專利名稱：在工藝系統(tǒng)中檢測事件的裝置的制作方法
背景技術：
本發(fā)明涉及與工業(yè)用途類型的工藝控制環(huán)路耦合的裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及通過監(jiān)控工藝信號檢測工藝控制系統(tǒng)中的事件。
工藝控制環(huán)路在諸如煉油廠之類的工業(yè)中被用于控制工藝操作。發(fā)送器是環(huán)路的特有部分并設置于現(xiàn)場，用以測量并向例如控制室的設備發(fā)送諸如壓力、流量或溫度之類的工藝變量。如閥門控制器之類的控制器也是工藝控制環(huán)路的部分，它根據(jù)從控制環(huán)路上接收到的或是內部產生的控制信號控制閥門的位置。其它還有例如控制電動機或電磁線圈的控制器?？刂剖以O備也是工藝控制環(huán)路的部分，它使控制室中的操縱人員或是計算機能夠根據(jù)從現(xiàn)場的發(fā)送器接收到的工藝變量監(jiān)測工藝，并通過向相應的控制裝置發(fā)送控制信號作出控制工藝的響應。另一個可以是控制環(huán)路部分的工藝裝置就是便攜式的通話裝置，它能在工藝控制環(huán)路上監(jiān)測和發(fā)送工藝信號。一般說來，這些就是用于構造形成環(huán)路的裝置。
最好是檢測到在工藝控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的事件。一般說來，現(xiàn)有技術已限于簡單的檢測技術。例如，監(jiān)測到壓力之類的工藝變量，且當工藝變量超過預定的限度時，發(fā)出警報聲或是啟動保險斷路。然而，為了鑒別觸發(fā)報警的事件，就必需使用復雜的模型，而它在為進行大量計算所需的能量與資源受到限制的工藝環(huán)境中是難以實現(xiàn)的。發(fā)明概要在一工藝控制系統(tǒng)中的一個裝置，包含接收一工藝信號的一輸入。該裝置包含容納額定參數(shù)值和規(guī)則的存貯器。在一項實施例中，一個額定參數(shù)涉及工藝信號和靈敏度參數(shù)的系列數(shù)值。裝置中的計算電路計算工藝信號的統(tǒng)計參數(shù)，并按照所存的規(guī)則對統(tǒng)計參數(shù)和所存的額定參數(shù)值進行運算。計算電路根據(jù)規(guī)則的計值給出一個與工藝控制系統(tǒng)中的一項事件有關的事件輸出。輸出電路對事件輸出作出響應提供一個輸出。在一項實施例中，統(tǒng)計參數(shù)是從包括標準偏離、平均值、取樣偏差、范圍、均方根及變化率在內的參數(shù)組中選出的。在一項實施例中，從包括信號尖峰、信號漂移、信號偏置、信號噪聲、信號保留、信號過猛，循環(huán)信號、雜散信號和非線性信號在內的信號組中選出規(guī)則檢測事件。
本發(fā)明的裝置包括諸如發(fā)送器、控制器、電動機、傳感器、閥門、通話機或控制室設備之類的任何工藝裝置。


圖1為包括發(fā)送器、控制器、手持通話機和控制室在內的工藝控制環(huán)路的簡化示圖。
圖2為本發(fā)明工藝裝置的方框圖。
圖3為運用規(guī)則計算統(tǒng)計參數(shù)和靈敏度參數(shù)給出工藝事件輸出的示圖。
圖4為表示各種類型事件工藝信號輸出隨時間變化的曲線圖。
圖5示出按照本發(fā)明工藝事件運行的推理機的方框圖。
圖6為用于本發(fā)明的推理機的簡化方框圖。最佳實施例的詳細說明工藝變量一般是在工藝過程中要受到控制的主要變量。作為這里所用到的工藝變量是指描述諸如壓力、流量、溫度、產品等級、pH值、混濁度、振動、位置、電機電流、任何其它工藝特性等等的工藝條件?？刂菩盘柺侵?除工藝變量之外的)用于控制工藝的任何信號。例如，控制信號是指諸如溫度、壓力、流量、產品等級、pH值或混濁度等所要求的工藝變量值(即設置值)，它由一控制器進行調節(jié)或是用于控制工藝。此外，控制信號是指校對值、報警、報警條件、輸送給控制元件的信號諸如輸往閥門調節(jié)器的閥門位置信號以及輸往加熱元件的能量等能、電磁線圈開/關信號等、或是與工藝控制有關的任何其它信號。這里所用的診斷信號包括與工藝控制環(huán)路中的裝置和元件有關的運行信息，但不包括工藝變量或控制信號。