DE102007046964A1 - In ein Prozessteuernetz integrierter analytischer Server - Google Patents

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Abstract

Ein Prozesssteuersystem integriert das Sammeln und die Analyse von Prozesssteuerdaten, die für die Durchführung gewisser, mit hohem Rechenaufwand verbundener Prozesssteuerfunktionen benutzt werden, wie zum Beispiel adaptive Modellerzeugung und Erzeugung von Abgleichparametern, und zwar in der gleichen Steuereinrichtung, in der eine oder mehrere der Prozesssteuerroutinen implementiert sind, um somit für schnellere und wirkungsvollere Unterstützung der Prozesssteuerroutinen zu sorgen. Dieses System ersetzt einen Ansatz mit dem Schichtsystem mit mehreren Verarbeitungsvorrichtungen durch die Integration eines analytischen Servers, der rechenaufwändige Analysen durchführt, die von einer oder mehreren Steuerroutinen direkt in der Echtzeit-Steuervorrichtung benutzt werden, in der sich eine oder mehrere Steuerroutinen befinden. Diese Einbindung bietet die Möglichkeit, große Datenmengen für mehrere Regelkreise durch eine bestimmte Vorrichtung auf schnelle und wirksame Weise zu analysieren.

Description

  • Verwandte Anwendungen
  • Diese Anmeldung ist eine Teilfortführungsanmeldung („CIP") der am 4. Oktober 2005 eingereichten US Patentanmeldung Seriennummer 11/243,862 mit dem Titel „Process Model Identification in a Process Control System" (dt. „Prozessmodell-Identifizierung in einem Prozesssteuersystem"), deren Offenbarung hiermit ausdrücklich durch Bezugnahme eingebunden ist.
  • Technischer Bereich
  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Prozesssteuersysteme, die in Prozessanlagen eingesetzt werden und insbesondere auf ein Steuersystem, das die schnelle und effiziente Unterstützung von Prozesssteuerroutinen ermöglicht, die rechenaufwändige Algorithmen benutzen, wie zum Beispiel adaptive Prozesssteuerroutinen, die im Laufe des Anpassungsverfahrens Prozessmodelle anlegen und aktualisieren.
  • Stand der Technik
  • Prozesssteuersysteme, wie zum Beispiel verteilte oder skalierbare Prozesssteuersysteme, wie sie in chemischen, Rohöl- oder anderen Prozessen eingesetzt werden, enthalten typischerweise eine oder mehrere Prozesssteuereinrichtungen, die miteinander kommunikativ verbunden sind, die über analoge, digitale oder kombinierte Analog/Digitalbusleitungen an mindestens einen Host oder Bediener-Arbeitsplatz und an eine oder mehrere Feldvorrichtungen gekoppelt sind. Die Feldvorrichtungen, die zum Beispiel Ventile, Ventilpositionsregler, Schalter und Sender sein können, (z.B. Temperatur-, Druck- und Durchflussfühler), führen Funktionen im Prozess aus, wie das Öffnen oder Schließen von Ventilen und Messung der Prozessparameter. Die Prozesssteuereinrichtung erhält Signale mit Informationen zu den Prozessmessungen, die von den Feldvorrichtungen durchgeführt wurden und/oder andere Informationen zu den Feldvorrichtungen, und nutzt diese Informationen zum Implementieren einer Steuerroutine und generiert dann Steuersignale, die über die Busleitungen an die Feldvorrichtungen geschickt werden, um die Prozessführung zu steuern. Informationen von den Feldvorrichtungen und der Steuereinrichtung werden typischerweise für eine oder mehrere Anwendungen verfügbar gemacht, die vom Bediener-Arbeitsplatz durchgeführt werden, damit ein Bediener jede gewünschte Funktion in Hinblick auf den Prozess ausführen kann, wie zum Beispiel das Anzeigen des aktuellen Prozesszustands, Änderung in der Prozessführung, und so weiter.
  • Einige Prozesssteuerungssysteme, wie das von Emerson Process Management verkaufte DeltaVTM System, benutzen Funktionsblöcke oder Gruppen von Funktionsblöcken, die als in der Steuereinrichtung oder in verschiedenen Feldvorrichtungen vorhandene Module bezeichnet werden, die Steuerfunktionen durchführen sollen. In diesen Fällen ist die Steuereinrichtung oder eine andere Vorrichtung in der Lage, einen oder mehrere Funktionsblöcke oder Module zu beinhalten und auszuführen, die jeweils Eingaben von anderen Funktionsblöcken erhalten und/oder an diese liefern (entweder innerhalb der gleichen Vorrichtung oder in verschiedenen Vorrichtungen), und führt eine Prozessfunktion aus, wie zum Beispiel das Messen oder Erkennen eines Prozessparameters, Steuerung einer Vorrichtung oder Durchführung einer Steuerfunktion wie zum Beispiel die Implementierung einer PID Steuerroutine (proportional-differential-integral). Im allgemeinen sind die einzelnen Funktionsblöcke und Module in einem Prozesssteuersystem so konfiguriert, dass sie miteinander kommunikativ verbunden sind (z.B. über eine Busleitung), um einen oder mehrere Prozessregelkreise zu bilden.
  • Typischerweise sind Prozesssteuereinrichtungen dafür programmiert, dass sie für jeden einzelnen einer Gruppe von Regelkreisen eine(n) andere(n) Algorithmus, Subroutine oder Regelkreis (die alle Steuerroutinen sind) durchführen, die für einen Prozess definiert oder darin enthalten sind, wie zum Beispiel Durchflussregelkreise, Temperaturregelkreise, Druckregelkreise und so weiter. Allgemein gesagt enthält jeder einzelne Regelkreis einen oder mehrere Eingabeblöcke, wie zum Beispiel Analogeingabe-Funktionsblöcke (AI), single-input, single-Output (SISO) oder multiple-input, multiple-output (MIMO) Steuerblock und ein oder mehrere Ausgabeblocks, wie zum Beispiel Analogausgabe-Funktionsblöcke (AO).
  • Die in Regelkreisen benutzten Steuerroutinen und die Funktionsblöcke, die solche Routinen implementieren, sind in Übereinstimmung mit einer Anzahl verschiedener Arten von Steuertechniken konfiguriert worden einschließlich PID- Steuerung, Fuzzy-Logiksteuerung (FLC) und modellbasierte Techniken wie Smith Predictor oder prädiktive Modellsteuerung (MPC), um nur einige zu nennen. Bei modellbasierten Steuertechniken basieren die Parameter, die in den Steuerroutinen zur Bestimmung der Regelkreisantwort benutzt werden, auf den dynamischen Prozessantworten auf Änderungen in einem Satz von manipulierten oder gemessenen Störungen, die als Prozesseingangsgrößen dienen. Eine Darstellung der Prozessantwort auf Änderungen in Prozesseingängen kann als Prozessmodell charakterisiert werden. Zum Beispiel kann ein parametrisiertes Prozessmodell erster Ordnung Werte für die Verstärkung, Totzeit und Zeitkonstante des Prozesses spezifizieren.
  • Zu einer modellbasierten Technik, prädiktiven Modellsteuerung (MPC) gehört der Einsatz einer Anzahl von Sprung- oder Impulsantwortmodellen, die dazu bestimmt sind, die dynamischen Zusammenhänge zwischen Prozesseingängen und -ausgängen zu erfassen. Bei MPC Techniken wird das Modell direkt zum Generieren der Steuereinrichtung benutzt. Bei Benutzung in Verbindung mit Prozessen, die starke Änderungen bei der Prozess-Totzeit, Prozessverzögerung und so weiter erfahren, muss die MPC Steuereinrichtung automatisch unter Einsatz neuer Prozessmodelle regeneriert werden, die zum aktuellen Prozesszustand passen. In solchen Fällen wird ein Prozessmodell an jeder einzelnen einer Reihe von Betriebsbedingungen entsprechend identifiziert. Die Einführung von Modellen mit mehrfachen Prozessen und die erforderliche automatische Erzeugung einer Steuereinrichtung auf der Basis von neuen Prozessmodellen, die zum aktuellen Prozesszustand passen, erhöhen den Komplexitätsgrad und die Anforderungen an die Rechenleistung des Prozesssteuersystems auf unerwünschte Weise.
  • Prozessmodelle sind auch dazu benutzt worden, Abgleichparameter von PID- oder anderen Steuerschemas unter Benutzung von adaptiven Steuertechniken zu konfigurieren, wobei die Abgleichparameter des PID- (oder eines anderen) Reglers im allgemeinen als Ergebnis von Änderungen in einem Prozessmodell aktualisiert werden, das den Prozess definiert, sowie in Reaktion auf die vom Benutzer gewählten Abgleichregeln. Beispiele einer adaptiven PID-Abgleichtechnik, in der Prozessmodelle entwickelt und für den Abgleich von PID-Reglern benutzt werden, werden ausführlich im US Patent Nr. 7.113.834 unter dem Titel „State Based Adaptive Feedforward PID Controller" (dt. „Zustandsbasierter adaptiver PID-Regler mit Mitkopplung") beschrieben, das am 26. September 2006 herauskam, und im US Patent Nr. 6.577.908 unter dem Titel „Adaptive Feedback/Feedforward PID Controller" (Adaptiver PID-Regler mit Rück-/Mitkopplung), das am 10. Juni 2003 herauskam, wobei die vollständigen Offenbarungen hiermit ausdrücklich durch Bezugnahme eingearbeitet wurden.
  • Somit werden moderne Steuersysteme mit der Fähigkeit zum automatischen Lernen über die Prozesse, die sie steuern, gebaut, um adaptive Abgleichs- und Steuereinrichtungs-Generierung bereitzustellen. Durch diese Fähigkeit zum Lernen über den Prozess kann das Steuersystem in Echtzeit auf Änderungen in den Betriebsbedingungen und der Prozessausrüstung reagieren. Im Allgemeinen beginnt der Lernprozess mit dem Sammeln von Echtzeitdaten aus den Prozesskreisen und -vorrichtungen im System. Diese Rohdaten werden dann mit einem Satz von analytischen Algorithmen analysiert, die intelligente Diagnosen, Hi-Fi-Prozessmodelle und verbesserten Abgleich generieren können, um die Gesamtsteuerung des Prozesses zu optimieren. Die Ergebnisse können den Bedienern als Empfehlungen präsentiert werden, sie können in detaillierten Auswertungen gespeichert werden, und sie können für die Durchführung von Anpassungen im geschlossenen Regelkreis benutzt werden, wie weiter oben besprochen wurde.
  • Herkömmlicherweise ist die für diese Steueraktivitäten durchgeführte Datenanalyse und Modellerzeugung jedoch mit einem Schichtansatz durchgeführt worden, wobei ein Drittwerkzeug die Prozessdaten aus dem Steuernetzwerk abruft (direkt oder über das wohl bekannte OPC Protokoll) und diese Daten in die geeigneten analytischen Algorithmen eingibt (wie zum Beispiel Algorithmen für Prozessmodell- und Abgleichparametererzeugung), oder wie sie in Arbeitsplätzen oder in mit dem Steuersystem verbundener Dritt-Hardware laufen. Ein ähnlicher Ansatz, der in herkömmlichen Prozesssteuersystemen benutzt wird, wie sie zum Beispiel in einem standardmäßigen verteilten Steuersystem (DCS) laufen, besteht darin, die gesammelten Daten vom Steuernetzwerk an ein oder mehrere Datenarchive oder an andere Arbeitsplatzanwendungen zwecks späterer Analyse zu übermitteln. Jedoch besteht bei diesem Schichtansatz das Problem darin, dass er nur langsam anspricht, da das Sammeln und Senden von Daten zwischen verschiedenen Vorrichtungen im Prozessumfeld eine signifikante Zeitdauer in Anspruch nehmen kann. Außerdem kann mit diesem Ansatz nur jeweils ein Prozessregelkreis bewertet werden, und im Allgemeinen ist ein bedeutender Eingriff des Bedieners erforderlich. Angesichts der Notwendigkeit von äußeren Kommunikationen zwischen dem Steuersystem und den Anwendungen zur Datenanalyse kann außerdem die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von dritten Analyseanwendungen gefährdet sein. Angesichts dieser Nachteile ist es schwierig, eine rechtzeitige Unterstützung für mehrere Regelkreise zu gewährleisten, die in einer einzigen Steuervorrichtung laufen, wenn diese Regelkreise rechenaufwändige Steuertechniken implementieren, wie zum Beispiel adaptive Steuertechniken und MPC Techniken, die die Online-Erzeugung von Prozessmodellen erfordern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Ein Prozesssteuersystem umfasst das Sammeln und die Analyse von Prozesssteuerungsdaten, die für die Durchführung von gewissen Prozesssteuerfunktionen mit hohem Rechneraufwand benutzt werden, wie zum Beispiel adaptive Modellerzeugung und Abgleichparametererzeugung in der gleichen Steuerungsvorrichtung, in der eine oder mehrere der Prozesssteuerroutinen implementiert sind, um damit für schnellere und wirksamere Unterstützung der Prozesssteuerroutinen zu sorgen. Dieses System ersetzt insbesondere den oben besprochenen Schichtenansatz, indem ein analytischer Server, der rechenaufwändige Analysen durchführt, die von einer oder mehreren Steuerroutinen benutzt werden, direkt in die Echtzeit-Steuervorrichtung eingebunden ist, in der eine oder mehrere Steuerroutinen vorhanden sind. Diese Einbindung bietet die Fähigkeit zur Analyse großer Datenmengen für mehrere Prozesskreise, die von einer bestimmten Vorrichtung sehr schnell gesteuert werden, ohne die Unversehrtheit der Steuervorgänge zu gefährden.
  • Bei einer Ausführung ist der integrierte analytische Server ein Service, der auf der Echtzeitsteuervorrichtung zusammen mit den Prozesssteuerroutinen läuft. Der Service erhält die rohen Echtzeitprozessdaten direkt von einem oder mehreren Steuerfunktionsblöcken, führt einen oder mehrere analytische Algorithmen aus, wie zum Beispiel Algorithmen zur Modellerzeugung und Algorithmen zur Erzeugung von Abgleichparametern anhand der Daten und überträgt die Ergebnisse zurück zu den Prozesssteuerroutinen zur Nutzung in ihren Steueraktivitäten. Außerdem kann der analytische Server die Analyseergebnisse auf Wunsch an einen oder mehrere Arbeitsplatz-Anwendungen liefern, wie zum Beispiel ein Datenbankdepot und eine Anwendung mit Benutzerschnittstellenanwendung.
  • Für die wirksame Verwaltung der zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) und der Speicherressourcen der Steuervorrichtung, in der die Prozesssteuerroutinen und der analytische Server implementiert sind, bietet der analytische Server eine Schnittstelle zu den Echtzeit-Steuerroutinen, damit die Steuerroutinen aufrufen und anfordern können, dass ein Algorithmus an einer Sammlung von Prozessdaten durchgeführt wird. Diese Forderungen können mit der Priorität versehen und in die Warteschlange aufgenommen werden, so dass der analytische Server dann fähig ist, die angeforderten Algorithmen auszuführen, indem die gesammelten Daten gegenüber der Bedienung von Steuerroutinen in der Steuervorrichtung asynchron benutzt werden. Überdies kann der Betrieb des analytischen Servers vom Betrieb des Online-Steuersystems getrennt werden, um damit die Online-Steuerung zum Sammeln von Daten für eine andere Lerniteration freizugeben, wobei gleichzeitig die aktuellen Daten vom analytischen Server analysiert werden. Wenn der analytische Server den angeforderten Vorgang abgeschlossen hat, werden die erzeugten Daten oder Ergebnisse zum Online-Steuersystem, das heißt zu den Steuerroutinen, zurückgeschickt.
