分布式工业性能监控和分析平台制造技术

提供了一种用于监控和分析分布式过程控制系统中的数据的系统。该系统包括具有一组用户控制的用户界面，该一组用户控制用于选择和配置数据块以创建表示数据模型的数据图。数据块与诸如数据分析功能之类的数据操作相关联，并且可以由用户针对通用块的特定实例进行配置。数据块通过传送块的输出或输入的线来互连，线还可以将数据源连接到数据块。数据源可以包括来自过程控制系统的在线数据(即，数据流)或离线数据(即，储存的数据)。可以使用另外的用户控制来评估数据图或将数据图从离线转换成在线版本。

【技术实现步骤摘要】
分布式工业性能监控和分析平台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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工业过程控制的性能监控和分析系统，所述系统包括：平台，所述平台包括一组用户控制和画布，用户能够经由所述用户控制和所述画布创建表示数据模型的数据图，并将所述数据图编译为在输入数据集上执行以生成输出数据，所述输入数据集包括由于在线过程工厂对过程进行控制而得到的时间序列数据，其中：所述数据图包括通过一组线互连的一组数据块，数据经由所述一组线在数据块之间进行传输；所述一组数据块中的每个数据块都对应于相应的数据操作并且包括输入连接器和至少一个输出连接器，相应的输入数据经由所述输入连接器在所述数据块处被接收，所述至少一个输出连接器提供由于所述数据块对所述相应的输入数据执行相应的数据操作而得到的相应的输出数据；所述输入数据集在所述一组数据块中的第一数据块的输入连接器处被接收，所述一组数据块中的至少一个数据块的所述相应的数据操作包括数据分析功能，以及所述数据图的第一部分和第二部分能够被异步地和单独地编译和执行。

【技术特征摘要】
2015.10.09 US 62/239,620;2016.09.23 US 15/274,2071.一种用于工业过程控制的性能监控和分析系统，所述系统包括：平台，所述平台包括一组用户控制和画布，用户能够经由所述用户控制和所述画布创建表示数据模型的数据图，并将所述数据图编译为在输入数据集上执行以生成输出数据，所述输入数据集包括由于在线过程工厂对过程进行控制而得到的时间序列数据，其中：所述数据图包括通过一组线互连的一组数据块，数据经由所述一组线在数据块之间进行传输；所述一组数据块中的每个数据块都对应于相应的数据操作并且包括输入连接器和至少一个输出连接器，相应的输入数据经由所述输入连接器在所述数据块处被接收，所述至少一个输出连接器提供由于所述数据块对所述相应的输入数据执行相应的数据操作而得到的相应的输出数据；所述输入数据集在所述一组数据块中的第一数据块的输入连接器处被接收，所述一组数据块中的至少一个数据块的所述相应的数据操作包括数据分析功能，以及所述数据图的第一部分和第二部分能够被异步地和单独地编译和执行。2.根据权利要求1所述的系统，其中，每个数据块都能够被异步地和独立地编译。3.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述数据模型生成的所述输出数据包括描述所述输入数据集或者是所述输入数据集的特性的至少一个值。4.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述数据模型生成的所述输出数据包括至少一个预测值。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个预测值指示所述在线过程工厂的至少一部分的预测的性能水平、指示所述在线过程工厂的至少一部分的预测的故障或失效、或指示预测的时间间隔。6.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述数据模型生成的所述输出数据包括是规范性的并与所述在线过程工厂的变化相对应的至少一个值，其中，所述在线过程工厂的所述变化包括以下各项中的至少一项的变化：设定点、值、控制回路、配置、过程模型、连接、部件、或一台设备。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一组用户控制包括用于访问数据块定义库的第一用户控制，所述数据块定义库储存与多个数据操作相对应的多个数据块定义，并且其中，所述数据图的所述一组数据块中的所述数据块中的一个或多个数据块中的每个都是储存在所述数据块定义库中的特定数据块定义的特定实例。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述特定数据块定义的所述特定实例包括所述特定实例的所分配的名称或身份。9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述特定数据块定义的所述特定实例包括对所述特定数据块定义的属性的值的用户修改。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一组用户控制包括用于访问数据块定义库的第一用户控制，所述数据块定义库储存与多个数据操作相对应的多个数据块定义，并且其中，储存在所述数据块定义库中的所述数据块定义中的至少某些数据块定义中的每个都包括一个或多个相应的属性。