DE69714606T9

DE69714606T9 - Vorrichtung zur überprüfung eines von einer anlage kommenden steuersignals in einer prozesssteuerung

Info

Publication number: DE69714606T9
Application number: DE69714606T
Authority: DE
Inventors: Evren Eryurek
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2004-09-09
Also published as: DE69714606T2; JP4643771B2; DE69714606D1; EP0948759B1; EP0948759A1; CA2276299A1; CN1242845A; CN1138193C; WO1998029785A1; US6047220A; JP2001507834A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen, welche an Prozesssteuerungsschleifen von der Art gekoppelt sind, wie sie in der Industrie verwendet werden, und Verfahren zur Überprüfung eines Steuersignals von einer Feldvorrichtung.
Prozesssteuerungsschleifen werden in der Industrie zur Steuerung eines Verfahrensablaufs verwendet, wie beispielsweise in der Erdöl-Raffinerie. Ein Sender ist typischerweise Teil der Schleife und ist in dem Feld angeordnet, um eine Prozessvariable wie z. B. Druck, Strömung oder Temperatur zum Steuern einer Wartenperipherie zu messen und zu übertragen. Ein Regler, z. B. ein Ventilregler, ist ebenfalls Teil der Prozesssteuerungsschleife und steuert die Position eines Ventils basierend auf einem über die Steuerungsschleife empfangenen oder intern erzeugten Steuersignal. Andere Regler steuern beispielsweise Elektromotoren oder Elektromagneten. Die Wartenperipherie ist ebenfalls Teil der Prozesssteuerungsschleife, so dass ein Bediener oder Computer in dem Steuerraum fähig ist, den Prozess basierend auf den von den Sendern im Feld erhaltenen Prozessvariablen zu überwachen und ansprechend auf diese den Prozess zu steuern, indem Steuersignale an die geeigneten Steuervorrichtungen gesendet werden. Eine weitere Prozessvorrichtung, die Teil einer Steuerungsschleife sein kann, ist eine mobiler Fernmelder, der fähig ist, Prozesssignale auf der Prozesssteuerungsschleife zu überwachen und zu übertragen. Diese werden oft dazu verwendet, Vorrichtungen für die Bildung der Schleife zu konfigurieren.
Es ist wünschenswert, die Steuersignale in dem Prozesssteuerungssystem zu überprüfen, um somit die Zuverlässigkeit der gesamten Schleife zu verbessern. Typischerweise ist der Stand der Technik auf einfache Nachprüfverfahren, wie z. B. das Überwachen eines Steuersignals und das Auslösen eines Alarms oder das Vorsehen eines Sicherheitsabschaltens, beschränkt, wenn das Steuersignal vorbestimmte Grenzen überschreitet. Ein weiteres Verfahren des Stands der Technik ist es, ein redundantes Steuersignal zu erzeugen, indem der gleiche oder ein unterschiedlicher Steueralgorithmus verwendet wird, und die beiden Steuersignale miteinander verglichen werden. Das Steuersignal wird annulliert und unterscheidet sich von dem redundanten Signal.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Nachprüfen eines Steuer-Ausgangssignals einer Prozessvorrichtung, welche im Feld in einem Prozesssteuerungssystem angeordnet ist, wobei das Steuerausgangssignal zum Steuern eines Prozesses verwendet wird und das Verfahren Folgendes aufweist: das Lernen des Prozesses zur Lieferung von gelernter Prozessinformation, wobei die gelernte Prozessinformation gespeicherte Prozessvariablen und gespeicherte Steuer-Ausgangssignale der Prozessvorrichtung über eine Zeitperiode aufweist; das Messen einer aktuellen Prozessvariablen im Verfahren und das Berechnen des aktuellen Steuer-Ausgangssignals für den Prozess in der Prozessvorrichtung als eine Funktion der aktuellen Prozessvariablen, und wobei das aktuelle Steuer-Ausgangssignal aktuelle Prozessinformation umfasst; und das Vergleichen der aktuellen Prozessinformation, welche die aktuelle Prozessvariable und das aktuelle Steuer-Ausgangssignal umfasst, mit der gelernten Prozessinformation, welche die gespeicherte Prozessvariable und die gespeicherten Steuer-Ausgangssignale umfasst, und das Liefern eines Gültigkeitssignals, welches sich auf die Gültigkeit des aktuellen Steuer-Ausgangssignals von der aktuellen Prozessvariablen als eine Funktion des Vergleichs der aktuellen und gespeicherten Prozessvariablen und Steuer-Ausgangssignale bezieht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Prozessvorrichtung, die so angepasst ist, dass sie im Feld an eine