  • Solange der Mittelpunkt dieser Besprechung auf einen analytischen Server gerichtet ist, der die Identifizierung von Prozessmodellen für PID Regelkreise oder MPC Routinen durchführt, sollte darauf hingewiesen werden, dass die in diesem Dokument offengelegte Technik des analytischen Servers auf andere Steuerstrategien und Blöcke einschließlich SISO/MIMO Blöcke, PID Blöcke, FLC Blöcke, MPC Blöcke, Steuerblöcke im neuronalen Netzwerk (NN) und so weiter angewandt werden kann, sowie auf jegliche Echtzeit-Prozessdatenanalyse wie zum Beispiel Modellerzeugung/-aktualisierung, Erzeugung/Aktualisierung von Online-Steuereinrichtungen, Steuereinrichtungs-Abgleich, schnelle Fourier-Transformation (FFT) und Korrelationsanalyse, Optimierung, SPS, Erzeugung eines Leistungsindex für Kreis/Vorrichtung, und so weiter.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zwecks vollständigeren Verstehens der Offenbarung sollte auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung und die begleitenden Abbildungen verwiesen werden, auf denen gleiche Zahlen auch für gleiche Elemente in den Abbildungen stehen, und auf denen folgendes dargestellt wird:
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Prozesssteuersystems mit einer oder mehreren Steuerroutinen, die in die gleiche Steuervorrichtung integriert sind wie ein analytischer Server, der Funktionen mit hohem Rechenaufwand für die eine oder mehreren Steuerroutinen durchführt;
  • 2 ist eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung in 1, die einen mit einer Anzahl von Steuerfunktionsblöcken kommunikativ verbundenen analytischen Server einschließt, die Online- oder Echtzeit-Steuerung durchführen;
  • 3 ist eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung in 1 in Verbindung mit einem Arbeitsplatz, in dem der analytische Server dazu benutzt wird, ein oder mehrere Prozessmodelle für eine adaptive PID Steuerroutine zu erzeugen.
  • 4 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Steuereinrichtung mit mehrfachen Steuerroutinen in kommunikativem Anschluss an einen darin angeordneten analytischen Server;
  • 5 ist eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung mit einem darin angeordneten analytischen Server in Verbindung mit einer äußeren Vorrichtung in Form eines Arbeitsplatzes;
  • 6 ist eine schematische Darstellung eines adaptiven Steuerfunktionsblocks mit der Steuereinrichtung in 4 in Verbindung mit einem integrierten analytischen Server, in dem der adaptive Steuerfunktionsblock den Abgleich in Übereinstimmung mit gespeicherten Modellen und vom analytischen Server entwickelte Informationen zum Betriebsstatus ändert;
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines adaptiven MPC Funktionsblocks und eines analytischen Servers der Steuereinrichtung in 4, in dem der MPC Funktionsblock auf Anfrage Tests für die Modellidentifizierung unter Benutzung des analytischen Servers implementiert.
  • 8 ist eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung in 4 in Übereinstimmung mit einer Ausführung, in der identifizierte Modelle in einer externen Datenbank in Verbindung mit der archivierten Ereignisinformation gespeichert werden.
  • 9 ist eine schematische Darstellung eines Arbeitsplatzes in Verbindung mit einer Steuereinrichtung, wobei der Arbeitsplatz mit zahlreichen auf dem Arbeitsplatz laufenden Unterstützungsanwendungen zur Kommunikation mit der Steuereinrichtung läuft.
  • Während die offenbarten Systeme und Methoden Ausführungen in verschiedenen Formen haben können, werden auf den Zeichnungen spezifische Ausführungen der Erfindung illustriert (und weiter unten beschrieben), wobei sich versteht, dass die Offenbarung als Illustration beabsichtigt ist und nicht die Erfindung auf die spezifische Ausführung begrenzen soll, die in diesem Dokument beschrieben und illustriert wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun, unter Verweis auf 1, umfasst ein Prozesssteuersystem 10 eine Prozesssteuereinrichtung 11, die an ein Datenarchiv 12 und an einen oder mehrere Host-Arbeitsplätze oder Computer 13 angeschlossen ist, (die von jeder beliebigen Art von Mikrocomputern, Arbeitsplätzen, und so weiter sein können), wobei jeder eine Displayvorrichtung 14 hat. Die Steuereinrichtung 11, die eine redundante Steuereinrichtung mit einer primären Steuereinrichtung 11A und einer Sicherungs-Steuereinrichtung 11B sein kann, ist über Eingabe-/Ausgabe-Karten (I/O) 26 und 28 an Feldvorrichtungen 15–22 angeschlossen. Das Datenarchiv 12 kann von jeder gewünschten Art einer Datensammeleinheit sein, die jegliche gewünschte Art Speicher und jegliche gewünschte oder bekannte Software, Hardware oder Firmware zum Speichern von Daten besitzt. Das Datenarchiv 12 kann (wie in 1 gezeigt) von einem der Arbeitsplätze 13 getrennt oder ein Teil davon sein. Die Steuereinrichtung 11, die beispielsweise die von Emerson Process Management verkaufte DeltaVTM Steuereinrichtung sein kann, ist kommunikativ an die Host-Computer 13 und das Datenarchiv 12 angeschlossen, und zwar zum Beispiel über einen Ethernet-Anschluss 29 oder jedes andere gewünschte Kommunikationsnetz. Die Steuereinrichtung 11 ist ebenfalls kommunikativ an die Feldvorrichtungen 15–22 angeschlossen mit Benutzung jeglicher gewünschten mit ihr verbundenen Hardware und Software zum Beispiel mit standardmäßigen 4–20 ma Vorrichtungen und/oder jeglichem intelligentem Kommunikationsprotokoll wie zum Beispiel das FOUNDATION Fieldbus Protokoll, das HART Protokoll, und so weiter.
  • Die Feldvorrichtungen 15–22 können von jeglicher Art sein, wie zum Beispiel Sensoren, Ventile, Sender, Positionsregler, und so weiter, während die I/O Karten 26 und 28 von jeglicher Art von I/O Vorrichtungen passend zu jeglichem Kommunikations- oder Steuergeräteprotokoll sein können. Bei der in 1 dargestellten Ausführung sind die Feldvorrichtungen 15–18 standardmäßige 4–20 ma Vorrichtungen, die über analoge Leitungen mit der I/O Karte kommunizieren, während die Feldvorrichtungen 19–22 intelligente Vorrichtung sind, wie zum Beispiel Fieldbus Feldvorrichtungen, die über einen digitalen Bus mit der I/O Karte 28 kommunizieren und Kommunikationen nach dem Fieldbus Protokoll benutzen. Die Feldvorrichtungen 15–22 könnten natürlich jedem anderem/anderen gewünschtem/gewünschten Standard(s) oder Protokollen entsprechen, die Standards oder Protokolle einschließen, die in der Zukunft entwickelt werden.
  • Jede der Steuereinrichtungen 11A und 11B (und wie speziell für die primäre Steuereinrichtung 11A illustriert wird), umfasst einen oder mehrere Prozessoren 23, die eine oder mehrere in einem Speicher 24 abgelegte Prozesssteuerroutinen implementieren oder überwachen, und die mit den Vorrichtungen 15–22, den Host-Computern 13 und dem Datenarchiv 12 in Verbindung stehen, um einen Prozess in jeder gewünschten Weise zu steuern. Außerdem speichert und implementiert die Steuereinrichtung 11a einen analytischen Server 25, der zusammen mit den Steuerroutinen arbeitet, die von der Steuereinrichtung 11A auf eine Weise implementiert werden, die weiter unten ausführlicher beschrieben wird, um eine Unterstützung dieser Steuerroutinen zu bieten einschließlich Durchführung von mit hohem Rechenaufwand verbundenen Algorithmen und Funktionen, wie zum Beispiel Entwicklung von Prozessmodellen und Abgleichparametern, die in den Steuerroutinen benutzt werden sollen. Auf Wunsch kann jede der Steuereinrichtungen 11A und 11B einen einzelnen Prozessor 23 umfassen, der sowohl die Steuerroutinen, als auch den analytischen Server 25 ausführt, oder mehrere Prozessoren 23, bei denen die Steuerroutinen im allgemeinen auf einem ersten der Prozessoren 23 ausgeführt werden, und der analytische Server führt auf einem zweiten der Prozessoren aus.
  • Es sollte festgehalten werden, dass jegliche in diesem Dokument beschriebenen Steuerroutinen oder Module Teile haben können, die auf Wunsch von anderen Steuereinrichtungen oder anderen Vorrichtungen implementiert oder ausgeführt werden können. Ebenso können die in diesem Dokument beschriebenen Steuerroutinen oder Module, die im Prozesssteuersystem 10 implementiert werden sollen, jegliche Form annehmen einschließlich Software, Firmware, Hardware und so weiter. Für den Zweck dieser Offenbarung kann ein Prozesssteuermodul ein beliebiger Teil oder ein Abschnitt eines Prozesssteuersystems sein, das zum Beispiel eine Routine, einen Block oder irgendein Teil davon einschließt, die in einem vom Computer lesbaren Träger gespeichert sind. Steuerroutinen, die Module oder ein beliebiger Teil eines Steuerverfahrens sein können, wie zum Beispiel eine Subroutine, Teile einer Subroutine (wie zum Beispiel Codezeilen), und so weiter, können in jedem gewünschten Softwareformat implementiert werden, wie zum Beispiel eines, das objektorientiertes Programmieren, Reihenschaltung, sequentielle Funktionsdiagramme, Funktionsblockdiagramme, oder jegliche andere Software-Programmiersprache oder Auslegungsparadigma benutzt. Ebenso können die Steuerroutinen zum Beispiel in einen oder mehrere EPROM, EEPROM, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC) oder andere Hardware- oder Firmware-Elemente hartcodiert werden. Und noch weitergehend können die Steuerroutinen unter Einsatz eines beliebigen Auslegungswerkzeugs einschließlich grafischen Auslegungszeichnungen oder jeder anderen Art von Software/Hardware/Firmware Programmier- oder Auslegungswerkzeugen ausgelegt werden. Somit kann die Steuereinrichtung 11 so konfiguriert werden, damit eine Steuerstrategie oder Steuerroutine auf jede gewünschte Art implementiert wird.
  • Bei einer Ausführung jedoch kann die Steuereinrichtung 11A eine Steuerstrategie implementieren, indem es das benutzt, was im allgemeinen mit Funktionsblöcken bezeichnet wird, wobei jeder Funktionsblock ein Objekt oder ein anderes Teil (wie zum Beispiel eine Subroutine) einer gesamten Steuerroutine ist und zusammen mit anderen Funktionsblöcken (über Übertragungswege genannt Links) bedient wird, um Prozessregelkreise im Prozesssteuersystem 10 zu implementieren. Typischerweise führen Funktionsblöcke eine von Eingabefunktionen aus, wie zum Beispiel diejenige, die mit einem Sender, einem Sensor oder einer anderen Messvorrichtung für Prozessparameter verbunden ist, eine Steuerfunktion wie zum Beispiel diejenige, die mit einer Steuerroutine verbunden ist, die PID, Fuzzy-Logik, MPC und so weiter Steuerung durchführt, oder eine Ausgabefunktion, die die Bedienung einer Vorrichtung, wie zum Beispiel ein Ventil steuert, um eine physische Funktion auszuführen, die einen Prozessparameter im Prozesssteuersystem 10 manipuliert. Natürlich gibt es auch hybride oder andere Arten von Funktionsblöcken. Funktionsblöcke können in der Steuereinrichtung 11A gespeichert und von ihm ausgeführt werden, was typischerweise der Fall ist, wenn diese Funktionsblöcke für standardmäßige 4–20 ma Vorrichtungen und einige Arten von intelligenten Feldvorrichtungen benutzt oder damit verbunden werden, wie HART und Fieldbus Vorrichtungen, oder sie können in Feldvorrichtungen selbst gespeichert oder von ihnen implementiert werden, was bei Fieldbus Vorrichtungen der Fall sein kann. Hier wird die Beschreibung des Steuersystems zwar so gegeben, wie es eine Steuerstrategie mit Funktionsblöcken benutzt, die offenbarten Techniken und das System können aber auch so implementiert oder ausgelegt werden, dass sie andere Vereinbarungen, wie zum Beispiel Kontaktplan, sequentielle Funktionsdiagramme, und so weiter oder jegliche andere Programmiersprache oder Paradigma benutzen.
  • Wie mit der Explosionszeichnung des Blocks 30 in 1 illustriert wird, kann die Steuereinrichtung 11A eine Anzahl von Single Loop SISO Steuerroutinen umfassen, die als Routinen 32 und 34 dargestellt sind, und kann auf Wunsch einen oder mehrere Multifunktionsregelkreise 32 (erweiterte Regelkreise) implementieren, die als ein MIMO Steuerkreis 36 illustriert sind. Ein solcher Regelkreis wird typischerweise als Steuermodul bezeichnet. Die Ein-Schleifen-Steuermodule 32 und 34 sind als Ein-Schleifen-Regelkreis ausführende Objekte mit Benutzung eines single-input/single-Output Fuzzy-Logiksteuerungsblocks (FLC) beziehungsweise eines single-input/single-output PID-Steuerblock dargestellt, der an geeignete Funktionsblöcke mit analoger Eingabe (AI) und analoger Ausgabe (AO) angeschlossen ist, die mit Prozesssteuervorrichtungen wie zum Beispiel Ventile, mit Messvorrichtungen wie zum Beispiel Temperatur- und Drucksender, oder mit jeglicher anderer Vorrichtung im Prozesssteuersystem 10 verbunden werden können. Der multifunktionale Regelkreis 36 ist als einen multifunktionalen Steuerblock 38 umfassend mit mehrfachen Eingängen dargestellt, die in Verbindung an mehrfache AI Funktionsblöcke angeschlossen sind und mit mehreren Ausgängen, die in Verbindung mit mehrfachen AO Funktionsblöcken angeschlossen sind, obwohl die Eingänge und Ausgänge des multifunktionalen Steuerblocks 38 (erweiterter Steuerblock) an alle anderen gewünschten Funktionsblöcke oder Steuerelemente angeschlossen sein können, um andere Arten von Eingaben zu erhalten und andere Arten von Steuerausgaben zu stellen. Der multifunktionale Steuerblock 38 kann jeder Art von prädikativem Modellsteuerungsblock (MPC), von Modellierungs- und Steuerblöcken eines neuronalen Netzes, einem mehrfach variablen Fuzzy-Logik Steuerblock, einem Echtzeit-Optimiererblock, und so weiter entsprechen. Es versteht sich, dass die in 1 dargestellten und den fortgeschrittenen Steuerblock 38 umfassenden Funktionsblöcke von der Steuereinrichtung 11A ausgeführt werden können, und zusätzlich kann sich eine Kopie dieser Routinen in der redundanten Steuervorrichtung 11B befinden und kann von der redundanten Steuervorrichtung 11B ausgeführt werden, wenn die primäre Steuervorrichtung 11A ausfällt.
  • Nun, unter Bezugnahme auf die 2, kann die Steuereinrichtung 11A beliebige Anzahl von Steuermodulen 32, 34 und 36 haben, die entsprechende Prozesssteuerroutinen definieren und implementieren, damit sie die Online- oder Echtzeitsteuerung eines Prozesses durchführen. Die Implementierung dieser Steuermodule wird typischerweise als das Online-Prozesssteuerungs-Subsystem bezeichnet. Somit können die Steuermodule 32, 34 und 36 in Verbindung mit einer betriebsbereiten Online-Umwelt implementiert werden, und sie stehen im Allgemeinen mit der normalen planmäßigen Prozesssteuerung in Verbindung. Wie weiter oben beschrieben, können die Steuermodule 32, 34, 36 jegliche Anzahl von Funktionsblöcken, einschließlich von damit verbundenen Steuerfunktionsblöcken haben.
