durch die Prädikate positiv bewertet werden. Anschließend isoliert sie (7.2) aus den herausgefilterten Ereignissen El das zuletzt stattgefundene Ereignis E2 und übergibt dieses den Prädikaten P3 ' des Qualifikationsteils bzw. -Schritts P3 zur Bewertung. Besteht das isolierte Ereignis auch diese Qua¬ lifikationsprüfung, ist die durch das Protokoll 6' gegebene Situation durch die untersuchte Bedingung positiv bewertet (AI). Ergibt die Formel eines Situationstyps 5.1' nach Aus¬ wertung der einzelnen Bedingungen Bl bis B5 und Einsetzen der Ergebnisse insgesamt eine positive Bewertung, entspricht die aktuelle Situation der Beschreibung des Situationstyps. Da Situationstypen in Ablaufbeschreibungen 40 von Aktivitäten (Figur 7) Situationen beschreiben, in denen Aktionen ausge¬ löst werden, kann bei positiver Bewertung einer solchen Si- tuationstyps die entsprechende Aktion als potentiell auslös¬ bar markiert werden.
Figur 10 zeigt den Zyklus z.B. beginnend beim Auslösen einer Aktion durch Operateure 2' bzw. Automaten 3 ("Agenten"), das
ERSÄTZBLATT Eintragen dieser Aktion als Ereignis in das Protokoll 6' , das Vergleichen von Situationstypen 5.1' mit der neu entstandenen Situation 6' in der Vergleichseinheit 7 und die Ausgabe von Aktionsmöglichkeiten 8' an die Agenten 2 ' , 3. Gleiche Teile zu Figur 1 sind in dieser Figur 10 auch mit den gleichen Be¬ zugszeichen versehen, es handelt sich um ein leittechnisches Netzwerk LN 11 als Teil des Systems LS (Figur 1) . Die Koordi¬ nation der Agenten 2', 3 findet aktivitätsbezogen statt. Die Agenten einigen sich darüber, wer welche Aktivitäten ausfüh- ren soll, indem sie sich gegenseitig Aufträge geben und diese akzeptieren oder ablehnen. Ein Auftrag enthält eine Menge von Aktivitäten und verpflichtet, wenn er akzeptiert wurde, den beauftragten Agenten zu deren Durchführung. Automatische Agenten 3 sind vorzugsweise so programmiert, daß sie in den seltensten Fällen einen Auftrag ablehnen können (sie könnten nur Aufträge ablehnen, die widersinnig wären oder eine Gefahr heraufbeschwören würden) . Der beauftragte Agent 2 ' , 3 soll Aktionen zu den übertragenen Aktivitäten auslösen, bis keine Aktionsmöglichkeiten mehr bestehen und die Aktivität in eine neutrale Durchführungsphase ("Unbearbeitet", "Vollendet", "Kompensiert", "Abgebrochen") übergegangen ist. Durch das Auftraggeber - Auftragnehmer-Verhältnis zwischen den Agenten 2 ' , 3 wird gleichzeitig eine Kommunikationsverbindung aufge¬ baut. Aktionen, die der Auftragnehmer zu den Aktivitäten des Auftrags auslöst, werden automatisch an den Auftraggeber ge¬ meldet.
Figur 10 zeigt außerdem, daß der Inhalt 9', 10' der beiden Datenspeicher 9 und 10 (vgl. auch Figur 1), also das soge- nannte Expert-Book, und der Inhalt 8' des Datenspeichers 8 für Aktionsmöglichkeiten zu einer Aussage über die nächsten Aktionen, über relevante Dokumente und Querverbindungen (Links) und über adaptierte Dokumente kombiniert werden. All diese Aussagen können für die Operateure 2 ' und Automaten
ERSATZBLATT durch eine sogenannte Sicht auf das für sie Wesentliche be¬ schränkt werden, was durch die dunkle Brille R symbolisiert ist. Eine "Sicht" basiert z.B. auf der Angabe einer Menge von Aktivitäten, die entweder explizit oder implizit, letzteres z.B. über die relevanten Teile der Anlage, an denen die ge¬ suchten Aktivitäten stattfinden sollen, formuliert werden können.
