用于使用先进过程控制来定义实时或接近实时的操作包络的装置和方法制造方法及图纸

一种方法包括标识（502，602）一个或多个代理限制变量，该一个或多个代理限制变量要被用来定义与工业过程控制器（106）相关联的操作包络。工业过程控制器与包括（一个或多个）代理限制变量的许多过程变量相关联。该方法还包括最大化和最小化（510，608，612，804，808）（一个或多个）代理限制变量中的至少一个。该方法进一步包括将（一个或多个）代理限制变量中的至少一个的最大值和最小值（610，614，806，810）作为图形用户界面（306）中的操作包络向至少一个用户呈现（514，620，818）。可以使用单个代理限制变量，并且可以在操作包络的一维表示（400）中呈现单个代理限制变量的最大值和最小值（610，614）。也可以使用多个代理限制变量，并且可以在操作包络的多维表示（420，440）中呈现代理限制变量的最大值和最小值（806，810）。

【技术实现步骤摘要】
用于使用先进过程控制来定义实时或接近实时的操作包络的装置和方法对相关申请的交叉引用和优先权声明本申请在35U.S.C.§119(e)下要求享有2017年10月23日提交的美国临时专利申请号62/575,984的优先权。该临时申请以其整体通过引用并入于此。
本公开一般涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及用于使用先进过程控制来定义实时或接近实时的操作包络的装置和方法。
技术介绍
工业过程控制和自动化系统通常被用来使大型和复杂的工业过程自动化。这些类型的控制和自动化系统常规性地包括过程控制器和现场设备，像传感器和致动器。过程控制器中的一些通常从传感器接收测量结果并且生成用于致动器的控制信号。当控制工业过程时，过程控制和自动化系统通常使用大量过程变量。可以为一个或多个过程变量定义“操作包络”，其中操作包络标识用于相关联的（一个或多个）过程变量的可接受值的（一个或多个）范围。通常，操作包络通过针对每一个相关联的过程变量的可接受的上限和下限来定义。理解操作包络对于有效地管理工业过程或其一部分通常是重要的。例如，在工厂范围的扰乱或其它事件中，管理员、工程师和操作员通常需要知道工业过程的操作点可以移动多远，同时仍然在整个系统内维持适当的质量和安全限制。通常，这些决策基于直觉或过去的经验，因此它们可能对当前的操作无效。
技术实现思路
本公开提供了一种用于使用先进过程控制来定义实时或接近实时的操作包络的装置和方法。在第一实施例中，一种方法包括标识要被用来定义与工业过程控制器相关联的操作包络的一个或多个代理限制变量。该工业过程控制器与许多过程变量相关联，该过程变量包括一个或多个代理限制变量。该方法还包括最大化和最小化该一个或多个代理限制变量中的至少一个。该方法进一步包括将该一个或多个代理限制变量中的至少一个的最大值和最小值作为图形用户界面中的操作包络而向至少一个用户呈现。在第二实施例中，一种装置包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置成标识要被用来定义与工业过程控制器相关联的操作包络的一个或多个代理限制变量。该工业过程控制器与许多过程变量相关联，该过程变量包括一个或多个代理限制变量。该至少一个处理器还被配置成最大化和最小化一个或多个代理限制变量中的至少一个。该至少一个处理器进一步被配置成：发起将该一个或多个代理限制变量中的至少一个的最大值和最小值作为图形用户界面中的操作包络向至少一个用户的呈现。在第三实施例中，非临时性计算机可读介质包含指令，该指令在被执行时使得至少一个处理设备标识要被用来定义与工业过程控制器相关联的操作包络的一个或多个代理限制变量。该工业过程控制器与许多过程变量相关联，该过程变量包括一个或多个代理限制变量。该介质还包含指令，该指令在被执行时使得至少一个处理设备最大化和最小化该一个或多个代理限制变量中的至少一个。该介质进一步包含当被执行时使得至少一个处理设备发起将该一个或多个代理限制变量中的至少一个的最大值和最小值作为图形用户界面中的操作包络而向至少一个用户的呈现。