  • Eine allgemeine Ansicht der in der Steuervorrichtung 11A gespeicherten Steuermodule wird in 2 gezeigt, wo sie eine Anzahl verschiedener adaptiver Fuzzy-Logik Steuermodule 32 (FLC), eine Anzahl von verschiedenen adaptiven PID-Steuermodulen 34 und eine Anzahl von verschiedenen MPC Steuermodulen 36 einschließt. In diesem Fall wird jedes der Steuermodule 32, 34 und 36 als ein standardmäßiges Steuermodul gezeigt wie zum Beispiel ein FLC, ein PID oder ein MPC Steuermodul und mit einem adaptiven Plug-in Modul 32A, 34A oder 36A versehen, wobei jedes der Plug-in Module 32A, 34A oder 36A so funktioniert, dass es Anpassungsaktivitäten ausführt in Hinsicht auf sein damit verbundenes Steuermodul und/oder, um eine Schnittstelle zwischen dem verbundenen Steuermodul und dem analytischen Server 25 zu stellen, um Kommunikationen zwischen den Funktionsblöcken zu implementieren wie zum Beispiel FLC Funktionsblöcke, die PID Funktionsblöcke 34 und die MPC Funktionsblöcke 36 und dem analytische Server 25. Allgemein gesagt werden die Plug-in Module 32A, 34A zur Verfügung gestellt, um die standardmäßigen FLC und PID Steuermodule 32 und 34 in adaptive FLC und adaptive PID Steuermodule umzuwandeln, die den analytischen Server 25 dazu benutzen, gewisse mit hohem Rechenaufwand verbundene Algorithmen durchzuführen, die mit diesen adaptiven Steueraktivitäten verbunden sind. Ebenso sind die Plug-in Module 36A gestellt, um den MPC Steuerroutinen 36 zu ermöglichen, in Verbindung mit dem analytischen Server 25 zu stehen, um Die Erzeugung des Modells und der Steuereinrichtung im Hinblick auf die MPC Routine durchzuführen. Wenn die Steuermodule 32, 34 und 36 auf dem gleichen Prozessor ausgeführt werden wie der analytische Server 25, können die Module 32, 34 und 36 und der Server 25 durch Benutzung eines gemeinsamen Prozessorpuffers untereinander kommunizieren. Wenn die Steuermodule 32, 34 und 36 jedoch auf einem anderen Prozessor in der Steuereinrichtung 11A ausgeführt werden wie zum Beispiel der analytische Server 25, können alle bekannten oder gewünschten Verbindungen zwischen Prozessoren für die Implementierung der Verbindungen zwischen den Steuermodulen 32, 34 und 36 und dem analytischen Server 25 benutzt werden.
  • Wie in 2 besonders dargestellt wird, ist der analytische Server 25 auf jeden Fall in die Prozesssteuervorrichtung 11A eingebunden, um direkte Verbindungen mit jeder der Steuerroutinen 32, 34 und 36 zu ermöglichen, die in der Prozesssteuervorrichung 11A implementiert sind. Als Ergebnis ist der analytische Server 25 in der Lage, Echtzeit-Prozessdaten zu erhalten, die direkt von den Steuerblöcken 32, 34 und 36 gesammelt werden, das heißt ohne diese Daten über ein äußeres Kommunikationsnetz übermitteln zu müssen. Bei Eingang der Prozessrohdaten und/oder einer Anforderung zum Implementieren einer Unterstützungsfunktion für eine der Steuerroutinen 32, 34 und 36, führt der analytische Server 25 einen oder mehrere analytische Algorithmen 40 aus, indem er die gesammelten Prozessdaten nutzt und dann die Ergebnisse der durchgeführten Analysen zurück an die Steuerblöcke 32, 34 und 36 überstellt, ebenso wie an andere Prozesskomponenten wie zum Beispiel Arbeitsplatzanwendungen, Datenbankdepots und Benutzerschnittstellen-Anwendungen außerhalb der Steuervorrichtung 11A.
  • Wie in 2 gezeigt wird, kann der analytische Server 25 jede Anzahl von Algorithmen oder Routinen 40 einschließen, die für die Unterstützung der Bedienung der Steuerroutinen 32, 34 und 36 benutzt werden können. Nur als Beispiel sei angeführt, dass die Algorithmen 40 im Bezug zur Entwicklung oder Erzeugung von Prozessmodulen stehen können, die die Bedienung des Prozesses 10 modellieren, und dabei einen oder mehrere Abgleichparameter für eine Steuerroutine erzeugen, die zum Beispiel auf einem Prozessmodell beruht, das andere Anpassungsfunktionen stellt, nicht lineare parametrische und nichtparametrische Algorithmen implementiert, die Funktionen zur Erzeugung von MPC Steuereinrichtungen durchführt, die Funktionen zur Optimierung der Steuereinrichtung durchführt, FFT und/oder Korrelationsanalysen durchführt, und so weiter. Außerdem können die vom integrierten analytischen Server 25 implementierten Algorithmen für die Unterstützung jeglicher Art von Prozesssteuertechniken und -blöcken benutzt werden einschließlich SISO und MIMO Prozesssteuermodulen.
  • Bei einer Ausführung umfasst der analytische Server 25 eine Schnittstelle 42, die für die Verbindung mit der Steuereinrichtung 11A mit den verschiedenen Steuerblöcken 32, 34 und 36 benutzt wird, um Aufrufe und Prozessdaten von den Steuerblöcken 32, 34 und 36 zu erhalten sowie um Analyseergebnisse zurück an die Steuerblöcke 32, 34 und 36 zu senden.
  • Außerdem umfasst der analytische Server 25 eine äußere Schnittstelle 44, die dazu benutzt werden kann, Verbindungen mit externen Vorrichtungen herzustellen, wie zum Beispiel Benutzerschnittstellen, Datenarchive, und so weiter.
  • Der analytische Server 25 ist besonders gut dazu geeignet, mit hohem Rechenaufwand verbundene Algorithmen auszuführen, die die Bedienung der Steuermodule 32, 34 und 36 unterstützen oder dafür notwendig sind, die nicht in jeder Ausführungsperiode der Steuermodule 32, 34 und 36 laufen müssen. Daher erfordern zum Beispiel die in den US Patenten Nr. 6.577.908 und 7.113.834 beschriebenen modellbasierten Steuertechniken die Regenerierung von Prozessmodellen, um den adaptiven Abgleich durchzuführen. Während die mit hohem Rechenaufwand verbundenen Techniken zur Regenerierung von Prozessmodellen, die für die Entwicklung verschiedener Prozessmodelle für verschiedene Regionen oder Prozesszustände für die Anpassungen durchgeführt werden müssen, braucht ein neues Prozessmodell typischerweise für diese Anpassung nicht bei jedem Durchführungszyklus der PID Steuerroutine neu berechnet zu werden. Somit können die in den US Patenten Nr. 6.577.908 und 7.113.834 beschriebenen Techniken zur Erzeugung von Prozessmodellen und Abgleichparametern vom analytischen Server 25 nur dann implementiert werden, wenn von einem Steuermodul eine Notwendigkeit eines neuen Prozessmodells erkannt wird.
  • Wie oben schon festgehalten wurde, kann der analytische Server 25 bei einer Ausführung betrieben werden, um eine oder mehrere Routinen zur Erzeugung von einem oder mehreren Modellen auszuführen, die Prozessmodule erzeugen, die von verschiedenen der adaptiven Steuerroutinen 32 und 34 bei der Durchführung von adaptiver Steuerung benutzt werden oder von den MPC Steuerroutinen zum Implementieren der Regenerierung des MPC Modells oder der Steuereinrichtung. Ebenso kann der analytische Server 25 einen oder mehrere adaptive Abgleichparameter auf der Grundlage von einem oder mehreren erzeugten Prozessmodellen berechnen, und er kann diese Abgleichparameter an die Steuerblöcke 32, 34 und 36 schicken. Wie oben schon festgehalten wurde, kann der analytische Server 25 bei einer Ausführung natürlich andere analytische Algorithmen (neben den Algorithmen zur Erzeugung von Modell- und Abgleichparametern) für einen oder mehrere der Steuerblöcke 32, 34 und 36 speichern und implementieren, und er kann die Bedürfnisse bei der Erzeugung von Modellen verschiedener Arten von Steuerblöcken neben den in 2 dargestellten FLC, PID und MPC Steuerblöcken unterstützen.
  • Insbesondere funktioniert der analytische Server 25, indem er eine Client/Server Kommunikationsbeziehung im Hinblick auf die verschiedenen Steuerblöcke 32, 34 und 36 implementiert, und er kann daher von einem beliebigen oder allen einzelnen Steuerblöcken 32, 34 und 36 jederzeit abgerufen werden, wenn diese Steuerblöcke einen der Algorithmen 40 implementieren müssen, die im analytischen Server 25 gespeichert sind. Wenn daher der analytische Server 25 einen Algorithmus für die Erzeugung eines Prozessmodells oder eines Abgleichparameters speichert, kann jeder oder können alle Steuerblöcke 32, 34 und 36 einen Aufruf an den analytischen Server 25 tätigen, damit der Server 25 den geeigneten Algorithmus 40 für die Erzeugung eines Modells oder der Bestimmung der Abgleichparameter implementiert, um ein neues Prozessmodell für die Benutzung durch den Steuerblock zu berechnen (oder für die Berechnung neuer Abgleichparameter für den Steuerblock). Da der analytische Server 25 in der gleichen physischen Steuervorrichtung angeordnet ist, wie die Prozesssteuermodule 32, 34 und 36, brauchen keine äußeren Verbindungen einzutreten, damit der analytische Server 25 die Prozessrohdaten erhält, die erforderlich sind, um die Prozessmodelle zu erzeugen, was den Umfang der Daten und die Geschwindigkeit erhöht, bei der Prozessdaten an den analytischen Server 25 gestellt werden können im Vergleich zu Algorithmen, die in verschiedenen Vorrichtungen ausgeführt werden, wie zum Beispiel die Benutzerschnittstellen 13 in 1. Der analytische Server 25 kann auf jeden Fall auf der Grundlage der ankommenden Aufrufe funktionieren, die von den verschiedenen Steuermodulen 32, 34 und 33 gestellt werden, um die angeforderten analytischen Prozesse durchzuführen, und dann Analysedaten (wie zum Beispiel ein neues Prozessmodell) zurück an die einzelnen Steuerblöcke 32, 34 und 36 zu senden, um damit die Rechenleistungen zu liefern, die erforderlich sind, damit diese Steuerblöcke zum Beispiel adaptive Steuerung oder die Erzeugung der MPC Steuereinrichtung durchführen.
  • Es ist vorzuziehen, dass der analytische Server 25 hinsichtlich der Steuerblöcke 32, 34 und 36 asynchron (und daher hinsichtlich des Online- oder Echtzeit-Steuersystems asynchron) funktioniert, damit die Bedienung des analytischen Servers 25 die Bedienung der Steuermodule 32, 34 und 36 in keiner Weise beeinflusst, insbesondere dann, wenn der analytische Server 25 im gleichen Prozessor ausgeführt wird, wie die Steuermodule 32, 34 und 36. Insbesondere kann der analytische Server 25 in der Steuervorrichtung 11A ausgeführt werden, um sicherzustellen, dass seine Ausführung die Verarbeitungszeit nicht beeinflusst oder abkürzt, die für die Implementierung der unterschiedlichen Steuermodule 32, 34 und 36 notwendig ist. Anstelle dessen benutzt der analytische Server 25 Verarbeitungszeit oder Verarbeitungsleistung des Prozessors in der Steuervorrichtung 11A, die normalerweise von den Steuerroutinen 32, 34 und 36 ungenutzt belassen würde. Anders ausgedrückt gibt der Prozessor der Steuervorrichtung 11A dem Betrieb und der Ausführung der Steuerroutinen 32, 34 und 36 die Priorität vor dem Betrieb des analytischen Servers 25 (ob diese Komponenten nun im gleichen oder in verschiedenen Prozessoren ausgeführt werden), um sicherzustellen, dass die Steuerroutinen nach einem vorbestimmten Zeitplan implementiert werden, und dass diesen Routinen die notwendige Verarbeitungsleistung oder -zeit gegeben wird, damit laufende Prozesssteueraktivitäten durchgeführt werden können. Dann führt die Steuervorrichtung 11A den analytischen Server 25 zeitweise oder unter Verwendung von Verarbeitungsleistung aus, die für die vollständige Implementierung der Steuerroutinen 32, 34 und 36 nicht benötigt wird.
  • Da der analytische Server 25 mit einer niedrigeren Gesamtpriorität in der Steuervorrichtung 11A ausgeführt wird, als die Steuerroutinen 32, 34 und 36, kann der analytische Server 25 jedem der Aufrufe von den Steuerroutinen 32, 34 und 36 Priorität einräumen, und die Aufrufe nach der bestimmten Priorität implementieren oder ausführen. Die Priorität eines Aufrufs kann auf im Aufruf enthaltenen Informationen beruhen, wie zum Beispiel eine Angabe bezüglich Priorität enthält, die von der Steuerroutine, die den Aufruf erzeugt, übermittelt wird, und zwar auf der Grundlage der relativen Wichtigkeit der einzelnen Arten von Aufrufen, auf der Grundlage der relativen Wichtigkeit der einzelnen Arten von Steuerblöcken, die die Aufrufe ausführen, auf der Grundlage der einzelnen Steuerblöcke der gleichen Art, die einen Aufruf ausführen, oder auf der Grundlage eines anderen vorher festgelegten Prioritätsfaktors/-faktoren. Daher kann der analytische Server 25 ausgeführt werden, um einen Steuerblock einer höheren Prioritätsebene vor einem Steuerblock einer niedrigeren Prioritätsebene zu bedienen, wenn ein Aufruf von jedem solcher Steuerblöcke eingeht. Ebenso können die Steuerblöcke selbst während des Aufrufs ein Indiz bezüglich der Priorität des Aufrufs ausgeben, und zwar auf der Grundlage der von den Steuerblöcken bestimmten Informationen. Der analytische Server 25 führt auf jeden Fall die darin gespeicherten Algorithmen 40 auf der Grundlage der Aufrufe und Daten, die dem analytischen Server 25 von einer einzelnen oder von verschiedenen Steuerroutinen 32, 34 und 36 in der Steuereinrichtung 11A zur Verfügung gestellt werden, aus und übermittelt die Ergebnisse der Algorithmen zurück an die Steuerroutinen 32, 34 und 36. Auf diese Weise wird die Ausführung der verschiedenen Algorithmen 40 für mehrere unterschiedliche Aufrufe vom analytischen Server 25 auf eine Weise ausgeführt, die vom übrigen Online-Steuersystem getrennt ist, was ermöglicht, dass das Online-Steuersystem (zum Beispiel die einzelnen Steuerroutinen) Daten für einen künftigen Lerndurchgang zur gleichen Zeit, in der die im aktuellen Lerndurchgang einbezogenen Daten vom analytischen Server 25 verarbeitet werden, sammeln kann. Ebenso erlaubt dieser getrennte Betrieb des Servers 25, dass der analytische Server 25 Aufrufe von verschiedenen Steuerblöcken gleichzeitig verarbeitet.
  • Wenn der analytische Server 25 einen angeforderten Betrieb abgeschlossen hat, werden die erzeugten Steuerdaten (zum Beispiel ein Prozessmodell) über die Schnittstelle 42 und das geeignete Plug-in Modul 32A, 34A oder 36A an das Online-Steuersystem zurück übertragen (beispielsweise an den anfordernden Steuerblock 32, 34 oder 36). Der analytische Server 25 kann auch so konfiguriert oder konstruiert werden, dass er die generierten Daten über die Schnittstelle 44 einer äußeren Vorrichtung wie zum Beispiel einem äußeren Server, einer anderen Anwendung wie zum Beispiel einer Diagnoseanwendung, einer Benutzer-Schnittstellenanwendung, und so weiter, die in einer anderen Vorrichtung ausgeführt wird, an ein Datendepot in einer anderen Vorrichtung, und so weiter zuführt.
  • 3 zeigt eine Steuereinrichtung 50, die ein besonderes Beispiel eines analytischen Servers 58 beinhaltet, der in Verbindung mit einer adaptiven PID-Steuerroutine 56 benutzt wird, so dass der analytische Server 58 für die adaptive PID-Steuerroutine 56 Modellidentifizierungs- und -erzeugungsdienste zur Verfügung stellt. Insbesondere, wie in 3 gezeigt, umfasst das adaptive PID-Steuermodul 56 eine PID-Steuerroutine 52, die ein daran angeschlossenes adaptives Plug-in Abgleichmodul 54 besitzt. Wie in 3 ebenfalls gezeigt, umfasst der analytische Server 58 einen Algorithmus zur Modellerzeugung, der benutzt wird, um rechnerische Unterstützung für das adaptive PID-Steuermodul 56 zu gewährleisten. Der analytische Server 58 ist zusätzlich mit einem äußeren Server 60, der sich an einem Arbeitsplatz befinden kann, oder mit einer anderen Vorrichtung 62 kommunikativ verbunden. Auf Wunsch kann die Vorrichtung 62 das Archiv 12 in 1, eine der Benutzerschnittstellen-Vorrichtung 13 in 1 oder eine andere Vorrichtung sein.
