分布式工业性能监控和分析制造技术

提供了用于过程工厂内的操作的分布式工业过程监控和分析系统和方法。多个分布式数据引擎(DDE)可以嵌入在过程工厂内以收集并储存由数据源(例如过程控制器)生成的数据。因此，数据可以以分布式方式储存在整个过程工厂嵌入的DDE中。DDE可以通过数据分析网络来连接以促进由订阅或查询进行的数据传输。DDE可以被配置成多个集群，该多个集群可以进一步包括本地集群和集中式集群。本地集群可以从数据源获得流式传输数据并且将选定的数据流式传输到数据消费者。集中式集群可以注册本地集群，从本地集群接收数据，以及对所接收的数据执行数据分析功能。可以进一步将所分析的数据发送到数据消费者。

【技术实现步骤摘要】
分布式工业性能监控和分析相关申请的交叉引用本申请享有与2015年10月9日递交的、标题为DISTRIBUTEDINDUSTRIALPERFORMANCEMONITORINGANDANALYTICS的美国临时申请No.32/239,620的优先权，故通过引用方式将其全部内容明确地并入本文。本申请与以下申请有关：(i)于2013年3月4日递交的、标题为“BIGDATAINPROCESSCONTROLSYSTEMS”的美国申请No.13/784,041，(ii)于2014年2月6日递交的、标题为“COLLECTINGANDDELIVERINGDATATOABIGDATAMACHINEINAPROCESSCONTROLSYSTEM”的美国申请No.14/174,413，(iii)于2014年8月11日递交的、标题为“SECURINGDEVICESTOPROCESSCONTROLSYSTEMS”的美国申请No.14/456,763，(iv)于2014年3月17日递交的、标题为“DATAMODELINGSTUDIO”的美国申请No.14/216,823，(v)于2014年1月31日递交的、标题为“MANAGINGBIGDATAINPROCESSCONTROLSYSTEMS”的美国申请No.14/169,965，(vi)于2014年3月14日递交的、标题为“DETERMININGASSOCIATIONSANDALIGNMENTSOFPROCESSELEMENTSANDMEASUREMENTSINAPROCESS”的美国申请No.14/212,411，(vii)于2014年3月14日递交的、标题为“DISTRIBUTEDBIGDATAINAPROCESSCONTROLSYSTEM”的美国申请No.14/212,493，(viii)于2014年10月6日递交的、标题为“STREAMINGDATAFORANALYTICSINPROCESSCONTROLSYSTEMS”的美国申请No.14/506,863，(ix)于2014年10月6日递交的、标题为“REGIONALBIGDATAINPROCESSCONTROLSYSTEMS”的美国申请No.14/507,188，(x)于2014年10月6日递交的、标题为“DATAPIPELINEFORPROCESSCONTROLSYSTEMANALYTICS”的美国申请No.62/060,408以及(xi)于2014年10月6日递交的、标题为“AUTOMATICSIGNALPROCESSING-BASEDLEARNINGINAPROCESSPLANT”的美国申请No.14/507,252，故通过引用方式将上述申请的全部公开内容明确地并入本文。
概括地说，本公开内容涉及过程工厂和过程控制系统，更具体地说，涉及由过程工厂和过程控制系统生成的实时数据的实时性能监控和分析。
技术介绍
如那些用于化学、石油或工业或其它过程控制工厂中以制造、提炼、变换、生成或者产生物理材料或产品的分布式过程控制系统，典型地包括一个或多个过程控制器，该过程控制器经由模拟、数字或组合的模拟/数字总线、或经由无线通信链路或网络来通信地耦合到一个或多个现场设备。该现场设备(其可以是例如阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流速传感器))，位于过程环境中并且通常执行物理或过程功能，例如打开或关闭阀、测量诸如温度或压力之类的过程和/或环境参数等等以控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备，例如遵循公知的Fieldbus协议的现场设备，还可以执行控制计算、报警功能以及在控制器内通常实现的其它控制功能。