例如，診斷信號包括閥門桿位置、施加的力矩或力、調節(jié)器壓力、用于調節(jié)閥門的壓縮氣體的壓力、電壓、電流、功率、電阻、電容、電感、裝置溫度、靜磨擦、磨擦力、全開和全關位置、移動、頻率、幅度、頻譜和頻譜成分、剛性、電場或磁場強度、周期、密度、運動、電動機的反電動勢、電動機電流、與環(huán)路有關的參數(shù)(如控制環(huán)路電阻、電壓或電流)、或在系統(tǒng)中可以檢測或測量到的其它任何參數(shù)。還有就是，工藝信號是指與工藝過程中的工藝或元件有關的任何信號，例如一項工藝變量、一個控制信號或是一個診斷信號。工藝裝置包括形成工藝控制環(huán)路的部分或與工藝控制環(huán)路耦合并在工藝控制或監(jiān)視中使用的任何裝置。
圖1是一工藝控制系統(tǒng)2的例子示圖，它包括運送工藝流體的工藝管道4和帶環(huán)路電流I的雙線工藝控制環(huán)路6。一個發(fā)送器8，與諸如一個調節(jié)器、閥門、一個泵、電機或電磁線圈之類的環(huán)路中的最終控制元件耦合的控制器10，通話器12以及控制室14，它們是組成工藝控制環(huán)路6的全部。要明白環(huán)路6是用一種結構表示的，而任何適合的工藝控制環(huán)路都是可以使用的，諸如4-20毫安的環(huán)路、2、3或4線的環(huán)路、多壓差環(huán)路以及按哈爾特(HART)菲爾德奔斯(Fieldbus)或其它數(shù)字或模擬通信規(guī)約運行的環(huán)路。在運行中，發(fā)送器8用傳感器16測出流量之類的工藝變量并在環(huán)路6上傳送測得的工藝變量。此工藝變量可以由控制器/閥門調節(jié)器10、通話機12和/或控制室設備14所接收?？刂破?0被繪示成與閥門18耦合并能通過調節(jié)閥門18控制工藝，用以改變管道4中的流體?？刂破?0在環(huán)路6上接收一來自譬如控制室14、發(fā)送器8或通話機12的控制輸入并作出調節(jié)閥門18的響應。在另一實施例中，控制器10根據(jù)在環(huán)路6上接收到的工藝信號開始產生控制信號。通話器12可以是圖1中所示的便攜式通話器，也可以是永久裝設的監(jiān)視工藝并進行計算的工藝部件。工藝裝置包括譬如圖1中所示的發(fā)送器8(如可從羅斯蒙特公司買到的3095型發(fā)送器)、控制器10、通話機12和控制室14。另一類工藝裝置則為一臺個人計算機(PC)、可編程的邏輯部件(PLC)或是其它采用合適的輸入/輸出電路與環(huán)路耦合的計算機使得能在環(huán)路上進行監(jiān)視、管理和/或傳送。
圖1中所示的任何工藝裝置8、10、12或14可以包含本發(fā)明的事件監(jiān)視電路。圖2為形成部分環(huán)路6的工藝裝置40的方框圖。裝置40表示成一般形式，并可以包含諸如發(fā)送器8、控制器10、通話機12或控制室設備14之類的任何工藝裝置?？刂剖以O備14可以包括譬如一個用一PLC實現(xiàn)的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)(DCS)，而控制器也可以包括一個“靈活的”電機和泵。工藝裝置40包括與環(huán)路6在端部44耦合的輸出/輸出(I/O)電路42。I/O電路具有按已有技術預選的適合于與裝置40往來通信的輸入與輸出阻抗。裝置40包括與I/O電路42耦合的微處理器46、與微處理器46耦合的存貯器48以及與微處理器46耦合的時鐘50。微處理器46接收一工藝信號輸入52。方框輸入是用來表示任意工藝信號的輸入，并且如前面說明的，工藝信號輸入可以是一項工藝變量，或是一項控制信號，并且可以是從使用I/O電路42的環(huán)路6接收到的或者可以是由現(xiàn)場裝置40的內部產生的?，F(xiàn)場裝置40是用一個傳感器輸入通道54和一個控制通道56表示的。一般說來，如發(fā)送器8之類的發(fā)送器將僅僅包括傳感器輸入通道54，而像控制器10之類的控制器則僅僅包括一條控制通道56。環(huán)路6上的其它裝置如通話機12和控制室設備14可以不包含通道54和56。要明白裝置40可以包含多條通道監(jiān)視多項工藝變量并且/或者控制多個相應的控制元件。