  • Der analytische Server 58 wird in 3 als ein Server zur Modellidentifizierung dargestellt, der eine Eingangswarteschlange 70, einen Algorithmus zur Modellerzeugung 72, einen Zeitplanungsblock 74 und Speicherblöcke 76 und 78 für mehrfache Modelle umfasst, die zum Speichern von Prozessmodellen, die für mehrere unterschiedliche Steuerblöcke in der Steuereinrichtung angelegt wurden, benutzt werden können. Während des Betriebs kann das adaptive PID-Steuermodul 56 eine Anpassung für das PID-Steuermodul 56 durchführen und dabei einen adaptiven Prozess benutzen, der periodische Modellerzeugung erfordert, wie zum Beispiel nach der Technik, die in den US Patenten Nr. 6.577.908 und 7.113.834 beschrieben ist. Während der Implementierung dieser Technik sammelt das adaptive PID Steuermodul 56 Prozessdaten über den laufenden Betrieb. Wenn das PID-Steuermodul 56 und insbesondere der Plug-in Block 54 erkennt, dass der Prozess in einen anderen Zustand eingetreten ist, und somit, eine Anpassung unter Benutzung eines neuen Prozessmodells erforderlich oder notwendig ist, (oder ein anderes auslösendes Ereignis, das die Erzeugung eines neuen Prozessmodells erfordert, erkannt wird), kann der adaptive Plug-in Block 54 einen Aufruf an den analytischen Server 58 ausführen, um eine Maßnahme zur Modellerzeugung einzuleiten, die die gesammelten Prozessdaten nutzt. Als Teil dieses Aufrufs, der durch den Steuerblock 56 unter Benutzung eines auslösenden Ereignisaufruf 79 an die Eingangswarteschlange 70 erzeugt werden kann, kann der adaptive Plug-in 54 einen Hinweis auf Priorität sowie einen geeigneten Umfang von gesammelten Prozessdaten an den analytischen Server 58 bereitstellen, den der analytische Server 58 zur Erzeugung eines neuen Prozessmodells benutzt. Der Aufruf, der ein aktualisiertes Modell anfordert, sowie die für die Erzeugung des neuen Modells notwendigen Prozessdaten können an die Eingangswarteschlange 70 und/oder einen Modell-Pufferpool 80, der Teil des analytischen Servers 58 ist, übermittelt werden. Natürlich kann das adaptive PID-Steuermodul 56 (ebenso wie andere Steuermodule in der Steuereinrichtung 20) jederzeit einen Aufruf an den analytischen Server 58 ausführen. Da der analytische Server 58 hinsichtlich des Steuermoduls 56 asynchron ausgeführt wird, kann der analytische Server 58 bei mehrfachen Aufrufen vom gleichen Steuermodul oder bei gleichzeitigen Aufrufe von verschiedenen Steuermodulen ausgeführt werden.
  • Der Zeitplanerblock 74 im analytischen Server 58 analysiert auf jeden Fall die Anforderungen oder Aufrufe im Pufferpool 80 und/oder der Ereignis-Warteschlange und vermittelt sie oder ordnet diese Anforderungen auf der Eingangswarteschlange 70 auf der Grundlage der einzelnen Aufrufen zugeordneten Prioritätsinformation an. Die Priorität eines Aufrufs oder einer Anforderung kann auf der tatsächlichen Identität oder der Art des Steuerblocks beruhen, der die Anforderung stellt (da manche Arten von Steuerblöcken oder einige besondere Steuerblöcke auf der Grundlage der Bedeutung dieser Steuerblöcke für den Ablauf des Prozesses eine höhere Priorität haben können, als andere), auf der Grundlage von Prioritätsinformationen, die von einem Benutzer zu einem Zeitpunkt vergeben werden, und/oder auf der Grundlage von Prioritäten, die von Steuerblöcken eingeräumt werden, die die einzelnen Anforderungen stellen. Wie weiter oben schon festgehalten wurde, kann somit ein Steuerblock einem Aufruf oder einer Anforderung für die Modellerzeugung auf der Grundlage von Informationen die Priorität einräumen, die dem Steuermodul zur Verfügung stehen. Zum Beispiel kann das PID-Steuermodul 56 erkennen, dass es schneller aktualisiert werden muss, wenn eine signifikante Änderung im Prozesszustand eintritt, und kann in diesem Fall einen Aufruf für ein Modell mit höherer Priorität ausführen, als wenn nur eine geringfügige Änderung im Prozesszustand eintritt.
  • Der Modellerzeuger 72 verarbeitet die Aufrufe in der Reihenfolge, in der er diese Aufrufe in der Eingangswarteschlange 70 vorfindet, und wird ausgeführt, um einen oder mehrere Algorithmen zur Modellerzeugung zu implementieren, damit nach den Aufrufen Modelle und/oder Abgleichparameter erzeugt werden. Das generierte Modell (und die zugehörigen Abgleichparameter, wenn gewünscht), werden dann an den Zeitplanerblock 74 übermittelt, der das neu generierte Modell an die Modellspeicherblöcke 76 und 78 übergibt. Wenn ein Modell in den Speicherblock 76 eingegeben wurde, kann dieses Modell (oder die zu diesem Modell gehörenden Abgleichparameter) zurück zum Steuermodul 56 übermittelt werden und insbesondere an das adaptive Plug-in Modul 54, das dann dieses aktualisierte Modell dazu benutzt, um adaptive Steuerung für den PID-Steuerblock 52 auszuführen. Die Anforderung eines neuen Modells sowie die Informationen über ein neu generiertes Modell können in den Übertragungswegen zwischen dem Steuerblock 56 und dem analytischen Server 58 verfolgt werden, indem IDs wie zum Beispiel Handling-IDs und Parameter-IDs benutzt werden, wie in 3 gezeigt wird. Natürlich kann das Steuermodul 56 auf Wunsch weitere Aufrufe an den analytischen Server 58 übermitteln, um weitere Verfahren zu implementieren, die erforderlich sind, um adaptive Steuerung unter Einsatz des neu angelegten Prozessmodells durchzuführen.
  • Auf Wunsch können die Modelldatenspeicher 76 und 78 zum Speichern und Verfolgen der Modelle benutzt werden, die für eine bestimmte Steuerroutine oder für einen bestimmten Abschnitt des Prozesses generiert wurden. Bei einem Beispiel wird der Modelldatenspeicher 76 zum Speichern von Modellen und Parametern für das Steuermodul 56 benutzt (ebenso wie andere Steuermodule in der Steuereinrichtung 50), während der Modelldatenspeicher 78 dazu benutzt werden kann, um die generierten Modelle an den Server 60, an einen Benutzerarbeitsplatz oder an eine andere äußere Anwendung zu übermitteln. Insbesondere kann ein Modell, wenn es angelegt oder generiert wurde, zunächst im Modelldatenspeicher 76 gespeichert werden und kann von dort aus zurück zu der Steuerroutine 56, die das Anlegen dieses Modells veranlasst hat, übermittelt werden. Zusätzlich kann die Datenbank 76 vorher für die Steuerroutine 56 generierte Modelle speichern. Bei Erhalt eines Modells kann die Steuerroutine 56 (oder ein Benutzer, der Zugriff auf das Modell hat) ein nicht fehlerfreies Modell entfernen wollen. In diesem Fall kann das Steuermodul 56 eine Meldung an den analytischen Server 25 ausgeben, damit das Modell gelöscht oder aus der Modelldatenbank 76 entfernt wird.
  • Auf der anderen Seite kann die Modelldatenbank 78 benutzt werden, um die Modelle zu spiegeln, die im Datenlager 76 zum Zweck gespeichert werden, eine Kopie der angelegten Modelle Anwendungen oder Archiven zur Verfügung zu stellen, die in anderen Vorrichtungen ausgeführt werden. In diesem Fall kann der Modellspeicher 78 so handeln, dass er den Satz von Modellen in der Datenbank 76 spiegelt, er kann aber auch verfolgen, welche Modelle zur permanenten Lagerung an eine äußere Vorrichtung übermittelt worden sind, wie zum Beispiel an ein äußeres Archiv, das die Modelle auf beständigere Weise speichern kann. Auf Wunsch kann der Modellzähler 82 für die Verfolgung der Anzahl von Modellen benutzt werden, die angelegt und in den Modellspeicher 78 kopiert, aber noch nicht an die äußere Vorrichtung wie zum Beispiel an den Arbeitsplatz 62 für beständigere Speicherung, übermittelt worden sind. Der Modellspeicher 78 kann auf jeden Fall als vorübergehender Modellspeicher ausgeführt werden, der dazu benutzt werden kann, äußere Vorrichtungen mit generierten Modelle ebenso wie mit anderen Informationen zu bedienen.
  • Wie anhand der Konfiguration der 3 verstanden werden wird, kann der analytische Server 58 sowohl Modellerzeugung und -lagerung, als auch die Entwicklung von Abgleichparametern auf der Grundlage von entwickelten Modellen als Antwort auf Anforderungen oder Aufrufe, die vom Steuermodul 56 (ebenso wie von anderen Steuermodulen innerhalb der Steuereinrichtung 50) erzeugt wurden, durchführen. Zum Beispiel wird der analytische Server 58 unabhängig vom Steuermodul 56 ausgeführt, ohne die Verarbeitungszeit oder den Zeitplan des Steuermoduls 56 zu beeinflussen oder abzukürzen, so dass das Steuermodul 56 mit der gleichen Geschwindigkeit (Periode) ausgeführt wird, ungeachtet dessen, ob der analytische Server 58 vorhanden ist oder gerade Daten verarbeitet. Mit anderen Worten, ist der analytische Server 58 besonders konfiguriert, dass er nur Prozessorressourcen zur Arbeit benutzt, die von der tatsächlichen Steuerroutine 56 nicht benutzt werden, so dass die tatsächlichen Vorgänge der Steuerroutine nicht verlangsamt oder gestört werden. Auf diese Weise ist der analytische Server 58 mit der Steuerroutine 56 in die Steuervorrichtung 50 integriert, jedoch werden die kritischen Vorgänge der Steuerroutine 56 weder verlangsamt noch gestört.
  • Wie verstanden werden wird, arbeitet der integrierte analytische Server 58 dynamisch mit Echtzeit-Prozessdaten, damit jeder gewünschte Analyse- und Lernalgorithmus ohne den Eingriff des Benutzers durchgeführt werden kann, und kann somit auf Wunsch automatisch ausgeführt werden. Des Weiteren stellt der hier beschriebene analytische Server 58 einen Mechanismus zur Durchführung von rechenaufwändigen Algorithmen für Prozess- und Steuerdaten zur Verfügung, ohne die zeitkritische Steuerung zu gefährden, die von Steuerroutinen in der Steuereinrichtung 50 durchgeführt wird, und ermöglicht somit schnelles und effektives adaptives Abgleichen sowie andere Funktionen, die in einer Steuervorrichtung ausgeführt werden. Zum Beispiel lässt der integrierte analytische Server 58 für einen bestimmten Prozessregelkreis mehrfache Lerndurchgänge gleichzeitig zu. Somit kann der analytische Server 58 gleichzeitig bei Aufrufen oder Anforderungen an den gleichen Prozessregelkreis für verschiedene Zeitperioden ausgeführt werden (das heißt für verschiedene Sätze von gesammelten Prozessdaten), so das verschiedene Prozessmodelle für verschiedene Bereiche des Prozesses gleichzeitig angelegt werden. Des Weiteren ermöglicht der integrierte analytische Server 58 den gleichzeitigen Ablauf mehrfacher Prozessanalysen für verschiedene Steuerroutinen, die durch eine besondere Prozesssteuervorrichtung gleichzeitig implementiert wurden. Somit kann der analytische Server 58 gleichzeitig mehrere Prozesssteuerroutinen bei der Generierung von Modellen oder Abgleichparametern oder anderer Informationen für diese einzelnen Prozesssteuerroutinen bedienen.
  • Natürlich kann die Ausgabe des analytischen Servers 58 (das heißt Daten der Steuereinrichtung, die vom analytischen Server 58 generiert werden), wenn sie an die Steuerroutinen in der Steuereinrichtung 50 übermittelt werden, gleichzeitig auch an andere Vorrichtung wie zum Beispiel an Benutzeranwendungen und Datenbankdepots für jeden gewünschten Zweck übermittelt werden. Des Weiteren kann der analytische Server 58 mit einem Benutzer direkt über eine Schnittstelle kommunizieren wie zum Beispiel mit einem Benutzer, der eine Schnittstellenapplikation 84 in einem der Arbeitsplätze 13 in 1 benutzt. Auf diese Weise kann die Benutzerschnittstelle 84 zum Lesen von Daten (wie zum Beispiel generierter Modelle) vom analytischen Server 58 aus benutzt werden, sowie zum Ändern oder Aktualisieren eines oder mehrerer Algorithmen, die vom analytischen Server 58 implementiert wurden, zum Entfernen oder Verändern der Eingangswarteschlange 70, zum Bereitstellen von Prioritätsinformationen an den analytischen Server 58, um die Art zu beeinflussen, in der der Zeitplaner 74 Anforderungen oder Aufrufe in der Eingangswarteschlange 70 anordnet, zum Angleichen der gespeicherten Prozessmodelle in den Modellspeichern 76 oder 78, und so weiter.
  • Wie weiter oben festgehalten wurde, während in 3 ein bestimmter analytischer Server 58, der eine Technik zur Identifizierung eines Modells für den Einsatz mit einer adaptiven PID-Steuerroutine implementiert, dargestellt ist, ist das Konzept des Einsatzes eines analytischen Servers in der gleichen Steuervorrichtung wie die Steuerroutinen, die Dienste des Servers nutzen, in anderen Aktivitäten der Steuerroutine anwendbar einschließlich zum Beispiel der Bereitstellung eines Optimierungsdienstes für einen Steuerblock, wie zum Beispiel für einen MPC Steuerblock, der Erzeugung von Modellen, wie zum Beispiel von MPC Modellen, die von einer MPC Steuereinrichtung auf der Grundlage von aus einem Prozess gesammelten Daten benutzt werden, der Durchführung von Korrelationsanalysen, der Generierung von Fouriertransformierten der Prozessdaten, und so weiter. Es wird in allen Fällen verstanden werden, dass die Steuerroutine einfach den analytischen Server in der gleichen Steuervorrichtung aufrufen und einen gewünschten Algorithmus auszuführen kann, und die Servervorrichtung kann diese Algorithmen im Hinblick auf den Betrieb mit der Steuerroutine asynchron implementieren, um sicherzustellen, dass der Steuervorgang durch die Ausführung des analytischen Servers nicht verlangsamt oder behindert wird. Des Weiteren ist es am besten, wenn der analytisch Server zum Ausführen von Rechenaktivitäten benutzt wird, die im allgemeinen nicht während jeder Ausführung einer bestimmten Steuerroutine ausgeführt werden müssen, weil der analytische Server andernfalls überlastet werden könnte, insbesondere, wenn die Steuerroutine und der analytische Server auf dem gleichen Prozessor ausgeführt werden. In diesem Fall wird eine Steuerroutine im allgemeinen Aufrufe an den analytischen Server mit einer Rate von weniger als einmal pro Ausführungsperiode der Steuerroutine der Steuervorrichtung übermitteln.
  • Während der Betrieb der in diesem Dokument beschriebenen analytischen Server in Verbindung mit einer primären Steuervorrichtung beschrieben wird, wie zum Beispiel die primäre Steuereinrichtung 11A in 1, kann der analytische Server auch in redundanten Steuervorrichtungen mit Fähigkeiten zum Neustart nach Stromausfall ausgeführt werden. Zur Erfüllung dieser Bedienung werden die redundanten analytischen Server in den redundanten Steuervorrichtungen (das heißt den Servern in primären und Reservesteuereinrichtungen des redundanten Paares von Steuereinrichtungen) während des normalen Prozessablaufs mit allen anderen kommunizieren, um dadurch die aufkommenden Betriebsdaten auszutauschen (wie zum Beispiel Aufruf- und Anforderungsdaten, Prozessmodelldaten, usw.), die von der redundanten Steuereinrichtung benötigt werden können, um den Betrieb des analytischen Servers zu implementieren, wenn die primäre Steuereinrichtung ausfällt.
