监控工业过程的方法技术

在历史数据库中连续存储由控制工业过程的实际自动化系统提供的多个实际控制输入和实际过程测量值。同时，在未来数据库中连续存储由基于模拟模型的虚拟自动化系统提供的多个预测控制输入和过程测量值。在操作者屏幕上既显示基于来自所述历史数据库的数据的、直到当前时间的所述工业过程的过去操作，又显示基于来自所述未来数据库的数据的、从当前时间起的所述工业过程的预测未来操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[0001 ] 本专利技术总体上涉及通过自动化系统对工业过程的控制。
技术介绍
过程控制或自动化系统用于自动地控制诸如化工厂、油精炼厂、造纸和纸浆厂以及发电厂等工业过程。过程自动化系统通常使用网络互连各种系统组件，诸如传感器、致动器、控制器以及操作者终端。过程自动化涉及使用计算机技术和软件工程来帮助发电厂和工厂更有效、更安全地运行。过程模拟是基于模型用软件表示工业过程和单元操作，用于研究和分析实际或理论系统的行为和性能。模拟研究不在现实系统上实施，而是在为研究一定系统的动态和特性的目的而建立的系统模型上(通常基于计算机)实施。任何模型的目的是使其用户能够通过研究和分析模型响应得出关于实际系统的结论。开发模型而不分析实际系统的主要原因包括经济的原因、“真实”系统的不可用性、以及出于更深入地理解系统元件之间的关系的目的。过程模拟总是使用引入近似和假设、但允许描述实际数据可能无法覆盖的很大范围的特性(诸如温度和压力)的模型。模型还允许在一定限度内内插和外推，并且使得能够搜索已知特性的范围之外的条件。在过程自动化中，模拟器不仅可以使用测量值来显示工厂如何工作，还可以模拟不同的操作模式并找到工厂的最优策略。模拟可以用于任务或情境训练领域，以允许操作者预测一定情况并能够做出适当的反应，以及能够基于一些标准来测试和选择替代方案，以测试为什么在所考虑的系统的操作中发生某些现象，以获得对关于哪些变量对性能最重要以及这些变量如何相互作用的了解，以识别出过程中的瓶颈，以便更好地理解系统实际是如何运行的(相对于人们认为其如何运行)，以及比较替代方案并且降低决策的风险。基本的过程模拟器在运行时没有与所模拟的过程的实时连接。另一方面，跟踪模拟器具有使其行为适应于现实情况的能力。跟踪模拟器是与实际过程并行地实时运行并且设置有至实际过程的连接的过程模拟器。更具体而言，跟踪模拟器从实际过程接收过程测量值，并且能够通过将实际过程测量值与模拟器输出相比较来校正其自身的行为(模型)。PCT/FI2010/050564公开了这样的跟踪模拟器的示例。US2008/0027704公开了一种过程工厂内的实时同步控制与模拟。模拟器与实际控制系统以及实际过程并行运行。操作者可以在操作的两种替代模式之间切换模拟器:跟踪模式和预测模式。在跟踪模式中，模拟器可以基于来自实际过程的数据校正或更新其模型。在预测模式中，模拟器在某未来时间范围上实施对过程控制系统的模拟，以实施例如“假设”情景。在预测模式中，模拟器对应于没有与所模拟过程的实时连接而运行的基本过程模拟器。扰动进入或影响过程，而且往往驱使受控因变量远离其期望值或设定条件。典型的扰动包括产品需求的改变或者进料供应的改变。控制系统必须调整因变量，使得保持自变量的设定值不受扰动影响。如果设定值改变，则自变量必须改变以将受控变量调整到其新的期望值。尽管存在不同之处，但是连续过程工业均有如下基本的特点:其在设施中保持具有很大启动成本和时间却可以被轻微的扰动中断或扰乱的连续操作。如果产品流被扰乱或过程未优化运行，则所损失的生产率和所损失的产品可能造成较大的经济负担。所以，操作者实时监测和监视过程非常重要。控制室是用于管理诸如工业过程的大型系统的中心设施。要求作为大型系统的操作者更有效地实施、使用更先进的控制系统、并且承担更多的义务和责任，控制室设备的开发者力求提高操作者与其系统有效地交互的能力。现代化过程工厂产生必须经常存储并高效处理以供日后分析的大量实时数据。所有测量值、设定值、控制器输出、设备状态、电机启动、警报、操作跟踪等可以存储到所谓的历史数据库中。历史数据库可以与控制系统的其他部分(诸如控制、工程和控制室功能体)集成在一起。借助于随时间从过程工厂采集的历史数据，能够建立示出数据随时间的过程趋势的趋势图。在现代控制室中，较长历史趋势通常对用户是可得的。由于全部过程发生变化，单个的点测量值可能是误导性的。显示随时间的历史数据增进了对过程的实际性能的理解。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种工业过程的改进监控方案。通过所附独立权利要求的主题来实现本专利技术的这一目的。在从属权利要求中公开本专利技术的优选实施例。本专利技术的一个方案为一种，包括:在历史数据库中连续存储由控制工业过程的实际自动化系统提供的多个实际控制输入和实际过程测量值；在未来数据库中连续存储由基于所述工业过程的模型的虚拟自动化系统提供的多个预测控制输入和过程测量值；以及在图形化用户界面上在同一图形化趋势图中既显示基于来自所述历史数据库的数据的、直到当前时间的所述工业过程的过去操作，又显示基于来自所述未来数据库的数据的、从当前时间起的所述工业过程的预测未来操作。根据本专利技术的实施例，所述历史数据库中的实际控制输入和过程测量值实时覆盖(overwrite)或替换所述未来数据库中带有相同时间戳的相应预测控制输入和过程测量值。