Zweidraht-Prozesssteuerungsschleife der in der Prozesssteuerungsindustrie verwendeten Art von Prozesssteuerungssystem koppelbar ist, wobei die Prozessvorrichtung Folgendes aufweist: einen Prozessvariablen-Eingang für den Empfang einer Prozessvariablen; einen Steuerschaltkreis für die Berechnung eines Steuer-Ausgangssignals als eine Funktion der erfassten Prozessvariablen und eines Sollwerts; einen Ausgabeschaltkreis für die Formatierung des Steuer-Ausgangssignals auf der Zweidraht-Prozesssteuerungsschleife; gekennzeichnet durch einen Speicher für die Speicherung einer Reihe von erfassten Prozessvariablen und Befehls-Ausgangssignalen, welche gelernte Prozesssinformationen darstellen; einen Überprüfungs-Schaltkreis, welcher die die Reihe von gespeicherten Prozessvariablen und Befehls-Ausgangssignalen aufweisende gelernte Prozessinformation mit der erfassten Prozessvariablen und dem Befehls-Ausgangssignal vergleicht und ansprechend darauf ein Gültigkeitssignal liefert, das einen Zustand des Steuer-Ausgangssignals repräsentiert.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weist in einem Prozesssteuerungssystem einen Speicher zum Speichern einer Reihe von erfassten Prozessvariablen und Befehls-Ausgangssignalen auf, welche eine gelernte Prozessfolge darstellen. Eine Vergleichs-Schaltkreisanordnung vergleicht aktuelle Prozessinformationen mit gelernten Prozessinformationen, die im Speicher gespeichert sind, und liefert ansprechend darauf ein Gültigkeits-Ausgangssignal. Ein Verfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung schließt das Lernen einer Prozessfolge ein, um gelernte Prozessinformationen zu liefern, welche gespeicherte Prozessvariablen und gespeicherte Steuersignale über einen Zeitraum aufweisen, das Messen einer Prozessvariablen in dem Prozess und das darauf ansprechende Berechnen des Steuer-Ausgangssignals, das Speichern der Prozessvariablen in dem Steuer-Ausgangssignal zum Liefern aktueller Prozessinformationen, und das Vergleichen der aktuellen Prozessinformationen mit den gelernten Prozessinformationen und das darauf ansprechende Liefern eines Gültigkeits-Ausgangssignals.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Kurzbeschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein vereinfachtes Diagramm, das eine Prozesssteuerungsschleife zeigt, welche einen Sender, einen Regler, einen in der Hand gehaltenen Fernmelder und eine Wartenperipherie einschließt;
2 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Prozessvorrichtung;
3 ein vereinfachtes Blockdiagramm, das Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt; und
4A eine Lernfolge sowie 4B eine Betriebsfolge für zwei Prozessvariablen und ein Steuersignal.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Nachprüfen von Steuersignalen in einem Prozesssteuerungssystem zur Steuerung von Prozessvariablen. Prozessvariablen sind typischerweise die Hauptvariablen, die in einem Prozess gesteuert werden. So wie hier verwendet bedeutet Prozessvariable jede beliebige Variable, die den Zustand des Prozesses beschreibt, wie z. B. Druck, Strömung, Temperatur, Produktpegel, pH-Wert, Trübung, Schwingung, Position, Motorstrom, jede andere Eigenschaft des Prozesses, usw. Steuersignal bedeutet jedes Signal (abgesehen von einer Prozessvariablen), welches zur Steuerung des Prozesses verwendet wird. Beispielsweise bedeutet Steuersignal einen gewünschten Prozessvariablenwert (d. h. einen Sollwert) wie z. B. eine gewünschte Temperatur, Druck, Strömung, Produktpegel, pH-Wert oder Trübung, usw., welcher mit Hilfe eines Reglers angepasst wird oder zur Steuerung des Prozesses eingesetzt wird. Darüber hinaus bedeutet ein Steuersignal Kalibrierwerte, Alarmsignale, Alarmzustände, das Signal, das an ein Steuerelement geliefert wird, wie z. B. ein Ventilpositionssignal, das an ein Ventil-Stellglied geleitet wird, ein Energiepegel, der an ein Wärmeelement geleitet wird, ein Elektromagnet-Ein/Aus-Signal, usw., oder jedes andere Signal, das die Steuerung des Prozesses betrifft. Prozessvorrichtungen schließen jede Vorrichtung ein, welche Teil einer Prozesssteuerungsschleife bildet oder an eine Prozesssteuerungsschleife koppelt und zur Steuerung oder Überwachung eines Prozesses verwendet wird.
