[發明專利]用于過程設備的自診斷過程控制環路

有效

• 申請號: 201310252901.5
• 申請日: 2006-12-05
• 公開（公告）號: CN103353753A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 特瑞思·L·貝利文斯;威廉·K·沃瓊斯尼斯;格雷戈里·K·麥克米倫;彼得·沃瓊斯尼斯
• 申請（專利權）人: 費舍－柔斯芒特系統股份有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 宋穎娉;宋志強

本申請是于2006年12月5日提交的申請號為200680045686.X（PCT/US2006/046589）的標題為“用于過程設備的自診斷過程控制環路”的專利申請的分案申請。

相關申請

本專利對在2005年12月5日提交的、臨時申請序號為60/742,320的美國專利（U.S.Provisional?Application?Serial?No.60/742,320）提出優先權要求，所述美國專利的全部內容在此通過引用，明確地被并入本專利。

技術領域

本公開總體上涉及過程設備中的過程控制系統，尤其涉及用于過程環境中的適應性過程控制環路的診斷。

背景技術

過程控制系統廣泛地用于制造產品或控制過程（例如化學品制造、發電廠控制等等）的工廠及/或車間。過程控制系統也用于自然資源的開采，比如石油及天然氣鉆探及處理過程等等。實質上，任何制造過程、資源開采過程等等，可以通過一個或多個過程控制系統的應用而得以自動化。相信所述過程控制系統最終也將更廣泛地用于農業。

過程控制系統-如那些用于化學、石油、或其他過程的過程控制系統-典型地包括一個或多個集中式或分布式過程控制器，過程控制器通過模擬通信協議、數字通信協議或模擬/數字混合總線，與至少一個主機或操作員工作站或與一個或多個過程控制及儀器設備（比如現場設備）通信連接。現場設備可能是閥、閥定位器、開關、傳送器及傳感器（例如溫度傳感器、壓力傳感器、及流率傳感器），它們在過程中發揮功能，如開啟或關閉閥及測量或過程參數。過程控制器接收現場設備所進行的或與現場設備有關的過程測量的信號及/或關于現場設備的其他信息，并使用這些信息來實施控制例程，然后產生控制信號并通過一條或多條總線或其他通信線傳送至現場設備，以控制過程的操作。來自現場設備及控制器的信息通常傳送到由操作員工作站執行的一種或多種應用程序，以使操作員能夠針對過程執行必要的功能，比如檢視過程的當前狀態、更改過程的操作等等。

過程設備中的多種裝置可以在物理及/或邏輯組中互連，以創建一個邏輯過程，比如一個控制環路。同樣地，一個控制環路可以與其他控制環路及/或設備互連，以創建一個單元，而一個單元接著可以與其他單元互連，以創建一個區。過程設備一般包括互連區，而商業實體一般包括可以互連的過程設備。因此，一個過程設備包括帶有互連資產的多級的層次，而一個企業可能包括互連過程設備。換句話說，與一個過程設備有關的資產或多個過程設備可以組合在一起，以構成在較高層次的資產。

適應性過程控制環路已經被開發來適應性地設計自調諧控制器，用于過程控制系統。一般上，適應性過程控制環路基于模型參數插補。根據所述參數插補，候選過程模型可以由一預定集合的模型定義。每個所述模型可以由多個參數表示，而對于每個模型而言，每個所述參數有一相應值，該相應值選擇自一集合相應于該參數的預定初始化值。每個模型的賦值可以包括一模型方差的計算以及一標準值的計算，而該標準值得自為所述模型計算的模型方差。該標準值被賦值于在一賦值掃描中表示的模型中表示的每個參數值。由于重復模型的賦值，為每個參數值計算一累積標準值。該累積標準值是在模型賦值期間被賦值于所述參數值的所有標準值的總和。接著，為過程控制環路的每個參數計算一適應性參數值。該適應性參數值可以是賦值于各個參數的初始化值的加權平均值。該集合的適應性過程參數值接著用于重新設計適應性過程控制環路，尤其是所述適應性過程控制環路控制器。

過程控制環路性能測量及過程控制環路退化的可能原因的診斷，對過程控制人員是一項共同挑戰。一般上，過程控制環路診斷涉及監測系統，監測系統進行測量并向操作員提供信息，比如過程控制環路中的每個變量的可變性、控制塊模式、過程控制環路輸入及輸出狀況等等。過程控制環路診斷幫助識別工作不適當的過程控制環路、模式不佳的過程控制環路以及狀況不佳的過程控制環路。因此，有問題的過程控制環路可以被識別，而且這些過程控制環路的問題可以被識別。然而，這些問題的原因的識別一般需要各別的診斷程序。

在過程控制環路監測及診斷程序的一個范例中，過程控制環路振蕩的原因在檢測過程控制環路振蕩后被識別。過程控制環路振蕩的潛在原因被識別或歸類為外界干擾，比如過程控制環路設備問題（例如閥問題）或調諧問題。然而，過程控制環路診斷經常需要對過程控制環路進行有效操縱。例如，對一過程控制環路的操縱，可能需要通過轉換該過程控制環路為手動或通過改變該過程控制環路的過程控制器的調諧。此外，過程控制環路診斷經常預定在過程控制操作員或其他人員的監督之下執行。