傳感器輸入通道54包括傳感器16，它測出工藝變量并向放大器58提供傳感器輸出，放大器58有經(jīng)模一數(shù)傳換器60進行數(shù)字化的輸出。通道54通常在像發(fā)送器8之類的發(fā)送器中使用。補償電路62補償數(shù)字化的信號并向微處理器46提供一數(shù)字的工藝變量信號。在一項實施例中，通道54包括一條接收一診斷信號的診斷通道。
當工藝裝置40像控制器8那樣的控制器工作時，裝置40包括帶有例如閥門之類控制元件18的控制通道56?？刂圃?8通過數(shù)一模轉換器64、放大器66和調節(jié)器68與微處理器46耦合。數(shù)一模轉換器64使一來自微處理器46輸出指令數(shù)字化，經(jīng)放大器66放大。調節(jié)器68根據(jù)來自放大器66的輸出控制控制元件18。在一項實施例中，調節(jié)器68直接與環(huán)路6耦合并對流過環(huán)路6的電流I作出響應控制一個壓縮氣體源(未示出)對控制元件18定位。在一項實施例中，控制器10包括用以控制一控制元件的控制通道56并且還包括傳感器輸入通道54，傳感器輸入通道54提供諸如閥門件位置、力、力矩、調節(jié)器壓力、壓縮空氣源的壓力等等的一類診斷信號。
在一項實施例中，I/O電路42提供用于全部啟動工藝裝置40中的其它電路的功率輸出，而工藝裝置40是用來自環(huán)路6的電源。一般情況下，如發(fā)送器8或控制器10之類的現(xiàn)場裝置是脫離環(huán)路6供電的，而通話機12或控制室14則有單獨的電源。如前所述，工藝信號輸入52向微處理器46提供一工藝信號。工藝信號可以是來自傳感器16的一項工藝變量、向控制元件18提供的控制輸出、由傳感器16發(fā)送的一項診斷信號、或是在環(huán)路6上接收到的一項控制信號、工藝變量或診斷信號、或是通過如其它I/O通道之類的某些其它途徑接收或產生的一項工藝信號。
還有一個與微處理器46相連的用戶I/O電路76，并在裝置40和一用戶之間提供通信。在一般情況下，用戶I/O電路76包括一輸出的顯示和音響以及一輸入的鍵盤。在一般情況下，通話機12和控制室14包括能使用戶監(jiān)視和輸入工藝信號的I/O電路76，這些工藝信號有如工藝變量、控制信號(設置值、校準值、報警、報警條件等等)以及如在以后所述的規(guī)則、靈敏度參數(shù)和序列值。用戶還可以使用通話機12或控制室14中的電路76在環(huán)路6上與發(fā)送器8和控制器10相互發(fā)送和接收這樣一些工藝信號。此外，這樣的電路能在發(fā)送器8、控制器10或是任何其它工藝裝置40中直接實現(xiàn)。
微處理器46按照存在存貯器48中的程序進行工作。存貯器48也包含本發(fā)明的序列值78、規(guī)則80和靈敏度參數(shù)82。靈敏度參數(shù)82和序列值78的組合提供了額定值79。圖3示出邏輯實現(xiàn)裝置40的方框圖83。邏輯方框84接收工藝信號并為工藝信號計算統(tǒng)計參數(shù)。這些統(tǒng)計參數(shù)包括例如，標準偏離、平均、取樣偏差、均方根(RMS)、范圍(ΔR)以及工藝信號的改變率(ROC)。這些由以下公式給出mean=X-=1NΣi-1NXi]]>式1RMS=1NΣi-1NXi2]]>式2σ=standarddeviation=variance]]>=S2=1n-1Σi-1N(Xi-X-)2]]>式3ROC=ri=Xi-Xi-1T]]>式4ΔR＝XMAX-XMIN式5其中N為取樣周期內的數(shù)據(jù)點總數(shù)，Xi和Xi-1為工藝信號的兩相鄰值，兩T則為兩值之間的時間間隙。此外，XMAX和XMIN分別是在整個取樣或序列時間周期內工藝信號的最大和最小值。這些統(tǒng)計參數(shù)是單獨地或以任意組合進行計算的。大家將會了解到，除在以后要明顯設置可用于分析工藝信號的那些統(tǒng)計參數(shù)之外，本發(fā)明包括任何統(tǒng)計參數(shù)。所計算的統(tǒng)計參數(shù)由規(guī)則計算方框86接收，此規(guī)則方框86按存貯器48中所存的規(guī)則80運算。規(guī)則方框還從存貯器48接收序列值78。