过程控制和监测系统中的诊断方法技术方案

根据与测出的过程变量的值相关的过程变量信息诊断工业过程的状况。根据所述确定的过程变量信息和与所述测出的过程变量具有所述值所持续的时间相关的时间信息计算直方图信息。根据所计算的直方图诊断所述工业过程的状况。

Diagnostic methods in process control and monitoring systems

Diagnose the status of an industrial process based on the process variable information associated with the value of the measured process variable. The histogram information is calculated according to the determined process variable information and the time information associated with the measured process variable with the duration of the value. The condition of the industrial process is diagnosed based on the calculated histogram.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于工业过程的过程控制和监测系统的诊断方法。更 具体地，本专利技术涉及在工业过程中识别部件的磨损或退化的诊断方法。
技术介绍
过程控制装置用在工业过程控制系统中以监测和/或控制过程。控制装 置是用于控制所述过程的现场装置，并且包括泵、阀门、致动器、螺线管、 马达、混合器、搅动器、断路器、压碎机、压辊、磨碎机、球磨机、混捏 机、搅拌机、过滤器、旋流器、离心分离机、塔架、干燥器、输送机、 分离器、升降机、起重机、加热器、冷却器和其他。过程变量变送器是现场装置，其用于测量例如温度、流量、压力、浑浊度、pH值等过程变量。 在执行工业过程期间，用在所述工业过程中或用于控制或监测所述工 业过程的多种部件通过连续的使用倾向于退化。多种诊断技术已经用来在 部件最终失效前识别部件，使得不中断所述过程的正常运转就能够替换所 述部件。一种用来在失效前替换部件的技术是识别所述部件的正常寿命。然后 所述部件在其预期的寿命期满前能够被更换掉。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于诊断工业过程的状态的方法和设备，且所述方法 和设备包括获得测出的过程变量。确定与所测出的过程变量的值相关的过 程变量信息。根据所述确定的过程变量信息和与所述测出的过程变量具有 一个值所持续的时间相关的时间信息重新计算直方图信息。根据所计算的直方图信息诊断所述工业过程的状态。 附图说明图1是显示可以实现本专利技术的过程控制系统的简化图2是显示图1中过程现场装置的简化的方框图； 图3是过程变量值随时间变化的图4是时间(总的持续时间)随过程变量值变化的图，其中多个范围以直方图示出；图5是磨损比例因子随过程变量值变化的图； 图6是另一个磨损比例因子随流速(英尺/秒)变化的图； 图7是顺着整个有效磨损、有效磨损随过程变量值(对应各个过程变量范围)变化的直方图的；图8是根据本专利技术显示步骤的简化的流程图。具体实施例方式本专利技术提供用于根据部件的总寿命识别工业过程部件中的磨损或其 它退化的诊断方法。更具体地，根据部件暴露在不同过程条件中所持续的 时间，增加或减少所预期的部件寿命。根据本专利技术，监测所述暴露的持续 时间，所述持续时间与量化所述暴露的变量一起用于确定所述部件的预期 寿命的增加或减少。在一个例子中，用比例因子加权所述暴露的持续时间。 一般情况下，制作连续的或离散的直方图，在所述直方图中测出的过程变 量的值与过程变量在那个值或值的范围内所持续的时间相关。作为特定例 子，如果过程流体缓慢地流过管道，所述管道的特定部分会以低的速度磨 损，但随着过程流体的流速增加，磨损速度会增大。此外，在更高流速时， 所述磨损速度实际上会开始下降，因为流动变成了层流。因此，以低流速 或高流速长期运行可能不縮短所述过程管道的寿命，但长期以中等流速使 用会显著縮短寿命。图1是示出包括连接到过程管道14的过程装置12的过程控制或监测 系统10的简化图。所述过程装置12可以是任何类型的过程装置12，例如 过程变量变送器、控制器或独立的装置。所述装置12通过两金属线过程5控制回路18连接到远程位置，例如过程控制室16。