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Prozesssteuerungssystem 2 zeigt, das ein Prozess-Rohrleitungssystem 4 zeigt, welches ein Prozessfluid führt sowie eine Zweidraht-Prozesssteuerungsschleife 6, die den Schleifenstrom I führt. Der Sender 8, der Regler 10 (der an ein letztes Steuerelement in der Schleife, beispielsweise ein Stellglied, ein Ventil, eine Pumpe, einen Motor oder einen Elektromagneten koppelt), der Fernmelder 12, der PC 13 und die Wartenperipherie 14 sind alle Teil der Prozesssteuerungsschleife 6. Es versteht sich, dass die Schleife 6 nur in einer Konfiguration gezeigt ist und jede geeignete Prozesssteuerungsschleife, wie z. B. eine 4–20 mA-Schleife, eine 2-, 3- oder 4-Drahtschleife, eine Mehrpunkt-Schleife und eine Schleife, die entsprechend dem HART^®-, dem Fieldbus oder einem anderen digitalen oder analogen Kommunikationsprotokoll betrieben wird, eingesetzt werden kann. Im Betrieb misst der Sender 8 eine Prozessvariable, wie z. B. die Strömung, mit Hilfe des Sensors 16, und überträgt die erfasste Prozessvariable über die Schleife 6. Die Prozessvariable kann vom Regler/Ventil-Stellglied 10, dem Fernmelder 12, dem PC 13 und/oder der Wartenperipherie 14 empfangen werden. Der Regler 10 ist an das Ventil 18 gekoppelt gezeigt, und ist fähig, den Prozess durch Regulieren des Ventils 18 zu steuern, wodurch die Strömung im Rohr 4 verändert wird. Der Regler 10 empfängt über die Schleife 6 ein Steuer-Eingangssignal von beispielsweise der Wartenperipherie 14, dem Sender 8 oder dem Fernmelder 12 und stellt das Ventil 18 ansprechend auf das Signal ein. In einer weiteren Ausführungsform erzeugt der Regler 10 das Steuersignal intern basierend auf den über die Schleife 6 empfangenen Prozesssignalen. Bei dem Fernmelder 12 kann es sich um den in 1 gezeigten mobilen Fernmelder handeln oder er kann auch eine permanent befestigte Prozesseinheit sein, die den Prozess überwacht und Berechnungen ausführt. Prozessvorrichtungen schließen beispielsweise den in 1 gezeigten Sender 8, den Regler 10, den Fernmelder 12 und die Wartenperipherie 14 ein. Eine andere Art von Prozessvorrichtung ist ein PC, eine programmierbare Logikeinheit (PLC) oder ein anderer an die Schleife gekoppelter Computer, der eine geeignete Ein-/Ausgabe-Schaltkreisanordnung verwendet, um die Überwachung, Regelung und/oder Übertragung auf der Schleife erlauben.
Jede der Prozessvorrichtungen 8, 10, 12, 13 oder 14, die in 1 gezeigt sind, können eine Steuersignal-Gültigkeits-Schaltkreisanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung aufweisen.