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述一个或多个相应的属性中的至少一个属性的值是默认值。12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述一个或多个相应的属性中的一个或多个属性是可选的属性。13.根据权利要求1所述的系统，其中，第二用户控制在被激活时引起对所述数据图的至少一部分的评估。14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述数据图的所述至少一部分由所述用户来选择。15.根据权利要求13所述的系统，其中，对所述数据图的所述至少一部分的所述评估包括对所述数据图的所述至少一部分的编译以及对所述数据图的所述至少一部分的所述编译的执行。16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据图的所述一组数据块包括以下各项中的一项或多项：数据源数据块、过滤器数据块、变换器数据块、可视化数据块、数据消费者数据块、或另一种类型的数据块；并且其中，具有以下特征中的至少一个：所述数据源数据块的相应的数据操作对应于获得所述输入数据集；所述过滤器数据块的相应的数据操作包括过滤所述过滤器数据块的相应的输入数据；所述变换器数据块的相应的数据操作包括以下各项中的至少一项：清除所述变换器数据块的相应的输入数据、操纵所述变换器数据块的所述相应的输入数据的内容、对齐所述变换器数据块的所述相应的输入数据的所述内容、或对所述变换器数据块的所述相应的输入数据执行一个或多个分析技术；所述可视化数据块的相应的数据操作包括将所述可视化数据块的相应的输入数据的特定视觉表示呈现在所述平台的用户界面上；或者所述数据消费者数据块的相应的数据操作包括对所述数据模型的所述输出数据执行动作，所述动作对应于所述数据模型的所述输出数据的消费者。17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述数据模型的所述输出数据的所述消费者包括以下各项中的至少一项：分析应用、另一种类型的应用、分布式数据引擎(DDE)、数据历史库、文件、数据库、所述平台的所述用户界面、或另一个用户界面。18.根据权利要求16所述的系统，其中：所述另一种类型的数据块包括探索数据块；所述探索数据块包括用于从第一其它数据块接收预测值的第一输入连接器和用于从第二其它数据块接收实际值的第二输入连接器；以及由所述探索数据块执行的相应的操作包括：比较所述预测值和所述实际值。19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据图的所述一组线中的至少一个线将相应的数据块连接到其中储存所述时间序列数据的离线数据源，所述离线数据源包括以下各项中的至少一项：文件、过程控制数据库、以及分析数据块库、或另一种类型的数据库。20.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据图的每个数据块都包括对所述相应的数据块的相应块状态的指示、对所述相应的数据块的身份的指示、以及对所述相应的数据块的评估的结果的指示，并且其中，对所述相应的数据块的所述评估包括对所述相应的数据块的编译以及对所述相应的数据块的所述编译的执行。21.根据权利要求20所述的系统，其中，对所述一组数据块中的至少一个数据块的评估的结果的指示包括一个或多个图形可视化。22.根据权利要求20所述的系统，其中，对所述一组数据块中的至少一个数据块的评估的结果的指示包括相应的一组经计算的统计信息。23.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据图的每个数据块执行所述相应的数据块的相应的接收到的输入数据的时间对齐。24.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述数据图的每个数据块提供的所述相应的输出数据包括以下各项中的至少一项：单个数据值、一组数据值、或另一个数据图。25.根据权利要求1所述的系统，其中：所述数据图是离线数据图，并且第三用户控制在被激活时使得将所述数据模型的所述离线数据图变换成所述数据模型的在线数据图，所述数据模型的所述在线数据图被配置为通信地连接到所述在线过程工厂。26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述在线数据图的一组数据块和一组线与所述离线数据图的所述一组数据块和所述一组线不同。27.根据权利要求25所述的系统，其中：第四用户控制的激活引起对所述在线数据图的部署，并且对所述在线数据图的所述部署包括对所述在线数据图的编译以及对所述在线数据图的所述编译的执行以生成所述数据模型的在线数据分析模块。28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述在线数据分析模块由所述在线过程工厂的数据分析网络的多个分布式数据引擎(DDE)中的一个或多个DDE来执行。29.