例如，回路18可以包括4-20mA电流回路，所述4-20mA电流回路也可以用于连接到所述回路 18上的功率器件。根据任何适当的协议可以在回路18上传送数据，例如， 在4到20mA之间变化的模拟电流水平，根据4-20mA电流调制数字信息 的哈特(HART )通信协议、现场总线或Profibus通信协议等，包括无线 通信技术。图2是简化的图示为过程变送器的过程装置12的方框图。装置12包 括构造成测量所述工业过程的过程变量的过程变量传感器20。例如，过程 变量包括流量、压力、温度和pH值等。测量电路22连接到所述过程变量 传感器并且用于提供对所感测的过程变量的初始特征化。例如，所述测量 电路包括放大器、模数转换器和滤波器等。随后，所感测的过程变量提供 给依照存储在例如存储器26中的指令运行的微处理器24或其他数字控制 器。存储器26也可以用于存储数据或其他信息。微处理器24以通过时钟 28确定的速率运行。输入/输出电路30用于将微处理器24连接至过程控 制回路18。通过微处理器应用I/O30在回路18上发送信息。类似的，在 一些结构中，I/O电路30可以用来给微处理器24提供信息或命令。在一 些结构中，I/O电路30也提供用于所述过程装置12的电源电路的电源输 出。图3是过程变量随时间变化的图。在所述工业过程的运行期间，所感 测的过程变量根据所述过程的状态变化。在一些结构中，可以例如通过调 整阀门、控制加热元件等控制所感测的过程变量。图4是离散的直方图的示例图形，其中时间(总的持续时间)随所感 测的过程变量变化，所感测的过程变量已分成六个不同的数值范围。在这 样的结构中，图4的图形中每个条柱对应所感测的过程变量(见图3)落 在特定值范围内的总时间。在图4中，所述数值范围显示出基本上相等的 宽度，然而，本专利技术并不限于这种结构。此外，可以产生不需要这种范围 的连续的或基本上连续的直方图。连续的直方图就是所述范围的宽度为零 的情况。为了得到直方图，如图2所示的所述微控制器24监测所感测的 过程变量。尽管所感测的变量落在任何所述范围内，然而，所述微处理器 记录总的时间(例如，用时钟28)并且针对特定范围把该值与任何先前的值相加。通常，直方图把数据分组到"箱"或"级别"。直方图也称作数据的 频率分布。如果频率分布增加到极限情况(并且"箱"或"级别"的宽度 减小到零)使得所述分布是连续的，这样的图形也称为"频率曲线"。图4中示出的频率分布数据可以存储在图2所示的过程装置12的存储器26中，或在远程位置处进行计算和/或存储。例如，任何连接到回路 18的过程装置12可以计算和/或存储所述频率分布数据。类似的，控制室 16包括用于计算或存储所述数据的受控制的存储器19。如上面所讨论的，在工业过程中的各种部件会由于持续暴露到所述过 程的要素环节中而磨损。例如， 一些部件在暴露到过程流体中会腐蚀。当 过程管道、衬套、联接器和传感器等放置到泥浆流中将会以与流速相关的 方式磨损。在一些情形下，由研磨剂的磨损导致的腐蚀速率随流速指数地 增加。在其他情况下，当流速增加并且颗粒分布变得同质时腐蚀磨损的速 率开始下降。通过本专利技术，提供一种相对于时间测量过程变量的预测性的诊断技 术。例如，根据流速直方图能预测部件磨损。在本专利技术的一方面，过程装 置存储随时间流逝获得的直方图数据。在一个结构中，流量变送器存储随 时间流逝获得的流速直方图。所述直方图提供指示流体在每个流速级别花 费的时间量的信息。这也让操作者调整所述控制回路以优化所述过程。这 在与主控制器没有数字通信的控制方案中变得尤其有用，例如一些 4-20mA控制回路。在所述过程装置中存储测量数据并且在所述装置中生 成直方图能降低执行成本、同时增加精确性。然而，本专利技术并不限于这种 结构。本专利技术还包括使用应用于速度范围的比例因子。所述比例因子在各个 范围之间可以是离散的，或是连续函数。所述比例因子用于调整部件的对 应特定过程变量值的磨损速率。所述比例因子乘以每个过程变量值对应的 时间量(持续时间)，并且所得结果用于计算总的有效磨损时间。图5是连续磨损比例因子随过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种诊断工业过程的状况的方法，其包括：　获得测出的过程变量；　确定与所述测出的过程变量的值相关的过程变量信息；　根据所述确定的过程变量信息和与所测出的过程变量具有所述值所持续的时间相关的时间信息计算直方图信息；和　根 据所述计算的直方图信息诊断工业过程的状况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯考特R弗斯，泰瑞A柯瑞通，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]