In Figur 9 ist ein leittechnisches Teilnetzwerk LN12 darge- stellt, bestehend aus den hier kombiniert dargestellten Da¬ tenspeichern 9 und 10, deren Inhalt die sogenannte informelle Schicht 9', 10' des Betriebshandbuchs umfaßt, die aber hier weiter aufgefächert ist, und zwar in Abstimmung auf die fei¬ nere Auffächerung des Netzwerkteils LN12a, welcher außer dem Datenspeicher 5 für Ablaufbeschreibungen bzw. Situationstypen auch den Datenspeicher 4 für Aktivitäten und weitere zusätz¬ liche Datenspeicher 4.1 bis 4.3, welche zusätzlich zum Inhalt "Aktivitäten" bzw. "Aktivität Objekte" des vierten Datenspei¬ chers 4 noch die Spezifikationen für "Teil-Objekte", "Gerät- Objekte" und "Material-Objekte" enthalten. Dabei bedeuten: "Teil-Objekte" formale Spezifikationen von Teilen der Anlage, an denen Aktivitäten stattfinden, "Gerät-Objekte" formale Spezifikationen für die Durchführung von Aktivitäten notwen¬ digen Geräten und "Material-Objekte" formale Spezifikationen von während der Durchführung von Aktivitäten zu verbrauchen¬ den Materialien. All diese Spezifikationen, die mit 4' sowie 4.1' bis 4.3' bezeichnet sind, sind über entsprechende, nicht näher bezeichnete Datenleitungen mit dem Datenspeicher 4 bzw. dessen Inhalt 4' gekoppelt, ferner mit der entsprechend auf- gegliederten informellen Schicht 9', 10' der Datenspeicher 9, 10 und mit dem Datenspeicher 5 für Situationstypen bzw. Ab¬ laufbeschreibungen.
ERSATZBLATT Nachdem nun Aufbau und Struktur von Ablaufbeschreibungen, Protokoll, Vergleichseinheit und Informationen beschrieben ist, kann die Funktionsweise des leittechnischen Systems LS bzw. das Verfahren nach der Erfindung bzw. zur Beherrschung, d.h. Steuerung, Überwachung und Regelung eines Reaktorstör¬ falls aufgezeigt werden. Die Koordination zwischen Operateu¬ ren 2 ' und Automaten 3 erfolgt meist so, daß erstere Auftrag¬ geber, letztere Auftragnehmer sind. Dazu existiert das System nach Figur 1, das alle Durchführungs- 9' und sonstige Ergän- Zungsinformationen 10' (vgl. auch Figur 9) zur Störfallbe¬ handlung für Automaten wie Operateure sowie eine umfassende Beschreibung 4 ' , 5' des Verlaufs der Tätigkeit zur Behand¬ lung von Störfällen in Form von Ablaufbeschreibungen 5' zu Aktivitäten (vgl. auch Figur 9) bereithält. Die Tätigkeitsbe- Schreibung enthält mehrere Detaillierungsniveaus. Agenten (typischerweise Automaten) 2', 3 führen als Teil der Tätig¬ keit ständig Aktivitäten 11' (gestrichelte Pfeile) durch, die Anlagenparameter daraufhin überwachen, ob ein Störfall ein¬ tritt, und tragen Informationen zu den aktuellen Parameter- werten mit "Erkannt"-Ereignissen in das Protokoll 6' ein. Die Vergleichseinheit 7 untersucht nach jedem Notieren eines Er¬ eignisses im Protokoll, ob nun eine Situation eingetreten ist, die durch irgendwelche Situationstypen 5.1' (Figur 8) beschrieben ist, und sich dadurch eine Aktionsmöglichkeiten 8' , 14 eröffnen würden (vgl. auch Figur 10). Sobald ein Stör¬ fall eintritt, ändern sich die aktuellen Parameterwerte auf charakteristische, durch Situationstypen von Ablaufbeschrei¬ bungen beschriebene Weise, und die Vergleichseinheit 7 kann den Agenten 2', 3 erste Aktionsmöglichkeiten 8' zur Störfall- behandlung über Signalleitung 14 nennen. Typischerweise wer¬ den zunächst Aktionen zu Aktivitäten ausgelöst, die den Auto¬ maten 3 zur schnellen Reaktion von Operateuren 2 ' zugewiesen wurden, und als Ereignisse in das Protokoll 6* eingetragen. Die Steueranweisungen zur Durchführung der Aktivitäten erhal-
ERSATZBLATT ten die Automaten 3 aus den entsprechenden Durchführungsin¬ formationen 9 ' . Die Operateure 2 ' bekommen automatisch Mel¬ dungen über die Aktionen, die bei der Durchführung dieser Ak¬ tivitäten von den Automaten 3 ausgelöst werden, und können so den korrekten Verlauf der automatischen Maßnahmen (siehe Fi¬ gur 10, "Sicht" R) überwachen. Nach einiger Zeit greifen die Operateure 2' aktiv in die Regelung des Reaktors 1 ein, um ihn in einen langfristig sicheren Zustand zu überführen. Sie übernehmen bestimmte Aktivitäten 4 ' in ihre Verantwortung bzw. beauftragen sich gegenseitig entsprechend und lösen auf der Basis angebotener Aktionsmöglichkeiten 8' Aktionen aus. Sie erhalten Informationen zu ihrer Durchführung automatisch