2 ist ein Blockdiagramm einer Prozessvorrichtung 40, die Teil der Schleife 6 bildet. Die Vorrichtung 40 ist allgemein gezeigt und kann jede der Prozessvorrichtungen 8 bis 14 aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung 40 den PC 13 auf. Die Wartenperipherie 14 kann beispielsweise ein mit einer programmierbaren Logikeinheit PLC implementiertes digitales Verteileinrichtungssystem (DOS-System) aufweisen und der Regler 10 kann auch einen "intelligenten" Motor oder eine Pumpe umfassen. Die Prozessvorrichtung 40 weist eine Ein-/Ausgabe-Schaltkreisanordnung 42 auf, die an die Schleife 6 an den Anschlüssen 44 angeschlossen ist. Die Ein-/Ausgabe-Schaltkreisanordnung weist vorselektierte Eingangs- und Ausgangsimpedanzen auf, die im Stand der Technik bekannt sind, um eine geeignete Übertragung zu und von der Vorrichtung 40 zu erleichtern. Die Vorrichtung 40 schließt den an die Ein-/Ausgabe-Schaltkreisanordnung 42 angeschlossenen Mikroprozessor 46, den an den Mikroprozessor 46 angeschlossenen Speicher 48 sowie den Taktgeber 50 ein, der an den Mikroprozessor 46 gekoppelt ist. Der Mikroprozessor 46 empfängt eine Prozess-Signaleingabe 52. Die Eingabe 52 dient zur Anzeige des Eingangs eines beliebigen Prozesssignals, und wie es oben bereits beschrieben worden ist, kann es sich bei dem Prozesssignal um eine Prozessvariable oder ein Steuersignal handeln und es kann von der Schleife 6 empfangen werden, indem die Ein-/Ausgabe-Schaltkreisanordnung 42 verwendet wird, oder es kann intern innerhalb der Feldvorrichtung 40 erzeugt wer den. Die Feldvorrichtung 40 ist mit einem Sensor-Eingangskanal 54 und einem Steuerkanal 56 gezeigt. In vielen Fällen weist ein Sender, wie z. B. der Sender 8, ausnahmslos nur den Sensor-Eingangskanal 54 auf, während ein Regler, wie z. B. der Regler 10, ausnahmslos nur einen Steuerkanal 56 besitzt. Andere Vorrichtungen auf der Schleife 6, wie z. B. der Fernmelder 12 und die Wartenperipherie 14 müssen die Kanäle 54 und 56 nicht aufweisen. Es versteht sich, dass die Vorrichtung 40, je nachdem, was angemessen ist, eine Vielzahl von Kanälen zur Überwachung einer Vielzahl von Prozessvariablen und/oder zur Steuerung einer Vielzahl von Steuerelementen aufweisen kann.
Der Sensor-Eingangskanal 54 weist den Sensor 16 auf, der eine Prozessvariable erfasst und ein Sensor-Ausgangssignal an den Verstärker 58 liefert, welcher ein Ausgangssignal liefert, das durch den Analog-/Digital-Wandler 60 digitalisiert wird. Der Kanal 54 wird typischerweise in Sendern, wie z. B. dem Sender 8, verwendet. Die Kompensations-Schaltkreisanordnung 62 kompensiert das digitalisierte Signal und liefert ein digitalisiertes Prozessvariablen-Signal an den Mikroprozessor 46.
Wenn die Prozessvorrichtung 40 als Regler, beispielsweise als Regler 8 arbeitet, dann schließt die Vorrichtung 40 den Steuerkanal 56 ein, welcher ein Steuerelement 18, beispielsweise ein Ventil, aufweist. Das Steuerelement 18 ist über den Digital-Analog-Wandler 64, den Verstärker 66 und das Stellglied 68 an den Mikroprozessor 46 angeschlossen. Der Digital-Analog-Wandler 64 digitalisiert ein Befehls-Ausgangssignal vom Mikroprozessor 46, welches vom Verstärker 66 verstärkt wird. Das Stellglied 68 steuert das Steuerelement 18 basierend auf dem Ausgangssignal des Verstärkers 66. In einer Ausführungsform ist das Stellglied 68 direkt an die Schleife 6 gekoppelt und steuert eine Druckluftquelle (nicht gezeigt), um das Steuerelement 18 ansprechend auf den durch die Schleife 6 fließenden Strom I zu positionieren.
