Störungsanalyse per 7. Sinn!

Das Gas-/Dampfturbinen-Kraftwerk in Budong, im Süden Koreas, ahnt auftretende Störungen bis zu einer Stunde im Voraus und gibt Hinweise, wie diese vermieden werden können. Möglich macht dies die Nachrüstung mit einer Diagnose- und Simulationssoftware, die auf Grund aktueller Messdaten Alarme und Abschaltvorgänge voraussagt.

Das Gas-/Dampfturbinen-Kraftwerk in Budong, im Süden Koreas, ahnt auftretende Störungen bis zu einer Stunde im Voraus und gibt Hinweise, wie diese vermieden werden können. Möglich macht dies die Nachrüstung mit einer Diagnose- und Simulationssoftware, die auf Grund aktueller Messdaten Alarme und Abschaltvorgänge voraussagt.

Diversität ist ein in der Sicherheitstechnik bewährtes Konzept: Neben dem eigentlichen Automatisierungssystem wird ein zweites, funktionell jedoch anders strukturiertes Kontrollsystem aufgebaut, welches das erste überwacht, kontrolliert und bei Fehlern korrigierend eingreift, um negative Auswirkungen zu vermeiden. Dieses Konzept griff infoteam Software in Zusammenarbeit mit seinem koreanischen Partner BNF Breakthrough and Fusion auf und setzte es in einer Software-Architektur zur Überwachung und Kontrolle komplexer Anlagen um.

Die Software-Architektur sollte die Funktionalität eines vollständigen Distributed Control System (DCS) auf einem einzigen Server emulieren. Der versuchte Einsatz kommerziell verfügbarer Produkte scheiterte dabei allerdings schon in der Erprobungsphase. Chefingenieur Jong-Hun Lee von Korea South East Power: „Wir sind mit allen Produkten gescheitert. Es dauerte viel zu lange, die Ursache einer Störung zu ermitteln, so dass es für Gegenmaßnahmen meist zu spät war. Es war auch unmöglich, die internen Zustände der Steuerungslogik nachzuvollziehen, so dass Softwarefehler damit überhaupt nicht erkannt werden konnten.“

Es kristallisierte sich heraus, dass nicht nur die Verwendung von Multi-Core Core-PCs mit RAID-Architektur, sondern vor allem auch betriebsbewährte und extrem leistungsfähige Software zum Einsatz kommen musste.

Die Anforderungen

Die Anforderungen an die neuartigen Funktionen wurden bereits 2005 im Rahmen eines Forschungsprojektes ermittelt.

Sie lauten:

  • Zeitsynchrone Aufzeichnung sowohl von Messwerten aus dem Prozess wie bei einem Transienten-Recorder, aber zusätzlich auch aller relevanten internen Programmdaten des DCS-Systems sowie der Bedienaktionen.
  • Mindestens zwei Stunden Aufzeichnung bei einer Auflösung von 20 ms.
  • Simultane Darstellung der Daten als Bedienbild, Funktionsplan und Trenddiagramm.
  • Freie Wahl des Beobachtungszeitpunktes für alle historischen Daten mit einer Playback-Funktion wie bei einem Videorecorder.
  • Frühzeitige Erkennung von Störungen aufgrund heuristischer Regeln durch eine automatische Überwachung der Datenbank und Alarmierung der Bediener.
  • Automatische Analyse der Störungsursache und Darstellung im Funktionsplan.
  • Handlungsempfehlungen für die Bediener zur rechtzeitigen Behebung von Störungen.
  • Validierung von Änderungen an Prozess und Steuerungslogik mit Hilfe der historischen Daten zur künftigen Vermeidung gleichartiger Störungen.

Als Folge der festgelegten Anforderungen ist die Systemarchitektur „Trip Information System (TIS)“ entstanden.

Da während eines Trips die Datenaufzeichnung noch für einen bestimmten Zeitraum fortgeführt wird, ist in der History-Betriebsart nicht nur eine detaillierte Ursachen-Analyse möglich, sondern auch eine Untersuchung über die Wirkung der vorgenommenen Maßnahmen zur Behebung. Durch die lückenlose Aufzeichnung aller Messwerte und der internen Daten kann eine umfassende Beurteilung eines Störfalls und seines Ablaufs wie beim Flugschreiber eines Flugzeuges erfolgen. Archivierte Daten früherer Störfälle lassen sich aber auch zur Prüfung der Wirksamkeit von Regeln und Maßnahmen heranziehen. Die Entwicklung der Wissensbasis wird durch historische Daten abgesichert.

Wie bei einem Videorekorder kann der Beobachtungs-Zeitpunkt mit Hilfe des Datenmanagers (9) im Zeitraffer oder in der Zeitlupe in die Vergangenheit und die Zukunft verschoben werden. Jeder Zustand der Anlage lässt sich damit reproduzieren und sowohl im HMI als auch im Trend oder im Funktionsplan mit historischen Werten nachvollziehen. Die schrittweise Ausführung eines jeden einzelnen Zyklus hilft dabei auch beim debuggen der Steuerungslogik. Haben sich Softwarefehler bisher dem Zugriff der Betreiber entzogen, wird nun die gesamte Funktionsweise transparent.