und können sich zusätzlich mit anderen Informationen 10 ' , die im Datenspeicher 10 gespeichert und mit den Durchführungsin- formationen 9' verknüpft 15 sind, versorgen. Dabei sind sie grundsätzlich nicht gezwungen, ausschließlich Aktionen auszu¬ lösen und anschließend als Ereignisse zu notieren, die das System den Agenten 2 ' , 3 vorschlägt. Sollte es der Anlagenzu¬ stand erfordern, kann ein Agent 2', 3 jederzeit unabhängig von den Vorschlägen des Systems LS agieren. Die Aktionen, die er als Ereignisse dem Protokoll 6' hinzufügt, verändern die beschriebene Situation und ermöglichen es dem System, sobald diese einem der Aktivitäten zugeordneten Situationstypen ent¬ spricht, erneut situationsbezogene Aktionsmöglichkeiten 8' vorzuschlagen. Außerdem können Operateure 2' je nach Qualifi¬ kation, Interesse etc. die Tätigkeit unterschiedlich detail¬ liert durchführen, d.h. Aktionen zu Aktivitäten auf verschie¬ denen Detaillierungsniveaus auslösen. Zudem können sie jeder¬ zeit geeignete Automaten 3 mit Routine Aktivitäten wie z.B. Überwachung oder Regelung von Parametern beauftragen. Kompli¬ ziertere Aktivitäten könnten z.B. auch Expertensystemen zuge¬ wiesen werden. Zu beachten ist, daß der Verlauf der gesamten Tätigkeit zur Störfallbehandlung inklusive automatischer, er¬ eignisorientierter und schutzzielorientierter Aktivitäten im
ERSATZBLATT leittechnischen System beschrieben ist (vgl. Figuren 2 und 3). Die Aktivitäten können flexibel den Agenten 2', 3 zur Durchführung zugeteilt werden, wobei die Operateure 2 ' durch Automaten 3 von Teilen der Tätigkeit entlastet werden können, vgl. Anspruch 13.
Um über die taktische Sicht der in einer Situation möglichen Aktionen hinaus Operateuren 2 ' der strategische Überblick über die Gesamtsituation vermittelt wird, ist ein geeignetes Darstellungsmittel gefunden worden, das den Verlauf der Tä¬ tigkeit übersichtlich wiedergeben kann. Dies geschieht durch eine grafische Präsentation mittels Aktionsdiagrammen nach Figur 8.
Den Kern der Definition von Aktionsdiagrammen bildet die For¬ mulierung von Aktivitäten und Situationstypen. Aktivitäten werden grafisch als Rechtecke 42, 43 präsentiert. Der einbe- schrieb ne Text erläutert das Ziel der Durchführung der Akti¬ vität und gibt bei Bedarf den Anlagenparameter in Kursiv- schrift an, über den die Aktivität Erkenntnisse gewinnt. Be¬ tritt man das Kästchen über die obere waagrechte Linie, ist das als Beginnen der Aktivität zu deuten. Analog dazu voll¬ endet man die Aktivität, wenn man das Rechteck über die unte¬ re waagrechte Linie verläßt. Verläßt man das Rechteck über eine der senkrechten Linien, setzt ein neuer Handlungsstrang während der Bearbeitung der Aktivität an. Ob dabei die ver¬ lassene Aktivität abgebrochen wird oder unbeeinflußt weiter¬ läuft, muß durch weitere graphische Mittel (s.u.) beschrieben werden. Die hierarchische Detaillierung von Aktivitäten er- folgt einfach dadurch, daß innerhalb eines Aktivitätskäst¬ chens 42, welches ein großes Rechteck für eine Komplexaktivi¬ tät bildet, ein beliebiges Aktionsdiagramm aufgebaut werden kann. In diesem Fall wird die Kurzbeschreibung 51 des Aktivi¬ tätεziels für (42) an den oberen Rand des Kästchens gerückt
ERSATZBLATT und grau hinterlegt. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, mit einem Sternchen 54 auf die Existenz eines neuen bzw. ei¬ genen Aktionsdiagramms zu verweisen. Als graphisches Symbol für Situationstypen wird ein Rechteck 47 mit doppeltem Rand und abgerundeten Ecken genutzt. Situationstypkästchen 47 be¬ schreiben Situationen, die eingetreten sein sollten, will man sie zur Fortsetzung des Tätigkeitsverlaufs passieren. In das Situationstypkästchen wird zur Beschreibung der Situation Text eingesetzt. Im Text auftauchende Anlagenparameter werden kursiv gedruckt. Weitere Formalisierungen des Inhalts eines Situationskästchens gibt es nicht. Die Verbindung von Situa¬ tionen und Aktivitäten zur Formulierung der situationsbeding¬ ten Auslösung oder Beendung von Aktivitäten entsteht aus der graphischen Verbindung beider Symbole 43, 47. Situationstypen für das Beginnen einer Aktivität werden am oberen Ende, Si¬ tuationstypen für das Vollenden am unteren Ende eines Aktivi- tätskästchens 43 integriert.