序列值是工藝信號的額定(即標準的)或統(tǒng)計參數(shù)值并包含與邏輯方框84所用相同的統(tǒng)計參數(shù)(標準偏離、平均、取樣偏差、均方根(RMS)、范圍和改變率等等)。在另一項實施例中，序列值由生產者提供并在制造時存在發(fā)送器40的存貯器48中。在另一項實施例中，序列值由環(huán)路6上的尋址裝置周期地更新。在又是另一項實施例中，輸入電路76可以產生或接收序列值或是用于向環(huán)路6上的另一工藝裝置發(fā)送序列值。在又一項實施例中，由統(tǒng)計參數(shù)邏輯方框84產生序列值，在正常時工藝運行期間，邏輯方框84產生或得到額定或正常的統(tǒng)計參數(shù)。這些統(tǒng)計參數(shù)用于產生存貯器48中約序列值供將來使用。這就使得能為每個特定的環(huán)路和運行條件進行序列值78的動態(tài)調節(jié)。在此實施例中，根據(jù)工藝動態(tài)響應時間為用戶提供可選的時間周期對統(tǒng)計參數(shù)84進行監(jiān)控。
規(guī)則方框86從存貯器48接收靈敏度參數(shù)82。規(guī)則邏輯方框86提供不同規(guī)則數(shù)的例子，每一靈敏度參數(shù)值82提供一可接收的范圍或是由所計算的統(tǒng)計參數(shù)84和相應序列值78之間的相應規(guī)則所確定的關系。靈敏度參數(shù)值82可以由生產者設置，在環(huán)路6上接收到或是用輸入電路76輸入。靈敏度參數(shù)要為特定的應用進行調節(jié)。例如，在工藝控制的應用中要求有高精度，靈敏度參數(shù)就要設置成使工藝信號相對于序列值只能有小量偏差。使用靈敏度參數(shù)使得診斷和事件檢測作出的決定能夠根據(jù)特定的工藝和用戶的要求作出控制。
圖4為一例工藝信號隨時間的變化，它示出利用本發(fā)明檢測的各種工藝事件(如正常、偏置、漂移、噪聲、尖蜂和滯留)。圖4中所示工藝信號以正常狀態(tài)起始而后移向偏置條件。接著，工藝信號經(jīng)一漂移條件，繼之以噪聲信號條件。最后，在工藝信號中出現(xiàn)一系列尖峰事件，繼之以滯留條件。下面講述檢測這些事件所用的規(guī)則。漂移當一工藝信號在此期間自其確切(即額定)值改變時就出現(xiàn)漂移。本發(fā)明的一項實施例包括一種運用統(tǒng)計參數(shù)平均值(μ)、序列參數(shù)平均值(μ′)和調諧參數(shù)α檢測漂移的規(guī)則。
漂移靈敏度由信號靈敏度參數(shù)α控制。α代表在正常平均信號電平以上或以下的百分比，在漂移或檢測到事件之前它是可以容許的。通過規(guī)則計算方框86進行的下列規(guī)則檢測一項漂移事件若μ＜μ′(1-α) 則為負漂移事件若μ＞μ′(1+α) 則為正漂移事件其中μ為來自84的工藝信號電流平均值，μ′為來自78的序列平均值，而α則為限定對平均值的可接受變動的來自82的靈敏度參數(shù)。此外，在整個期間監(jiān)測著平均值。漂移事件只是在一系列連續(xù)取樣期間平均值離開了序列值時才能檢測到。序列平均值(μ′)可以在工藝正常運行期間由序列裝置40得到。偏置偏置是一時漂移到所預期的信號電平以上或以下一個“平穩(wěn)的”確定電平的結果。一旦停止漂移，所形成的信號就被偏置，有時稱為對確切/額定值的偏移。偏置是利用在檢測漂移中所用的同一規(guī)則進行檢測的。此外，在整個期間監(jiān)測著平均值。若是平均值未連續(xù)偏離序列平均值(μ′)，這時就將事件定為偏置，而非漂移。噪聲一種不同的組合規(guī)則、調諧參數(shù)和序列值檢測工藝信號中的噪聲。噪聲檢測的靈敏度是通過調節(jié)靈敏度參數(shù)β進行調節(jié)的。β是在一項噪聲檢測之前能夠超出序列標準偏離(σ′)的電流標準偏離(σ)總量。例如，當工藝信號為序列值的兩倍噪聲時，只要用戶想檢測噪聲事件，就要將β發(fā)送至2.0。還通過規(guī)則利用范圍(ΔR)將噪聲與正常的信號變動區(qū)分開。用于噪聲檢測的一例規(guī)則是若σ＞βσ′并且ΔR＞ΔR′則檢測到噪聲。其中σ和σ′分別是電流和序列的標準偏離，ΔR和ΔR′分別為電流和序列的范圍，而β則為噪聲靈敏度參數(shù)。滯留又是另一項組合規(guī)則、統(tǒng)計值、調諧參數(shù)和序列值檢測工藝信號中的滯留條件。