自動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)裝置維護(hù)建議器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)裝置維護(hù)建議器?，F(xiàn)場(chǎng)裝置固有算法（100；110；120）接收一個(gè)或多個(gè)診斷輸入（122、124、126、128、130、132、134、135、137、139；144、146、148；154），并生成可動(dòng)作的維護(hù)信息（40）。在制造現(xiàn)場(chǎng)裝置（40）之后可以改變或更新一個(gè)或多個(gè)算法（100；110；120）。可動(dòng)作的維護(hù)信息可以被局部顯示或者經(jīng)過(guò)過(guò)程控制環(huán)路（6）被發(fā)送。可以采用預(yù)測(cè)機(jī)（160）以確定周期，此維護(hù)應(yīng)該在所述周期內(nèi)完成。
【專利說(shuō)明】自動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)裝置維護(hù)建議器
【背景技術(shù)】
[0001]現(xiàn)場(chǎng)裝置用于工業(yè)中以控制或監(jiān)測(cè)諸如煉油廠的過(guò)程操作。諸如傳送器的現(xiàn)場(chǎng)裝置典型地是過(guò)程控制或監(jiān)測(cè)環(huán)路的一部分，并位于現(xiàn)場(chǎng)以測(cè)量和傳送諸如壓力、流動(dòng)或溫度的過(guò)程變量，從而控制室內(nèi)設(shè)備。諸如閥控制器的現(xiàn)場(chǎng)裝置也可以是過(guò)程控制環(huán)路的一部分，并根據(jù)經(jīng)過(guò)過(guò)程控制環(huán)路接收或內(nèi)部生成的控制信號(hào)控制閥的位置。其它類型的控制器例如控制電動(dòng)機(jī)或電磁線圈。控制室內(nèi)設(shè)備也是過(guò)程控制環(huán)路的一部分，使得控制室內(nèi)的操作者或計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)的傳送器接收的過(guò)程變量監(jiān)測(cè)過(guò)程，并通過(guò)將控制信號(hào)發(fā)送到適當(dāng)?shù)目刂蒲b置響應(yīng)地控制過(guò)程。可以是過(guò)程控制環(huán)路的一部分的其它現(xiàn)場(chǎng)裝置是便攜式通信器，所述通信器能夠監(jiān)測(cè)在過(guò)程控制環(huán)路上的過(guò)程信號(hào)和在過(guò)程控制環(huán)路上傳送過(guò)程信號(hào)。典型地，這些裝置用于構(gòu)造形成過(guò)程控制環(huán)路的裝置。
[0002]隨著低功率微處理器的出現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)裝置經(jīng)歷了顯著的變化。幾年前，現(xiàn)場(chǎng)裝置簡(jiǎn)單地測(cè)量給定的過(guò)程變量(諸如溫度)，并生成以在4-20 (mA)之間變化的電流形式的模擬指示，從而指示測(cè)量溫度。當(dāng)前，許多現(xiàn)場(chǎng)裝置采用數(shù)字通信技術(shù)以及更尖端的控制和通信技術(shù)。因?yàn)樵谠S多安裝中現(xiàn)場(chǎng)裝置仍舊需要在4mA的電流下操作，所以現(xiàn)場(chǎng)裝置經(jīng)常采用低功率電子儀器。這種設(shè)計(jì)要求禁止使用在市場(chǎng)上可買到的大量微處理器電路。然而，低功率處理器已經(jīng)提供用于這些現(xiàn)場(chǎng)裝置的大量功能。
[0003]基于微處理器的智能型現(xiàn)場(chǎng)裝置所具有的一個(gè)新功能是生成診斷信息。通過(guò)硬件、軟件或硬件和軟件的適應(yīng)性，今天的智能型現(xiàn)場(chǎng)裝置能夠評(píng)價(jià)諸如傳感器或電磁線圈的過(guò)程接口元件的條件，評(píng)價(jià)它們本身的電路，和/或甚至評(píng)價(jià)過(guò)程控制環(huán)路本身的相對(duì)可用狀態(tài)。本發(fā)明的受讓人Rosemount公司在此方面已經(jīng)做出了貢獻(xiàn)。例如，見(jiàn)美國(guó)專利 6，047，220 ;5，828，567 ;5，665，899 ;6，017，143 ;6，119，047 ;5，956，663 ;6，370，448 ；6，519，546 ;6，594，603 ;6，556，145 ;6，356，191 ;6，601，005 ;6，397，114 ;6，505，517 ；6，701，274 ;6，754，601 ;6，434，504 ;6，472，710 ;6，654，697 ;6，539，267 ;6，611，775 ；6，615，149 ;6，532，292 和 6，907，383。
[0004]在用于基于微處理器的智能型現(xiàn)場(chǎng)裝置的診斷領(lǐng)域的這些顯著發(fā)展的結(jié)果是相對(duì)于各種過(guò)程設(shè)備中的現(xiàn)場(chǎng)裝置的多個(gè)方面可獲得大量信息。然而，假設(shè)過(guò)程設(shè)備可以包括十個(gè)、甚至上百個(gè)這樣的基于微處理器的現(xiàn)場(chǎng)裝置，操作期間的大量診斷數(shù)據(jù)將容易地使操作者或技術(shù)人員不知所措。