Das Bestreben, eine Übersicht über die Gestalt des Tätig- keitsverlaufs zu vermitteln, verlangt jedoch mehr als diese Konstrukte. Es müssen Verbindungen zwischen Aktivitäts- und Situationskästchen gezogen werden, um dem Operateur ihre ty¬ pischen Aufeinanderfolge sichtbar zu machen. Erst dadurch be¬ kommt die Tätigkeitsbeschreibung mittels Aktionsdiagrammen ein "Gesicht' '. Für die Verbindungen werden Pfeile 53 ge¬ wählt, d.h. Linien mit einem Pfeilkopf an einem Ende. Der Pfeilkopf zeigt die Richtung des Tätigkeitsverlaufs an. Hat man einen Pfeil erst einmal an seiner Basis betreten, kann man ihn ohne weiteres bis zu seinem Kopf verfolgen. Die Basis des Pfeils kann damit sinnvollerweise an Situationskästchen und am unteren oder seitlichen Rand eines Aktionskästchens ansetzen. Pfeilköpfe deuten auf Situationskästchen 47 oder auf den oberen Rand von Aktionεkästchen 43. Da ständig neue Handlungsstränge hinzukommen oder wegfallen können, benötigen
ERSATZBLATT Aktionsdiagramme auch Symbole, Handlungsstränge 50 sozusagen "aus dem Nichts" zu produzieren und 49 "in das Nichts" zu konsumieren. Hierfür dienen Nichts-Stellen 50 bzw. 49, die durch schwarze Halbkreise symbolisiert werden und an denen ohne weiteres neue Handlungsstränge einsetzen bzw. enden kön¬ nen. Ein schwarzer Halbkreis 50 mit auslaufendem Pfeil bedeu¬ tet, daß man an dieser Stelle jederzeit mit einem neuen Hand¬ lungsstrang einsetzen kann. Ein schwarzer Halbkreis 49 mit einlaufendem Pfeil zeigt, daß man an dieser Stelle angekom- men, die Bearbeitung dieses Handlungsstrangs einstellt. Die dritte Möglichkeit, Nichts-Stellen zu verwenden, bieten die Seiten von Aktivitätskästchen 43. Verläßt man das Kästchen über eine Nichts-Stelle 48 an der Basis eines Pfeils 53, dau¬ ert die Bearbeitung der verlassenen Aktivität fort und ein neuer Handlungsstrang beginnt parallel dazu. Ist dagegen keine Nichts-Stelle vorhanden, muß die Bearbeitung der ver¬ lassenen Aktivität abgebrochen werden.
