DE19852864A1 - Arrangement of components in process control system training system has component command, control and process levels coupled together via parallel cabling and/or bus - Google Patents

Arrangement of components in process control system training system has component command, control and process levels coupled together via parallel cabling and/or bus

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DE19852864A1 DE1998152864 DE19852864A DE19852864A1 DE 19852864 A1 DE19852864 A1 DE 19852864A1 DE 1998152864 DE1998152864 DE 1998152864 DE 19852864 A DE19852864 A DE 19852864A DE 19852864 A1 DE19852864 A1 DE 19852864A1
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Abstract

The arrangement has a component command level (1), a component control level (2) and a component process level (3) that are all coupled together via parallel cabling and or a PROFIBUS. The component command level has a command/observation station in the form of a terminal (4) connected to a memory-programmable controller via ETHERNET and PROFIBUS.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Komponenten in einer Prozeßschu­ lungsanlage zur Realisierung von Schulungs- und Trainingsaufgaben in der Aus- und Fortbildung von Fachpersonal für Prozeßleitanlagen.The invention relates to an arrangement of components in a process circuit Training system for the implementation of training and training tasks in the Training and further training of specialists for process control systems.

Für Aus- und Fortbildungszwecke an leittechnischen Anlagen ist es bekannt, eine Prozeßsimulation mit einem Leitrechner und einer mit diesem über eine Schnittstellenanordnung verbundene Simulations-Datenverarbeitungsanlage vorzunehmen (DE 44 07 987, 44 13 126, DE 44 21 245). Durch diese Prozeß­ simulation ist eine praxisnahe Ausbildung und Schulung für Auszubildende und zu Schulende beim Beobachten, Bedienen, Parametrieren, Testen und bei der Fehlersuche im Prozeßablauf mit geringem Aufwand gewährleistet.For training and further training purposes in control systems, it is known a process simulation with a master computer and one with this via a Interface arrangement connected simulation data processing system to be carried out (DE 44 07 987, 44 13 126, DE 44 21 245). Through this process simulation is a practical education and training for trainees and at the end of the school when observing, operating, parameterizing, testing and at Guaranteed troubleshooting in the process flow with little effort.

Weiterhin ist eine Prozeßsimulation in Verbindung mit einer leittechnischen Anlage, insbesondere für eine Rauchgasentschwefelungsanlage in einem Koh­ lekraftwerk bekannt, wobei ein Leitrechner über eine Schnittstellenanordnung mit einer Simulations-Datenverarbeitungsanlage verbunden ist. Dabei ist die Simulations-Datenverarbeitungsanlage mit einer generierbaren Fehlersimula­ tions-Einrichtung und einem Fehlerprotrokolldrucker verbunden (197 19 085.5). Nachteilig dabei ist, daß grundlegende Funktionen von Regelstrecken, Prozeß­ leitanlagen und Bussystemen weder dargestellt noch in ihrer Funktion geprüft werden können.Furthermore, a process simulation in connection with a process control Plant, in particular for a flue gas desulfurization plant in a Koh Electric power plant known, with a host computer via an interface arrangement is connected to a simulation data processing system. Here is the Simulation data processing system with an error simulation that can be generated tion device and an error log printer connected (197 19 085.5). The disadvantage here is that basic functions of controlled systems, process control systems and bus systems are neither shown nor tested in their function can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu finden, in der grundlegende Funktionen von Regelstrecken, Prozeßleitanlagen und Bussy­ stemen dargestellt und in ihrer Funktion vorgeführt sowie Störungen simuliert werden können.The invention has for its object to find an arrangement in which basic functions of controlled systems, process control systems and Bussy represented and demonstrated in their function and simulated faults can be.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß eine Komponente-Leitebene 1, mit einer Komponente-Steuerungsebene 2 und einer Komponente- Prozeßebene 3 über Parallelverdrahtung und/oder PROFIBUS L2 miteinander gekoppelt sind.This is achieved in that, according to the invention, a component control level 1 , a component control level 2 and a component process level 3 are coupled to one another via parallel wiring and / or PROFIBUS L2.