[0005]處理診斷數(shù)據(jù)以更好地利用過(guò)程設(shè)備的有限維修資源的方法將增加過(guò)程設(shè)備使用當(dāng)前所獲得的大量診斷信息的程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]現(xiàn)場(chǎng)裝置固有算法接收一個(gè)或多個(gè)診斷輸入，并生成可動(dòng)作的維護(hù)信息。在制造現(xiàn)場(chǎng)裝置之后可以改變或更新一個(gè)或多個(gè)算法?？蓜?dòng)作的維護(hù)信息可以被局部顯示或者通過(guò)過(guò)程控制環(huán)路被發(fā)送?？梢圆捎妙A(yù)測(cè)機(jī)(predict engine)以確定周期,此維護(hù)應(yīng)該在所述周期內(nèi)完成?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是示出了過(guò)程控制環(huán)路的簡(jiǎn)圖，所述過(guò)程控制環(huán)路包括傳送器、控制器、手持通信器和控制室；
[0008]圖2是示出了現(xiàn)場(chǎng)裝置的方框圖，利用所述現(xiàn)場(chǎng)裝置可以實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例；
[0009]圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的大量計(jì)算方框的方框圖；
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例圖示了可用狀態(tài)指示(health indication)相對(duì)于時(shí)間的變化的圖表；以及
[0011]圖5是示出了如何沿劣化曲線預(yù)測(cè)可用狀態(tài)指示的示例性圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0012]過(guò)程變量通常是在過(guò)程中被控制或監(jiān)測(cè)的主要變量。如這里所使用的，過(guò)程變量表示描述過(guò)程條件的任何變量，例如，壓力、流動(dòng)、溫度、產(chǎn)品水平、PH、渾濁度、振動(dòng)、位置、電動(dòng)機(jī)電流或過(guò)程的任何其它特征。如這里所使用的診斷信號(hào)包括與在過(guò)程控制環(huán)路中的裝置和元件的操作或甚至過(guò)程本身相關(guān)的信息。例如，診斷信號(hào)可以包括閥桿位置、所施加的扭矩或力、致動(dòng)器壓力、用于致動(dòng)閥的受壓氣體的壓力、電壓、電流、功率、電阻、電容、電感、裝置溫度、靜摩擦、摩擦、完全打開(kāi)和閉合位置、行程、頻率、振幅、頻譜和頻譜分量、剛度、電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)、電動(dòng)機(jī)電流、環(huán)路相關(guān)參數(shù)(諸如控制環(huán)路電阻、電壓或電流)，或在系統(tǒng)中可以被檢測(cè)或測(cè)量的任何其它參數(shù)。
[0013]圖1是示出了過(guò)程控制系統(tǒng)2的示例的圖表，所述過(guò)程控制系統(tǒng)2包括傳送過(guò)程流體的過(guò)程管4和傳送環(huán)路電流I的二線過(guò)程控制環(huán)路6。傳送器8、連接到環(huán)路的最終控制元件(諸如致動(dòng)器、閥、泵、電動(dòng)機(jī)或電磁線圈)的控制器10、通信器12和控制室14都是過(guò)程控制環(huán)路6的部分。要理解的是環(huán)路6以一種結(jié)構(gòu)被示出，并且可以使用任何適當(dāng)?shù)倪^(guò)程控制環(huán)路，如4-20mA的環(huán)路、2、3或4線環(huán)路、多支路環(huán)路和根據(jù)HARTk、現(xiàn)場(chǎng)總線
和其它數(shù)字或模擬通信器協(xié)議操作的環(huán)路?？蛇x地，過(guò)程控制環(huán)路可以采用各種無(wú)線通信技術(shù)。在操作中，傳送器8使用傳感器16感測(cè)諸如流動(dòng)的過(guò)程變量，并通過(guò)環(huán)路6傳送感測(cè)的過(guò)程變量。過(guò)程變量可以被控制器/閥致動(dòng)器10、通信器12和/或控制室設(shè)備14接收?？刂破?0被示出為連接到閥18，并能夠通過(guò)調(diào)節(jié)閥18從而改變管4內(nèi)的流動(dòng)而控制過(guò)程。控制器10通過(guò)環(huán)路6例如從控制室14、傳送器8或通信器接收控制輸入，并響應(yīng)地調(diào)節(jié)閥18。在另一實(shí)施例中，控制器10根據(jù)經(jīng)過(guò)環(huán)路6接收的過(guò)程信號(hào)在內(nèi)部生成控制信號(hào)。通信器12可以是如圖1中所示的便攜式通信器，或者可以是監(jiān)測(cè)過(guò)程并執(zhí)行計(jì)算的永久性安裝的過(guò)程單元?，F(xiàn)場(chǎng)裝置例如包括如圖1中所示的傳送器8 (諸如從Rosemount公司買的3051S傳送器)、控制器10、通信器12和控制室14。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在圖1中所示的現(xiàn)場(chǎng)裝置8、10、12或14中的任一個(gè)可以包括增強(qiáng)診斷信號(hào)處理。
[0014]圖2是形成環(huán)路6的一部分的現(xiàn)場(chǎng)裝置40的一個(gè)示例的方框圖。裝置40大致示出，并可以包括諸如傳送器8、控制器10、或通信器12的任何現(xiàn)場(chǎng)裝置。控制室設(shè)備14可以包括例如利用PLC實(shí)施的DCS系統(tǒng)，而控制器10還可以包括“智能”型電動(dòng)機(jī)和泵。現(xiàn)場(chǎng)裝置40包括在端子44處連接到環(huán)路6的I/O電路42。I/O電路具有本領(lǐng)域已知的預(yù)選輸入和輸出阻抗，以有助于從裝置40適當(dāng)?shù)耐ㄐ藕瓦m當(dāng)?shù)赝ㄐ沤o裝置40。裝置40包括連接到I/o電路42的微處理器46、連接到微處理器46的存儲(chǔ)器48和連接到微處理器46的時(shí)鐘50。微處理器46接收過(guò)程信號(hào)輸入52。