  • Nun wird unter Verweis in 4 ein weiteres Beispiel für die Benutzung eines analytischen Servers in einer Steuervorrichtung beschrieben, die Prozesssteuerroutinen implementiert. Die Steuereinrichtung 11 in 4 wird insbesondere so gezeigt, als ob es jede gewünschte Anzahl an Steuermodulen 150, 152 und 154 hätte, die entsprechende Prozesssteuerroutinen definieren und implementieren, um den Onlineprozess zu steuern, wobei die Gruppe von Steuermodulen 150, 152 und 154 das Online Steuersystem 156 definiert. Daher können die Steuermodule 150, 152 und 154 in Verbindung mit einem operativen Steuerumfeld 156 implementiert werden und können im Allgemeinen mit normaler, geplanter Prozesssteuerung verbunden werden. Wenn dies in 4 auch nicht besonders gezeigt wird, kann doch jedes der Steuermodule 150, 152 und 154 jede beliebige Anzahl von Funktionsblöcken einschließlich Steuerfunktionsblöcken besitzen.
  • Nach einigen Ausführungen der offenbarten Technik werden Parameterwerte und andere Daten zu den Betriebsbedingungen von den Steuermodulen 150, 152 und 154 an eine Datensammelfunktion 158 eines analytischen Servers 160 übermittelt, der eine Routine zur Modellidentifizierung implementiert. Allgemein gesagt werden die Parameterwerte und andere Daten zu den Bedingungen des Prozessbetriebs während der Ausführung der Steuermodule 150, 152 und 154 und der entsprechenden Funktionsblöcke für den Server 160 verfügbar gemacht (oder auf andere Weise übermittelt). Da die Ausführung der Steuermodule 150, 152 du 156 während den geplanten Prozesssteuerungen kontinuierlich ist, kann auch die Übermittlung der Parameterwerte und anderer Daten zu den Betriebsbedingungen an den Server 160 kontinuierlich sein oder muss mit einem oder mehreren Aufrufen an den Server 160 auf die oben unter Verweis auf 3 beschriebene Weise erfolgen.
  • Die Datensammelfunktion 158 des analytischen Servers 160 kann implementiert werden, muss aber nicht auf objektorientierte Weise als Objekt/e (oder Objekteinheit) implementiert werden. Die Datensammelfunktion 158 kann ungeachtet ihrer Struktur eine oder mehrere Routinen umfassen, die die Verfahren definieren, die in der Datensammlung implementiert werden sollen, einschließlich Verfahren zum Umgang mit Daten. Somit können die Routinen der Datensammelfunktion 158 das Abspeichern der gesammelten Daten in zum Beispiel einem oder mehreren Registern 162 oder anderen Speichern koordinieren, unterstützen oder implementieren. Die von der Datensammelfunktion 158 ausgeführten Verfahren können die Festlegung beinhalten, wann die Daten von den Steuermodulen 150, 152 und 154 wie weiter unten beschrieben, gesammelt werden sollen.
  • Allgemeiner gesagt, kann die Datensammelfunktion 158 eine oder mehrere Routinen zur Unterstützung des automatischen Sammelns, Zusammentragens, Annahme oder anderen Umgangs mit Parametern und anderen Daten zu den Betriebsbedingungen einschließen. Dies geht soweit, dass das automatische Sammeln oder anderer Umgang mit den Parametern und Daten von der Datensammelfunktion 158 implementiert werden, es werden geringere Anforderungen an die Rechenleistung des Online-Steuersystems 156, der Steuermodule 150, 152 und 154 und weiterer Steuerblöcke gestellt. Als ein Ergebnis einer solchen Trennung des Verfahrens zur Modellidentifizierung (wie vom analytischen Server 160 durchgeführt) von den Steuerfunktionsblöcken werden der Funktionsblockspeicher und die Ausführungsanforderungen die gleichen sein, unabhängig davon, ob nun die Modellidentifizierung aktiv oder inaktiv ist. Ferner ist die Anzahl von Parametern und der zugehörigen Speicheranforderungen, die zu den Steuermodulblöcken hinzugefügt werden, um die Anpassung (das heißt die adaptive Steuerung) zu unterstützen, minimiert.
  • Die Trennung des Online-Steuersystems 156 vom analytischen Server 160 erlaubt auch bei einigen Ausführungen, eine Option zum Deaktivieren des analytischen Servers 160 oder deren Komponenten wie zum Beispiel die Datensammelfunktion 158. Das Deaktivieren der Modellidentifizierung kann nützlich sein, wenn zum Beispiel bestimmt wird, dass die Steuereinrichtung 11 für die Berechnungen und andere Verarbeitung über ungenügende Speicherumfang und Zeit verfügt. In diesem Zusammenhang kann die Benutzung von identifizierten Modellen zur Gewährleistung von adaptiver Steuerung ebenfalls auf Basis eines Kreises, Bereichs, Systems oder Steuereinrichtung aktiviert oder deaktiviert werden.
  • Die Funktion der getrennten Modellidentifizierung unterstützt auch die Koordination der Änderungen von Prozesseingaben. Eine solche Koordination wird möglich, da die Modellidentifizierung in der Steuereinrichtung 11 in einem Prozess zentral zusammengefasst ist. Wenn zum Beispiel keine Sollwertänderungen durchgeführt werden, kann die vom analytischen Server 160 (oder von einem anderen Element oder einer Routine) implementierte Modellidentifizierung automatisch Änderungen am Ausgang der Steuereinrichtung eingeben. Diese Änderungen können so koordiniert werden, dass die Auswirkung auf den Prozessbetrieb minimiert wird. Diese Änderungen können somit über die Zeit verteilt werden.
  • Die Funktion der getrennten Modellidentifizierung bedeutet auch, dass die Verarbeitung von Daten für die Modellidentifizierung für die Steuereinrichtung 11 in freier oder Stillstandszeit durchgeführt werden kann, oder auch zu jeder anderen Zeit, die von der Steuereinrichtung 11 als passend betrachtet wird. Als Ergebnis vermeidet die Implementierung der Verarbeitung von Modellidentifizierung die ungünstige Auswirkung auf die geplante Steuerfunktion, die zum Beispiel vom Online-Steuersystem 156 vorgesehen ist. Somit kann bei manchen Ausführungen das vom Server 160 implementierte Verfahren der Modellidentifizierung von der Steuereinrichtung 11 im Hintergrund implementiert werden, während der Prozess Online ist, und zu strategisch vorteilhaften Zeiten während der geplanten Steuerung und anderer Aktivitäten, die von anderen Modulen oder Komponenten der Steuereinrichtung 11 betrieben werden.
  • bei einigen Ausführungen werden die Parameterdaten und andere Daten von den Steuermodulen 150, 152 und 154 automatisch an die Datensammelfunktion 158 weitergegeben, wenn ein Steuerblock ausgeführt wird. In diesem Sinne kann die Datensammelfunktion 158 kontinuierlich implementiert werden, um das Datensammelverfahren jederzeit während des Prozessesablaufs zu unterstützen. Zu Zeiten, wenn keine Steuerung zur Ausführung geplant ist, kann die Datensammelfunktion 158 die gesammelten Daten untersuchen, um zu bestimmen, ob ein Prozessmodell generiert (zum Beispiel angelegt oder identifiziert) werden sollte. Bei Ausführungsalternativen kann die Steuereinrichtung 11 die gesammelten Daten periodisch oder auf eine andere geplante Weise untersuchen oder auf andere Weise verarbeiten.
  • Die von der Datensammelfunktion 158 gesammelten Daten können im allgemeinen Werte für die Prozesseingaben und -ausgaben oder den Betriebssollwert für einen bestimmten Regelkreis umfassen, der von der Steuereinrichtung 11 (oder allgemeiner gesamt vom Prozesssteuersystem 10) implementiert wurde. Für jeden dieser Parameter werden über eine Zeitperiode, die vor einem Auslöseereignis beginnt und andauert, Werte gesammelt und gespeichert, bis der stabile Zustand erreicht ist. In manchen Fällen kann das Auslöseereignis eine Erkennung einer Änderung in der Prozesseingabe oder dem Sollwert durch die Datensammelfunktion 158 umfassen.
  • Was ein auslösendes Ereignis darstellt, kann in einigen Fällen vom Betriebsmodus des Regelkreises abhängen. Wenn ein Regelkreis in einem „automatischen" Betriebsmodus verbleibt, passt der Kreis kontinuierlich die Ausgabe der Steuereinrichtung (das heißt die manipulierte Prozesseingabe) an, um eine Prozessausgabe (das heißt den gesteuerten Parameter des Kreises) auf einem vom Bediener festgelegten Sollwert zu halten. Somit wird im automatischen Modus eine Änderung des Sollwerts einen Auslöser für die Analyse der Änderung in Prozesseingaben und -ausgaben darstellen und somit ein Modell entwickeln. Wenn der Bediener niemals (oder selten) den Sollwert ändert und der Kreis im Automatikmodus bleibt, dann kann eine kleine Änderung an den Ausgang der Steuereinrichtung gelegt werden, so dass es damit einen Auslöser zum Anlegen eines Modells gibt.
  • Wenn der Kreis in einem „manuellen" Modus ist, wird die Ausgabe der Steuereinrichtung vom Bediener eingestellt, das heißt der Steueralgorithmus passt sich nicht der Ausgabe an. Im manuellen Modus stellt somit eine vom Benutzer an den Ausgang gelegte Änderung einen Auslöser zum Analysieren von Prozessein- und – ausgaben zum Einleiten der Erstellung eines Modells dar. Die oben beschriebenen Auslöseereignisse können für die Entwicklung von Modellen mit Rückkopplung benutzt werden. Für die Identifizierung von Modellen mit Mitkopplung kann das Auslöseereignis eine Änderung des Wertes am mitgekoppelten Eingang sein.
  • Sobald das Auslöseereignis erkannt ist, stehen das Online Steuersystem 156 und die Datensammelfunktion 158 auf jede gewünschte Art in Verbindung, um das Sammeln von Daten zu unterstützen. Bei manchen Ausführungen wird das Sammeln von Daten durch das Steuersystem 156 vereinfacht, das auch die Erkennung eines Auslöseereignisses gewährleisten kann. Insbesondere können die von den Steuermodulen 150, 152 und 154 implementierten Regelkreise 150, 152 und 154 kontinuierlich Zugang zu den Daten gewährleisten oder Daten auf andere Weise verfügbar machen. Als Ergebnis können Daten, die einige Zeit vor dem Auslöseereignis gesammelt werden, ebenfalls analysiert werden, um das Prozessmodell zu bestimmen. Ein PID-Regelkreis zum Beispiel, für den Daten gesammelt werden, kann Zugang zu den aktuellen Datenwerten für die Prozessvariable gewährleisten, die bei der Blockausführung (zum Beispiel PV), dem Blockausgabewert (zum Beispiel OUT), dem Wert am mitgekoppelten Steuereingang (zum Beispiel FF_VAL), dem Sollwert und jedem oder mehreren Parametern, die den Betriebskreismodus angeben. In einigen Fällen kann die Datensammelfunktion 158 die Wahl der Parameter oder anderer Datenwerte vereinfachen. Als alternative oder Zusatz kann der analytische Server 160, der den Algorithmus für die Modellidentifizierung implementiert, einen Konfigurationslistenblock/-blöcke 164 einschließen, der bestimmt, welche Parameter gesammelt werden müssen. Hierfür kann der Konfigurationslistenblock 164 einen Speicher oder einen anderen Speichermechanismus für die Listendaten umfassen. Eine Liste oder eine andere Identifizierung der Steuerblöcke oder Module, für die die Modelle generiert werden sollen, kann zusammen mit den identifizierten Parametern gespeichert werden.
  • An einem Punkt nach der Datensammlung kann der analytische Server 160 in Verbindung mit einem Auslöseereignis einen Algorithmus zur Modellidentifizierung oder Berechnungsroutine 166 implementieren. Die Modellberechnungsroutine 166 kann außer der reinen Durchführung von Berechnungen auch die berechneten Modelle analysieren. Eine solche Analyse kann Prozess- und/oder Steuerdiagnose beinhalten, um unter anderem die Qualität des Modells zu bestimmen. Dann können die berechneten Modelle an einen Speicher oder einen anderen Block 168 weitergegeben werden, der das/die letzte/n identifizierte/n Modell/e für jeden Regelkreis enthält. In einigen Fällen können für einen Regelkreis zwei Modelle gespeichert sein, um zum Beispiel sowohl die Steuerung mit Rückkopplung, als auch die mit Mitkopplung zu unterstützen. Wie in 4 gezeigt, werden die berechneten Modelle an den Block 168 weitergegeben, in Abhängigkeit von der Qualität des Modells, was von der Modelldiagnose der Routine 166 bestimmt ist.
  • Die Qualität des Modells kann auch dafür ausschlaggebend sein, ob das Modell an die Steuerfunktionsblöcke der Steuermodule 150, 152 und 154 weitergegeben wird. In der exemplarischen Ausführung in 4 beinhaltet jedes der Steuermodule 150, 152 und 154 mindestens einen Regelkreis mit adaptiver Steuerung und erhält dementsprechend Prozessmodelle von der Modellidentifizierungsroutine, die vom analytischen Server 160 implementiert wurde, wie gezeigt. Jedoch können die berechneten und auf andere Weise von der offenbarten Technik identifizierten Modelle verarbeitet und auf der Grundlage der vorher erwähnten Modellqualität, die vom Block 166 bestimmt wird, und in einigen Fällen vom Betriebszustand des Steuerfunktionsblocks, der das neue Modell erhält, ausgehend, zur Verfügung gestellt werden.
  • Nun in Bezug auf 5 kann der Benutzer eines der Arbeitsplätze 13 das Anlegen eines Prozessmodells auslösen, indem er Echtzeit- oder Archivdaten wählt, die über einen Abgleich oder eine andere Anwendung 170, die auf dem Arbeitsplatz 13 implementiert ist, zur Verfügung gestellt werden. Ein solches vom Benutzer ausgelöstes Anlegen eines Modells kann ein Zusatz zur Verarbeitung sein, die im Zusammenhang mit 4 beschrieben wurde. In der Tat beinhaltet die Steuereinrichtung 11, an die das von der Abgleichanwendung 170 erzeugte Modell weitergeleitet wurde, in ihrer exemplarischen Ausführung wie in 5 gezeigt, auch den analytischen Server 160 und seine Bestandteile, das heißt die Datensammelfunktion 158, die Modellberechnungsroutine 166 und so weiter.
  • Neben der Quelle der Parameterwerte und anderer Daten zum Betriebszustand, die für das Anlegen des Prozessmodells benutzt werden, kann der Arbeitsplatz 13 den gleichen oder ähnliche Schritte zum Anlegen des Prozessmodells implementieren. Zum Beispiel kann der Arbeitsplatz 13 ein Modellberechnungs- und Diagnosemodul oder -block 172 beinhalten, das ähnlich dem Block 166 der Steuereinrichtung 11 ist. Der Modellberechnungsblock 172 kann dementsprechend die Qualität und andere Aspekte des angelegten Blocks bestimmen, bevor (oder in Verbindung damit) der Block an die Steuereinrichtung 11 und den Speicherblock 168 wie gezeigt übermittelt wird.
  • Bei einigen Ausführungen kann der Arbeitsplatz 13 zusätzliche oder alternative Anwendungen haben, die eine ähnliche Funktion ausführen. In einem Fall kann eine andere Anwendung eine oder mehrere Anzeigeschnittstellen bereitstellen, die die Analyse und/oder die Inspektion der Prozessmodelle unterstützen, die mittels der offenbarten Techniken identifiziert wurden. Jedoch können diese Arbeitsplatzanwendungen in Verbindung mit der Erzeugung von zusätzlichen Prozessmodellen ein Trendfenster oder eine Anzeigeschnittstelle erzeugen, die eine Gelegenheit dazu bietet, Prozessdaten zur Benutzung beim Anlegen von Modellen zu wählen. Wenn der Benutzer diese Trendfenster oder andere Schnittstellen nutzt, kann er die Daten auswählen und ebenso das Zeitfenster. In diesen Fällen kann die Zeit bis zum Erreichen des eingeschwungenen Zustands über das vom Benutzer gewählte Zeitfenster entsprechend bestimmt werden. Alternative Ausführungen können andere Mechanismen zur manuellen oder automatischen Auswahl des Zeitfensters bereitstellen.