“滯留”工藝信號是以工藝信號不隨時間改變?yōu)槠錀l件。滯留靈敏度是通過調節(jié)靈敏度參數(shù)82的γ得到控制的。γ的數(shù)值表示成序列標準偏離(σ′)的百分比，并代表引發(fā)一次滯留事件檢測要與序列值有多么小的標準偏離改變。例如，當工藝信號的噪聲級為序列值的一半時，若是用戶希望檢測一次滯留條件，就要將γ設置成等于百分之50(0.5)。此外，還能利用信號范圍(ΔR)消除隨著小信號出現(xiàn)的誤差。一例規(guī)則為若是(σ+ΔR)≤γ(σ′+ΔR′)則檢測到一次滯留事件。尖峰利用一種不同的組合規(guī)則、一個統(tǒng)計數(shù)值、序列值和靈敏度參數(shù)檢測一次尖峰事件。當信號在瞬間達到一個極值時出現(xiàn)了尖峰事件。對工藝信號中的尖峰的靈敏度是通過調節(jié)來自82中所存δ的靈敏度參數(shù)進行控制的。δ是在兩相鄰數(shù)據(jù)點之間可接受序列的最大改變率(ΔPmax)。例如，若是用戶希望檢測到任何尖峰具有來自方框84的相對于序列值的改變率(ROC)超過來自方框78的Δγmax的30％，來自82的δ就要設置達1.30。一例規(guī)則為若是ROC＞δ·Δγmax則檢測到一次尖峰事件。
其它規(guī)則包括檢測工藝信號中的循環(huán)振蕩的循環(huán)規(guī)則和檢測工藝信號中的不穩(wěn)定狀況的不穩(wěn)定規(guī)則。應該了解到，其它規(guī)則可以實現(xiàn)對工藝信號中其它事件的觀察并可使用不同的公式或計算方法檢測一次事件。一項規(guī)則可以對一個以上的統(tǒng)計參數(shù)或是對一個以上的工藝信號進行運算。例如，若是流速之類的工藝變量超過了預定的極限，而另一工藝溫度之類的工藝變量形成峰值，一項規(guī)則就能確定工藝過熱并可存在緊急關斷的條件。此外，另一類規(guī)則是以模糊邏輯實現(xiàn)的，其中的統(tǒng)計參數(shù)是由一靈敏度參數(shù)對其運算的，靈敏度參數(shù)是用來表示序列值成員資格函數(shù)。
這里所討論的所有規(guī)則按照規(guī)則的運用提供工藝事件的輸出。應該了解到，根據(jù)規(guī)則的運用，工藝事件輸出可以有多個分離的或連續(xù)的數(shù)值。要注意靈敏度參數(shù)和序列值的組合提供了一個額定參數(shù)值，而規(guī)則對額定參數(shù)值和統(tǒng)計參數(shù)進行運算?？梢圆捎眉訖嗥骄蚴呛线m的模糊邏輯將各式各樣的工藝信號、參數(shù)和序列值組合起來。成員函數(shù)包括譬如，梯形的和三角形的函數(shù)。例如，可以在所選的成員函數(shù)上標繪統(tǒng)計參數(shù)。然后在編序中用這些產生序列值，并產生供規(guī)則使用的統(tǒng)計參數(shù)。
在一項實施例中，通過判定工藝穩(wěn)定求得序列值，并產生一段可選定期間的統(tǒng)計參數(shù)。這些就作為序列值貯存起來。可選定期應與取樣期或與為產生統(tǒng)計參數(shù)所用方框的運行期大致相同。這一處理可以由使用者啟動或是自動進行。
輸出的規(guī)則可以在環(huán)路6上傳送，在用戶的I/O電路76上輸出，貯存起來供今后使用，用作向另一規(guī)則或控制函數(shù)之類的另一計算輸入，或是以任何適合的方式使用。在另一項實施例中，本發(fā)明監(jiān)測有關的工藝信號并進行比較，而且在這些信號之間進行相關。例如，在圖2中諸如A/D轉換器60的輸出之類的信號、補償電路62和通過環(huán)路6的電流I可以按照圖3進行分析。例如，多種工藝信號都要在以后經(jīng)過靈敏度參數(shù)、規(guī)則和序列值的適合組合設置成所要求的相互容許的范圍內。