方框形輸入旨在表不諸如過(guò)程變量的任何過(guò)程信號(hào)或控制信號(hào)的輸入，并且可以使用I/O電路42從環(huán)路6被接收，或者可以內(nèi)部地生成在現(xiàn)場(chǎng)裝置40內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)裝置40被示出有傳感器輸入通道54和控制通道56。典型地，諸如傳送器8的傳送器將專門包括傳感器輸入通道54，而諸如控制器10的控制器將專門包括控制器通道56。環(huán)路6上諸如通信器12和控制室設(shè)備14的其它裝置可以不包括通道54和56。要理解的是當(dāng)合適時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)裝置40可以包括多個(gè)通道，以監(jiān)測(cè)多個(gè)過(guò)程變量和/或控制多個(gè)控制兀件。
[0015]傳感器輸入54包括傳感器16，所述傳感器16感測(cè)過(guò)程變量，并將傳感器輸出提供給放大器58，所述放大器58具有被模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器60數(shù)字化的輸出。輸入54通常用于諸如傳送器8的傳送器。補(bǔ)償電路62補(bǔ)償數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字化過(guò)程變量信號(hào)提供給微處理器46。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入54包括接收診斷信號(hào)的診斷通道。
[0016]當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)裝置40工作為諸如控制器8的控制器時(shí)，裝置40包括具有控制元件18(例如，閥)的控制通道56?？刂圃?8通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器、放大器66和致動(dòng)器68連接到微處理器46。數(shù)模轉(zhuǎn)換器64數(shù)字化來(lái)自于微處理器46的指令輸出，所述指令輸出被放大器66放大。致動(dòng)器68根據(jù)來(lái)自于放大器66的輸出控制控制元件18。在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)器68直接連接到環(huán)路6，并響應(yīng)于流過(guò)環(huán)路6的電流I控制受壓氣體源(未示出)以定位控制元件18。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器10包括控制控制元件的控制通道56，并且還包括傳感器輸入通道54，所述傳感器輸入通道54提供診斷信號(hào)，如閥桿位置、力、扭矩、致動(dòng)器壓力、受壓氣體源的壓力等。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，I/O電路42使用從環(huán)路6接收的電力提供用于完全給其它電路提供電力的電力輸出。典型地，諸如傳送器8或控制器10的現(xiàn)場(chǎng)裝置不從環(huán)路6供電，而通信器12或控制室14具有單獨(dú)的電力源。如上所述，過(guò)程信號(hào)輸入52將過(guò)程信號(hào)提供給微處理器46。過(guò)程信號(hào)可以是來(lái)自于傳感器16的過(guò)程變量、提供給控制元件18的控制輸出、由傳感器16感測(cè)的診斷信號(hào)、或者控制信號(hào)、經(jīng)過(guò)環(huán)路6接收的過(guò)程變量或診斷信號(hào)、或通過(guò)諸如另一 I/O通道的一些其它裝置接收或生成的過(guò)程信號(hào)。
[0018]用戶I/O電路76也連接到微處理器46，并提供裝置40與用戶之間的通信。典型地，用戶I/o電路76包括用于輸出的顯示器和音頻以及用于輸入的鍵盤。典型地，通信器12和控制室14包括I/O電路76，所述I/O電路76允許用戶監(jiān)測(cè)和輸入諸如過(guò)程變量的過(guò)程信號(hào)、控制信號(hào)(設(shè)定點(diǎn)、校準(zhǔn)值、報(bào)警、報(bào)警條件等)以及規(guī)則、靈敏度參數(shù)和列值(trainedvalue)。用戶還可以使用通信器12或控制室14內(nèi)的電路76，以經(jīng)過(guò)環(huán)路6將諸如過(guò)程信號(hào)發(fā)送給傳送器8和控制器10和接收所述過(guò)程信號(hào)。此外，此電路可以在傳送器8、控制器10或任何其它過(guò)程裝置40中實(shí)施。
[0019]微處理器46根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器48中的指令作用。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器48中的各種指令允許微處理器46運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)裝置中的一個(gè)或多個(gè)算法。通常，算法允許現(xiàn)場(chǎng)裝置獲得一個(gè)或多個(gè)診斷輸入，并生成與維護(hù)相關(guān)的建議輸出。作為給算法的輸入的有用的診斷信息可以包括當(dāng)前已經(jīng)開(kāi)發(fā)或?qū)⒈婚_(kāi)發(fā)的任何診斷信息。與在過(guò)于已經(jīng)提供的診斷輸入的類型相比，現(xiàn)場(chǎng)裝置維護(hù)建議器(adviser)建議執(zhí)行關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)裝置、連接到現(xiàn)場(chǎng)裝置的部件、其它現(xiàn)場(chǎng)裝置、或過(guò)程控制環(huán)路本身的具體維護(hù)。