该过程控制器(典型地也位于工厂环境中)接收指示由现场设备获得的过程测量结果的信号和/或其它关于现场设备的信息，并且执行控制器应用，控制器应用例如运行作出过程控制决定的不同的控制模块，基于所接收到的信息来生成控制信号，以及与正在诸如和Fieldbus现场设备之类的现场设备中执行的控制模块或块进行协调。该控制器中的控制模块通过通信线路或链路发送控制信号给现场设备，由此来控制过程工厂的至少一部分的操作，例如以控制在该工厂内运行或执行的一个或多个工业过程的至少一部分。例如，控制器和现场控制设备控制由过程工厂的过程控制系统控制的过程的至少一部分。来自现场设备和控制器的信息通常通过数据高速通路或通信网络而可用于一个或多个其它硬件设备，例如操作员工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库(historian)、报表生成器、集中式数据库、或其它集中式管理计算机设备，这些硬件设备典型地放置在控制室或远离较恶劣的工厂环境的其它位置。这些硬件设备中的每一个通常跨过程工厂或跨过程工厂的一部分而集中。这些硬件设备运行应用，该应用可以例如使操作员能够执行关于控制过程和/或操作过程工厂的功能，例如改变过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内的控制模块的操作、查看过程的当前状态、模拟过程的操作以便培训员工或测试过程控制软件、保留和更新配置数据库等。硬件设备、控制器和现场设备所使用的数据高速通路可以包括有线通信路径、无线通信路径、或者有线和无线通信路径的组合。举例而言，由Emerson过程管理(EmersonProcessManagement)销售的DeltaVTM控制系统包括多个应用，这些应用储存在位于过程工厂内的不同地方的不同设备内，并且由这些设备执行。位于一个或多个工作站或计算设备中的配置应用使用户能够创建或改变过程控制模块，以及经由数据高速通路将这些过程控制模块下载到专用分布式控制器。通常，这些控制模块由通信地互连的功能块组成，其是面向对象的编程协议的对象，所述对象在控制方案内基于到控制方案的输入来执行功能，并且将输出提供给控制方案内的其它功能块。配置应用也可以允许配置设计者来创建或改变操作员界面，这些界面被查看应用用于向操作员显示数据，以及使用户能够改变设置，诸如过程控制例程内的设定点。每个专用控制器以及在某些情况下一个或多个现场设备储存和执行相应的控制器应用，该应用运行被分配和下载至其的控制模块，以便实现实际的过程控制。可以在一个或多个操作员工作站上(或在与操作员工作站和数据高速通路通信连接的一个或多个远程计算设备上)执行的查看应用经由数据高速通路从控制器应用接收数据并且向过程控制系统设计者、操作员、或使用用户界面的用户显示该数据，并且可以提供多种不同视图的任意一种，例如操作员视图、工程师视图、技术人员视图等。数据历史库应用典型地储存在数据历史库设备中并由其执行，该数据历史设备收集和储存跨数据高速通路提供的一些或全部数据，同时配置数据库应用可以在另一个附接到数据高速通路的计算机中运行，以便储存当前过程控制例程配置及其相关联的数据。替代地，可以将配置数据库置于与配置应用相同的工作站中。在过程工厂或过程控制系统中，当发生异常状况或故障的迹象时(例如，当生成报警时，或当发现过程测量或致动器具有过量变化时)，操作员、仪表技术人员或过程工程师通常使用分析工具结合他或她关于受系统控制的该过程以及其通过该系统的流动路径的知识来尝试确定可能已促成异常状况或故障(fault)的迹象的产生的上游测量结果和过程变量。例如，操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式工业过程监控和分析系统，包括：嵌入在过程工厂内的多个分布式数据引擎(DDE)，所述过程工厂进行操作以控制过程，所述DDE中的每一个DDE耦合至相应的一个或多个数据源，所述一个或多个数据源生成作为所述过程工厂控制所述过程的结果的数据，并且所述DDE中的每一个DDE都储存由所述相应的一个或多个数据源生成的数据；以及数据分析网络，所述数据分析网络支持分析数据在所述多个分布式数据引擎之间的流式传输以及对储存在所述多个DDE处的数据的查询的传送。

【技术特征摘要】