圖5是一幅示出推理機102的方框圖100。推理機102歸屬于工藝裝置40，是環(huán)路6的部分，并接收工藝變量104、控制信號106和工藝事件108。工藝事件是按照本發(fā)明檢測到的。推理機102包括計算電路110和工藝數(shù)據(jù)112。工藝數(shù)據(jù)112可以包括，譬如，錄入的工藝變量之類的歷史信息、控制信號、工藝事件或其它工藝信號，并且可以包含進一步確定所監(jiān)測的工藝的專用信息。根據(jù)出現(xiàn)的工藝事件，推理機102判定在各種工藝裝置中哪一個部件失效。計算電路110分析工藝變量104、控制信號106、工藝事件108和其它工藝信號以判定產生工藝事件的原因。計算電路按照諸如在一種專家系統(tǒng)的已有技術中使用過的一系列規(guī)則進行運算。計算電路110對包括工藝數(shù)據(jù)112在內的所有輸入進行運算并提供一警告信號之類的失效元件輸出。例如，若是檢測到漂移事件，推理機102就運行以判定漂移的原因。例如，漂移可能是由于改變控制的設置點造成的，在此情況下計算電路110就判定控制環(huán)路為正常運行。然而，若是設置點并未改變，推理機還要進一步分析各種輸入，并如，通過相應的診斷檢查裝置的完善狀況作出諸如閥門電機、泵、振動設備等等工藝事件的報告。例如，若對閥門表示出閥門運行正常，則此時推理機要進行發(fā)送器的診斷以判定發(fā)送器及其有關的傳感器是否運行正常。這些診斷可以是觀察從角度檢查特定元件得到的信息，也可以是觀察從上流程或下流程傳感器等等之類的控制環(huán)路上的其它來源接收到的信息。計算電路110使用諸如一系列規(guī)則、模糊邏輯或神經(jīng)網(wǎng)絡之類的任何合適的計算技術。在一項最佳實施例中，推理機是用微處理器和存貯器實施的，并可設置在某些遙控位置或其自身現(xiàn)場的控制室中。推理機102可以用圖1中所示任何工藝裝置8、10、12或14實施。能向工作人員提供失效元件輸出，或者通過增加在環(huán)路上作進一步診斷的計算電路能夠使其得到利用。
圖6示出一幅如象機器102那樣按照一種規(guī)則基準運行的簡化推理樣機的方框圖200。根據(jù)出現(xiàn)的工藝事件，在框202處推理機102檢查工藝事件以鑒別所檢測到的特定事件。若事件為漂移事件，則使控制移至框204。若事件為尖峰、噪聲或偏置之類的某種其它事件，則使控制移至按照檢測到特定事件所組成的規(guī)則基準上。在框204處，推理機檢查觀察工藝設置點是否有新的改變。若是重新改變了設置點，則提供一輸出表示工藝在它的正常范圍內運行，而所檢測到的漂移是因改變設置點造成的。然而，若是設置點未經(jīng)改變，推理機就移至框206進行進一步的診斷。在框206處，推理機指示工藝裝置40在診斷電路板上測試以進一步判定漂移的原因。在208處，若是用裝置40進行的診斷鑒別出漂移的原因，推理機就提供一鑒別失效部件的輸出。然而，若是診斷表示為裝置40正常運行，推理機就指示有關裝置在框210進行診斷。例如，有關裝置可以是上流程或下流程、控制器或發(fā)送器。在框212處，推理機判定有關的工藝裝置之一是否為失效裝置。若是引起漂移的是有關裝置之一的失效，推理機就提供一鑒別裝置和失效部件的輸出。若是有關裝置無一有差錯，推理機就在框214處觀察其它工藝信號企圖在框216處鑒別已知的工藝條件。若漂移是由于一已知的工藝條件引起的，例如，因向一儲備箱充入工藝流體而引起流體壓力下降。若知道了工藝條件，就鑒別了特定條件。若工藝條件未知，工作人員就得到通知告訴未能鑒別已檢測到的漂移事件產生的原因。根據(jù)任何的各種規(guī)則，推理機可在流程卡200中的任一點起動關斷程序關斷工藝。如前面所討論的，真正的推理機將包含非常多的復雜的規(guī)則基準以及/或者專門對各種工藝控制應用采取更加復雜的諸如模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡之類的邏輯形式。
盡管本發(fā)明已參照最佳實施例進行了描述，專業(yè)人員將會承認那些在形式和細節(jié)上所能作出的改變仍不脫離本發(fā)明的精神和范圍。例如，這里描述的所有各種各樣的功能和電路能夠用包括軟件、專用集成電路(ASIC)、模糊邏輯技術、或者甚至模擬工具在內的任何合適的電路進行實施。此外，工藝裝置可以包含任意輸入和控制通道的數(shù)量和組合，并可對任何數(shù)量的、單獨的或是組合的工藝信號進行運算，而且規(guī)則也可依此運算。
權利要求