[0020]可以想象，如果在給定過(guò)程設(shè)備中的數(shù)十個(gè)或數(shù)百個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置經(jīng)過(guò)過(guò)程控制環(huán)路提供各種類型的診斷信息，如此大量的信息將淹沒(méi)操作者，使得他或她不能夠充分確定相對(duì)于給定的診斷信息條或診斷信息模式建立何種類型或多少數(shù)量的正確動(dòng)作。而且，大量診斷信息本身將消耗過(guò)程控制環(huán)路上的有價(jià)值的通信寬帶，從而減小或劣化及時(shí)有效地通信過(guò)程變量信息的能力。本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)選地包括現(xiàn)場(chǎng)裝置固有算法，所述現(xiàn)場(chǎng)固有算法能夠獲取包括診斷輸入的一個(gè)或多個(gè)輸入，并提供維護(hù)動(dòng)作建議。這樣，現(xiàn)場(chǎng)裝置它們本身可以做關(guān)于應(yīng)該采取何種類型、多少數(shù)量和多少定時(shí)的正確維護(hù)動(dòng)作的大量決定。然后，此單個(gè)消息被現(xiàn)場(chǎng)裝置顯示，或者被通信給控制室。
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的各種維護(hù)建議器算法的圖解視圖。優(yōu)選地，運(yùn)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器48中的適當(dāng)指令的微處理器46使用算法100、110和120中的每一個(gè)。雖然算法100、110和120被單獨(dú)圖示和說(shuō)明，但是這些圖示是出于清楚起見(jiàn)，并且事實(shí)上，當(dāng)合適時(shí)，可以組合所有或任何算法。
[0022]現(xiàn)場(chǎng)裝置算法100采取與現(xiàn)場(chǎng)裝置本身相關(guān)的任何適當(dāng)?shù)妮斎?。適當(dāng)輸入的示例包括但不限于應(yīng)用輸入(application input) 122 (諸如流動(dòng)、水平或壓力)、過(guò)程變量輸入124、過(guò)程可變性輸入126、現(xiàn)場(chǎng)裝置環(huán)境輸入128、現(xiàn)場(chǎng)裝置環(huán)境改變輸入130、過(guò)壓/過(guò)溫輸入132、現(xiàn)場(chǎng)裝置電子儀器輸入134、傳感器漂移(sensor drift) 135、現(xiàn)場(chǎng)裝置模型數(shù)量輸入137和現(xiàn)場(chǎng)裝置標(biāo)記輸入139。
[0023]過(guò)程變量輸入124的示例大體上包括現(xiàn)場(chǎng)裝置的過(guò)程變量的當(dāng)前或歷史值中的任一個(gè)，或當(dāng)前值和歷史值。例如，如果現(xiàn)場(chǎng)裝置是壓力傳送器，則過(guò)程變量124可以是實(shí)際過(guò)程壓力值、歷史值或者所述實(shí)際過(guò)程壓力值和歷史值的任意組合。
[0024]過(guò)程可變性輸入126大致上是在指定周期中的過(guò)程變量的可變性的指示。例如，過(guò)程可變性輸入可以是對(duì)過(guò)程變量值的歷史范圍的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算，或者簡(jiǎn)化在指定時(shí)間周期內(nèi)觀察的局部最小過(guò)程變量與局部最大過(guò)程變量之間的差。
[0025]現(xiàn)場(chǎng)裝置環(huán)境輸入128包括可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置本身的操作有影響的任何適當(dāng)?shù)膮?shù)。這些參數(shù)的示例包括:由內(nèi)部溫度傳感器測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)裝置本身的溫度、接近現(xiàn)場(chǎng)裝置的外部的相對(duì)濕度、可以被現(xiàn)場(chǎng)裝置測(cè)量或檢測(cè)到的無(wú)線頻率干涉、或可以測(cè)量的并且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置操作有影響的任何其它外部影響。
[0026]輸入130優(yōu)選地基于對(duì)由輸入128提供的歷史值的數(shù)學(xué)運(yùn)算。例如，如果輸入128包括現(xiàn)場(chǎng)裝置本身的溫度測(cè)量值，則輸入130可以簡(jiǎn)單地是現(xiàn)場(chǎng)裝置的溫度在指定時(shí)間內(nèi)是否改變指定量的指示。
[0027]輸入132優(yōu)選地是現(xiàn)場(chǎng)裝置是否遭受過(guò)程變量的任何相對(duì)極值的測(cè)量值。例如，如果現(xiàn)場(chǎng)裝置是壓力傳送器，輸入132則是壓力傳送器是否受到過(guò)壓事件的指示，并且如果是，輸入132則是這種過(guò)壓事件的持續(xù)時(shí)間和數(shù)量的指示。
[0028]輸入134可以通過(guò)運(yùn)行的診斷或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝置電子儀器本身生成。雖然沒(méi)有具體地示出，但是現(xiàn)場(chǎng)裝置算法100可以包括相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)裝置的其它適當(dāng)?shù)脑\斷輸入。而且，作為現(xiàn)場(chǎng)裝置診斷進(jìn)步的狀態(tài)，可以構(gòu)思的是可以將其它類型的現(xiàn)場(chǎng)裝置診斷信息提供給算法 100。