Zur Realisierung ist erfindungsgemäß in der Komponente-Leitebene 1 eine Be­ dien-/Beobachtungsstation 4 als Terminal ausgeführt und über ETHERNET und PROFIBUS L2 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung verbunden, wo­ bei die Terminals als Servicestation für Wartung und Fehlersuche in der Pro­ zeßschulungsanlage ausgebildet sind. To implement the invention, a control / monitoring station 4 is designed as a terminal in the component control level 1 and is connected via ETHERNET and PROFIBUS L2 to a programmable logic controller, where the terminals are designed as a service station for maintenance and troubleshooting in the process training system.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachstehend die Erfindung näher er­ läutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt ein Schema für den Aufbau ei­ ner Prozeßschulungsanlage.Based on an embodiment, the invention he he below to be refined. The accompanying drawing shows a diagram for the structure egg ner process training system.

An einer Prozeßschulungsanlage zur Realisierung von Schulungs- und Trai­ ningsaufgaben in der Aus- und Fortbildung von Fachpersonal für Prozeßleitan­ lagen sind eine Komponente-Leitebene 1 mit einer Komponente- Steuerungsebene 2 und einer Komponente-Prozeßebene 3 mittels Parallelver­ drahtung und/oder PROFIBUS L2 miteinander gekoppelt.At a process training system for the implementation of training and training tasks in the training of specialists for process control systems, a component control level 1 with a component control level 2 and a component process level 3 are coupled together by means of parallel wiring and / or PROFIBUS L2 .

Die Komponente-Leitebene 1 ist aus einer Bedien-/Beobachtungsstation 4 auf­ gebaut, wobei die angeschlossenen Bedien- und Beobachtungsgeräte IBM-kom­ patible PC's sind und über ein ETHERNET und PROFIBUS L2 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung verbunden sind.Component control level 1 is built up from an operator control / observation station 4 , the connected operator control and monitoring devices being IBM-compatible PCs and being connected to a programmable logic controller via an ETHERNET and PROFIBUS L2.

In der Komponente-Steuerungsebene 2 ist ein Prozeßrechner 5 angeordnet. In der Komponente-Prozeßebene 3 sind die Modellebene 6, die Simulationsebene 7 und die Realebene 8 angebracht.A process computer 5 is arranged in the component control level 2 . The model level 6 , the simulation level 7 and the real level 8 are attached in the component process level 3 .

Die Wirkungsweise ist folgende:The mode of action is as follows:

Die Komponente-Leitebene 1 mit der Bedien-/Beobachtungsstation 4 ist mit ihren Bedien- und Beobachtungsgeräten an einer speicherprogrammierbaren Steuerung, z. B. von SIEMENS 55-115 U(J), angeschlossen, die das Kern­ stück der Anlage bildet und eine Prozeßsteuerung ist.The component control level 1 with the operator control / observation station 4 is with its operator control and monitoring devices on a programmable logic controller, for. B. from SIEMENS 55-115 U (J), which forms the core piece of the system and is a process control.

Dabei sind die Bedien- und Beobachtungsgeräte als Terminal ausgeführt und über ETHERNET und PROFIBUS L2 mit der speicherprogrammierbaren Steue­ rung verbunden. Die angeordneten Terminals dienen als Servicestation für die Wartung und Fehlersuche in der Prozeßleitanlage. Dort sind verschiedene Zu­ griffsprioritäten festgelegt so daß nur ein bestimmtes Terminal auf einen be­ stimmten Bereich der Anlage zugreifen kann.The operator control and monitoring devices are designed as a terminal via ETHERNET and PROFIBUS L2 with the programmable logic controller connected. The arranged terminals serve as a service station for the Maintenance and troubleshooting in the process control system. There are various Zu handle priorities set so that only a certain terminal on a be certain area of the system can access.