1.一種與工藝控制環(huán)路耦合的工藝裝置，其特征在于，它包括一工藝信號輸入裝置，用于提供與一種工藝有關的一工藝信號；存貯器，容納一額定參數(shù)值和一規(guī)則；計算電路，計算數(shù)字化的工藝變量的統(tǒng)計參數(shù)并根據(jù)規(guī)則對統(tǒng)計參數(shù)和額定參數(shù)值進行運算以及對根據(jù)運算檢測到工藝中的事件作出響應提供一事件輸出；以及輸出電路，輸出事件輸出。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的額定參數(shù)值包括一序列值和一靈敏度參數(shù)。
3.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的工藝控制環(huán)路是從由雙線工藝控制環(huán)路、三線工藝控制環(huán)路和四線工藝控制環(huán)路組成的一組中選出的。
4.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的裝置完全是從工藝控制環(huán)路接收電源產生動力的。
5.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的統(tǒng)計參數(shù)是從由標準偏離、平均值、取樣偏差、均方根、范圍和變化率組成的一組中選出的。
6.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的計算電路根據(jù)多個統(tǒng)計參數(shù)提供事件輸出。
7.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的規(guī)則是從由尖峰、漂移、偏置、噪聲和滯留組成的一組中選出的。
8.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的計算電路包含模糊邏輯而規(guī)則則采用一成員函數(shù)。
9.按照權利要求8所述的裝置，其特征在于，在存貯器中所存的包含模糊成員函數(shù)在內并且其中的計算電路在規(guī)則運算前將成員函數(shù)用于統(tǒng)計參數(shù)。
10.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的工藝信號輸入裝置包括一傳感器輸入通道并且工藝信號包括一工藝變量。
11.按照權利要求10所述的裝置，其特征在于，其中的傳感器輸入通道包括一傳感器，提供一與工藝有關的傳感器輸出；以及一模擬一數(shù)字轉換器，將傳感器輸出轉換成數(shù)字化的工藝變量。
12.按照權利要求11所述的裝置，其特征在于，其中的傳感器是從由壓力、溫度、酸度、流量、混濁度、水平傳感器、位置、電導率、電機電流、電機反電動勢和振動組成的一組中選出的。
13.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的工藝信號輸入裝置包括一控制通道并且工藝信號包括一控制信號。
14.按照權利要求13所述的裝置，其特征在于，其中的控制通道包括一控制元件，用于控制工藝；以及一調節(jié)器，用于調節(jié)控制元件。
15.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的工藝信號輸入裝置包括與控制環(huán)路耦合并從工藝控制環(huán)路接收工藝信號的輸入電路。
16.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的輸出電路與工藝控制環(huán)路耦合并在工藝控制環(huán)路上傳送事件輸出。
17.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的輸出電路包括用于向用戶輸出事件輸出的用戶輸出電路。
18.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，其中的工藝信號輸入裝置包括一診斷通道并且工藝信號包括一與用于控制工藝的一控制元件有關的診斷信號。
19.按照權利要求18所述的裝置，其特征在于，其中的診斷信號是從由閥門桿位置、力和壓力組成的一組中選出的。
20.按照權利要求14所述的裝置，其特征在于，其中的調節(jié)器包括一電動機并且控制元件包括一由電動機操縱的泵。