  • Wie oben beschrieben, ist der Einsatz der offenbarten Technik nicht auf Systeme mit Implementierung von adaptiven Steuerroutinen beschränkt. Jedenfalls kann die Identifizierung von Prozessmodellen über die offenbarten Techniken auf Wunsch zur Unterstützung solcher Routinen benutzt werden.
  • Wie in 6 gezeigt, kann ein adaptiver Steuerfunktionsblock für die Benutzung in Verbindung mit der offenbarten Technik einen oder mehrere Speicher oder andere Speichermechanismen 176 umfassen, um eine vorbestimmte Anzahl (zum Beispiel fünf) an Prozessmodelle zu sichern oder zu speichern, die wie oben beschrieben identifiziert worden sind. Beim Betrieb kann ein der im Speicher 176 abgelegten Prozessmodelle dann für den Einsatz über einen Logikblock 178 gewählt werden, der auf einen oder mehrere Parameter reagiert. Bei der exemplarischen Ausführung in 6 wählt der Block 178 das Prozessmodell auf der Grundlage eines gewählten oder anders bestimmten Prozesszustand-Parameters, der über einen Eingang 180 bereitgestellt wird. Für die Festlegung kann man sich auch auf zwei weitere Parameter 182 und 184 verlassen, die den Rück kopplung- und/oder Mitkopplungsregeln oder einer Einstellung entsprechen, die ermöglicht, dass der Betriebszustand sich an veränderliche Bedingungen anpasst.
  • Prozessmodelle für den Funktionsblock 174 können, müssen aber nicht, mit Betriebsregionen verknüpft sein (zum Beispiel Region 1, Region 2 und so weiter, wie gezeigt). Die Prozessmodelle können in Übereinstimmung mit dem Steuerschema des Funktionsblocks auch in Paaren identifiziert werden. Bei diesem exemplarischen Fall ist jede Region für ein Paar von Prozessmodellen ausschlaggebend, sowohl bei Verarbeitung mit Rück- wie auch mit Mitkopplung. Bei der Wahl der Region kann das Paar der Modelle mit Rück- und mit Mitkopplung vom Block 178 für die Berechnung der Abgleichparameter der Rück- bzw. Mitkopplung benutzt werden. Beim in 6 gezeigten exemplarischen Fall werden die Abgleichparameter der Mitkopplung an einen dynamischen Ausgleichsblock 188 geliefert, der auch auf an den Eingang der Mitkopplung angelegten Wert reagiert (zum Beispiel FF_VAL) wie zum Beispiel Totzeit und dynamische Lead-/Lag-Kompensation. Die Ergebnisse der dynamische Lead-/Lag-Kompensation können zusammen mit den Abgleichparametern der Rückkopplung an einen Block oder eine Routine 188 übermittelt werden, die für die Implementierung der Steueralgorithmen für den Funktionsblock verantwortlich sind. In diesem Fall ändern die Rückkopplungs- und Mitkopplungs-Parameter PID- und Fuzzy-Logik Algorithmen, es können aber beliebige Steuerschemas oder Steuerschemakombinationen benutzt werden.
  • Der Funktionsblock 174 umfasst auch einen Block oder eine Routine 190 zur Unterstützung von Änderungen des Regelkreisabgleichs, die nach Anforderung erfolgen. Hierfür kann der Block 190 auf einen Benutzerbefehl ansprechen, der über die Steuereinrichtung 11, den Arbeitsplatz 13 oder ein anderes Element des Prozesssteuersystems 10 oder eine damit in Verbindung stehende Vorrichtung übermittelt wird. Im Allgemeinen wird das Modell, das automatisch für den Kreis identifiziert worden ist, nach Anforderung, zusammen mit einer ausgewählten Abgleichregel benutzt, um den Abgleich des Kreises einzuleiten. Wenn ein Modell nicht vorher identifiziert worden ist, dann kann ein Benutzerbefehl Relaisflattern oder eine andere Technik starten, um Änderungen in die Ausgabe der Steuereinrichtung einzugeben. Das entstehende Prozessmodell, das von der Prozessantwort auf die Änderung in der Ausgabe der Steuereinrichtung abgeleitet wurde, kann dann zusammen mit einer gewählten Abgleichregel benutzt werden, um Abgleichempfehlungen abzugeben.
  • In einigen Fällen können die über den Block 190 oder als Ergebnis eines Auslöseereignisses (zum Beispiel Änderung eines Sollwerts oder eines anderen Parameterwerts) generierten Prozessmodelle zunächst, bevor sie an die Steuereinrichtung 11 oder den Funktionsblock 174 übermittelt werden, zum Sichten vorgehalten. Zum Beispiel können solche Modelle als „nicht genehmigte Modelle" eingeordnet werden, bis eine Analyse über eine Benutzerschnittstelle Implementierung freigibt. Bei manchen Ausführungen kann eine solche Billigung alternativ oder zusätzlich automatisch über die Diagnose- oder eine andere Funktion in der Steuereinrichtung 11 oder am Arbeitsplatz 13 erfolgen.
  • 7 zeigt ein adaptives Blocksystem im Zusammenhang mit einem adaptiven MPC Steuerblock 192, in dem ebenso eine Anzahl verschiedener Betriebsregionen unterstützt werden. In diesem Zusammenhang kann eine Vielzahl von Prozessmodellen, die über die vom analytischen Server 160 implementierte Modellidentifizierungsroutine identifiziert wurden, immer noch an einen Speicher oder ein Lager 194 (ähnlich dem Speicher 176 in 6) wie gezeigt übermittelt werden, jedoch können die Modellparameter vor der Implementierung im Funktionsblock 192 von einer MPC Generierungsroutine 196 der Steuereinrichtung verarbeitet werden. Insbesondere kann die Routine 196 eine entsprechende für die Ablage im Speicher 198 bestimmte MPC Steuereinrichtung auf der Grundlage von identifizierten Modellen generieren. Der Logikblock 200 kann dann zwischen den Modellen, die zum Generieren der MPC Steuereinrichtung auf der Grundlage von Änderungen in einem Zustandsparameter und in anderen über Eingaben oder Speicher 202, 204 und 206 übermittelten Parametern, wie gezeigt, wählen oder schalten.
  • Die MPC Steuereinrichtung kann dann in Verbindung mit dem gewählten Prozessmodell an einen MPC Steuergeräteblock 208 zur Implementierung im Online Prozess zur Verfügung gestellt werden. Der MPC Steuergeräteblock 208 kann ein, nach Anforderung erfolgendes, automatisiertes Testen der gewählten MPC Steuereinrichtung unterstützen, das durch Eingabe einer Störung 201 oder auf Wunsch auf eine andere Weise gestartet werden kann.
  • In einigen Fällen unterstützen die in 6 und 7 gezeigten exemplarischen adaptiven Steuerfunktionsblöcke (sowie andere für den Einsatz mit der offenbarten Technik bestimmte Blöcke) im Allgemeinen drei Betriebsmodi: Einen Lehrmodus, einen Zeitplanmodus und einen adaptiven Modus. Im Lernmodus können Prozessmodelle gesammelt werden, kommen aber nicht automatisch zur Bestimmung des Kreisabgleichs zum Einsatz. Im Zeitplanmodus können neue Prozessmodelle gesammelt werden. Modelle, die genehmigt sind, werden automatisch zur Bestimmung der Kreisabgleichparameter benutzt. Im Fall eines adaptiven MPC Blocks werden solche genehmigte und angewendeten Modelle dann in Übereinstimmung mit der aktuellen Betriebsregion bei der Generierung der Steuerung benutzt, während die Steuereinrichtungen automatisch mit der aktuellen Betriebsregion geschaltet werden. Im adaptiven Modus werden Prozessmodelle gesammelt, automatisch genehmigt und dann automatisch zur Bestimmung der Kreisabgleichparameter benutzt. Während die Normaleinstellung für jeden Funktionsblock der Lernmodus sein kann, können die Display-Schnittstellen, die zum Beispiel über eine der Anwendungen, die auf dem Arbeitsplatz 13 implementiert sind, zur Verfügung gestellt werden, eine Gelegenheit für die Änderung der Einstellung nach Wunsch bieten.
  • Mit Bezug nun auf 8 gewährleistet eine oder mehrere durch die Arbeitsplätze 13 implementierte Anwendungen Überwachung der Leistung, Analyse, Management und ähnliche Funktionalität für die Steuerkreise und Prozessmodelle, die über die offenbarten Techniken identifiziert werden. Die Funktionen der Leistungsüberwachung können zum Beispiel die Erzeugung eines Prozessmodellarchivs umfassen, in das Daten bezüglich der identifizierten Prozessmodelle für spätere Nutzung oder Analyse eingegeben werden. Nachstehend werden weitere Details zur Erzeugung und Benutzung eines Prozessmodellarchivs präsentiert. Die Archivdaten können auf einer Ebene die Prozessmodellparameter spezifizieren (zum Beispiel Totzeit, Zeitkonstante und Verstärkung), die jedes Prozessmodell, das von den offenbarten Techniken identifiziert wird, vollständig definieren. Anhand dieser Archivdaten kann eine Reihe von Analysen bezüglich des Regelkreises, seines Abgleichs, des Steuerschemas (zum Beispiel adaptiv oder nicht adaptiv) und so weiter durchgeführt werden.
  • Bei einigen Ausführungen ist ein Aspekt des Prozessmodellarchivs auf die Erzeugung einer Ereignischronik für die identifizierten Prozessmodelle gerichtet. Insbesondere, wenn ein Prozessmodell entweder auf automatischem Wege in der Steuereinrichtung 11 (4) oder auf Anfrage aus Echtzeit- oder Archivdaten (6) identifiziert wird, kann die vom analytischen Server 160 implementierte Routine zur Modellidentifizierung eine Alarmmeldung (oder eine andere Meldung) an die Ereignischronik oder den Verfolgungsmodul 212 übermitteln. Das Ereignischronikmodul 212 reagiert auf den Alarm mit der Erzeugung von Daten mit Angabe der Uhrzeit und des Datums der Modellidentifizierung, zusammen mit allen anderen Daten zur Vereinfachung der Anbindung des Modells an einen bestimmten Regelkreis, Vorrichtung, Werksregion, und so weiter. Bei der in 8 gezeigten exemplarischen Ausführung umfassen die für jedes Ereignis gespeicherten Daten eine Kennzeichnung für die Vorrichtung zusammen mit dem Knoten oder dem Regelkreis, eine Datum/Uhrzeit-Markierung, eine Angabe zu Art des Modells (zum Beispiel durch Identifizierung von Parametern wie Totzeit, Zeitkonstante und Verstärkung), eine Angabe zur Art des Regelkreises (zum Beispiel Funktionsblock), Nummer der Anlagenregion, eine Abgleichregel und eine Vorhersage bezüglich der Steuerleistung. Die vorstehenden (oder anderen) Daten können als Teil des Prozessmodellarchivs in der Datenbank 214 nach der Verarbeitung durch eine Anwendung 216, die zum Beispiel ein oder mehrere Elemente zum Datensatz hinzufügen kann, gespeichert werden. Die Anwendung 216 kann einer oder mehreren zur Überwachung und/oder zum Managen des Abgleichs jedes Regelkreises bestimmten Routinen entsprechen.
  • In der Datenbank 214 können solche Archivdaten der Regelkreise gespeichert werden, die in mehreren Steuereinrichtungen 11 im System 10 vorhanden sind, und nicht auf die Benutzung mit einer bestimmten Art von Steuereinrichtung begrenzt werden müssen. In der Datenbank 214 können zum Beispiel solche Daten für Dritt-Steuereinrichtungen gespeichert werden.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 umfassen die Arbeitsplätze 13 (entweder einzeln, verteilt oder auf eine beliebige andere Weise) im Allgemeinen eine Reihe von Anwendungen der Bedienerschnittstelle und andere Datenstrukturen 240, auf die jeder ermächtigte Benutzer (zum Beispiel ein Konfigurationsingenieur, Bediener, und so weiter) zugreifen kann, um eine Funktion in Bezug auf Vorrichtungen, Einheiten, und so weiter, die mit der Prozessanlage 10 verbunden sind, zu sichten und auszuführen. Die Reihe der Anwendungen der Benutzerschnittstelle 240 ist in einem Speicher des Arbeitsplatzes 13 abgelegt, und jede der Anwendungen oder Einheiten in der Reihe mit Anwendungen 240 ist so angepasst, dass sie in einem entsprechenden Prozessor(en) ausgeführt wird, der/die mit jedem Arbeitsplatz 13 verbunden ist/sind. Während die gesamte Reihe der Anwendungen 140 als im Arbeitsplatz 13 gespeichert dargestellt wird, können manche dieser Anwendungen oder andere Einheiten in anderen Arbeitsplätzen oder Computervorrichtung innerhalb des Systems 10 oder in denen, die mit ihm verbunden oder mit ihm in Kommunikation stehen, gespeichert und ausgeführt werden. Ferner kann die Anwendungsreihe 240 Anzeigeausgaben an einen Anzeigebildschirm 14, der mit dem Arbeitsplatz 13 verbunden ist, oder an jeden beliebigen Anzeigebildschirm oder eine Anzeigevorrichtung einschließlich Handheld Vorrichtungen, Laptops, andere Arbeitsplätze, Drucker, und so weiter übermitteln. Ebenso können Anwendungen in der Anwendungsreihe 240 gespalten und auf zwei oder mehreren Computern oder Maschinen ausgeführt werden und können so konfiguriert werden, dass sie miteinander im Zusammenschluss funktionieren.
  • Insbesondere, unter Bezugnahme auf 9 kann die Anwendungsreihe 240 eine Anzahl von Anwendungen, Routinen, Modulen und andere Verarbeitungselemente umfassen, die auf die Implementierung von modellbasierter Überwachung und Management des Steuersystems 10 gerichtet sind, wie hier beschrieben wird. Die Anwendungen, Routinen, Module und Elemente können über jegliche Kombination von Software, Firmware und Hardware implementiert werden und sind nicht auf die hier beschriebene exemplarische Anordnung beschränkt. Zum Beispiel kann eine oder mehrere Anwendungen in jedem gewünschten Umfang integriert werden.
  • Die Anwendungsreihe 240 kann eine Archivanwendung 248 beinhalten, die für die Unterstützung der Aufzeichnung von Prozessmodelldaten (zum Beispiel Parameter) bestimmt ist, wenn die Modelle über die oben beschriebenen Techniken identifiziert werden. Hierfür kann die Archivanwendung 248 mit der Archivdatenbank 12 (1) oder mit jedem Speicher oder Ablagemechanismus kommunizieren. Die Prozessmodelldaten können, wie oben beschrieben, zusammen oder in Verbindung mit Daten gespeichert werden, die eine Chronik über die Identifizierung von Prozessmodellen führen (oder Sammlung der dazu führenden Daten). Die Archivanwendung 248 kann auch eine analytische Funktion bereitstellen, wie zum Beispiel die Berechnung von Summen, Durchschnittswerten und anderen Werten für gewählte Modellparameter. Die Archivanwendung 248 kann das Sichten solcher berechneten Werte ebenso wie der untergeordneten gespeicherten Daten über eine oder mehrere Anzeigeschnittstellen erleichtern.
  • Anzeigeschnittstellen können von einer Anwendung 252 zur Verfügung gestellt werden, die zur Unterstützung der Übertragungen zu der Steuereinrichtung 11 bestimmt ist. Solche Übertragungen können die Konfiguration und die Unterhaltung von adaptiven Steuerroutinen einbeziehen oder einschließen, die in der Steuereinrichtung 11 ausgeführt werden. Wie dies in der gesamten Anwendungsreihe der Fall ist, können die Anzeigeschnittstellen jegliche Form annehmen einschließlich, jedoch ohne Beschränkung, Dynamos, Schirme, detaillierte Displays, Dialogboxen und Fenster und können für die Anzeige auf verschiedenen Displayarten konfiguriert werden.