附图说明根据以下附图、描述和权利要求，其它技术特征对本领域技术人员可以是显而易见的。为了得到本公开的更完整的理解，现在对结合附图进行理解的以下描述做出参考，其中：图1图示了根据本公开的示例工业过程控制和自动化系统；图2图示了根据本公开的用于使用先进过程控制来定义实时或接近实时的操作包络的示例设备；图3图示了根据本公开的用于使用先进过程控制来定义实时或接近实时的操作包络的示例过程；图4A至4C图示了根据本公开的使用先进过程控制和代理限制变量所确定的示例操作包络；图5图示了根据本公开的用于使用先进过程控制来定义实时或接近实时的操作包络的示例方法；图6图示了根据本公开的用于初始处理针对代理限制变量的绝对界限以便定义实时或接近实时的操作包络的示例方法；图7图示了根据本公开的用于生成针对代理限制变量的等间隔步长值以便定义实时或接近实时的操作包络的示例方法；以及图8图示了根据本公开的用于以步进间隔计算代理限制变量表面以便定义实时或接近实时的操作包络的示例方法。具体实施方式下面所讨论的图1至图8以及被用来描述本专利文档中的本专利技术的原理的各种实施例仅作为说明，并且不应以任何方式解释成限制本专利技术的范围。本领域技术人员将理解到，可以在任何类型的经适当布置的设备或系统中实现本专利技术的原理。如上文所指出的，过程控制和自动化系统在控制工业过程时通常使用大量过程变量，并且可以为这些过程变量中的一个或多个定义“操作包络”。操作包络标识用于（一个或多个）相关过程变量的可接受值的（一个或多个）范围，并且通常由针对相关过程变量中的每一个的可接受的上限和下限来定义。虽然理解操作包络对于有效地管理工业过程或其一部分而言通常是重要的，但实际上量化操作包络可能是困难的。例如，可以在首次调试设备（诸如处理单元）时确定操作包络的界限，但操作包络通常随时间移动。这可能由于许多因素，诸如设备中所使用的材料的变化，设备中收集的杂质以及设备的机械磨损。在相对短的时间量内，设备的操作包络通常可以仅基于当前的工厂操作来进行估计。当在过程控制和自动化系统中调试模型预测控制（MPC）或其他先进预测控制（APC）技术时，通常使用特定的过程变量（被称为“控制句柄”）的组合来配置和使用软件以便主动管理工业过程的主要操作约束。该软件被设计成减轻或防止超出操作包络范围的过程变量的偏移，同时在操作包络内追求最有益的操作点。最“有益的”操作点可以以各种方式定义，诸如最经济的操作点（通常以诸如最大化生产、最小化材料或能量使用或者其他因素之类的术语来定义）。通过设计，APC控制器理解工业过程的关键实时操作限制，并且不断调整控制句柄以实现最佳性能。然而，APC控制器不会量化整个操作空间，而是专注于优化当前操作点。本公开描述了用于使用代理限制变量实时或接近实时地定义工业过程或其一部分的操作包络的技术。代理限制已经被用作抽象和将过程装备（诸如过程单元）的操作约束投影到一个或多个关键性能度量标准上的方式。可以挑选关键性能度量标准以将装备集成到工厂范围的计划和调度工具中。照此，代理限制被用来通过将真实世界的约束注入到优化中来限制整个工厂的优化。在美国专利公开No.2016/0018797中描述了以这种方式所使用的代理限制（其以其整体通过引用并入于此）。虽然代理限制在该上下文中是有用的，但是当被用来标识针对工业过程的操作包络时，代理限制具有一些缺点。首先，通常挑选关键性能度量标准来与工厂范围的优化器（计划和调度工具）集成，并且可以不表示对于设备管理员、工程师、操作员或使用操作包络的其他人员而言是重要的的度量标准。其次，虽然代理限制可以被用来抽象设备操作限制，但是所涉及的代理限制的数量可能相对较大，因为它们被用于与计划和调度工具集成。实际上，管理员、工程师、操作员或其他人员可能希望将操作包络限制成一维、二维或三维，诸如单位吞吐量和转换。第三，可以挑选用于计算代理限制的技术以用于快速和有效集成。然而，当与操作包络一起使用时，操作包络的显示清晰度通常取代速度和效率。根据本公开，挑选一个或多个度量标准来定义用于与工业过程或其一部分相关联的设备的操作包络。