21.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，包括一與事件輸出耦合用于在工藝控制環(huán)路上進行診斷的推理機。
22.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，其中的計算電路在工藝控制環(huán)路正常運行期間監(jiān)測統(tǒng)計參數(shù)并借以產生序列值。
23.一種在工藝控制環(huán)路中的發(fā)送器，其特征在于，它包括一傳感器，它測量一種工藝變量；一模擬一數(shù)字轉換器，它與傳感器耦合并有一數(shù)字化的工藝變量輸出；一存貯器，它容納一額定參數(shù)值和一規(guī)則；計算電路，它與存貯器和模一數(shù)轉換器耦合，計算電路計算一數(shù)字化工藝變量的統(tǒng)計參數(shù)，根據(jù)規(guī)則和額定參數(shù)運用統(tǒng)計參數(shù)并提供一工藝事件輸出作出響應；以及輸出電路，它與工藝控制環(huán)路耦合并在環(huán)路上輸出工藝事件輸出。
24.按照權利要求23所述的發(fā)送器，其特征在于，其中的額定參數(shù)值包括一序列值和一靈敏度參數(shù)。
25.按照權利要求23所述的發(fā)送器，其特征在于，其中的裝置完全是從工藝控制環(huán)路接收電源產生動力的。
26.按照權利要求23所述的發(fā)送器，其特征在于，其中的規(guī)則是從由信號尖峰、信號漂移、信號偏置、信號噪聲和信號滯留組成的一組中選出的。
27.按照權利要求23所述的發(fā)送器，其特征在于，其中的傳感器是從由壓力、酸度、流量、混濁度和水平傳感器組成的一組中選出的。
28.按照權利要求23所述的發(fā)送器，其特征在于，它包括用于補償數(shù)字化工藝變量并與模一數(shù)轉換器耦合的補償電路。
29.按照權利要求24所述的發(fā)送器，其特征在于，其中的計算電路在工藝控制環(huán)路正常運行期間監(jiān)測統(tǒng)計參數(shù)并借以產生序列值。
30.一種為在一工藝控制系統(tǒng)中由一工藝裝置進行檢測一工藝事件的方法，其特征在于，它包括取得一與工藝有關的工藝信號；從存貯品中取出一規(guī)則；從存貯器中取出一額定參數(shù)；計算一工藝信號的統(tǒng)計參數(shù)；按照規(guī)則所確定的關系將統(tǒng)計參數(shù)與額定值進行比較；以及根據(jù)比較步驟作出響應提供一工藝事件輸出。
31.按照權利要求30所述的方法，其特征在于，其中的額定參數(shù)值包括一序列值和一靈敏度參數(shù)。
32.按照權利要求30所述的方法，其特征在于，其中的工藝信號包括一工藝變量。
33.按照權利要求30所述的方法，其特征在于，其中的工藝信號包括一控制信號。
34.按照權利要求30所述的方法，其特征在于，其中的工藝信號包括一診斷信號。
35.按照權利要求31所述的方法，其特征在于，它包括在正常運行期間計算工藝變量的統(tǒng)計參數(shù)以及將統(tǒng)計參數(shù)作為序列的數(shù)值存入存貯器中。
36.按照權利要求30所述的方法，其特征在于，其中的規(guī)則是從由尖峰、漂移、偏置、噪聲和滯留組成的一組中選出的。
37.按照權利要求30所述的方法，其特征在于，其中的統(tǒng)計參數(shù)是從由標準偏離、平均值、取樣偏差、均方根、范圍和改變率組成的一組中選出的。
38.按照權利要求30所述的方法，其特征在于，其中的比較步驟包括進行一模糊邏輯的運算。
全文摘要
一種與工藝控制環(huán)路(6)耦合的工藝裝置(40)。工藝裝置(40)接收工藝信號。工藝裝置中的一存貯器(48)容納一額定參數(shù)值(78)和一規(guī)則(80)。計算電路(46)計算工藝信號的統(tǒng)計參數(shù)并根據(jù)所存規(guī)則(80)對統(tǒng)計參數(shù)和所存額定值(78)進行運算而且根據(jù)運算作出響應提供一事件輸出。輸出電路(42)對事件輸出作出響應提供一輸出。
文檔編號G05B11/36GK1185841SQ97190252
公開日1998年6月24日 申請日期1997年3月13日 優(yōu)先權日1996年3月28日
發(fā)明者埃文·埃爾于雷克, 約克什·瓦里奧爾 申請人:羅斯蒙德公司