2015.10.09 US 62/239,620;2016.09.23 US 15/274,2531.一种分布式工业过程监控和分析系统，包括：嵌入在过程工厂内的多个分布式数据引擎(DDE)，所述过程工厂进行操作以控制过程，所述DDE中的每一个DDE耦合至相应的一个或多个数据源，所述一个或多个数据源生成作为所述过程工厂控制所述过程的结果的数据，并且所述DDE中的每一个DDE都储存由所述相应的一个或多个数据源生成的数据；以及数据分析网络，所述数据分析网络支持分析数据在所述多个分布式数据引擎之间的流式传输以及对储存在所述多个DDE处的数据的查询的传送。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述数据分析网络叠加在所述过程工厂的其它过程控制通信网络之上。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述数据分析网络与所述过程工厂的其它过程控制通信网络并行地布置。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述多个DDE中的至少一个DDE与进行操作以控制所述过程的过程控制设备集成在一起。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述过程控制设备在过程控制通信网络上发送信号给另一个过程控制设备，以控制所述过程。6.如权利要求1所述的系统，其中，对储存在所述多个DDE处的数据的查询是由以下各项中的一项或多项生成的：所述DDE、用户界面或应用。7.如权利要求1所述的系统，其中，所述对储存在所述多个DDE处的数据的查询包括对跨越一个以上DDE储存的数据的查询。8.如权利要求1所述的系统，其中，在所述多个DDE处所储存的数据经由所述数据分析网络被定期地传送给分析数据历史库。9.如权利要求8所述的系统，其中，所述分析数据历史库独立于过程控制数据历史库，所述过程控制数据历史库能够经由所述过程工厂的过程控制通信网络访问。10.如权利要求1所述的系统，其中，所述DDE中的每一个DDE除了包括储存由所述相应的一个或多个数据源生成的数据的数据储存区之外还包括缓存。11.如权利要求1所述的系统，其中，所述多个DDE中的第一DDE通告注册有耦合到所述第一DDE的相应的一个或多个数据源的集群。12.如权利要求11所述的系统，其中，耦合到所述第一DDE的所述相应的一个或多个数据源向所述第一DDE所通告的集群发布作为控制所述过程的结果的、由所述相应的一个或多个数据源所生成的数据。13.如权利要求11所述的系统，其中，由所述第一DDE发布的数据包括数据分析的结果，其中，所述数据分析由所述第一DDE使用由所述耦合到所述第一DDE的相应的一个或多个数据源生成的数据中的至少一些数据来执行。14.如权利要求11所述的系统，其中，由所述第一DDE通告的集群是本地集群，并且其中，第二DDE通告区域集群，所述第一DDE向所述区域集群注册并且所述第一DDE向所述区域集群发布数据。15.如权利要求14所述的系统，其中，对应于所述区域集群的所述第二DDE提供用于与另一个区域集群建立数据交换的定位服务或数据字典中的至少一个。16.如权利要求14所述的系统，其中，对应于一个或多个另外的本地集群的一个或多个另外的DDE注册在所述区域集群中并且发布数据到所述区域集群。17.如权利要求14所述的系统，其中，第三DDE通告集中式集群，所述第二DDE注册在所述集中式集群中并且发布数据到所述集中式集群。18.如权利要求17所述的系统，其中，所述第二DDE经由所述数据分析网络发布储存在所述第二DDE处的数据中的至少一部分数据到所述集中式集群。19.如权利要求17所述的系统，其中，由所述第二DDE发布到所述集中式集群的数据包括：由所述第二DDE使用在所述第二DDE处从另一个DDE接收的数据来执行的数据分析的结果。20.如权利要求17所述的系统，其中，对应于一个或多个另外的区域集群的一个或多个另外的DDE注册在所述集中式集群中并且发布数据到所述集中式集群。21.如权利要求17所述的系统，其中，所述集中式集群被托管在云计算环境中。22.如权利要求17所述的系统，其中，所述过程工厂是第一过程工厂，并且其中，对应于其它过程工厂的其它集群被注册在所述集中式集群中并且发布数据到所述集中式集群。23.如权利要求17所述的系统，其中，所述集中式集群中储存用于所述数据分析网络的规则集，所述规则集包括对应于复制或备份中的至少一个的规则。24.如权利要求1所述的系统，还包括：用户界面，所述用户界面用于管理用于所述数据分析网络的规则集，所述规则集包括与复制或备份中的至少一个相对应的规则。