In der Komponente-Steuerungsebene 2 sind mittels Parallelverdrahtung ein Prozeßrechner 5, der als Simulationsrechner ausgebildet ist, ein Pegelwandler und ein Regel- und Trennverteiler mit einer speicherprogrammierbaren Steue­ rung verbunden.In the component control level 2 , a process computer 5 , which is designed as a simulation computer, a level converter and a control and isolation distributor are connected to a programmable logic controller by means of parallel wiring.

Die Komponente-Prozeßebene 3 besteht aus drei Ebenen. Die erste Ebene ist die Modellebene 6. Diese realisiert geregelte Prozesse, die im Inselbetrieb durch angeschlossene Regeleinrichtungen und eine speicherprogrammierbare Steuerung fahrbar sind. Component process level 3 consists of three levels. The first level is model level 6 . This implements controlled processes that can be operated in stand-alone mode by connected control devices and a programmable logic controller.

Darüber hinaus ist diese Anlage über den zu wählenden Parallelbus oder den PROFIBUS L2 an eine Automatisierungseinrichtung anschließbar. Darüber ist durch die Terminals und die Leitstation der Prozeß bedienbar und beobachtbar.In addition, this system can be selected via the parallel bus or the PROFIBUS L2 can be connected to an automation device. In addition, the process can be operated by the terminals and the control station observable.

Die zweite Ebene ist die Simulationsebene 7. In dieser Ebene erfolgt die Nach­ bildung eines Prozesses durch ein in einem PC laufenden Prozeßsimulations­ programm.The second level is simulation level 7 . At this level, a process is simulated by a process simulation program running in a PC.

Über einen Pegelwandler ist ein PC an der speicherprogrammierbaren Steue­ rung angeschlossen. Mittels einer Prozeßsimulationssoftware sind Prozeßstö­ rungen simulierbar, die Reaktionen des Bedienpersonals protokollierbar und über Drucker ausgebbar. Eine zusätzliche Störsimulation ist über einen Ran­ gierverteiler durch Abklemmen oder Unterbrechen einzelner Signale möglich.A PC is connected to the programmable logic controller via a level converter connected. Process errors are caused by means of process simulation software simulations, the reactions of the operating personnel can be logged and printable. An additional interference simulation is via a ran Yaw distributor possible by disconnecting or interrupting individual signals.

Die dritte Ebene der Komponente-Prozeßebene 3 ist die Realebene 8. Diese bildet eine real existierende und fest installierte Pumpenanlage. Flüssigkeiten in verschiedenen technologischen Abläufen sind verarbeitbar. In der Pumpen­ anlage sind IS-Interface-Module und eine speicherprogrammierbare Steuerung miteinander verbunden, im Inselbetrieb automatisiert, über den PROFIBUS L2 an die Automatisierungseinrichtung angeschlossen und über Terminals und die Leitstation bedienbar und beobachtbar.The third level of the component process level 3 is the real level 8 . This forms a real existing and permanently installed pump system. Liquids in various technological processes can be processed. In the pump system, IS-Interface modules and a programmable logic controller are connected to each other, automated in stand-alone operation, connected to the automation device via PROFIBUS L2 and operated and monitored via terminals and the control station.

Aufgrund der Gesamtanordnung der einzelnen Prozesse sind alle Aspekte einer Prozeßleitanlage für einen Schulungsbetrieb berücksichtigt. Reale Prozeßab­ läufe können beobachtet werden und Störungen sind simulierbar. Über die Be­ dien-/Beobachtungseinheiten können Fehler geortet, eingegrenzt und in der jeweiligen Anlage beseitigt werden.Due to the overall arrangement of the individual processes, all aspects are one Process control system for a training company considered. Real process dev Runs can be observed and faults can be simulated. About the Be Service / observation units can be located, localized and in the error the respective plant.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
The following advantages are achieved by the invention:

  • 1. Es können grundlegende Funktionen von Regelstrecken, Prozeßleitanla­ gen und Bussystemen dargestellt und in Funktion vorgeführt werden.1. There can be basic functions of controlled systems, process control and bus systems are shown and demonstrated in function.
  • 2. Durch den Einsatz dieser Prozeßsimulation können speziell die Fahrweise und Störsituation einer Rauchgasentschwefelungsanlage und einer Pum­ penstrecke simuliert, protokolliert und ausgewertet werden. 2. By using this process simulation, the driving style in particular and fault situation of a flue gas desulfurization system and a pump pen route can be simulated, logged and evaluated.  
  • 3. Aufgrund der Gesamtanordnung der einzelnen Prozesse ist es möglich, alle Aspekte einer Prozeßleitanlage für den Schulungsbetrieb zu berück­ sichtigen.3. Due to the overall arrangement of the individual processes, it is possible all aspects of a process control system for training purposes sight.
  • 4. Es können reale Prozeßabläufe beobachtet werden.4. Real process flows can be observed.
  • 5. Mittels Beobachtungs- und Bedieneinheiten können Fehler geortet, einge­ grenzt und an der jeweiligen Anlage beseitigt werden.5. Errors can be located using the monitoring and operating units limits and be eliminated at the respective system.
  • 6. Störungen können simuliert werden.6. Faults can be simulated.
  • 7. Der Ausbilder kann zwischen drei Schwierigkeitsstufen der Vermittlung des Lehrstoffes wählen, durch ein Funktionsmodell, einer PC-Simulation einer Pumpenstrecke, einer Rauchgasentschwefelungsanlage sowie einer real existierenden Anlage mit Feldebene (Pumpenstrecke). Hierbei können die Fehler auf der Hard- oder Softwareseite gesetzt werden.7. The instructor can mediate between three levels choose the subject matter through a functional model, a PC simulation a pump line, a flue gas desulfurization system and one existing plant with field level (pump section). Here you can the errors are set on the hardware or software side.
  • 8. Die Anschaffungs- und Wartungskosten für die verschiedenen Prozeßsi­ mulationsvarianten sind gering.8. The acquisition and maintenance costs for the various process si Simulation variants are small.
  • 9. Es können verschiedene Prozeßsimulationsvarianten miteinander gekop­ pelt werden, so daß eine effektive und zielgerichtete Aus- und Fortbildung von Bedien- und Wartungspersonal für Prozeßanlagen gewährleistet ist.9. Different process simulation variants can be linked together pelt, so that an effective and targeted education and training is guaranteed by operating and maintenance personnel for process plants.
  • 10. Es können Teilautomatisierungen von einzelnen Prozessen durch die Ver­ wendung von Inselsteuerungen durch die Auszubildenden erstellt werden.10. Partial automation of individual processes by the Ver application of island controls are created by the trainees.
  • 11. Der Aufbau der einzelnen Funktionsmodellebenen ist als zusätzlicher Aus­ bildungsabschnitt möglich.11. The structure of the individual functional model levels is an additional off education section possible.
  • 12. Teilprozesse sind mit entsprechender Software visualisierbar.12. Subprocesses can be visualized with the appropriate software.
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used

11

Komponente-Leitebene
Component management level

22nd

Komponente-Steuerungsebene
Component control level

33rd

Komponente-Prozeßebene
Component process level

44th

Bedien-/Beobachtungsstation
Operator / observation station

55

Prozeßrechner
Process computer

66

Modellebene
Model level

77

Simulationsebene
Simulation level

88th

Realebene
Real level

Claims (8)