In einer Ausführungsform liefert die Ein-/Ausgabe-Schaltkreisanordnung 42 eine Nutzleistung, die zum vollständigen Betreiben der gesamten Schaltkreisanordnung in der Prozessvorrichtung 40 verwendet wird, indem die von der Schleife 6 erhaltene Energie genutzt wird. Typischerweise werden Feldvorrichtungen wie z. B. der Sender 8, oder der Regler 10 über die Schleife 6 betrieben, während der Fernmelder 12 oder die Wartenperipherie 14 eine separate Energiequelle aufweist. Wie oben beschrieben liefert der Prozess-Signaleingang 52 ein Prozesssignal an den Mikroprozessor 46. Bei dem Prozesssignal kann es sich um eine Prozessvariable vom Sensor 16 handeln, das an das Steuerelement 18 gelieferte Steuer-Ausgangssignal, oder ein über die Schleife 6 empfangenes Steuersignal, eine Prozessvariable oder ein diagnostisches Signal, oder ein von einer anderen Vorrichtung, wie z. B. einem weiteren Ein-/Ausgabe-Kanal empfangenen oder erzeugten Prozesssignal.
Ein Benutzer-Ein-/Ausgabe-Schaltkreis 76 ist ebenfalls an den Mikroprozessor 46 angeschlossen und schafft die Kommunikation zwischen der Vorrichtung 40 und einem Benutzer. Der Benutzer-Ein-/Ausgabe-Schaltkreis 76 schließt beispielsweise eine Anzeige für die Ausgabe und ein Tastenfeld für die Eingabe ein. Typischerweise weisen der Fernmelder 12 und die Wartenperipherie 14 einen Ein-/Ausgabe-Schaltkreis 76 auf, der es dem Benutzer ermöglicht, Prozesssignale, wie z. b. Prozessvariablen, Steuersignale (Sollwerte, Kalibrierwerte, Alarme, Alarmzustände, usw.) zu überwachen und einzugeben. Ein Benutzer kann auch den Schaltkreis 76 in dem Fernmelder 12 oder der Wartenperipherie 14 dazu verwenden, derartige Prozesssignale zwischen dem Sender 8 und dem Regler 10 über die Schleife 6 zu senden und zu empfangen. Darüber hinaus könnte eine derartige Schaltkreisanordnung direkt in dem Sender 8, dem Regler 10 oder jeder anderen beliebigen Prozessvorrichtung 40 implementiert werden.
Der Mikroprozessor 46 arbeitet entsprechend den in dem Spei cher 48 gespeicherten Befehlen und schafft in einigen Ausführungsformen eine Sensor-Kompensationsfunktion und/oder eine Steuerfunktion. Des Weiteren schafft der Mikroprozessor 46 erfindungsgemäß eine Steuersignal-Nachprüffunktion. Das nachzuprüfende Befehlssignal kann beispielsweise über einen der unterschiedlichen Eingänge von dem oben beschriebenen Mikroprozessor 46 empfangen werden.
3 ist ein vereinfachtes Ablaufdiagramm 80 einer Befehls-Nachprüffunktion gemäß der vorliegenden Erfindung, die von dem Mikroprozessor 46 ansprechend auf die in dem in 2 gezeigten Speicher 48 gespeicherten Befehle durchgeführt wird. Die Funktion wird während einer wiederholbaren Prozessfolge 82 eingeleitet und gelangt in eine Prozesslernfolge 84. Die Prozesslernfolge 84 schließt den Block 86 ein, während welchem ein oder mehrere Prozesssignale erhalten und in dem Speicher 48 bei Block 88 gespeichert werden. Es kann mehr als ein Prozessmuster erhalten und in dem Speicher 48 gespeichert werden. Die Folge 84 kann während Inbetriebnahme der Prozesssteuerungsschleife ausgeführt werden oder während des Herstellungsprozesses (d. h. während die Schleife in Betrieb ist). Die Steuerung wird dann an den Block 90 weitergegeben, in welchem das Steuersignal erhalten und in dem Speicher 48 bei Block 92 gespeichert wird. Bei Block 94 werden die aktuellen Werte des Prozesssignals/der Prozesssignale und des Steuersignals erhalten. Bei Block 96 handelt es sich um eine Vergleichsfunktion, bei der Prozessfolgen, die während der Lernfolge 84 gelernt wurden, mit dem/den aktuellen Prozesssignal(en) und dem aktuellen Steuersignal verglichen werden. Wenn sich das aktuelle Steuersignal innerhalb Grenzen befindet, die basierend auf der gelernten Prozessfolge bestimmt worden sind, dann geht die Steuerung zu Block 82 zurück. Falls das Steuersignal andererseits die vorbestimmten Grenzen überschritten hat, dann wird die Steuerung an Block 98 weitergegeben und ein Fehlerzustand wird eingeleitet. Dieser Fehlerzustand wird hierbei auch als das Gültigkeitssignal bezeichnet, das von dem Mikroprozessor 46 erzeugt wird. Das Gültigkeitssignal kann ein Fehlerereignis auslösen, welches über die Schleife 6 signalisiert wird, oder kann einen speziellen Steuerzustand, wie z. B. eine Notabschaltung, einzuleiten. Darüber hinaus wird die Steuerung wahlweise an Block 100 weitergegeben, bei dem ein alternativer Regler zum Erzeugen des Steuersignals und zum Steuern des Prozesses in Echtzeit verwendet wird.