Zum Umgang mit parallel verlaufenden Handlungssträngen sind weitere Symbole notwendig. Für die Auslösung paralleler Hand¬ lungsstränge benötigt man allerdings kein Symbol: Man läßt einfach beliebig viele Pfeile von der gewünschten Stelle (meist an der Unterkante eines Aktivitäts- oder Situationstypkästchens) ausgehen. Für die Beschreibung der Auslösung alternativer Handlungsstränge von einer Stelle nut¬ zen Aktionsdiagramme eine kleine Raute 44. Ein mit einem Pfeil in die obere Spitze einlaufender Handlungsstrang teilt sich in alternative Stränge, indem von den restlichen Spitzen bzw. bei Bedarf von den unteren Kanten Pfeile auslaufen. Ana- log ist die Konstruktion bei der Zusammenführung von Hand¬ lungssträngen. Die einfache Zusammenführung von Handlungs¬ strängen wird dadurch realisiert, daß die entsprechenden Handlungsstränge einfach in der gewünschten Stelle zusammen¬ laufen (meist an der Oberkante eines Aktivitäts- oder Situa-
ERSATZBLATT tionstypkästchens) . Trifft ein Handlungsstrang an dieser Stelle ein, kann dort sofort fortgesetzt werden. Die synchro¬ nisierte Zusammenführung von Handlungssträngen erhält ein auf der Spitze stehendes gleichschenkliges Dreieck (nicht dargestellt) . Der aus der unteren Spitze des Dreiecks austre¬ tende Handlungsstrang kann im Sinne einer Und-Bedingung nur betreten werden, wenn alle an der oben liegenden Basis ein¬ tretenden Handlungsstränge eingetroffen sind. Das Symbol für die Formulierung zeitlicher Aspekte des Tätigkeitsverlaufs komplettiert die Definition von Aktionsdiagrammen: ein analo¬ ges Zifferblatt 52. Dieses Symbol erfüllt einen doppelten Zweck. Einmal dient es zur Definition von Zeitpunkten, d.h. wenn man dieses Symbol passiert, ist der dabei genannte Zeit¬ punkt eingetreten. Zum anderen erlaubt es, wenn man es mit Situationstypkästchen assoziiert, Zeitschranken in Handlungs¬ strängen aufzubauen, die man nur zu den genannten Zeiten pas¬ sieren kann. Zur Definition eines Zeitpunkts setzt man an den rechten Rand des Ziffernblatts ein kleines Rechteck 55 mit abgerundeten Ecken an. In das Rechteck 55 schreibt man den Namen des Zeitpunkts. Zur Beschreibung einer Zeitschranke setzt man das Symbol an die Oberkante eines Situationstyp- kästchens 47.
Es kann vorkommen, daß zum Verlassen einer Aktivität ein Si- tuationstyp eine Rolle spielt, der bereits an der Stelle auf¬ gezeichnet ist, an der der Tätigkeitsverlauf danach fortzu¬ setzen wäre. Um Duplizierung zu vermeiden, kann man "Unter¬ Vorbehalt-Symbole" oder Statthalter-Symbole 45 für Situati¬ onstypen an der unteren Kante (bei Vollenden der Aktivität) oder 45a an der rechten Seite (bei Abbrechen der Aktivität) anbringen. Diese Symbole 45, 45a haben die Wirkung, als wenn die Situationstypen, mit denen sie über einen Pfeil verbunden sind, an ihrer Stelle stünden. Die Aktivität kann man nur über ein "Statthalter-Symbol" verlassen, wenn auch der damit
ERSATZBLATT 'angeknüpfte' Situationstyp die aktuelle Situation klassifi¬ ziert.
Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel des Verfahrens und des zugehörigen leittechnischen Systems nach der Erfindung nicht beschränkt, vielmehr ist sie auch mit großem Vorteil anwendbar
- beim Einsatz von einen komplexen industriellen Prozeß simu¬ lierenden digitalen Rechenprogrammen (Simulatoren) und - bei der Ausbildung von Wartenpersonal (auch im Off-line-Be¬ trieb) .
