[发明专利]用于过程控制系统的诊断设备

说明书

技术领域

本发明涉及诸如用于工业的或科学的过程的过程设备的诊断的领域，并且特别地涉及使用过程的感测的过程变量的过程设备诊断的领域。其涉及根据权利要求的前序部分的方法和器械。

背景技术

通过专利出版物US6 601 005已知这样的诊断设备和诊断方法。该设备感测例如压力或流量值的过程变量值，并且处理它们以便从它们提取过程的过程介质(例如，液体、气体)中携带的振动噪声信号。随后评价这样的振动相关的处理的信号，评价最终得出指示过程的一些控制设备(例如，泵或阀)具有故障的输出。

在前面提到的US6 601 005中披露的方法中，建议使用小波或傅立叶变换或神经网络或统计分析或其它信号评价技术来获得处理的信号。在考虑处理的信号的评价的范围内，建议比较一个或多个处理的信号与可选择的极限值或一组极限值。例如，如果小波变换已经用于获得处理的信号，其将对于每个计算的小波系数检查是否其已经超过对应的极限值。如果至少一个小波系数已经超过其对应的极限值，将指示(小波系数相关的某个或者某些控制设备的)故障。

此外，前面提到的US6 601 005中披露了从过程变量值中移除可能由于某些过程活动的已知的过程变化。这通过从在操作期间收集的数据(过程变量值)减去模型的数据实现。预期在减去之后仅异常值留下并且被评价。例如如果已知的过程变化是由于在白天期间发生并且影响过程变量值的环境温度改变，可以当过程无故障地工作时在白天期间在不同的时间取若干数据组。这些基准平面正常操作数据组用作模型的数据组，例如神经网络可以从其选择适当的一个，随后从在操作期间收集的数据减去该适当的一个，以便仅剩下异常的信号。模型和在操作期间收集的数据全部是小波变换的数据，使得从彼此减去对应的小波系数，以便移除已知的过程变化并且产生值以与可规定的极限值比较。

处理的信号与其进行比较的极限值的选择对于诊断设备的输出(“故障”/“无故障”)的可靠性非常重要。希望为诊断设备的诊断输出提供可靠的基础。

发明内容

因此，本发明的目的为创造诊断设备和为诊断设备的诊断输出提供可靠的基础的诊断方法。本发明的更进一步的目的为创造结合此诊断设备或诊断方法的更进一步的设备和系统。

通过具有根据权利要求所述的特征的器械和方法解决该问题。

根据本发明，诊断设备包括

-用于接收过程的过程介质的过程变量的过程变量值的接收装置，

-用于从在测量阶段期间测量的这样的过程变量值提取和记录测量结果统计数据的测量结果处理装置，

-用于从在训练阶段期间测量的这样的过程变量值提取和记录训练统计数据的训练处理装置，及

-用于比较测量结果统计数据与在测量结果统计数据之前记录的训练统计数据的比较装置。

通过这样，可能为诊断设备的诊断输出提供可靠的基础。特别地，可能为诊断设备的诊断输出提供可规定的可靠性和/或可能提供输出的置信水平(指示输出“故障/无故障”的确实性)。

诊断设备可以为能够接收过程变量值并且以叙述的方式处理它们的任何设备或设备的结合。其可以为变送器、过程监控设备或过程监控系统、控制器或过程控制系统、个人电脑或类似物。诊断设备优选地适用于过程控制系统。其能够在控制系统内实现。诊断设备能够集成在变送器内、过程监控设备内、控制器或类似物内。诊断设备能够例如实现在流量计、压力变送器或差压变送器内。

在优选的实施例中，诊断设备包括用于测量过程变量并且用于产生过程变量值的感测装置。产生的过程变量值能够随后输出到接收装置。由于感测装置，诊断设备能够同时具有变送器和/或过程监控器的功能。诊断设备能够用作独立的过程设备。

接收装置接收过程变量值并且能够例如为以硬件和/或软件实现的接口或端口。可能的过程变量包括流量、压力、差压、水平、温度或类似量。过程变量值为过程变量的值或与过程变量相关的测量的值，例如，在过程变量值和以给定单位的过程变量的相应的值之间可能存在一些函数(例如，线性)关系。

过程介质通常为流体。特别地，其可以为气体或液体或它们的混合物或它们加上固体成分的混合物，例如，乳浊液。

测量结果处理装置为用于以从过程变量值产生测量结果统计数据这样的方式处理在测量阶段期间测量(捕获)的过程变量值的装置(以硬件和/或软件实现)。处理能够包括不同类型的计算，例如，算术或如傅立叶或小波变换的变换。记录(存储)测量结果统计数据以用于更进一步地输出或处理。