  • Die Anwendungsreihe kann eine Anwendung 254 umfassen, die für die Nutzung der Prozessmodellinformation zusammen dem Abgleich bestimmt ist. Als Ergebnis der oben beschriebenen Techniken zur Modellidentifizierung ist die Abgleichanwendung 254 auf die Verbesserung der Prozesssteuerleistung gerichtet, indem Abgleichparameter automatisch ausgehend von normalen täglichen Änderungen innerhalb der Anlage oder ausgehend von nach Anforderung erfolgenden Abgleichtests berechnet werden. Die Abgleichergebnisse können sowohl für die Abgleichempfehlungen des offenen Steuerkreises als auch für adaptive Steuerung des geschlossenen Regelkreises benutzt werden.
  • Insbesondere kann die Abgleichanwendung 254 eine Anzahl von Anzeigenschnittstellen zur Unterstützung der Leistung kontinuierlicher Abgleichberechnungen für alle Regelkreise bei Betrieb mit sowohl offenem als auch geschlossenem Kreis erzeugen. Die Abgleichanwendung 254 kann auch, wie oben beschrieben, einen nach Anforderung erfolgenden Abgleich gewährleisten und dabei entweder Relaisflattern oder ein anderes Verfahren benutzen.
  • Die Abgleichanwendung 254 hat Zugriff auf die Daten des Prozessmodellarchivs, die in der Archivdatenbank 12 gespeichert sind (oder woanders, je nach Wunsch), und kann also den optimalen Abgleich berechnen und dabei die archivierten Prozessmodelldaten verwenden. Schließlich, können die Anzeigeschnittstellen Werkzeuge bereitstellen oder umfassen, mit denen das Archiv leicht durchgesehen werden kann, um für solche Abgleichberechnungen geeignete Daten aufzufinden und auszuwählen. Dieser Aspekt der von der Abgleichanwendung 254 erzeugten Anzeigeschnittstelle(n) ermöglicht im allgemeinen einem Benutzer, Modellparameter zu ändern, (zum Beispiel Zeit bis zum Erreichen des eingeschwungenen Zustands, Auslöseschwellenwert bei Ereignis) und Modelle neu zu identifizieren oder Modelle für Kreise zu identifizieren, die vorher für die automatische Modellidentifikation nicht zugänglich waren. Die Abgleichanwendung 252 kann auch eine Schnittstelle bereitstellen, um eine Analyse eines Archivs der Ergebnisse von Abgleichberechnungen zu gewährleisten. Diese Fähigkeit kann die Analyse von adaptiven Steuerungsmöglichkeiten vereinfachen und zur Verbesserung der adaptiven Steuerkonfigurationen beitragen.
  • Wie oben beschrieben kann die Abgleichanwendung 254 eine Schnittstelle zur Unterstützung des Einsetzens von Störeinflüssen bei der Steuerung bereitstellen, die zur Identifizierung des Steuergerätabgleichs beitragen, wenn es nur wenige manuell herbeigeführte Änderungen am Prozess gibt (das heißt automatische Eingabe am Ausgang der Steuereinrichtung). Über die Schnittstelle kann eine Option zur Unterdrückung der Störeinflüsse, wenn der richtige Abgleich berechnet wurde, bereitgestellt werden. Wenn mehrere Regelkreise Störungen unterliegen, können Maßnahmen synchronisiert werden, um die Störeinflüsse zu verteilen und zu minimieren.
  • Die Abgleichanwendung 254 kann sensibel auf Prozesszustände und andere Statusangaben reagieren, so dass Berechnungsergebnisse dementsprechend identifiziert werden. Auf diese Weise vermeidet das offenbarte System den Einsatz von Informationen, die aus einem falschen Zustand oder mit falschen Prozessdaten berechnet wurden. Schließlich können modellbezogene Berechnungen Aufschluss darüber geben, ob die Ergebnisse richtig, falsch oder nicht verfügbar sind, und Erklärungen liefern, wenn angemessen. Die Abgleichanwendung 254 kann auch zusammenfassende Berichte generieren, um unter anderem Informationen über die Abgleichempfehlung und eine Benutzer-Anmeldungskennung zu übermitteln, die Änderungen im Dokumentenabgleich dokumentiert, sowie alle Analysen bezüglich des adaptiven Steuerabgleichs.
  • Außerdem ist eine Anwendung 256 im Allgemeinen auf die automatische Leistungsüberwachung der Steuerleistung mit Benutzung der über die offenbarten Techniken identifizierten Prozessmodelle ausgerichtet. Die Anwendung 256 ist insbesondere auf die Verbesserung der Leistung der Prozesssteuerung ausgerichtet, indem (i) die Identifizierung von Möglichkeiten zur Verbesserung der Steuerung, (ii) die Analyse und Diagnose der Quelle der Steuerungsprobleme und (iii) die Erzeugung aussagekräftiger Leistungsberichte über das Bedien-, Steuer- und Wartungspersonal vereinfacht oder automatisch implementiert werden. Hierzu kann die Anwendung 256 einen Steuerungsleistungsindex auf der Grundlage der Prozessmodelle generieren. Dieser „modellbasierte" Index sorgt für einen besseren Bezugswert zur Identifizierung von Regelkreisen, die einen Neuabgleich erfordern. Der neue Index schätzt die Möglichkeit zur Verbesserung der Steuerung auf der Grundlage von Faktoren ab, wie zum Beispiel Prozessvariabilität, das identifizierte Prozessmodell und bestehenden Steuergerätabgleich. Diese Leistungsüberwachung kann eventuell Einheitszustände in Betracht ziehen und Leistungsberechnungen ausschließen, wen der Kreis in einem unangemessenen Einheitszustand ist, oder wenn andere Zustandsangaben (zum Beispiel Zustand des Fieldbus) oder I/O Übertragungen schlecht sind. Ebenso können Haftreibung in den Ventilen, Spiel oder andere diagnostische Indikationen in Bezug auf Ventile für alle Ventile zur Verfügung gestellt werden.
  • Die vorstehenden Merkmale und die weiter unten beschriebenen werden im allgemeinen über einen Vergleich der Steuerleistung bereitgestellt, die unter Benutzung der Prozessmodelle erbracht wird, die über die offenbarten Techniken automatisch angelegt werden. Durch die Benutzung der Prozessmodelle können schlecht abgeglichene Regelkreise und Änderungen im Prozess, die sich auf die Steuerleistung auswirken, identifiziert werden. Abweichungen von den archivierten Werten im Prozessmodell können benutzt werden, um den Regelkreis als potentielles Prozessproblem zu markieren.
  • Und erneut kann unter Benutzung der Prozessmodelle mittels der Anwendung 256 auch ein Oszillationsindex generiert werden, um Kreise zu identifizieren, die schwingen.
  • Insbesondere kann ein Schwingungsanalysewerkzeug andere Kreise identifizieren, die die gleiche Schwingungsperiode haben und sich mit dem primären Kreis gegenseitig beeinflussen können. Diese Information kann dann benutzt werden, um gegenseitige Prozesseinflüsse und eventuelle Auslegungsempfehlungen zu identifizieren.
  • Zusammen mit der von der Anwendung 256 gelieferten Diagnoseinformation kann auch eine Angabe zur vermuteten Ursache schlechter Steuerleistung gemacht werden. Zum Beispiel kann die Diagnose angeben, ob schlechte Steuerleistung durch Instrumentierungsfehler, Ventilhaftreibung oder Spiel, gegenseitigen Steuereinflüssen oder Steuergerätabgleich verursacht wird.
  • Allgemein gesagt kann die Überwachungsinformation über die Steuerleistung in jeder gewünschten Form präsentiert werden einschließlich einer Anzahl kundenspezifischer Anzeigeschnittstellen und Berichte. Es können archivierte Leistungsberichte zur Verfügung gestellt werden, um anzuzeigen, wie ein Regelkreis in einem vom Benutzer spezifizierten Zeitraum funktioniert hat. Zu normalen Zeitperioden für solche Berichte gehören die letzte Stunde, die letzte Schicht (8 Stunden), der letzte Tag, die letzte Woche, der letzte Monat. Dem Benutzer kann eine Option zur Aufschlüsselung von zusammengefassten Berichten zur Verfügung gestellt werden, um Zugriff auf ausführliche Kreisinformationen zu bekommen. Die Berichte oder Schnittstellen können kundenspezifisch für die vom Management benötigten Übersichten angepasst werden mit zum Beispiel einem überall gewichteten Leistungsindex für die sich über die gesamte Prozessanlage erstreckenden oder einzelnen Prozesseinheiten, Trends und/oder Tabellen zum Vergleich des aktuellen Zeitraums mit den früheren Zeiträumen und Listen mit Kreisen höchster Priorität mit einer entsprechenden Leistungsmessung. In Wartungsberichten können Leistungsindizes von Regelkreisen präsentiert werden. Sie können Arbeitseinheiten auf der Grundlage ihrer relevanten Wichtigkeit für den Werksbetrieb die Priorität einräumen. In anderen Berichten können Statistiken präsentiert werden, die Daten für den Steuerleistungsindex, Standardabweichung, Oszillationsindex, Prozessmodell (wenn verfügbar), Eigen- und Gesamtkorrelation, Histogramm, Leistungsspektrum und so weiter umfassen.
  • Die Anwendungsreihe 240 kann auch eine getrennte Anwendung zur Regelkreisanalyse 258 umfassen. Bei einigen Ausführungen wird die Anwendung über die von der Anwendung 256 generierte(n) Anzeigeschnittstelle(n) verfügbar gemacht.
  • Die Anwendung 258 unterstützt auf jeden Fall die Analyse von Archiv- oder Echtzeitdaten in Verbindung mit oben beschriebenen Techniken zur Modellidentifizierung. Die Daten können über eine Schnittstelle präsentiert werden, die die Untersuchung von Schwankungen in der Aussteuerung von ungemessenen Störungen und Messrauschen erleichtert. Die über die Anwendungen 254 und 256 identifizierten Probleme können zum Beispiel unter Einsatz der Analyseanwendung 258 für die Diagnose weiter untersucht werden. Hierfür kann die dabei generierte Anzeigeschnittstelle Optionen für die Berechnung des Leistungsspektrums, Eigenkorrelation und Histogrammdaten bereitstellen.
  • Im Allgemeinen kann eine Ratgeberanwendung 260 eine Funktion bereitstellen, die die identifizierten Modelle in Verbindung mit der Diagnose benutzt, um anormale Bedingungen oder Möglichkeiten für die Verbesserung des Steuerschemas durch Abgleich- oder Algorithmenänderungen zu erkennen. Die von der Ratgeberanwendung 260 zur Verfügung gestellte Information kann an Anzeigeschnittstellen jeder Art übermittelt werden einschließlich eines Schirms, der über Arbeitsplatzes 13 generiert wird, der Steuereinrichtung 11 oder jedes anderen Elements, das an das System 10 angeschlossen ist. In einem speziellen Beispiel kann die Anzeigeschnittstelle eine Markierung zur Ausgabe der Anzeige einer neuen Ratgebermeldung haben wie zum Beispiel „Abgleich prüfen".
  • Im Allgemeinen kann die Ratgeberanwendung 260 Empfehlungen ausgeben, die als ein Ergebnis der Analyse oder der Diagnose generiert wird, die von jeder der Anwendungen in der Reihe ausgeführt werden kann. Ferner müssen die Empfehlungen nicht von einer Anzeigeschnittstelle stammen, die von der Ratgeberanwendung generiert wurde, stattdessen können sie an jede beliebige oder mehrere der Anwendungen in der Reihe übermittelt werden. Somit könnten Empfehlungen und Meldungen wie „Neuer Abgleich verfügbar", „Prozess überprüfen – signifikante Änderung im Prozess entdeckt", „Ventil prüfen – Totzone/breite Hysterese", „Abgleich prüfen – Kreis instabil", und „Steuerung konnte mit MPC/Adapt verbessert werden" im Allgemeinen über die Arbeitsplätze 13 oder andere Vorrichtungen, die mit dem Prozesssteuersystem 10 verbunden sind, ausgegeben werden. Zusätzlich zur Anzeige der Meldung oder der Empfehlung können Details zur untergeordneten Bedingung als Vorgeschichte oder als ein anderer Parameter für den Regelkreis gespeichert werden. Späterer Zugriff oder Nutzung der für den Regelkreis gespeicherten Daten können dann die Anzeige der Details oder der zugehörigen Meldung einem Benutzer der Ratgeber- oder einer anderen Anwendung in der Anwendungsreihe veranlassen.
  • Andere Anwendungen, die auch die Implementierung der offenbarten Techniken unterstützen, umfassen eine Steuerstudioanwendung 262 zur Vereinfachung der Navigation im Prozesssteuersystem 10 und eine Anwendung zur Berichterzeugung 264 für die Erzeugung der vorher erwähnten Berichte. Letztlich können auch ein oder mehrere Speicher oder Datenbanken 266 als Teil der Anwendungsreihe zur Verfügung gestellt werden.
  • Jede der oben beschriebenen Anwendungen kann als Routinen, Module oder andere Komponenten einer oder mehrerer integrierter Anwendungen implementiert werden. Die offenbarte Anordnung der Anwendungsfunktion wird nur zur Vereinfachung der Darstellung präsentiert und bietet keinen Hinweis auf das breite Spektrum von Arten, auf die die Funktionalität einem Bediener oder einem anderen Nutzer zur Verfügung gestellt werden kann. Ferner können die oben beschriebenen Anwendungen je nach dem Benutzerprofil und nach Wunsch in verschiedener Form, Kontext und anderen Parametern gestellt werden. Zum Beispiel können die Ansichten der Anzeigeschnittstelle, die für einen Benutzertyp generiert wurden (zum Beispiel Engineering) sich inhaltlich und auf eine andere Weise von den Ansichten, die für einen anderen Benutzertyp generiert wurden (zum Beispiel Wartung) unterscheiden.
  • Nach dem Implementieren kann jede der in diesem Dokument beschriebenen Software in jedem maschinenlesbaren Speicher abgelegt werden, zum Beispiel auf Magnetplatte, Laserplatte oder in einem anderen Speichermedium, im RAM oder im ROM eines Computers oder eines Prozessors, und so weiter. Ebenso kann diese Software auch unter Benutzung einer beliebigen bekannten oder gewünschten Liefermethode, einschließlich zum Beispiel der Lieferung auf einer maschinenlesbaren Platte oder einem anderen transportierbaren Rechnerspeichermechanismus oder über einen Verbindungskanal wie über eine Telefonleitung, Internet, World Wide Web, ein lokales Bereichsnetzwerk oder ein Großbereichsnetzwerk und so weiter an einen Benutzer, eine Prozessanlage oder einen Bedienerarbeitsplatz geliefert werden, (und diese Lieferung wird als gleichwertig oder austauschbar angesehen, als ob sie über ein transportierbares Speichermedium erfolgen würde). Außerdem kann diese Software direkt ohne Modulation oder Verschlüsselung übermittelt werden, oder sie kann mit jeder geeigneten Modulationsträgerwelle und/oder Verschlüsselungstechnik moduliert und/oder verschlüsselt werden, bevor sie über einen Übertragungskanal übermittelt wird.
  • Diese Erfindung ist mit Bezugnahme auf besondere Beispiele beschrieben worden, die nur zur Illustration und nicht als Einschränkung der Erfindung dienen sollen. Es ist für diejenigen mit normalen technischen Fähigkeiten offensichtlich, dass Änderungen, Hinzufügungen oder Löschungen an den offenbarten Ausführungen vorgenommen werden können, ohne dass man sich vom Geist und Umfang der Erfindung entfernt.

Claims (52)

  1. Prozesssteuervorrichtung für den Einsatz bei der Steuerung einer oder mehrerer Feldvorrichtungen zum Implementieren eines Prozesses in einem Prozessumfeld, die folgende Teile umfasst: einen Speicher; einen oder mehrere Prozessoren; eine oder mehrere Steuerroutinen, die im Speicher abgelegt und ausführbar sind; einen Prozessor zum Implementieren eines oder mehrerer Regelkreise im Prozessumfeld unter Einsatz eines oder mehrerer Feldvorrichtungen; und einen Server, der im Speicher abgelegt und auf einem Prozessor ausführbar ist, wobei der Server folgende Teile umfasst: einen Unterstützungsalgorithmus, der auf einem Prozessor ausgeführt wird; eine Schnittstelle für die Kommunikation mit der einen oder den mehreren Steuerroutinen; wobei die eine oder die mehreren Steuerroutinen über die Schnittstelle mit dem Server kommunizieren, um den Server zu veranlassen, den Unterstützungsalgorithmus auszuführen, um Steuergerätdaten zu erzeugen, und dadurch, dass die eine oder mehrere Steuerroutinen Steuergerätdaten nutzen, um eine Steuerungsmaßnahme in Bezug auf den einen oder mehrere Regelkreise im Prozessumfeld auszuführen.