1. Anordnung von Komponenten in einer Prozeßschulungsanlage zur Prozeß­ simulation insbesondere von Regelstrecken, Prozeßleitanlagen und Bussyste­ men zur Realisierung von Schulungs- und Trainingsaufgaben in der Aus- und Fortbildung von Fachpersonal für Prozeßleitanlagen, gekennzeichnet durch, daß eine Komponente-Leitebene 1, mit einer Komponente-Steuerungsebene 2 und einer Komponente-Prozeßebene 3 über Parallelverdrahtung und/oder PROFIBUS L2 miteinander gekoppelt sind.1. Arrangement of components in a process training system for process simulation, in particular of controlled systems, process control systems and Bussyste men for the implementation of training and training tasks in the education and training of specialists for process control systems, characterized by that a component control level 1 , with a component Control level 2 and a component process level 3 are coupled to one another via parallel wiring and / or PROFIBUS L2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der Kompo­ nente-Leitebene 1 eine Bedien-/Beobachtungsstation 4 als Terminal ausgeführt und über ETHERNET und PROFIBUS L2 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung verbunden ist, wobei die Terminals als Servicestationen für Wartung und Fehlersuche in der Prozeßschulungsanlage ausgebildet sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the compo nent control level 1, an operating / observation station 4 is designed as a terminal and is connected via ETHERNET and PROFIBUS L2 to a programmable logic controller, the terminals as service stations for maintenance and troubleshooting in the process training system are trained. 3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der Kompo­ nente-Steuerungsebene 2 über Parallelverdrahtung ein Prozeßrechner 5 ange­ schlossen ist, der als Simulationsrechner ausgeführt und mit einem Pegel­ wandler sowie einem Regel- und Trennverteiler und einer speicherprogram­ mierbaren Steuerung verbunden ist.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the compo nent control level 2 via parallel wiring, a process computer 5 is connected, which is designed as a simulation computer and connected to a level converter and a control and isolation distributor and a programmable logic controller. 4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der Kompo­ nente-Prozeßebene 3 eine Modellebene 6, eine Simulationsebene 7 und eine Realebene 8 über Parallelverdrahtung und/oder PROFIBUS L2 miteinander ver­ knüpft sind.4. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the compo nent process level 3, a model level 6 , a simulation level 7 and a real level 8 are linked together via parallel wiring and / or PROFIBUS L2. 5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Modellebene 6 aus einem Terminal und einer Leitstation aufgebaut ist und mittels einem gekoppelten und frei wählbaren Parallelbus oder mittels einem PROFIBUS L2 an eine Automatisierungseinrichtung anschließbar ist.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the model level 6 is constructed from a terminal and a control station and can be connected to an automation device by means of a coupled and freely selectable parallel bus or by means of a PROFIBUS L2. 6. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß in der Simulati­ onsebene 7 ein PC für die laufenden Prozeßsimulationsprogramme über einen Pegelwandler an einer speicherprogrammierbaren Steuerung angeschlossen ist, wobei über eine spezielle Prozeßsimulationssoftware Prozeßstörungen si­ muliert und über einen zusätzlich gekoppelten Drucker protokoll- und ausgeb­ bar ist. 6. Arrangement according to claim 4, characterized in that in the simulation level 7, a PC for the running process simulation programs is connected via a level converter to a programmable logic controller, process faults being simulated via a special process simulation software and protocol and output via an additionally coupled printer is cash. 7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß in der Simulati­ onsebene 7 ein Rangierverteiler so angeordnet ist, daß durch Abklemmen oder Unterbrechen einzelner Signale eine weitere Störsimulation erzielbar ist.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that in the Simulati onsebene 7, a distribution distributor is arranged so that a further interference simulation can be achieved by disconnecting or interrupting individual signals. 8. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß in der Realebene 8, die eine fest installierte Pumpenanlage simuliert, IS-Interface-Module und eine speicherprogrammierbare Steuerung miteinander verbunden sowie über den PROFIBUS L2 an eine Automatisierungseinrichtung angeschlossen und über Terminals und die Leitstation bedien- und beobachtbar sind.8. Arrangement according to claim 4, characterized in that in the real level 8 , which simulates a permanently installed pump system, IS-interface modules and a programmable logic controller are connected to one another and connected via the PROFIBUS L2 to an automation device and operated via terminals and the control station - and are observable.
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