通过设计，这些度量标准是与设备相关联的APC控制器的部分，并且据说表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：标识（502，602）一个或多个代理限制变量，所述一个或多个代理限制变量要被用来定义与工业过程控制器（106）相关联的操作包络，所述工业过程控制器与包括所述一个或多个代理限制变量的许多过程变量相关联；最大化和最小化（510，608，612，804，808）所述一个或多个代理限制变量中的至少一个；以及将所述一个或多个代理限制变量中的至少一个的最大值和最小值（610，614，806，810）作为图形用户界面（306）中的操作包络而向至少一个用户呈现（514，620，818）。

【技术特征摘要】
2017.10.23 US 62/575984;2018.07.31 US 16/0499781.一种方法，包括：标识（502，602）一个或多个代理限制变量，所述一个或多个代理限制变量要被用来定义与工业过程控制器（106）相关联的操作包络，所述工业过程控制器与包括所述一个或多个代理限制变量的许多过程变量相关联；最大化和最小化（510，608，612，804，808）所述一个或多个代理限制变量中的至少一个；以及将所述一个或多个代理限制变量中的至少一个的最大值和最小值（610，614，806，810）作为图形用户界面（306）中的操作包络而向至少一个用户呈现（514，620，818）。2.根据权利要求1所述的方法，其中：标识所述一个或多个代理限制变量包括标识（502，602）单个代理限制变量；最大化和最小化所述一个或多个代理限制变量中的至少一个包括最大化和最小化（510，608，612）所述单个代理限制变量；以及呈现最大值和最小值包括在所述操作包络的一维表示（400）中呈现（514，620）所述单个代理限制变量的最大值和最小值（610，614）。3.根据权利要求1所述的方法，其中：标识所述一个或多个代理限制变量包括标识（502，602）单个代理限制变量；以及最大化和最小化所述一个或多个代理限制变量中的至少一个包括最大化和最小化（608，612）所述单个代理限制变量，以标识针对所述单个代理限制变量的上限和下限（610，614），所述操作包络由针对所述单个代理限制变量的上限和下限定义。4.根据权利要求1所述的方法，其中：标识所述一个或多个代理限制变量包括标识（502，602）多个代理限制变量；最大化和最小化所述一个或多个代理限制变量中的至少一个包括重复地最大化和最小化（510，804，808）所述代理限制变量中的至少一个；以及呈现最大值和最小值包括在所述操作包络的多维表示（420，440）中呈现（514，818）所述代理限制变量中的至少一个的最大值和最小值（806，810）。5.根据权利要求1所述的方法，其中：标识所述一个或多个代理限制变量包括标识（502，602）多个代理限制变量；以及最大化和最小化所述一个或多个代理限制变量中的至少一个包括：对于每一个代理限制变量而言，标识（608，612）针对所述代理限制变量的上限和下限（610，614）；选择（702）所述代理限制变量之一以使得保留一个或多个未被选择的代理限制变量；对于每一个未被选择的代理限制变量而言，标识（704）针对所述未被选择的代理限制变量的上限与下限之间的步长值（706）；以及使用针对所述一个或多个未被选择的代理限制变量的步长值的不同组合重复地最大化和最小化（804，808）所选择的代理限制变量，所述操作包络由所述所选择的代理限制变量的最大值和最小值（806，810）定义。6.根据权利要求1所述的方法，其中最大化和最小化所述一个或多个代理限制变量中的至少一个包括：将针对所述一个或多个代理限制变量中的每一个的边界设置成针对所述代理限制变量的相关联的安全限制...

【专利技术属性】
技术研发人员：CJ韦布，AJ特伦查德，SK戴夫，M尼梅奇，M瓦塔克，S哈利霍尔，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US