Die 4A und 4B zeigen ein Steuersignal C und zwei Prozessvariablensignale PV1 und PV2, welche je als eine Funktion von Zeit aufgezeichnet sind, um die Arbeitsweise des Blockdiagramms 80 von 3 zu zeigen. Bei den Signalen PV1 und PV2 kann es sich um jede beliebigen Prozessvariable handeln, die in dem Steuersystem zu Verfügung stehen. 4A zeigt die Prozessfolge während der Lernfolge 84, bei der die Prozessvariablen PV1 und PV2 und das Steuersignal C überwacht und im Speicher 48 gespeichert werden. In diesem Beispiel wird die Prozessfolge in Phasen, nämlich Phase 1 und Phase 2, geteilt. Für jede Phase werden Informationen hinsichtlich der beiden Prozessvariablen gesammelt und gespeichert, so dass es möglich ist, nacheinander zu identifizieren, in welcher Phase der Prozess derzeit abläuft. Beispielsweise wäre eine derartige Information das Minimum, das Maximum und die Veränderungsgeschwindigkeit der Werte für PV1, und PV2 könnte zusammen mit dem Minimum, Maximum und der Veränderungsgeschwindigkeit für das Steuersignal C für jede Phase gespeichert werden. Wenn genügend Speicher vorhanden ist, können Datenpunkte für die gesamte Phase gespeichert werden.
4B zeigt eine Prozessfolge nach der Lernperiode, während deren Dauer das Steuersignal C einen Fehler erfährt, und zeigt die Arbeitsweise des Vergleichsblocks 96 in 3. Zunächst werden PV1 und PV2 überwacht, um zu bestimmen, "wo" in der Folge sich der Prozess gegenwärtig befindet, beispielsweise in Phase 1 oder Phase 2. Dann wird unter Verwendung beispielsweise eines auf Regeln basierenden Systems ein Fehler erzeugt, wenn das Steuersignal und die Veränderungsgeschwindigkeit des Steuersignals außerhalb vorbestimmter Prozentsätze der (gelernten) gespeicherten Werte liegen, ein Fehler erzeugt. Dies ist in Phase 2 von 4B gezeigt, in welcher das Steuersignal C einen vorbestimmten Prozentsatz (Schwelle) überschreitet. Der vorbestimmte Prozentsatz wird beispielsweise während der Inbetriebnahme festgelegt und in dem Speicher 48 gespeichert. Der Mikroprozessor 48 erzeugt einen Gültigkeitssignal-Fehlerzustand, der bei Block 98 in 3 gezeigt ist.
Die Lernfolge der vorliegenden Erfindung kann über eine einzige Prozessfolge auftreten oder kann auf der Beobachtung einer Reihe von Folgen basieren. Darüber hinaus können die gelernten Werte selektiv während der nachfolgenden Prozessfolge aktualisiert werden. Die Vergleichsfunktion kann durch jedes geeignete Verfahren erfolgen, einschließlich Fuzzy-Logik-Algorithmen, neuralen Netzwerken, Regressionsalgorithmen oder auf komplexeren Regeln basierenden Systemen, usw. Modelle für unterschiedliche Prozesse, einschließlich Schwellen für Regeleinstellungen, können in dem Speicher 48 gespeichert und selektiert werden und wahlweise über eine Reihe von Prozessfolgen durch einen Benutzer optimiert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für Fachleute in der Technik offensichtlich, dass Änderungen hinsichtlich Form und Detail vorgenommen werden können, ohne dass von dem Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise können alle unterschiedlichen Funktionen und die hier beschriebene Schaltkreisanordnung in jeder beliebigen Schaltkreisanordnung implementiert werden, welche Software, ASICs, Fuzzy-Logik-Verfahren, oder sogar analoge Implementierungen einschließt. Des weiteren kann die Prozessvorrichtung jede beliebige Anzahl oder Kombination von Eingängen und Steuerkanälen aufweisen und kann basierend auf jeder beliebigen Anzahl von Prozesssignalen, einzeln oder kombiniert, arbeiten.