  2. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Server ferner eine externe Schnittstelle für die Kommunikation mit einer externen Vorrichtung umfasst, um die Steuergerätdaten an die externe Vorrichtung zu übertragen.
  3. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Server ferner eine externe Schnittstelle für die Kommunikation mit einer externen Vorrichtung umfasst, und dadurch, dass die externe Schnittstelle eine Neukonfiguration des vom Server benutzten Unterstützungsalgorithmus ermöglicht.
  4. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren Steuerroutinen über die Schnittstelle durch Aufrufe mit dem Server kommunizieren, und wobei der Server eine Warteschlange zum Speichern von Informationen umfasst, die die Reihenfolge angeben, in der die Aufrufe durch den Unterstützungsalgorithmus verarbeitet werden sollen.
  5. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Server einen Zeitplaner umfasst, der die Informationen auf der Grundlage der einer jedem der Aufrufe zugeordneten Priorität in die Warteschlange einordnet.
  6. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die jedem der Aufrufe zugeordnete Priorität auf Prioritätsinformation in jedem der Aufrufe beruht.
  7. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die jedem der Aufrufe zugeordnete Priorität auf einer Identität oder einer Art einer Steuerroutine, die den Aufruf erzeugt, beruht.
  8. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Unterstützungsalgorithmus ein Algorithmus zur Erzeugung eines Prozessmodells ist.
  9. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine von der einen oder den mehreren Steuerroutinen eine adaptive Steuerroutine ist, die ihr Steuerungsverfahren in Abhängigkeit von einem Prozessmodell des Prozesses ändert.
  10. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine von der einen oder den mehreren Steuerroutinen eine prädiktive Modellsteuerungsroutine ist, die ein Prozessmodell für die Durchführung von Prozesssteuerungsmaßnahmen nutzt.
  11. Die Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine von der einen oder den mehreren Steuerroutinen eine adaptive PID-Steuerroutine (Proportional-Integral-Differential-Steuerung) ist, die ein Prozessmodell für die Durchführung von adaptiver Steuerung nutzt.
  12. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Server ferner einen Modellspeicher umfasst, in dem ein oder mehrere Prozessmodelle gespeichert werden, die durch dem Algorithmus zur Modellerzeugung generiert werden.
  13. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Unterstützungsalgorithmus ein Algorithmus zur Optimierung der Steuerung ist.
  14. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Unterstützungsalgorithmus ein Algorithmus zum Abgleich der Steuervorrichtung ist.
  15. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Unterstützungsalgorithmus ein Algorithmus zur Online-Erzeugung einer Steuervorrichtung ist.
  16. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Unterstützungsalgorithmus ein Fast-Fourier-Transformations-Algorithmus ist.
  17. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Server auf einem von dem einen oder mehreren Prozessoren in Bezug auf die eine oder die mehreren Steuerroutinen asynchron arbeitet.
  18. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei einer von dem einen oder mehreren Prozessoren, der die eine oder die mehreren Steuerroutinen ausführt, die eine oder die mehreren Steuerroutinen mit einer höheren Priorität als die des Servers ausführt.
  19. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei einer von dem einen oder den mehreren Prozessoren einmal pro Ausführungsperiode eine von der einen oder der mehreren Steuerroutinen ausführt, und wobei die eine von der einen oder den mehreren Steuerroutinen über die Schnittstelle mit dem Server kommuniziert, indem sie einen Aufruf sendet, um den Server zu veranlassen, den Unterstützungsalgorithmus mit einer Frequenz von weniger als einmal pro Ausführungsperiode auszuführen.
  20. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei Steuergerätdaten ein Prozessmodell umfassen.
  21. Prozesssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren einen ersten Prozessor und einen zweiten Prozessor umfassen wobei die eine oder die mehreren Steuerroutinen auf dem ersten Prozessor ausgeführt werden, und der Server auf dem zweiten Prozessor ausgeführt wird.
  22. Verfahren zur Steuerung eines Prozesses, das folgende Teile umfasst: Implementieren einer Prozesssteuerroutine in einer Prozesssteuervorrichtung durch Ausführung der Prozesssteuerroutine auf einem Prozessor der Prozesssteuervorrichtung, um Online Prozesssteuervorgänge in Bezug auf den Prozess zu implementieren; Implementieren einer Serverroutine in der Prozesssteuervorrichtung, wobei die Serverroutine einen Unterstützungsalgorithmus umfasst, einschließlich der Ausführung der Serverroutine auf einem Prozessor der Prozesssteuervorrichtung; Ausführen eines oder mehrerer Aufrufe von der Prozesssteuerroutine an die Serverroutine; Ausführen des Unterstützungsalgorithmus in der Serverroutine auf Prozessdaten, die mit der Prozesssteuerroutine verbunden sind, um als Antwort auf den einen oder die mehreren Aufrufe von der Prozesssteuerroutine Steuergerätdaten zu erzeugen; und Nutzung der Steuergerätdaten in der Prozesssteuerroutine, um die Art zu beeinflussen, nach welcher die Prozesssteuerroutine die Online-Prozesssteuervorgänge implementiert.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, das in Bezug auf das Ausführen der Prozesssteuerroutine asynchrone Ausführung der Serverroutine umfasst.
  24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Ausführung des Unterstützungsalgorithmus die Ausführung einer Routine zur Erzeugung eines Prozessmodells zum Anlegen eines Prozessmodells umfasst.
  25. Verfahren nach Anspruch 24 einschließlich der Nutzung der Prozesssteuerroutine zum Sammeln von Echtzeitprozessdaten und Senden der gesammelten Prozessdaten an die Serverroutine als Teil des ersten der Aufrufe.
  26. Verfahren nach Anspruch 25 einschließlich der Nutzung der Prozesssteuerroutine zum Sammeln weiterer Echtzeitprozessdaten für einen nachfolgenden Aufruf an den Server, während die Serverroutine den Unterstützungsalgorithmus auf den gesammelten Echtzeitprozessdaten ausführt, die als Teil des ersten der Aufrufe übermittelt wurden.
  27. Verfahren nach Anspruch 22, ferner einschließlich der Übermittlung der Steuergerätdaten durch die Serverroutine an eine zweite Vorrichtung außerhalb der Prozesssteuervorrichtung.
  28. Verfahren nach Anspruch 22 einschließlich gleichzeitiger Verarbeitung mehrfacher Aufrufe der Prozesssteuerroutine über die Serverroutine.
  29. Verfahren nach Anspruch 28 einschließlich der Festlegung der Reihenfolge, in der mehrfache Aufrufe auf der Grundlage der mit den mehrfachen Aufrufen verknüpften Prioritätsinformationen zu verarbeiten sind.
  30. Verfahren nach Anspruch 28 einschließlich Verarbeitung der mehrfachen Aufrufe in der Serverroutine unter Benutzung einer Warteschlange.
  31. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Ausführen der Prozesssteuerroutine auf dem Prozessor der Prozesssteuervorrichtung zum Implementieren von Online-Prozesssteuervorgängen in Bezug auf den Prozess mit Ausführung der Prozesssteuerroutine auf einem Prozessor einmal pro Ausführungsperiode in Verbindung mit der Prozesssteuerroutine einschließt, und wobei die Ausführung durch die Prozesssteuerroutine eines oder mehrerer Aufrufe an die Serverroutine die Ausführung eines Aufrufs von der Prozesssteuerroutine an die Serverroutine nicht öfter als einmal pro Ausführungsperiode in Verbindung mit der Prozesssteuerroutine einschließt.
  32. Verfahren nach Anspruch 22 einschließlich der Ausführung der Prozesssteuerroutine auf dem gleichen Prozessor wie die Serverroutine.
  33. Verfahren nach Anspruch 22 einschließlich der Ausführung der Prozesssteuerroutine auf einem ersten Prozessor, der in einer Steuervorrichtung untergebracht ist, und der Ausführung der Serverroutine auf einem zweiten Prozessor, der in der Steuervorrichtung untergebracht ist, wobei der zweite Prozessor vom ersten Prozessor getrennt ist.
  34. Verfahren zur Steuerung eines Prozesses, die folgende Teile umfasst: Implementieren mehrfacher Prozesssteuerroutinen in einer einzigen Prozesssteuervorrichtung durch Ausführung der mehrfachen Prozesssteuerroutinen auf einem Prozessor der Prozesssteuervorrichtung zum Implementieren mehrfacher Online Prozesssteuervorgänge in Bezug auf den Prozess; Implementieren einer Serverroutine in der Prozesssteuervorrichtung, wobei die Serverroutine einen Unterstützungsalgorithmus umfasst, einschließlich der Ausführung der Serverroutine auf einem Prozessor der Prozesssteuervorrichtung; Ausführung von mindestens einem Aufruf an die Serverroutine von jeder der mehrfachen Prozesssteuerroutinen aus, zu verschiedenen Zeiten; als Antwort auf jeden der Aufrufe von den mehrfachen Prozesssteuerroutinen ein Durchlauf des Unterstützungsalgorithmus in der Serverroutine auf Prozessdaten, die mit einer der mehrfachen Prozesssteuerroutinen verbunden sind, um Steuergerätdaten für die eine der mehrfachen Prozesssteuerroutinen zu generieren; Benutzung der Steuergerätdaten, die von der Serverroutine in den mehrfachen Prozesssteuerroutinen erzeugt wurden, um die Art zu beeinflussen, nach welcher die mehrfachen Prozesssteuerroutinen die Online Prozesssteuervorgänge implementiert.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, die das Ausführen der Serverroutine auf einem Prozessor der Prozesssteuervorrichtung asynchron in Hinblick auf das Ausführen der mehrfachen Prozesssteuerroutinen auf einem Prozessor der Prozesssteuervorrichtung umfasst.
  36. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Ausführen des Unterstützungsalgorithmus das Ausführen einer Routine zur Erzeugung eines Prozessmodells zum Anlegen eines Prozessmodells umfasst.
  37. Verfahren nach Anspruch 36 einschließlich der Sammlung von Echtzeitprozessdaten in einer der mehrfachen Serverroutinen und Senden der gesammelten Echtzeitprozessdaten an die Serverroutine als Teil eines Aufrufs von einer der mehrfachen Prozesssteuerroutinen.
  38. Verfahren nach Anspruch 34 einschließlich der Nutzung der Serverroutine zum gleichzeitigen Verarbeiten mehrfacher Aufrufe von verschiedenen der mehrfachen Prozesssteuerroutinen.
  39. Verfahren nach Anspruch 38 einschließlich der Festlegung einer Reihenfolge, in der die mehrfachen Aufrufe auf der Grundlage von Prioritätsinformationen in Verbindung mit den mehrfachen Aufrufen zu verarbeiten sind.
  40. Prozesssteuersystem, das folgende Teile umfasst: eine Vielzahl von Feldvorrichtungen, die in der Umgebung einer Prozessanlage zur Durchführung von Funktionen zur Messung und Manipulation von Prozessparametern untergebracht sind; eine Prozesssteuervorrichtung, die mit der Vielzahl von Feldvorrichtungen kommunikativ verbunden ist, wobei die Prozesssteuervorrichtung folgende Teile umfasst: einen Speicher; einen oder mehrere Prozessoren; eine oder mehrere Steuerroutinen, die im Speicher abgelegt und auf einem Prozessor ausführbar sind, zum Implementieren eines oder mehrerer Regelkreise unter Einsatz der Vielzahl der Feldvorrichtungen; einen Server, der im Speicher abgelegt und auf einem Prozessor ausführbar ist, wobei der Server einen Unterstützungsalgorithmus umfasst, der auf einem Prozessor ausgeführt wird; wobei eine oder mehrere Steuerroutinen mit dem Server kommunizieren, um den Server zu veranlassen, den Unterstützungsalgorithmus auszuführen, um Steuergerätdaten zu erzeugen, und wobei die eine oder die mehreren Steuerroutinen die Steuergerätdaten benutzen, um eine Steuerungsmaßnahme in Bezug auf den einen oder mehrere Regelkreise im Prozessumfeld auszuführen; und eine weitere Vorrichtung, die kommunikativ mit dem Prozesssteuergerät verbunden ist, um mit dem Server zu kommunizieren.
  41. Prozesssteuersystem nach Anspruch 40, wobei eine weitere Vorrichtung eine Datenbank umfasst, die die vom Server generierten Steuergerätdaten speichert.
  42. Das Prozesssteuersystem nach Anspruch 40, wobei eine weitere Vorrichtung eine Benutzerschnittstelle ist, die einem Benutzer ermöglicht, den Server neu zu konfigurieren.
  43. Prozesssteuersystem nach Anspruch 42, wobei die Benutzerschnittstelle dem Benutzer ermöglicht, den vom Server eingesetzten Unterstützungsalgorithmus zu ändern.
  44. Prozesssteuersystem nach Anspruch 42, wobei die Benutzerschnittstelle einem Benutzer ermöglicht, Steuergerätdaten zu löschen, die im Server gespeichert sind.
  45. Prozesssteuersystem nach Anspruch 40, wobei eine oder mehrere Steuerroutinen über Aufrufe mit dem Server kommunizieren, und wobei der Server eine Warteschlange zum Speichern der Angaben zur Reihenfolge umfasst, in der die Aufrufe unter Benutzung des Unterstützungsalgorithmus zu verarbeiten sind.
  46. Prozesssteuersystem nach Anspruch 45, wobei der Server einen Zeitplaner umfasst, der die Information auf der Grundlage einer jedem der Aufrufe zugeordneten Priorität in der Warteschlange anordnet.
  47. Prozesssteuersystem nach Anspruch 40, wobei der Unterstützungsalgorithmus ein Algorithmus zur Erzeugung eines Prozessmodells ist.
  48. Prozesssteuersystem nach Anspruch 47, wobei eine von der einen oder mehreren Steuerroutinen eine adaptive Steuerroutine ist, die ihr Steuerungsverfahren in Abhängigkeit eines Prozessmodells des Prozesses ändert.
  49. Prozesssteuersystem nach Anspruch 47, wobei der Server ferner einen Modellspeicher umfasst, der ein oder mehrere Prozessmodelle speichert, die vom Algorithmus zur Erzeugung eines Prozessmodells erzeugt wurden.
  50. Prozesssteuersystem nach Anspruch 40, wobei der Server auf einem ersten Prozessor des Prozesssteuergeräts in Bezug auf die eine oder mehreren Steuerroutinen, die auf dem ersten Prozessor der Prozesssteuervorrichtung ausgeführt werden, asynchron ausgeführt wird.
  51. Prozesssteuersystem nach Anspruch 40, wobei eine der einen oder mehreren Steuerroutinen in jeder Ausführungsperiode einmal ausführt, und wobei die eine von der einen oder mehreren Steuerroutinen mit dem Server kommuniziert, indem ein Aufruf geschickt wird, damit der Server den Unterstützungsalgorithmus durchführt, um weniger als einmal pro Ausführungsperiode Steuergerätdaten zu erzeugen.
  52. Prozesssteuersystem nach Anspruch 40, wobei die Prozesssteuervorrichtung eine primäre Prozesssteuervorrichtung eines redundanten Paares von Prozesssteuervorrichtungen ist und ferner eine redundante Prozesssteuervorrichtung umfasst, die mit der primären Prozesssteuervorrichtung und mit der Vielzahl von Feldvorrichtungen kommunikativ verbunden ist, wobei die redundante Prozesssteuervorrichtung einen weiteren Speicher, einen weiteren Prozessor, eine Kopie der einen oder mehreren Steuerroutinen, die im weiteren Speicher abgelegt sind, und eine Kopie des Servers, die im weiteren Speicher abgelegt ist, umfasst, wobei die primäre Prozesssteuervorrichtung mit der redundanten Prozesssteuervorrichtung kommuniziert, um die Kopie des Servers synchron mit dem Server zu halten, um die Kopie des Servers zu ermöglichen, um bei Umschaltung der Steuerung von der primären Prozesssteuervorrichtung auf die redundante Prozesssteuervorrichtung den Betrieb fortzuführen.
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