根据权利要求25所述的系统，其中，将所述在线数据图配置为通信地连接到所述在线过程工厂包括：将所述在线数据图绑定到实况数据源，所述实况数据源生成由于所述在线过程工厂对所述过程进行控制而得到的所述时间序列数据。30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述平台将所述在线数据图自动地绑定到所述实况数据源。31.根据权利要求29所述的系统，其中，基于第五用户控制的激活，所述在线数据图被绑定到所述实况数据源。32.根据权利要求29所述的系统，其中，所述实况数据源是操作为对所述过程进行控制的过程控制设备。33.根据权利要求32所述的系统，其中，所述过程控制设备操作为通过以下方式来对所述过程进行控制：接收输入信号、基于所接收到的输入信号来确定输出信号、以及通过过程控制通信网络向另一个过程控制设备发送所述输出信号。34.根据权利要求32所述的系统，其中，所述过程控制设备进行操作以通过以下方式来对所述过程进行控制：接收输入信号并基于所接收到的输入信号来执行与所述在线过程工厂的流程相对应的物理功能。35.根据权利要求29所述的系统，其中，由所述实况数据源生成的所述时间序列数据包括连续的数据流，所述连续的数据流是经由所述在线过程工厂的数据分析网络在在线数据分析模块处实时地连续接收的，所述在线数据分析模块是根据对所述数据模型的所述在线数据图的编译而生成的。36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述数据分析网络叠加在所述在线过程工厂的所有过程控制通信网络上方。37.根据权利要求35所述的系统，其中，所述连续的数据流是在所述在线数据分析模块处从所述数据分析网络的多个分布式数据引擎(DDE)中的DDE连续地接收的。38.根据权利要求35所述的系统，其中，所述在线数据分析模块对所述连续接收到的数据流实时地连续执行一个或多个分析功能，并且实时地生成连续的输出。39.根据权利要求38所述的系统，其中，由所述在线数据分析模块生成的所述连续的输出包括一个或多个预测值。40.根据权利要求38所述的系统，其中，由所述在线数据分析模块生成的所述连续的输出作为图形可视化被实时显示在用户界面上。41.根据权利要求38所述的系统，其中，由所述在线数据分析模块生成的所述连续的输出结合实际值的流来被实时地显示在用户界面上。42.根据权利要求38所述的系统，其中，对所述数据模型的准确性的指示结合与所述数据模型相对应的所述在线数据分析模块的所述连续的输出来被显示在用户界面上，并且其中，所述数据模型的所述准确性是基于所述在线数据分析模块的所述连续的输出和由所述在线过程工厂生成的一个或多个实际值的比较结果的。43.根据权利要求38所述的系统，其中，对所述连续的数据流执行的所述一个或多个分析功能包括预测性分析功能或规范性分析功能。44.根据权利要求38所述的系统，其中，所述连续接收到的数据流在所述在线数据分析模块对所述连续接收到的数据流执行所述一个或多个分析功能之前被清除。45.根据权利要求38所述的系统，其中，所述连续接收到的数据流的内容中的至少某些内容在所述在线数据分析模块对所述连续接收到的数据流执行所述一个或多个分析功能之前被操纵。46.根据权利要求38所述的系统，其中，所述在线数据分析模块对所述连续接收到的数据流和另一个数据流实时地连续执行所述一个或多个分析功能，并且其中，所述另一个数据流是由至少一个其它数据源由于所述在线过程工厂对所述过程进行控制而生成的。47.根据权利要求46所述的系统，其中，所述在线数据分析模块将所述连续接收到的数据流与所述另一个数据流进行时间对齐。48.根据权利要求35所述的系统，其中，所述连续的数据流是基于用户选择的选定的数据流。49.根据权利要求35所述的系统，其中，所述连续的数据流是基于由所述在线数据分析模块发出的查询而生成的，所述查询指示由所述实况数据源实时生成的并将包括在所述连续的数据流中的数据的一个或多个特定部分。50.一种用于对过程工厂的操作进行监控的系统，所述过程工厂进行操作以控制过程，所述系统包括：数据分析模块，所述数据分析模块被绑定到具有通过以下方式生成的内容的连续的数据流：(i)当所述过程工厂操作为对所述过程进行控制时，由包括在所述过程工厂中的数据源实时地生成，以及(ii)作为控制所述过程的操作的结果而生成；以及用户界面，所述用户界面显示由在所述连续的数据流上实时地操作的所述数据分析模块实时生成的连续的输出，所述连续的输出包括一个或多个预测值的连续更新。51.根据权利要求50所述的系统，其中，所述一个或多个预测值指示所述过程工厂的至少一部分的预测的性能、所述过程工厂的至少一部分的预测的故障或失效、或者与所述过程工厂的至少一部分相对应的预测的时间间隔。52.根据权利要求50所述的系统，其中，所述数据源是操作为通过以下方式来对所述过程进行控制的过程控制设备：接收输入信号、基于所接收到的输入信号来确定输出信号、以及通过过程控制通信网络向另一个过程控制设备发送所述输出信号。53.根据权利要求50所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·T·恩弗，M·J·尼克松，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