Claims

Verfahren zur Überprüfung eines Steuerausgangssignals einer Prozessvorrichtung, welche im Feld in einem Prozesssteuerungssystem angeordnet ist, wobei das Steuerausgangssignal zur Steuerung eines Prozesses verwendet wird und das Verfahren Folgendes aufweist: das Lernen des Prozesses zur Lieferung von gelernter Prozessinformation, wobei die gelernte Prozessinformation gespeicherte Prozessvariablen und gespeicherte Steuerausgangssignale der Prozessvorrichtung über eine Zeitperiode aufweist; das Messen einer derzeit gültigen Prozessvariablen im Verfahren; das Erzeugen des Steuerausgangssignals entsprechend eines Steueralgorithmus und basierend auf der erfassten Prozessvariablen, wobei das derzeit gültige Steuerausgangssignal und die derzeit gültige Prozessvariable derzeit gültige Prozessinformation umfassen; das Vergleichen der derzeit gültigen Prozessinformation mit der gelernten Prozessinformation und das Liefern eines Gültigkeitssignals, welches sich auf die Gültigkeit des derzeit gültigen Steuerausgangssignals von der derzeit gültigen Prozessvariablen als eine Funktion des Vergleichs bezieht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte in der Prozessvorrichtung durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessvariable an einer ersten Stelle gemessen und das Steuerausgangssignal an einer zweiten Stelle berechnet wird, und dass der Schritt des Vergleichens an der zweiten Stelle oder an einer dritten Stelle durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gelernte Prozessinformation in einem Fuzzy-Logik-Algorithmus gebildet wird, oder mit Hilfe eines neuralen Netzwerks, oder mit Hilfe eines Regressionsalgorithmus.
Prozessvorrichtung (40), welche so angepasst ist, dass sie im Feld für die Verbindung mit einer Zweidraht-Prozesssteuerungsschleife (6) in einem Prozesssteuerungssystem von der Art angeordnet werden kann, welches in der Prozesssteuerungsindustrie verwendet wird, wobei die Prozessvorrichtung folgendes aufweist: einen Prozessvariablen-Eingang (54) für den Empfang einer Prozessvariablen; einen Steuerschaltkreis (82) für die Berechnung eines Steuerausgangssignals als eine Funktion der erfassten Prozessvariablen und eines Sollwerts; einen Ausgabeschaltkreis (42) für die Ausformung des Steuerausgangssignals in der Zweidraht-Prozesssteuerungsschleife; gekennzeichnet durch: einen Speicher (48) für die Speicherung einer Reihe von erfassten Prozessvariablen und Steuerausgangssignalen, welche die gelernte Prozesssinformation wiedergeben; einen Gültigkeits-Kontrollschaltkreis (84), welcher die die Reihe von gespeicherten Prozessvariablen und Steuerausgangssignalen aufweisende gelernte Prozessinformation mit der erfassten Prozessvariablen und dem Steuerausgangssignal vergleicht und ansprechend darauf ein Gültigkeitssignal liefert, das die Gültigkeit des Steuerausgangssignals von der Prozessvariablen als eine Funktion des Vergleichs wiedergibt.
Vorrichtung (40) nach Anspruch 5, welche einen Kompensationsschaltkreis (62) zur Kompensation der Prozessvariablen aufweist, um eine kompensierte Prozessvariable an den Steuerschaltkreis (42) zu liefern.
Vorrichtung (40) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessvariable in einem Fuzzy-Logik-Algorithmus gebildet wird, oder mit Hilfe eines neuralen Netzwerks oder eines Regressionsalgorithmus.
Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessvariablen-Eingang (51) einen Sensor (16) für die Erfassung einer Prozessvariablen umfasst.
Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) vollständig über die Zweidraht-Schleife (6) betrieben wird.
Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) einen Sender umfasst.