[0029]傳感器漂移135的示例包括當(dāng)傳感器受到諸如用于溫度傳感器的溫度的已知特征時(shí)，所述傳感器顯示已經(jīng)相對(duì)于時(shí)間的變化的指示。當(dāng)傳感器漂移開(kāi)始磨損時(shí)可以產(chǎn)生傳感器漂移，并且可以接受漂移的一些水平，盡管仍舊指示應(yīng)該執(zhí)行維護(hù)。
[0030]現(xiàn)場(chǎng)裝置模型數(shù)量輸入137的示例包括提供給算法100的關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)裝置本身的模型數(shù)量的數(shù)據(jù)。許多現(xiàn)場(chǎng)裝置制造商提供模型數(shù)量，所述模型數(shù)量可以被至少分析到一定程度，以提供對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置的說(shuō)明。例如，具體的模型代碼可以描述現(xiàn)場(chǎng)裝置的結(jié)構(gòu)的材料、現(xiàn)場(chǎng)裝置的范圍、以及在現(xiàn)場(chǎng)裝置中出現(xiàn)的任何性能增強(qiáng)。因此，算法100可以在處理期間考慮這些信息，并相應(yīng)地修改維護(hù)消息。
[0031]現(xiàn)場(chǎng)裝置標(biāo)記輸入139的示例是由用戶在本地或通過(guò)遙控裝置提供給算法100的任何數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)是被現(xiàn)場(chǎng)裝置執(zhí)行的維護(hù)類型的指示。例如，壓力傳送器和壓差傳送器測(cè)量壓力、流動(dòng)或水平。標(biāo)記習(xí)慣可以要求壓力應(yīng)用被標(biāo)記為“PT”，例如PT-101。流動(dòng)應(yīng)用可以被標(biāo)記為“FT”，而水平應(yīng)用被標(biāo)記為“LT”。
[0032]現(xiàn)場(chǎng)裝置算法100 通常獲取輸入 122、124、126、128、130、132、134、135、137 和 139
中的一個(gè)或多個(gè)，并處理這些輸入以生成關(guān)于對(duì)線路136的維護(hù)的可動(dòng)作信息?？梢越?jīng)由經(jīng)驗(yàn)方法通過(guò)受控試驗(yàn)開(kāi)發(fā)算法100的細(xì)節(jié)(specific),和/或算法100的細(xì)節(jié)可以包括相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)輸入條件的指定規(guī)則，所述一個(gè)或多個(gè)輸入生成相對(duì)于維護(hù)的可動(dòng)作信息。例如，試驗(yàn)可以顯示高過(guò)程可變性126和高傳感器溫度的組合需要以“每X小時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)裝置在線調(diào)整到零”的維護(hù)。此可動(dòng)作的維護(hù)信息然后可以沿線路136報(bào)告給塊138，所述塊138可以簡(jiǎn)單地顯示維護(hù)信息，或傳送維護(hù)信息給塊140。
[0033]環(huán)路算法110將以下作為輸入:現(xiàn)場(chǎng)裝置分路電流診斷144、過(guò)程環(huán)路電流診斷輸入146、現(xiàn)場(chǎng)裝置端電壓148和由現(xiàn)場(chǎng)裝置算法100可能提供的任何輸出，如在線150處的虛構(gòu)部中所示。
[0034]現(xiàn)場(chǎng)裝置分路電流診斷144的示例包括由現(xiàn)場(chǎng)裝置144在其正常工作時(shí)消耗的電流的測(cè)量值。
[0035]過(guò)程環(huán)路電流診斷輸入146的示例包括能夠經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝置連接到其上的過(guò)程通信環(huán)路提供的電流測(cè)量值。
[0036]現(xiàn)場(chǎng)裝置端電壓診斷輸入148包括在現(xiàn)場(chǎng)裝置端子兩端的電壓的測(cè)量值，在所述現(xiàn)場(chǎng)裝置端子處，現(xiàn)場(chǎng)裝置連接到過(guò)程通信環(huán)路。
[0037]如由虛線150上的雙向箭頭所示，環(huán)路算法110可以提供輸入給現(xiàn)場(chǎng)裝置算法100的輸出。環(huán)路算法110獲取輸入144、146、148和150中的一個(gè)或多個(gè)，并沿線路152生成關(guān)于環(huán)路的維護(hù)的可動(dòng)作信息。
[0038]脈沖(impulse)線路算法120通常接收堵塞線路診斷(plugged linediagnostic) 154，但是可以接收可以合理地指示堵塞脈沖線路條件的任何其它信息。脈沖線路是將來(lái)自于隔離器隔膜的壓力傳輸給壓力傳感器模塊的導(dǎo)管。如果這些線路被堵塞，或者以其它方式被損壞，它們將來(lái)自隔離器隔膜的壓力傳輸給壓力傳感器模塊的能力也可以變得減小了。檢測(cè)此狀態(tài)的能力是重要的。如圖3中所示，脈沖線路算法120可以從現(xiàn)場(chǎng)裝置算法100和環(huán)路算法110中的任一個(gè)獲取輸入，或者將輸出提供給現(xiàn)場(chǎng)裝置算法100和環(huán)路算法110中的任一個(gè)。脈沖線路算法120沿線路156提供關(guān)于脈沖線路的維護(hù)的可動(dòng)作信息。