ERSATZBLATT

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern, Überwachen und Regeln von Prozessen in industriellen Anlagen, insbesondere von komplexen indu- striellen Prozessen, wie Betriebsführung in Störfallsituatio¬ nen bei einem Kernkraftwerk, unter Verwendung von als digita¬ les Rechenprogramm realisierten automatischen Agenten, in¬ teragierend mit Sensoren bzw. Stellgliedern, die an den Pro¬ zeß angekoppelt sind, die Prozeßinformation beschaffen bzw. den Prozeß beeinflussen, wobei hier wie im folgenden unter Tätigkeit die Aktivitäten der automatischen Agenten, auch Au¬ tomaten genannt, oder der in den Prozeß eingreifenden Opera¬ teure verstanden wird und das Fortschreiten der Durchführung von Aktivitäten durch Aktionen markiert wird, mit den folgenden weiteren Merkmalen: a) in einem Protokoll werden durch Angaben von den Automaten und den Operateuren Informationen gesammelt, wie sich die Werte der Prozeßparameter entwickeln und welche Aktionen von den Automaten und den Operateuren ausgelöst werden, das heißt, es wird sowohl die Historie des Anlageverhaltens als auch die Aktionshistorie im Protokoll festgehalten; b) es wird eine Menge von Spezifikationen von Aktivitäten vorgesehen, welche jeweils eine Ablaufbeschreibung enthal¬ ten, in welcher angegeben wird, welche Aktionen in welchen Typen von Situationen, auch Situationstypen genannt, bei der Durchführung der betreffenden Aktivität ausgelöst wer¬ den können; c) in einer Vergleichseinheit werden die genannten Typen von Situationen verglichen mit der durch das jeweilige Proto- koll gegebenen aktuellen Situation, so daß damit die Typen von Situationen sowohl auf die Anlagenhistorie als auch die Aktionshistorie bezug nehmen können und so festgestellt wird, ob die gegebene Situation einem Situationstyp ent¬ spricht, und daraus Aktionsmöglichkeiten abgeleitet werden; d) jede Spezifikation einer Aktivität enthält eine Menge von Verweisen auf Informationen zur Durchführung der Aktivitä-
ERSATZBLATT ten (Durchführungsinformationen) , gerichtet an die Automa¬ ten bzw. Operateure.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß a) das Protokoll aus Ereignissen, die durch Notieren von Ak¬ tionen entstehen, aufgebaut wird; b) durch die in den Ablaufbeschreibungen enthaltenen Situa¬ tionstypen Mengen von Bedingungen miteinander logisch ver- knüpft werden, die jeweils auf das Vorhandensein eines Typs von Ereignis im Protokoll abheben bzw. einen solchen Typ definieren; c) die Vergleichseinheit zu jeder Bedingung eines Situations¬ typs das Vorhandensein des dadurch beschriebenen Ereignis- typs im Protokoll überprüft und unter Verwendung der logi¬ schen Verknüpfungen der Bedingungen automatisch Aussagen über die Möglichkeit entsprechender Aktionen in der durch das Protokoll vorgegebenen aktuellen Situation trifft; und d) an die Durchführungsinformationen ergänzende Hintergrund- Informationen so angeknüpft sind, daß die Automaten oder
Operateure ausgehend von den Durchführungsinformationen die Hintergrundinformationen erreichen.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Informatio¬ nen für die Operateure über die in einer vorgegebenen aktuel¬ len Situation von der Vergleichseinheit festgestellten Akti¬ onsmöglichkeiten mit Hilfe von Aktionsdiagrammen, die den Verlauf einer Tätigkeit grafisch beschreiben, dargestellt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h seine Verwendung für die Prozeßführung eines Kraftwerks, insbesondere eines Kernkraftwerks, indem a) die on-line verfügbaren, relevanten Sensordaten über Auto¬ maten in das Protokoll eingespeist werden;
EBSATZBLATT b) die gespeicherten Durchführungs- und ggf. Hintergrundin¬ formationen den Inhalt eines vollwertigen Betriebs-Hand¬ buchs der durch die Spezifikationen der Aktivitäten abge¬ steckten Tätigkeit der Automaten und Operateure abdecken.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß zur Durchführung einer Tätigkeit durch mehrere Automaten und/oder Operateure jeder Automat über eine Datenleitung und jeder der beteiligten Operateure über eine Arbeitsstation (Tastatur, Maus, Bildschirm oder Spracheingabe- und -ausgabegeräte) mit den anderen Automaten und/oder Operateuren koordiniert wird, d.h. Angaben über von ihnen ausgelöste Aktionen in das ge¬ meinsame Protokoll eingespeist oder gespeicherte Informatio- nen abgerufen werden, so daß die Operateure und/oder Automa¬ ten gegenseitig über jeweils für sie relevante Aktionsmög¬ lichkeiten in Kenntnis gesetzt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Pro¬ tokoll mit einer nach Notizzeitpunkten geordneten Liste von Ereignissen (Figur 4) aufgebaut wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß jedes Ereignis (Figur 4) insbesondere mit folgenden Einträgen versehen wird: Zeitpunkt (21) , zu dem das Ereignis im Protokoll notiert wurde; Zeitraum (22), in dem das Ereignis stattgefunden hat; Operateur bzw. Automat (2, 3) oder allgemein: Agent (23), der die Aktion ausgelöst hat und das Ereignis notieren ließ; Aktivität (24) , zu der die Aktion gehört; Phase (25), in die die Durchführung der Aktivität getreten ist und den Typ der Aktion wiedergibt; An¬ lagenparameter (26), zu dem die Aktivität ggf. eine Erkennt¬ nis gewonnen hat; Wert des Parameters (27), der durch die Ak- tion gefunden wurde; ggf. Kommentar (28), den der Operateur oder Automat (2, 3) zur Auslösung der Aktion gegeben hat.