根据本专利技术的实施例，所述方法包括在所述未来数据库中存储未来动作和/或设定值(setpoint)并且在所述图形化用户界面上显示相应的趋势。根据本专利技术的实施例，所述方法包括:将协作数据提供至另一自动化系统，或从另一自动化系统提供协作数据，所述协作数据包括以下中的一个或多个:未来动作、未来设定值、未来趋势、未来过程测量值、未来过程控制、未来警报；将所述协作数据存储在所述未来数据库中；在产生和显示图形化趋势视图时使用所述协作数据。根据本专利技术的实施例，所述方法包括:在所述虚拟自动化系统中跟踪所述实际自动化系统的状态。根据本专利技术的实施例，所述方法包括:在所述虚拟自动化系统中的预测或模拟中跟踪实际过程的过程状态。根据本专利技术的实施例，所述方法包括:在所述虚拟自动化系统中以比实际控制输入和过程测量值的实时速度快的速度产生所述预测控制输入和过程测量值。根据本专利技术的实施例，所述方法包括:基于存储在所述未来数据库中的数据在所述图形化用户界面上产生和显示未来警报。根据本专利技术的实施例，所述方法包括:在所述图形化用户界面上显示时间线控制工具；用户使用所述时间线控制工具以数据的所需分辨率和/或所需时间跨度，在时间上往回移动以分析所述历史数据库中的过去事件，并且在时间上向前移动以分析所述未来数据库中的未来事件。本专利技术的另一方案是一种系统，用于实现根据上述实施例中任一个所述的方法，包括:实时自动化系统，连接到工业过程；虚拟自动化系统，能够比实时更快地运行；图形化用户界面；历史数据库；以及未来数据库。本专利技术的又一个方案是一种计算机程序，包括程序代码，用于当所述程序运行在计算机上时实施根据上述实施例中任一个所述的方法。本专利技术的另一个方案是一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质上的程序代码手段，用于当所述程序产品运行在计算机上时实施根据上述实施例中任一个所述的方法。【附图说明】在下文中，将通过示例性实施例参照附图更详细地描述本专利技术，附图中:图1是示出根据本专利技术示例性实施例的系统的框图；图2是示出在历史数据库和未来数据库中存储标签的示例的简化框图；图3A示出根据本专利技术的示例性实施例可以显示在操作者用户界面上的示例性趋势图，并且图3B、图3C、图3D、图3E、图3F示出在图形用户界面上显示历史数据和未来数据的进一步示例；图4示出显示在图形用户界面上的时间线和缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监控工业过程的方法，包括：在历史数据库中存储由控制工业过程的实际自动化系统提供的多个实际控制输入和实际过程测量值；在未来数据库中存储由基于所述工业过程的模型的虚拟自动化系统提供的多个预测控制输入和过程测量值；以及在操作者显示器上以图形化方式既显示基于来自所述历史数据库的数据的、直到当前时间的所述工业过程的过去操作，又显示基于来自所述未来数据库的数据的、从当前时间起的所述工业过程的预测未来操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种监控工业过程的方法，包括: 在历史数据库中存储由控制工业过程的实际自动化系统提供的多个实际控制输入和实际过程测量值； 在未来数据库中存储由基于所述工业过程的模型的虚拟自动化系统提供的多个预测控制输入和过程测量值；以及 在操作者显示器上以图形化方式既显示基于来自所述历史数据库的数据的、直到当前时间的所述工业过程的过去操作，又显示基于来自所述未来数据库的数据的、从当前时间起的所述工业过程的预测未来操作。2.根据权利要求1所述的方法，其中带有某一时间戳的新的实际控制输入和过程测量值覆盖或替换所述未来数据库中与相同时间戳一同存储的相应的预测控制输入和过程测量值。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括: 在所述未来数据库中存储未来动作、设定值和/或警报，并且在操作者屏幕上显示相应的图像。4.根据权 利要求1、2或3所述的方法，包括: 将协作数据提供至另一自动化系统，或从另一自动化系统提供协作数据，所述协作数据包括以下中的一个或多个:未来动作、未来设定值、未来警报、未来操作、未来过程测量值、未来过程控制； 将所述协作数据存储在所述未来数据库中； 在产生和显示关于所述未来操作的图像时使用所述协作数据。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括: 在所述虚拟自动化系统中跟踪所述实际自动化系统的状态。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，包括: 在所述虚拟自动化系统中的预测或模拟中跟踪实际过程的过程状态。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，包括: 在所述虚拟自动化系统中以实质上高于实际控制输入和过程测量值的实时速度的速度在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马茨·弗里曼，米卡·卡莱拉，维莱·希耶塔宁，
申请(专利权)人：美卓自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI