用于工艺监控的系统和方法技术方案

提供了一种允许用户监控、诊断和配置工艺的系统和方法。用户界面可以被用于显示从工艺监视器、传感器和多变量模型接收的数据。用户界面可以是交互的，允许用户选择显示哪个复合和多变量模型。可以实时构建和更新用户界面和多变量模型。用户界面可以显示不同的数据和界面，例如多变量模型中的复合变量的表示、工艺变量对复合变量的贡献的表示、以及工艺变量的子集的表示。用户可以选择复合变量的点来分析，并且界面可以指示在选定点的工艺变量的贡献和值。界面可以被发送至远程用户。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的交叉引用本申请主张2006年11月3曰申请的美国临时申请第60/856757号 的权益，其全部内容结合于此作为参考。
技术介绍
工艺控制系统，例如在化学处理和供应领域使用的工艺控制系统通 常收集在工艺装置(process plant)环境中的大量数据。这样的数据 通常被存储并用于找出系统中的故障和潜在即将发生的故障。例如，可 以在工艺故障之后检查这些数据以找出导致不可用的材料批次的问题， 或者识别故障的或预期在特定的时间框中故障的组件。自动工艺控制系统通常用于管理工艺装置中的传感器组。这些工艺 控制系统通常监视工艺装置环境中的情况，并且基于传感器观测到的情 况来调整工艺参数。然而，这些自动系统仅可以基于它们可用的特定数 据和特定预定阈值来采取行动。当由于工艺装置中的组件之间的相互作 用和/或工艺装置中的情况而引起的不希望的情况结果或者当不期望的 故障情况发生时，自动系统通常不能进行恰当和完全的响应。由此需要一些工艺装置的监督控制。这可能需要操作员管理和响应 来自数千个源的数据，这不能被有效实行。操作员也必须保持处于工艺 装置处以允许对故障情况做出及时响应。
技术实现思路
提供了一种用于工艺监控、咨询控制和诊断的系统和方法。可以创 建工艺装置和/或工艺的多变量模型。该模型可以随着从工艺装置中接 收数据被实时创建。可以向用户图形地显示该模型的复合变量，从而允 许用户追踪工艺的进展并识别需要干预的潜在问题。用户还可以选择对 其需要进一步的信息的模型的点，并且识别在该点上不同工艺变量对该 模型的贡献。可以提取关于单个工艺变量的信息并将其表示给用户。用 户可以远程地接入和操作系统，从而允许从多个位置监控该工艺装置而不管它们是否地理接近于该工艺装置。可以使用基于Web的界面来接入系统。附图说明图1表示根据本专利技术的示例工艺装置、计算机系统和用户界面的示意性表示。图2表示根据本专利技术从两个工艺变量X1和X2创建的示例复合变量T以及对应的用户界面。图3表示根据本专利技术的批次数据的示例展开矩阵的图形表示。图4表示根据本专利技术的示例图形界面。图5表示根据本专利技术的示例图形界面。图6表示根据本专利技术的示例图形界面。图7表示根据本专利技术的示例用户界面。图8表示根据本专利技术用于监控工艺装置的系统。图9是根据本专利技术的示例系统和数据流的示意性表示。图1 0是根据本专利技术的示例使用例的示意性表示。具体实施例方式提供系统和方法以允许使用交互界面来远程监控和/或咨询控制工艺装置。根据本专利技术的系统可以接收工艺监控数据并构建工艺的多变量模型。基于该多变量模型，可以向用户呈现用户界面，该用户可以地理上远离于正在被监控的工艺。用户界面可以呈现不同数据，例如作为部分模型生成的复合变量，各种工艺变量对模型的贡献，模型和模型的特征的基于时间的显示，以及其他数据。可以实时接收工艺监控数据，并且可以实时更新用户界面。图1表示根据本专利技术的示例工艺装置、计算机系统和用户界面的示意性表示。工艺装置IOO可以包括在工艺执行过程中可被监控的多个实体IIO、 120、 130和140。工艺装置指的是设计以执行复杂工艺的任何物理结构。工艺装置的例子包括试验工场、化学处理、制造、气体生成、涂层、药物处理和制造、生物制品处理和制造，以及其他加工装置。工艺装置中的实体可以是例如阀、存储罐、输送管道、烘箱、冷凝室、化学反应器、生物反应器、发酵罐、提纯器以及在工艺装置中使用的任何实体。也可以使用其他实体、结构和设备。每个实体可以由工艺监控器监控，工艺监控器可以是任何恰当的传感器。例如，工艺监控器可以记录温度、压力和/或关于工艺装置中的实体的其他相关数据。该系统可以包括其他传感器或提供其他工艺变量，例如环境数据、来自过去的处理步骤的数据、输入材料特性和处理时间、以及由工艺装置捕获的任何其他的工艺变量。计算机系统150可以接收该系统监控的各种工艺变量的值。每个工艺变量lll、 121、 131、 141可以与一个或多个监控的实体相关。在图1所示的示例系统中，工艺变量111与工艺装置项110相关，工艺变量121与项120相关，等等。额外的工艺变量160可以提供其他数据和/或从工艺装置中的其他实体接收。系统可以使用工艺装置可用的各种工艺变量来创建多变量模型170。该多变量模型可以部分地创建复合变量175、180。如下面进一步详细描述，复合变量描述关于用于构建工艺的多变量模型的两个或更多变量的信息及其之间的关系。例如，复合变量可以是从主成分分析技术得到的主成分。由此，复合变量可以提供关于工艺装置中的多个项和事件的总结或组合信息。计算机系统150可以提供用户界面190。用户界面190可以使用多变量模型170和/或计算机系统150提供的其他数据来显示与工艺装置100执行的工艺相关的各种数据和模型。用户界面可以被实时更新。如在此使用的那样，如果除了在任何报告和处理系统中的固有延时之外，特别是被描述为实时操作的系统中任何不可避免固有时延之外，事件发生并且在一个事件和下一个事件之间没有可感知的时延，那么一系列事件"实时，，发生。例如，在从传感器向计算机系统发送数据的时间和向用户显示数据的时间之间可以存在小的、不可避免和不可累积的时延。然而，如果计算机系统不在显示数据之前将数据存储延长的时间，这样的工艺依然可以被认为是"实时，，发生。由此"实时"工艺可以具有不变的、相对小的延时，尽管通常该延时在工艺过程中是不累积的。用户界面190还可以提供给与工艺装置本身地理上分开的用户。如在此使用的那样，如果用户与工艺或装置在地理上是分开的，那么用户对于工艺或工艺装置是"远程的"。通常可以使用通信网络来将远程用户使用的计算机系统连接至与工艺相关的计算机系统。用户界面可以允许远程用户监控、控制和/或诊断工艺装置中的问题。计算机系统150可以是创建和显示用户界面190的系统，或者它可以与显示界面给用户的不同系统的通信。在一些配置中，用户界面可以是基于Web的界面，其可以使用标准的W e b浏览器来显示并操作。这可以进 一 步增加系统的可用性，因为大多数使用中的终端用户计算机系统安装有Web浏览器。由此用户不需要安装特定的或专门用于监控系统的软件来使用根据本专利技术的界面。即使用户远离被监控的系统，也适用于上述情况，因为系统可以通过网络连接来提供用户界面，例如通过因特网来将界面提供给远程用户。根据本专利技术的系统可以使用多变量模型来提供关于工艺的信息。通常，多变量投影方法将复杂工艺中的现有变量压缩为更少数目的潜变量或主成分。主成分总结工艺数据集中变化性最高的源，从而允许每个观察由少数的主成分表示，而不是由例如几百个单个变量表示。主成分通常是原始变量的线性组合。多变量模型也可以包括每个变量对于模型中的每个主成分的重要性的指示，例如通过对每个工艺变量使用加权的系数。如在此使用的那样，复合变量可以是多变量模型的主成分。对于每个观察每个主成分的值的解释以及对于每个工艺变量的对应的系数可以提供对相关的数据定义的操作区域的了解。这也可以指示原始工艺变量的相互关系和依赖关系。图2表示从两个工艺变量XI和X2创建的复合变量矢量T的简化例子和相对应的根据本专利技术的用户界面。通常，工艺控制系统可以包含用于正在被监控的工艺变量的期望的控制限制。例如，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：　数据收集器，接收描述由工艺装置执行的工艺的工艺监控数据，所述工艺监控数据包括多个工艺变量的值；　处理器，随着数据收集器接收到数据而构建所述工艺的多变量模型；以及　用户界面，与处理器通信以显示描述所述工艺的 信息，包括：　第一图形界面，基于所述多变量模型指示工艺装置的执行；　第二图形界面，显示所述多个工艺变量的至少一个对多变量模型的贡献；和　第三图形界面，显示所述工艺与通过所述多变量模型预期的范围的偏差的指示。

【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：A埃斯梅利，S梅塔，D尼奥吉，CA巴伦苏埃拉，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]