ERSATZBLAT
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der jeweilige Situationstyp durch eine Menge aussagelogisch miteinander verknüpfter Be¬ dingungen definiert wird und jede dieser Bedingungen aus zwei Teilen besteht, einem Identifikationsteil und einem Qualifi¬ kationsteil, wobei jeder Teil eine Menge von Prädikaten ent¬ hält, die jeweils einen Typ von Ereignis definieren.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß durch Vergleichseinheit (7) mit den im Identifikationsteil (32) einer Bedingung aufgeführten Prä¬ dikaten, die einen Typ von Ereignis definieren, die dem Er¬ eignistyp entsprechenden Ereignisse aus dem Protokoll heraus¬ gefiltert werden, daß von diesen Ereignissen das zeitlich letzte isoliert wird und daß das isolierte Ereignis mit den im Qualifikationsteil (34) der Bedingung aufgeführten Prädi¬ katen daraufhin überprüft, ob es dem dadurch definierten Er¬ eignistyp entspricht sowie bei Entsprechung die Bedingung mit 'zutreffend' (wahr) und bei Nichtentsprechung mit 'nicht zu- treffend' (falsch) markiert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Ak¬ tivität (Figur 7) mit den Durchführungsphasen (35) "unbearbeitet", "Angepackt", "Erkannt" sowie "Vollendet" oder "Kompensiert" oder "Abgebrochen" assoziiert wird.wobei die Situationen, in denen die Übergänge zwischen den Phasen Unbe¬ arbeitet — Angepackt, Erkannt —» Vollendet und Angepackt bzw. Erkannt —. Abgebrochen stattfinden können, jeweils durch Situationstypen charakterisiert werden und diese Situations¬ typen zu einer Ablaufbesehreibung gebündelt der Spezifikation der Aktivität angefügt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß die Aktionen zu Übergängen zwischen den Durchführungsphasen (35) in das Protokoll einge¬ tragen werden und daß ein "Erkannt"-Ereignis in das Protokoll
ERSATZBLATT mit einer Beschreibung des aktuellen Zustands des aktuellen Werts des Anlagenparameters (39), wie er durch die Aktivität gewonnen wurde, eingetragen wird.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Spezifikation einer Aktivität eine komplexere Aktivität (37) und/oder eine Menge von Detailaktivitäten (38) angegeben werden können.
13. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß a) eine Menge von Spezifiktionen für Aktivitäten vorgesehen wird, die al) sowohl Aktivitäten einer sogenannten "ereignis-orientier- ten" Vorgehensweise repräsentieren, bei der der Tätig¬ keitsablauf sich durch ein Flußdiagramm wiedergeben läßt und sich im wesentlichen auf die Aktionshistorie abstützt, a2) als auch Aktivitäten einer sogenannten "schutzziel-ori- entierten" Vorgehensweise repräsentieren, bei der der Tä¬ tigkeitsablauf sich durch eine Anlagenzustände und jeweils als Reaktion darauf geeignete Aktivitäten verknüpfende Ta¬ belle wiedergeben läßt und sich im wesentlichen auf die Anlagenhistorie abstützt, b) die den Spezifikationen der Aktivitäten zugeordneten Ab¬ laufbeschreibungen den "ereignis-orientierten" bzw. "schutzziel-orientierten" Tätigkeitsablauf modellieren, c) und die den Spezifikationen der Aktivitäten zugeordneten Durchführungsinformationen bzw. damit verknüpfte Hinter- grundinformationen, insbesondere den Inhalt sogenannter "ereignis-orientierter" bzw. "schutzziel-orientierter" Kernkraftwerks-Betriebshandbücher enthalten und dem Opera¬ teur (2') auch off-line zur Informationssuche zugänglich sind.