[0039]由算法100、110或120提供的可動(dòng)作的維護(hù)算法的示例包括:將現(xiàn)場(chǎng)裝置在線調(diào)整到零、放空脈沖線路、車間校準(zhǔn)、檢查配線/電源供應(yīng)、清潔脈沖線路、車間/工廠校準(zhǔn)、檢查毛細(xì)管系統(tǒng)、或可以由算法提供的任何其它適當(dāng)?shù)挠脩舳x的動(dòng)作。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)適當(dāng)時(shí)可以修改或更新算法本身。因此，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)裝置診斷信息與可動(dòng)作的維護(hù)建議之間的新關(guān)系相互關(guān)聯(lián)時(shí)，輸入與可動(dòng)作的維護(hù)輸出之間的這些新關(guān)聯(lián)可以更新到現(xiàn)場(chǎng)裝置。這些更新可以采取多種形式?，F(xiàn)場(chǎng)裝置的本地ROM可以更換；更新的文件信息可以經(jīng)過(guò)過(guò)程控制環(huán)路傳送給現(xiàn)場(chǎng)裝置，或者傳送給輔助通信接口，如具有現(xiàn)場(chǎng)維修裝置的無(wú)線通信線路。
[0041]線路136、152和156中的每一個(gè)將維護(hù)信息提供給模塊138。模塊138可以該信息結(jié)合成信號(hào)消息，和/或接合預(yù)測(cè)機(jī)(predication engine) 160以確定這種可動(dòng)作的維護(hù)信息應(yīng)該何時(shí)完成。例如，如果現(xiàn)場(chǎng)裝置算法100提供需要具體現(xiàn)場(chǎng)裝置維護(hù)動(dòng)作的指示，預(yù)測(cè)機(jī)160可以被咨詢以提供時(shí)間周期，在所述時(shí)間周期內(nèi)此動(dòng)作應(yīng)該完成。
[0042]此外或者可選地，模塊138可以組合或以其它方式處理經(jīng)過(guò)線路136、152和156中的一個(gè)或多個(gè)輸出的信息，以生成全面的“可用狀態(tài)”指示或度量。這種全面的可用狀態(tài)指示可以在裝置處局部地顯示、經(jīng)過(guò)過(guò)程控制環(huán)路通信、和/或與預(yù)測(cè)機(jī)160 —起使用，以計(jì)算當(dāng)可用狀態(tài)指示將達(dá)到超過(guò)校正動(dòng)作所需的閾值時(shí)將來(lái)的點(diǎn)。
[0043]預(yù)測(cè)機(jī)160可以包括或使用任何已知的算法和/或數(shù)學(xué)方法，以當(dāng)需要具體的維護(hù)動(dòng)作時(shí)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)、程序數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、或它們的任意組合進(jìn)行預(yù)測(cè)。在預(yù)測(cè)機(jī)160中使用或被預(yù)測(cè)機(jī)160采用的已知技術(shù)的示例包括使用多項(xiàng)式曲線擬合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、閾值電路和/或模糊邏輯。關(guān)于這些技術(shù)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以在美國(guó)專利6，701，274中得到。
[0044]多項(xiàng)式曲線擬合技術(shù)采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蛟谖⑻幚砥?6中擬合的多項(xiàng)式曲線。多項(xiàng)式類方程與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器48中的常數(shù)一起可以用于計(jì)算將來(lái)時(shí)間周期，其中，所述多項(xiàng)式類方程是作為多項(xiàng)式中變量項(xiàng)的任何合適的輸入信號(hào)的組合，具體維護(hù)動(dòng)作應(yīng)該在所述將來(lái)時(shí)間周期內(nèi)完成。如果現(xiàn)場(chǎng)裝置存儲(chǔ)器48有限，則可以通過(guò)過(guò)程通信環(huán)路6發(fā)送常數(shù)和/或方程。
[0045]神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為預(yù)測(cè)機(jī)160提供另一有用的技術(shù)。具體地，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以由多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。雖然大量訓(xùn)練算法可以用于開(kāi)發(fā)用于不同目標(biāo)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，一個(gè)實(shí)施例包括使用已知的反傳網(wǎng)絡(luò)(BPN)以開(kāi)發(fā)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊將捕獲一組輸入和輸出中的非線性關(guān)系。到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入的數(shù)量可以基于系統(tǒng)的復(fù)雜性而不同，并且可以使用多個(gè)輸入中的任一個(gè)或該多個(gè)輸入的組合。
[0046]閾值電路也可以用于為預(yù)測(cè)機(jī)160提供重要的功能。具體地，微處理器46可以與這種閾值電路協(xié)商，或者可以包括這種閾值電路。在微處理器46中固有或由微處理器46運(yùn)行的規(guī)則可以在數(shù)字電路或模擬電路中實(shí)施。例如，以下是用于來(lái)自于壓力傳感器的壓力傳感器輸出的尖峰(spike)的取樣如果-則規(guī)則:如果自從投入運(yùn)行(commissioning)起而被檢測(cè)到的尖峰的數(shù)量乘以存儲(chǔ)器48中的值大于上閾值，則指示必須在X天內(nèi)替換壓力傳感器。這只是與如果-則規(guī)則一起使用以有助于預(yù)測(cè)機(jī)160的閾值電路的一個(gè)示例性示例。
