[发明专利]使用多元统计分析的过程的在线监控和诊断

说明书

相关申请

本申请要求美国临时申请No.60/827,631的优先权，该临时申请的内容通过引用特别合并于此。

技术领域

本公开内容总的来说涉及加工厂诊断，更具体地说，涉及一种涉及多元统计技术的监控和诊断系统。

背景技术

过程控制系统，例如化学、石油、或其它过程中所使用的过程控制系统，通常包括一个以上通过模拟总线、数字总线或模拟/数字相结合的总线以可通信方式连接至至少一个主机或操作员工作站以及一个以上过程控制和仪表设备的集中式或分散式过程控制器。现场设备可以是例如阀、阀定位器、开关、变送器和传感器(例如温度传感器、压力传感器和流速传感器)，它们位于加工厂环境中，并在诸如开启或关闭阀和测量过程参数、增加或减小流体流量等的过程中施行功能。诸如符合公知的FOUNDATION^TM Fieldbus(以下称作Fieldbus)协议或协议的现场设备之类的智能现场设备还施行控制运算、报警功能和过程控制器中通常实现的其它控制功能。

通常位于加工厂环境中的过程控制器接收表示现场设备所进行的或所关联的过程测量值或过程变量的信号和/或与现场设备有关的其它信息，并执行控制器应用程序。控制器应用程序实现例如不同的控制模块，这些控制模块进行过程控制决策，基于所接收的信息生成控制信号，并且与诸如和Fieldbus现场设备之类的现场设备中正在施行的控制模块或块一起协调工作。过程控制器中的控制模块通过通信线路或信号路径向现场设备发送控制信号，从而控制过程的操作。

来自现场设备和过程控制器的信息对于诸如操作员工作站、维护工作站、个人计算机、手持设备、历史数据库、报告发生器、集中式数据库等的一个以上其它硬件设备可用，从而使操作员或维护人员能够施行针对过程的期望的功能，例如改变过程控制例程的设置、更改过程控制器或智能现场设备中的控制模块的操作、查看过程的当前状态或加工厂中的特定设备的当前状态、查看由现场设备和过程控制器生成的警报、对过程操作进行仿真以训练人员或测试过程控制软件，以及诊断加工厂中的问题或硬件故障。

已知的是，在加工厂环境中，尤其是在具有大量现场设备和支持装置的加工厂中，经常会有问题出现。这些问题可能是坏了的或故障的设备，诸如软件例程之类的逻辑元件驻留在不正确的模式，过程控制环路被不正确地调谐，加工厂中的设备之间的通信失败一次以上，等等。这些和其它问题实际上会出现多个，通常会导致过程在异常状态下操作(即加工厂处于异常情况)，这经常与加工厂的次最佳性能相关联。

已经建立了很多诊断工具和应用程序来检测和确定加工厂中问题的产生原因，并且一旦问题发生并被检测到，就协助操作员或维护人员诊断并校正这些问题。例如，通常通过诸如直接或无线总线、以太网、调制解调器、电话线等的通信连接连接至过程控制器的操作员工作站具有适于运行诸如由爱默生过程管理公司出售的DeltaV^TM和控制系统之类的软件的处理器和存储器。这些控制系统具有大量的控制模块和控制环路诊断工具。同样，维护工作站可以通过与控制器应用程序相同的通信连接，或通过诸如用于过程控制(OPC)的对象连接和嵌入(OLE)连接、手持连接等连接至过程控制设备，维护工作站通常包括被设计为查看由加工厂中的现场设备生成的维护警报和警告、对加工厂中的设备进行测试并对现场设备和加工厂中的其它设备施行维护活动的一个以上应用程序。已经建立出类似的诊断应用程序来诊断加工厂中的支持装置的问题。

因此，诸如AMS^TM程序组：来自爱默生过程管理公司的智能设备管理器之类的商用软件能够与现场设备进行通信，并存储与现场设备有关的数据，以确定并跟踪现场设备的操作状态。同时参考名称为“IntegratedCommunication Network for use in a Field Device Management System(用于现场设备管理系统的集成通信网络)”的美国专利No.5,960,214。在某些情况下，AMS^TM软件可以用来与现场设备进行通信以改变现场设备中的参数，从而使现场设备本身运行诸如自校准例程或自诊断例程之类的应用程序，以获取关于现场设备的状态或健康等的信息。这些信息可以包括例如状态信息(例如是否发生了警报或其它类似的事件)、设备配置信息(例如现场设备当前或可能被配置的方式以及现场设备所使用的测量单元的类型)、设备参数(例如现场设备范围值和其它参数)等。当然，这些信息可以被维护人员用来监控、维护和/或诊断现场设备的问题。