14. Leittechnisches System mit Anzeigeeinrichtung, zum Steu¬ ern, Überwachen und Regeln von Prozessen in industriellen An-
ERSATZBLATT lagen, insbesondere von komplexen industriellen Prozessen, wie Betriebsführung in Störfallsituationen bei einem Kern¬ kraftwerk, unter Verwendung wenigstens eines digitalen Compu¬ ters, durch dessen Rechenprogramm sogenannte automatische Agenten, auch Automaten genannt, gebildet werden, wobei hier wie im folgenden Handlungen der Automaten oder der Operateure als Aktivitäten bezeichnet sind und das Fortschreiten der Durchführung von Aktivitäten durch Aktionen markiert wird, wobei die Automaten mit Sensoren bzw. Stellgliedern intera- gieren und die Sensoren bzw. Stellglieder an den Prozeß ange¬ koppelt sind, die Prozeßinformation beschaffen bzw. den Pro¬ zeß beeinflussen, mit den folgenden weiteren Merkmalen: a) ein erster Datenspeicher eines Protokoll-Moduls (6) ist eingangsseitig zur Dateneingabe mit den Automaten (3) und mit einer Ein/Ausgabeeinheit (2) für Operateure verbunden und ausgangsseitig über eine Datenleitung 13.1 mit einer Vergleichseinheit (7), wobei das Protokoll-Modul (6) zur Sammlung von Informationen eingerichtet ist, wie sich die Werte der Prozeßparameter entwickeln und welche Aktionen von den Automaten und Operateuren ausgelöst werden, d.h. zum Protokollieren der Anlagenhistorie und der Aktionshi¬ storie; b) in einem zweiten Datenspeicher (5) für Ablaufbesehreibun- gen bzw. Situationstypen, der ausgangsseitig ebenfalls mit der Vergleichseinheit (7) verbunden ist, sind eine Menge von Spezifikationen von Aktivitäten einspeicherbar, wobei die Spezifikationen jeweils eine Ablaufbeschreibung enthal¬ ten und durch diese Ablaufbeschreibung definierbar ist, welche Aktionen in welchen Typen von Situationen (Situationstypen) bei der Durchführung der Aktivität aus¬ lösbar sind; c) die genannte Vergleichseinheit (7) ist mit Mitteln zum Vergleichen der Situationstypen aus dem zweiten Datenspei- eher (5) mit der vom Protokoll-Modul (6) protokollierten aktuellen Situation versehen, so daß die Situationstypen sowohl mit der Anlagenhistorie als auch mit der Aktionshi-
ERSATZBLATT storie der aktuellen Situation vergleichbar sind und damit feststellbar ist, ob die aktuelle Situation einem der Si¬ tuationstypen entspricht sowie daraus Aktionsmöglichkeiten ableitbar sind.
15. System nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß ein dritter, mit den Automaten (3) und der Eingabeeinheit (2) für die Operateure kommunizieren¬ der Datenspeicher (9) eine Menge von Informationen zur Durch- führung von Aktivitäten, sogenannte Durchführungsinformatio¬ nen, enthält, welche von den Operateuren und Automaten über Verweise anwählbar und auf Sichtgeräten der Anzeigeeinrich¬ tung für die Operateure darstellbar bzw. über eine Datenlei¬ tung für die Automaten verfügbar sind.
16. System nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit dem zweiten Daten¬ speicher (5) für Ablaufbeschreibungen bzw. Situationstypen ein vierter Datenspeicher (4) für situationsabhängig auszu- führende Aktivitäten kommuniziert oder integriert ist.
17. System nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Inhalt "Aktivitäten" des vierten Datenspeichers (4) zusätzlich zu Spezifikationen von "Aktivitäten" auch "Teil-Objekte", "Gerät-Objekte" und "Materialobjekte" enthält, wobei "Teil-Objekte" formale Spe¬ zifikationen von Teilen der Anlage, "Gerät-Objekte" formale Spezifikationen von für die Durchführung von Aktivitäten not¬ wendigen Geräten und "Material-Objekte" formale Spezifikatio- nen von während der Durchführung von Aktivitäten zu verbrau¬ chenden Materialien darstellen und diese jeweils mit erläu¬ ternden Informationen im Datenspeicher (10) gekoppelt sind.
18. System nach den Ansprüchen 16 und 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein fünfter Datenspeicher (10) für ergänzende Information mit dem dritten Datenspeicher
ERSATZBLATT (9) für die Durchführungsinformation kommuniziert oder mit diesem integriert ist.
19. System nach einem der Ansprüche 14 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein sech¬ ster Datenspeicher (8) für Aktionsmöglichkeiten über eine Ausgangsdatenleitung (14) der Vergleichseinheit (7) mit die¬ ser verbunden oder integriert ist und daß die für die Opera¬ teure (2') und Automaten (3) vorgesehenen Aktionsmöglichkei- ten auf einem Bildschirm darstellbar bzw. über eine Datenlei¬ tung abrufbar sind.
ERSATZBLÄTT
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