[0047]模糊邏輯是可以用于預(yù)測(cè)機(jī)160的又一技術(shù)。具體地，使用模糊邏輯，輸入數(shù)據(jù)可以被處理為根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的值選擇的隸屬函數(shù)的函數(shù)。這些模糊邏輯技術(shù)很好地適于以非線性或非二元方式發(fā)生的輸入。
[0048]使用預(yù)測(cè)機(jī)160，現(xiàn)場(chǎng)裝置可以生成增加有時(shí)間間隔的可動(dòng)作的維護(hù)信息，維護(hù)動(dòng)作應(yīng)該在所述時(shí)間間隔內(nèi)完成。具體地，諸如放空脈沖線路的維護(hù)通知可以被增加到“在X小時(shí)內(nèi)放空脈沖線路”。這些維護(hù)通知通常采用在“Y”時(shí)間內(nèi)采取“X”動(dòng)作的形式。時(shí)間屬性可以列舉將來(lái)的指定增加的時(shí)間，如“在六小時(shí)內(nèi)”可以列舉諸如“每日的”時(shí)間間隔，或者可以列舉將來(lái)的指定時(shí)間。還優(yōu)選的是每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置都在存儲(chǔ)器48內(nèi)裝有默認(rèn)設(shè)置，使得維護(hù)建議器算法將生成諸如“60個(gè)月內(nèi)工廠校準(zhǔn)單元”的初始啟動(dòng)建議動(dòng)作。
[0049]當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)裝置獲得成功的運(yùn)行時(shí)間時(shí)，還可以預(yù)期的是可以自動(dòng)修改預(yù)測(cè)算法，使得考慮成功的運(yùn)行時(shí)間。因此，與剛剛啟動(dòng)其現(xiàn)場(chǎng)操作的現(xiàn)場(chǎng)裝置相比，如果現(xiàn)場(chǎng)裝置已經(jīng)成功運(yùn)行了十年，當(dāng)緊急時(shí)，注意到具有建議的維護(hù)動(dòng)作的診斷輸入的現(xiàn)場(chǎng)裝置可以不建議該維護(hù)動(dòng)作。
[0050]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了可用狀態(tài)指示相對(duì)于時(shí)間的變化的圖表?？捎脿顟B(tài)指示200與指標(biāo)202進(jìn)行比較，以確定整個(gè)可用狀態(tài)是否需要校正動(dòng)作。指標(biāo)202可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇ⅲ莾?yōu)選地利用與其相關(guān)的存儲(chǔ)在每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置中的指標(biāo)使用高加速壽命試驗(yàn)(HALT)建立。如圖4中所示，可用狀態(tài)指示經(jīng)歷超過(guò)指標(biāo)202的兩個(gè)偏移。這些偏移可以由各種變量中的任一個(gè)或它們的組合產(chǎn)生。每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置優(yōu)選地包括規(guī)則，如果經(jīng)歷任何這種偏移，所述規(guī)則使現(xiàn)場(chǎng)裝置報(bào)告劣化，或者在一組數(shù)量的偏移或一段持續(xù)時(shí)間的偏移發(fā)生之后，現(xiàn)場(chǎng)裝置可以報(bào)告劣化。
[0051]圖5是示出了沿劣化曲線可以如何預(yù)測(cè)可用狀態(tài)指示200的示例性圖表。因此，在時(shí)間h處觀察的實(shí)際可用狀態(tài)指示可以用于計(jì)算可用狀態(tài)指示將在時(shí)間h達(dá)到的某一水平。因此，可動(dòng)作的維護(hù)信息可以包括應(yīng)該執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作時(shí)的將來(lái)時(shí)間。通過(guò)計(jì)算劣化斜率，甚至可以使用第一命令數(shù)學(xué)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)何時(shí)可用狀態(tài)指示將達(dá)到一定閾值。預(yù)測(cè)機(jī)160可以使用以上列舉的、在軟件、硬件或它們的任意組合中實(shí)現(xiàn)的任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)或技術(shù)的組合。
[0052]本發(fā)明的實(shí)施例大致上為基于微處理器的智能型現(xiàn)場(chǎng)裝置提供了大量?jī)?yōu)點(diǎn)。實(shí)施例相對(duì)于模糊的原始報(bào)警數(shù)據(jù)大致為用戶提供了關(guān)于維護(hù)的可動(dòng)作信息。此外，為用戶提供預(yù)測(cè)信息，使得在過(guò)程變量信息變壞而不能使用之前采取動(dòng)作以便控制。此外，經(jīng)由控制試驗(yàn)程序可以經(jīng)驗(yàn)地開(kāi)發(fā)和改進(jìn)各種算法。此外，算法優(yōu)選地在現(xiàn)場(chǎng)裝置存儲(chǔ)器中是固有的，這減小主機(jī)依賴性。最后，可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞?包括經(jīng)由增強(qiáng)的電子設(shè)備描述語(yǔ)言(EDDL)技術(shù))報(bào)告推薦的維修動(dòng)作。
[0053]雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可以在形式和細(xì)節(jié)方面做改變。
【權(quán)利要求】
