用于根源诊断的规则集制造技术

一种用于识别工业过程中的失常的根源的简化规则集（３１０）从完整的规则基础中产生。规则基础包括用于工业过程的多个规则，每个规则包括工业过程的至少一个过程信号的条件，以及与所述至少一个过程信号的条件相对应的故障。识别工业过程的可用过程信号。从规则基础中选择性地移除规则，以产生简化规则集。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及工业过程控制，以及过程控制环路。更具体地，本发 明涉及这样的环路的诊断。
技术介绍
过程控制环路用于过程工业中控制过程的运行，如炼油厂。典型 地，变送机是环路的一部分，位于测量和向例如控制室装备变送如压 力、流或温度之类的过程变量的场中。如阀门之类的控制器也是过程 控制环路的一部分，基于从环路上接收的或内部产生的控制信号来控 制阀门的位置。其他控制器控制例如电动机或螺线管。控制室装备也 是过程控制环路的一部分，使控制室中的操作者或计算机能够基于从 场中的变送机接收到的过程变量监控过程，并通过向合适的控制设备 发送控制信号而有响应地控制过程。另一个可以是控制环路的一部分 的过程设备是便携式通讯器，能够在过程控制环路上监控和传送过程 信号。典型地，这些被用于配置形成环路的设备。各种技术已经被用于监控过程控制环路的运行，以及在环路中诊 断和识别故障。然而，还希望识别故障的源或"根源"，如通过识别系 统中特定设备或元件是过程运行中失常的源。这将为操作者提供附加 的信息，说明过程中那个设备需要修复或替换。
技术实现思路
提供了一种用于识别工业过程中的失常的根源的简化规则集。为 了产生简化规则集，使用包括用于工业过程的多个规则的规则基础。 每个规则包括工业过程的多个过程信号的条件，以及与所述过程信号 的条件相对应的故障。识别工业过程的可用过程信号。从规则基础的多个规则中选择性地移除规则，以产生简化规则集。 附图说明图1是示出了过程控制环路的简化图，所述过程控制环路包括变 送机、控制器、手持通讯器以及控制室。图2是用于液位环路的过程控制环路模型的示意图。图3是用于流速控制环路的过程控制环路模型的示意图。图4是用于实现本专利技术的一个示例的设备的框图。图5是示出了图4的硬件实现方式的一个示例的框图。图6是示出了根据本专利技术的用于产生简化规则集的步骤的简化框图。图7是示出了用于执行图6的步骤的自动化系统的框图。 具体实施例方式本专利技术可以用于工业过程中，识别发生在过程中的失常的"根源"。 图1是示出了用于控制过程流体的流动的工业过程控制系统2，所述系 统2包括承载过程流体的过程管道4和承载环路电流I的双线过程控制 环路6。变送机8，与例如致动器、阀门、泵、电动机或螺线管之类的 环路中的最终控制元件相耦合的控制器IO，通讯器12，以及控制室" 都是过程控制系统2的一部分。若过程的运行中发生失常，本专利技术可用 于识别所观察到的失常的起因。为示意目的，环路6表示了一种配置，可以使用任何合适的过程 控制环路，如4-20mA环路、2 、 3或4线环路、多点环路以及根据HART⑧、 Fiedbus或其他数字或模拟通信协议运行的环路。在运行中，变送机8 使用传感器16感测如流速之类的过程变量，并通过环路6变送所感测的 过程变量。过程变量可以由控制器/阀门致动器10、通讯器12和/或控 制室装备14接收。控制器10被示为与阀门18相耦合，能够通过调节阀 门18从而改变管道4中的流速来控制过程。控制器10通过环路6接收来 自例如控制室14、变送机8或通讯器12的控制输入，并有响应地调节阀 门18。在另一个实施例中，控制器10基于通过环路6接收的过程信号， 内部地产生控制信号。通讯器12可以是图1所示的便携式通讯器，或可 以是永久安装的、监控过程并执行计算的过程单元。过程设备包括，例如图1所示的变送机8 (如可从Rosemount Inc.得到的3095变送机)、 控制器IO、通讯器12和控制室14。另一类过程设备是PC、可编程逻辑 单元(PLC)或其他使用合适的I/0电路与环路耦合的计算机，允许在 环路上监控、管理、和/或传输。图2是用于控制桶52中的液位的过程控制环路50的图形模型的简 化图50。如以下所讨论的，这样的模型可以被选择并用于诊断过程运 行中发生的失常的根源。液位变送机54测量桶52中的液位，并向控制 器56提供主要过程变量(PV)。如所示的控制器56是PID控制器，然而， 它也可以是任何类型的控制器。控制器56也接收与桶52中的期望液位 相关的设定点(SP)。使用已知的控制算法，控制器56提供了输出至 阀门58的控制需求(CD)。可选的阀门位置传感器60可以用于测量阀 门58的阀杆的实际位置。用于该特定示例模型的其他可选组件包括， 被配置为从桶52中抽取液体的泵62，被配置为测量入口流速的变送机 64，以及被配置为测量出口流速的变送机66。如以下所述，模型和用 于模型的可选组件被存储在存储器中，可以由操作者或其他选择技术 来选择。在各种方面，存储器可以位于或可访问任何与过程耦合的设 备，或可以访问过程信号。优选地，在过程的运行确定并在稳定状态模式之后，对过程控制 系统执行本专利技术的诊断。这一点通过观察过程信号的均值和标准差来 确保。对一组N个测量值，计算每个过程信号(如过程变量和控制信 号)的均值(pi)和标准差(CJ)，均值和标准差可按如下计算<formula>formula see original document page 7</formula>点数N取决于信号的持续时间和采样速率。在等式1和2中，Xi是 在样本号i所取得的过程信号的值。初始地，可以使用10分钟的采样周 期与每秒一个样本的采样率。在一个示例中，若过程均值是100inH20(标准差为l inH20)，且后续的过程均值在97 &1120和103 &1120之间， 则确定环路正运行在稳定状态模式。涉及在初始化诊断之前确定过程 稳定性的一项专利是美国专利No. 6,119,047， 2000年9月12日公布， 其全文结合在此作为参考。一旦达到稳定状态运行，丢弃数据的瞬时值或尖峰也是有利的。 一种用于识别这样的数据的技术是通过连续地将信号均值与信号标准 差进行比较。两个连续数据块的均值(^和|!2)之间的差应小于标准差除以样本数N的平方根。这可以表示为等式3〃々2 SA + 其中P是前一块的均值，W是当前块的均值，N是块中的点数，o,是前 一块的标准差。根据可用于进行诊断和用于该模型的过程信号，可以识别不同的根源。例如，在图2所示的过程模型的情况下，有三个不同的情况表l<table>table see original document page 8</column></row><table>在初始训练阶段，在用户可选择的时间量，例如20分钟，收集所 有过程信号。计算信号的均值和标准差。重复这个训练阶段直到过程 进入稳定状态。 一旦过程处于稳定状态，存储针对每个过程信号的均 值(h)和标准差的训练值(即"名义值")。此外，在识别根源故障之前，可以计算各过程信号，以确保过程正确运行。例如，可以计算主要过程变量(PV)。在图2所示的液位的情况下:表2<table>table see original document page 9</column></row><table>其中PV一RANGE是液位的范围(最大值和最小值)。当配置过程控制 系统时，这个值可以被存储在过程控制系统可访问的存储器中，或可 以由用户输入。类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生简化规则集的方法，所述简化规则集用于识别工业过程中的失常的根源，所述方法包括：　（ａ）获得规则基础，所述规则基础包括用于工业过程的多个规则，每个规则包括工业过程的至少一个过程信号的条件以及与至少一个过程信号的条件相对应的故障；（ｂ）识别可用的工业过程的过程信号；　（ｃ）从规则基础的多个规则中选择性地移除规则，以产生简化规则集，其中，选择性地移除规则的步骤是基于识别可用的工业的过程信号的步骤的。

【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：约翰P米勒，埃夫伦埃尔于雷克，
申请(专利权)人：费希尔罗斯蒙德系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]