25.如权利要求1所述的系统，其中，所述DDE中的一个DDE向所述数据分析网络发布由对应于所述DDE中的一个DDE的相应的一个或多个数据源生成的数据中的至少一些数据。26.如权利要求25所述的系统，其中，所述DDE中的另一个DDE订阅由对应于所述DDE中的一个DDE的相应的一个或多个数据源生成的并且由所述DDE中的所述一个DDE发布的数据中的至少一些。27.如权利要求26所述的系统，其中，所述DDE中的所述另一个DDE对所订阅的数据执行一个或多个数据分析功能。28.如权利要求27所述的系统，其中，由所述DDE中的所述另一个DDE执行的一个或多个数据分析功能的结果被发布到所述数据分析网络。29.如权利要求1所述的系统，还包括：数据分析模型，所述数据分析模型在所述数据分析网络中执行，以获得储存在所述一个或多个DDE处的数据并且对所获得的数据执行一个或多个数据分析功能以生成分析输出。30.如权利要求29所述的系统，其中，所述一个或多个数据分析功能包括描述性分析功能，并且其中所述分析输出包括通过执行所述描述性分析功能而确定的所述过程工厂的特性。31.如权利要求29所述的系统，其中，所述一个或多个数据分析功能包括预测分析功能，并且其中，所述分析输出包括通过执行所述预测分析功能而确定的一个或多个预测值。32.如权利要求31所述的系统，其中，所述一个或多个预测值包括以下各项中的至少一项：指示预测性能的值、指示预测故障或失效的值、指示预测时间间隔的值、或指示所述过程工厂的至少一部分的另一个特性的值。33.如权利要求29所述的系统，其中，所述一个或多个数据分析功能包括规范性分析功能，并且其中，所述分析输出包括用于所述过程工厂的一个或多个规范性动作。34.如权利要求33所述的系统，其中，所述一个或多个规范性动作减轻所述过程工厂内的故障或失效的影响。35.如权利要求33所述的系统，其中，所述一个或多个规范性动作减少预测事件或条件的发生的可能性，所述预测事件或条件对应于所述过程工厂的至少一部分的故障、失效、性能水平或退化水平。36.如权利要求1所述的系统，还包括：数据分析用户界面应用，用户经由所述数据分析用户界面应用来开发数据分析模型，所述数据分析模型获得储存在一个或多个DDE处的数据并且基于从所述一个或多个DDE获得的数据来预测所述过程工厂的一个或多个值。37.如权利要求36所述的系统，其中：由所述数据分析模型从所述一个或多个DDE获得的所述数据包括由所述过程工厂在控制所述过程时生成的、经连续更新的数据；以及所述数据分析模型在从所述一个或多个DDE获得的所述经连续更新的数据上连续地执行，从而生成连续输出，所述连续输出包括对所述过程工厂的所述一个或多个预测值的连续更新。38.如权利要求37所述的系统，其中，由所述数据分析模型从所述一个或多个DDE获得的所述经连续更新的数据包括：经由所述数据分析网络从所述一个或多个DDE流式传输到所述数据分析模型的数据。39.如权利要求37所述的系统，其中，所述数据分析模型经由所述数据分析网络向所述一个或多个DDE发送查询，以获得所述经连续更新的数据。40.如权利要求37所述的系统，其中，由所述数据分析模型生成的所述连续输出使用经连续更新的图形可视化来显示在用户界面上。41.如权利要求40所述的系统，其中，所述一个或多个预测值的经连续更新的图形可视化结合由所述过程工厂生成并与所述一个或多个预测值相对应的一个或多个实际值的经连续更新的图形可视化来显示在所述用户界面上。42.如权利要求41所述的系统，还包括：呈现对所述数据分析模型的准确性的指示，所述准确性基于所述一个或多个预测值与所述一个或多个实际值的比较。43.如权利要求37所述的系统，其中，由所述数据分析模型生成的所述连续输出被流式传输到所述多个DDE中的至少一个DDE。44.如权利要求1所述的系统，还包括：用于用户获得储存在所述多个DDE中的任何一个DDE处的数据的用户界面。45.如权利要求1所述的系统，其中，经由所述数据分析网络流式传输的所述分析数据包括：由所述多个DDE执行的数据分析功能的结果以及以下各项中的至少一项：由过程控制设备在控制所述过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·尼克松，A·T·恩弗，N·H·贝尔，J·B·基德，P·R·穆斯托尼，
申请(专利权)人：费希尔罗斯蒙特系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US