1.一種現(xiàn)場(chǎng)裝置，包括: 微處理器； 存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器能夠操作地連接到所述微處理器；以及 至少一個(gè)診斷輸入，所述至少一個(gè)診斷輸入能夠操作地連接到所述微處理器； 其中，所述微處理器運(yùn)行存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的指令，以根據(jù)所述至少一個(gè)診斷輸入提供至少一個(gè)可動(dòng)作的維護(hù)消息，且 其中，所述微處理器基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令執(zhí)行算法，所述算法能夠獲取包括診斷輸入的一個(gè)或多個(gè)輸入，并提供可動(dòng)作的維護(hù)信息，如此，所述微處理器做出關(guān)于應(yīng)該采取何種類型、多少數(shù)量和多少定時(shí)的正確維護(hù)動(dòng)作的大量決定、然后將所述大量決定作為單個(gè)消息被現(xiàn)場(chǎng)裝置顯示或者被通信給控制室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷輸入包括現(xiàn)場(chǎng)裝置診斷輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷輸入包括應(yīng)用信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷輸入包括過(guò)程變量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷輸入包括過(guò)程可變性。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷輸入包括所述現(xiàn)場(chǎng)裝置的環(huán)境的特征。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷輸入還包括所述現(xiàn)場(chǎng)裝置的環(huán)境的相對(duì)變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷輸入包括將所述現(xiàn)場(chǎng)裝置暴露到過(guò)程變量的極值的指示。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷輸入包括所述現(xiàn)場(chǎng)裝置的電子儀器的診斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷包括傳感器漂移。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷輸入包括環(huán)路診斷輸入。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷包括現(xiàn)場(chǎng)裝置分路電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷包括過(guò)程環(huán)路電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷包括現(xiàn)場(chǎng)裝置端電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)診斷包括堵塞線路診斷。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，進(jìn)一步包括預(yù)測(cè)機(jī)，并且其中，所述微處理器使用所述預(yù)測(cè)機(jī)以生成維護(hù)時(shí)間間隔，所述可動(dòng)作的維護(hù)應(yīng)該在所述維護(hù)時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)可動(dòng)作的維護(hù)消息被所述現(xiàn)場(chǎng)裝置顯示。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述至少一個(gè)可動(dòng)作的維護(hù)消息經(jīng)過(guò)過(guò)程控制環(huán)路傳送。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，使用增強(qiáng)的EDDL技術(shù)傳送所述至少一個(gè)可動(dòng)作的維護(hù)消息。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中，所述微處理器根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的指令執(zhí)行算法，并且其中，所述算法能夠在制造所述現(xiàn)場(chǎng)裝置之后被改變。
21.一種利用現(xiàn)場(chǎng)裝置處理診斷數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括步驟: 提供至少一個(gè)診斷輸入到在所述現(xiàn)場(chǎng)裝置中運(yùn)行的算法； 通過(guò)使用所述算法，獲取包括診斷輸入的一個(gè)或多個(gè)輸入，并提供至少一個(gè)可動(dòng)作的維護(hù)信息，如此，所述微處理器做出關(guān)于應(yīng)該采取何種類型、多少數(shù)量和多少定時(shí)的正確維護(hù)動(dòng)作的大量決定；以及 經(jīng)過(guò)過(guò)程控制環(huán)路將所述大量決定作為單個(gè)消息輸送。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK103645727SQ201310596872
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2006年9月26日
【發(fā)明者】馬克·S·舒梅切爾, 埃夫倫·埃爾于雷克 申請(qǐng)人:羅斯蒙德公司