[發明專利]離散事件的調節回路的自動重置

在審

• 申請號: 201380038522.4
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN104471496A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 揚·里希特;托馬斯·穆爾;托馬斯·維特曼
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術領域

本發明涉及一種用于使離散事件的調節回路自動重置的方法和裝置，調節回路用于調節工藝過程。

工藝設備，特別是用于實現離散的制造過程的(還稱為離散事件過程)的這種工藝設備，要承受錯誤或者其組件的故障，例如執行器或者傳感器的故障。錯誤理論上是不能排除的，這意味著，為了維持運行必須以適當的方式對錯誤作出反應。這種問題特別地涉及以下工藝設備，其中封閉的調節或控制回路形式的功能性(可編程的)控制對于正確運行是很重要的。

執行器和傳感器的故障打開了調節回路并且結束了設備的按要求的運行。該組件的其他錯誤、例如退化，通常不利地改變了調節回路行為。這種現象降低了設備的可用性和可靠性，并且導致了經濟損失以及導致了品質損壞或人員損傷。該問題典型地通過更換缺陷組件來回避。

錯誤優選地意味著關鍵組件的故障或者退化。不可預見的錯誤由其他的觀察來排除。

此外，調節不僅描述了嚴格意義上的調節，即借助封閉調節回路利用回饋初始參量到調節器的入口上的調節，而且此概念還擴展到對開放的作用鏈的控制(沒有反饋)。相應的，調節回路、調節器和調節對象的概念還分別描述了開放的作用鏈、控制或者控制路徑。

背景技術

通常，所描述的問題通過硬件冗余來克服。在此，在設備啟動之前安裝多個關鍵的重要硬件組件(執行器、傳感器)。在正常運行中使用并且持續地監控組件的一部分，其余組件保持備用。如果監控顯示組件有故障，則根據簡單的判斷邏輯切換到備用組件。該方法同等地適用于規避早期故障、偶發故障、和疲勞性故障。其特別地應用于安全性關鍵的應用中，例如核技術中或者航天中。該問題還能夠通過設置投票機制(Voting-Schemas)或者差異性以及通過使用替代固定值來規避。

所提到的解決方案由于安裝多個組件而包含高昂的設備附加費用。對于離散事件過程而言，至今未知有超越程序化的特殊解決方案的自動化解決方案。

在出現了打開控制回路的錯誤時，通常調整(部分)運行并且采取修復措施。

在工業實踐中，目前首先使用以下工作步驟作為措施：

1)控制系統庫

對于在啟動前全面考慮到的有限數量的錯誤情況而言，設計離線的和手動的專用控制系統，然后在二者之間能夠在線地切換。該方法同等地適用于規避早期故障、偶發故障和疲勞故障。該解決方案有著以下缺點，即手動程序化控制的正確性沒有得到證明的并且因此可能有不恰當的錯誤回應。對于后續觀察的離散事件過程還產生以下問題：所切換到的調節器的正確的初始化需要知曉在錯誤時間點的過程狀態和發生故障的調節器。該信息通常不是直接已知的，這明顯加大了在實踐中執行用于離散事件過程的控制系統庫的難度。

2)硬件冗余和差異性：

在啟動設備之前安裝多個關鍵的重要硬件組件(執行器、傳感器)，因此為了實現目的而僅需要組件的其中一部分。例如在可高度使用的控制系統中，在正常運行中使用并且持續地監控控制系統中的一個，冗余的控制系統保持與其同步并且在主控制系統故障時承擔主控制系統的任務。該等級的方法同等地適用于規避早期故障、偶發故障、和疲勞性故障。但是，其包含由于安裝多個實體組件如執行器或傳感器導致的設備附加費用。差異性、實體冗余和投票首先用于安全性關鍵的應用中，例如用于核技術中或者航天中。

由WO?2013/017168中已知用于自動重置用于調節工藝過程的調節回路的方法和裝置，其中在運行時間階段中，在測定有錯誤時，調節回路根據數學模型自動重置，其中在調節器和調節對象之間所交換的信號根據錯誤發生改變。

發明內容

從該現有技術出發，本發明基于以下目的，提出一種用于自動重置用于調節工藝過程的調節回路的改進的方法和改進的裝置。

根據本發明，該目的在方法方面通過權利要求1的特征來實現，并且在裝置方面通過權利要求7的特征來實現。該目的還通過根據權利要求13的計算機程序產品來實現。

根據本發明的方法用于自動重置具有物理的和/或分析的冗余組件的調節對象的調節回路和用于調節工藝過程的錯誤診斷單元。

在第一步驟中，在設計階段中，通過連接并參數化能由模型庫中獲得的第一模型元件的方式，在調節回路的行為無錯誤的前提下建立額定(nominelle)的調節對象和過程的額定的動態(nominelle?Dynamik)的第一數學模型。

在第二步驟中，在調節對象中定義可能出現的錯誤和其影響。

然后由數學模型和所附屬的錯誤定義，生成調節回路的集成模型，其也包含調節回路的有錯誤的行為。