[发明专利]离散事件的调节回路的自动重置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使离散事件的调节回路自动重置的方法和装置，调节回路用于调节工艺过程。

工艺设备，特别是用于实现离散的制造过程的(还称为离散事件过程)的这种工艺设备，要承受错误或者其组件的故障，例如执行器或者传感器的故障。错误理论上是不能排除的，这意味着，为了维持运行必须以适当的方式对错误作出反应。这种问题特别地涉及以下工艺设备，其中封闭的调节或控制回路形式的功能性(可编程的)控制对于正确运行是很重要的。

执行器和传感器的故障打开了调节回路并且结束了设备的按要求的运行。该组件的其他错误、例如退化，通常不利地改变了调节回路行为。这种现象降低了设备的可用性和可靠性，并且导致了经济损失以及导致了品质损坏或人员损伤。该问题典型地通过更换缺陷组件来回避。

错误优选地意味着关键组件的故障或者退化。不可预见的错误由其他的观察来排除。

此外，调节不仅描述了严格意义上的调节，即借助封闭调节回路利用回馈初始参量到调节器的入口上的调节，而且此概念还扩展到对开放的作用链的控制(没有反馈)。相应的，调节回路、调节器和调节对象的概念还分别描述了开放的作用链、控制或者控制路径。

背景技术

通常，所描述的问题通过硬件冗余来克服。在此，在设备启动之前安装多个关键的重要硬件组件(执行器、传感器)。在正常运行中使用并且持续地监控组件的一部分，其余组件保持备用。如果监控显示组件有故障，则根据简单的判断逻辑切换到备用组件。该方法同等地适用于规避早期故障、偶发故障、和疲劳性故障。其特别地应用于安全性关键的应用中，例如核技术中或者航天中。该问题还能够通过设置投票机制(Voting-Schemas)或者差异性以及通过使用替代固定值来规避。

所提到的解决方案由于安装多个组件而包含高昂的设备附加费用。对于离散事件过程而言，至今未知有超越程序化的特殊解决方案的自动化解决方案。

在出现了打开控制回路的错误时，通常调整(部分)运行并且采取修复措施。

在工业实践中，目前首先使用以下工作步骤作为措施：

1)控制系统库

对于在启动前全面考虑到的有限数量的错误情况而言，设计离线的和手动的专用控制系统，然后在二者之间能够在线地切换。该方法同等地适用于规避早期故障、偶发故障和疲劳故障。该解决方案有着以下缺点，即手动程序化控制的正确性没有得到证明的并且因此可能有不恰当的错误回应。对于后续观察的离散事件过程还产生以下问题：所切换到的调节器的正确的初始化需要知晓在错误时间点的过程状态和发生故障的调节器。该信息通常不是直接已知的，这明显加大了在实践中执行用于离散事件过程的控制系统库的难度。

2)硬件冗余和差异性：

在启动设备之前安装多个关键的重要硬件组件(执行器、传感器)，因此为了实现目的而仅需要组件的其中一部分。例如在可高度使用的控制系统中，在正常运行中使用并且持续地监控控制系统中的一个，冗余的控制系统保持与其同步并且在主控制系统故障时承担主控制系统的任务。该等级的方法同等地适用于规避早期故障、偶发故障、和疲劳性故障。但是，其包含由于安装多个实体组件如执行器或传感器导致的设备附加费用。差异性、实体冗余和投票首先用于安全性关键的应用中，例如用于核技术中或者航天中。

由WO 2013/017168中已知用于自动重置用于调节工艺过程的调节回路的方法和装置，其中在运行时间阶段中，在测定有错误时，调节回路根据数学模型自动重置，其中在调节器和调节对象之间所交换的信号根据错误发生改变。

发明内容

从该现有技术出发，本发明基于以下目的，提出一种用于自动重置用于调节工艺过程的调节回路的改进的方法和改进的装置。

根据本发明，该目的在方法方面通过权利要求1的特征来实现，并且在装置方面通过权利要求7的特征来实现。该目的还通过根据权利要求13的计算机程序产品来实现。

根据本发明的方法用于自动重置具有物理的和/或分析的冗余组件的调节对象的调节回路和用于调节工艺过程的错误诊断单元。

在第一步骤中，在设计阶段中，通过连接并参数化能由模型库中获得的第一模型元件的方式，在调节回路的行为无错误的前提下建立额定(nominelle)的调节对象和过程的额定的动态(nominelle Dynamik)的第一数学模型。

在第二步骤中，在调节对象中定义可能出现的错误和其影响。

然后由数学模型和所附属的错误定义，生成调节回路的集成模型，其也包含调节回路的有错误的行为。