專利名稱：用于檢測(cè)加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及在加工車間中執(zhí)行診斷和維護(hù)，更具體地，本發(fā)明涉及提供與加熱器相關(guān)的診斷能力。
背景技術(shù)：
像應(yīng)用在化學(xué)、石油或其他處理中的過程控制系統(tǒng)，典型地包括一個(gè)或多個(gè)集中或分布式過程控制器，這些控制器通過模擬、數(shù)字或混合模擬/數(shù)字總線，通訊連接到主機(jī)或操作者工作站中的至少一種，而且還連接到一個(gè)或多個(gè)過程控制設(shè)備，比如一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包含有例如，閥、閥定位器、開關(guān)、傳輸器和傳感器(例如溫度、壓力、和流速傳感器等)，這些設(shè)備都被安裝在加工車間環(huán)境中，并在生產(chǎn)過程中執(zhí)行諸如開關(guān)閥門，測(cè)量過程參數(shù)，增減流體流量等功能。智能的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，諸如遵循著名的FOUNDATIONTM現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)(以下稱“Fieldbus”)協(xié)議或HART協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，也能執(zhí)行控制計(jì)算、報(bào)警和其他通常實(shí)現(xiàn)在過程控制器中的控制功能。
過程控制器典型地是安裝在加工車間環(huán)境中，用于接受過程測(cè)量或過程變量的指示信號(hào)和/或與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)的信息，并執(zhí)行控制程序，其中所述指示信號(hào)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備產(chǎn)生或與其相關(guān)?？刂破鞒绦?qū)崿F(xiàn)了例如不同的控制器模塊，并基于所接受的信息產(chǎn)生控制指令，并與在諸如HART和Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中執(zhí)行的控制模塊或功能塊協(xié)同工作。在過程控制器中的控制模塊通過通訊線路或信號(hào)線路將控制信號(hào)傳達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，從而控制過程的運(yùn)行。
來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和過程控制器的信息，典型地，可以被一個(gè)或者多個(gè)諸如操作者工作站、維護(hù)工作站、個(gè)人電腦、手持設(shè)備、數(shù)據(jù)歷史記錄器、報(bào)表產(chǎn)生器、中心數(shù)據(jù)庫(kù)等的硬件設(shè)備所獲取，以使操作者或維護(hù)人員能夠完成所述過程需要的功能，比如，改變過程控制程序的設(shè)置、修改過程控制器或智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的控制模塊的運(yùn)行、查看過程的當(dāng)前狀態(tài)和加工車間中特殊設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)、查看現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或過程控制器產(chǎn)生的警告，模擬過程的運(yùn)行以培訓(xùn)人員或測(cè)試過程控制軟件，診斷加工車間中的問題或硬件故障等。
一個(gè)典型的加工車間具有連接到一個(gè)或多個(gè)控制器上的多個(gè)過程控制和儀表設(shè)備，例如閥、傳輸器、傳感器等，對(duì)過程運(yùn)行還需要有很多其他的支持設(shè)備。這些附加的設(shè)備包括如能源供給裝置，發(fā)電和配電裝置，諸如渦輪、馬達(dá)等的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，所述這些設(shè)備分別安置在加工車間的多個(gè)位置。盡管這些附加設(shè)備不一定產(chǎn)生或使用過程變量，并在很多情況下，不被控制，甚至都不連接到過程控制器來影響過程的運(yùn)行，但是這些設(shè)備也很重要并且是過程正常運(yùn)行所必須的。
眾說周知，在加工車間環(huán)境中經(jīng)常出現(xiàn)問題，特別是具有大量現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和支持設(shè)備的加工車間。這些問題可能為設(shè)備的損壞或故障、諸如軟件程序的邏輯部件運(yùn)行在非正常模式、過程控制循環(huán)非正常調(diào)節(jié)、設(shè)備間的一個(gè)或多個(gè)通訊故障等。實(shí)際上這些或其他的大量問題，通常會(huì)導(dǎo)致過程運(yùn)行處于反常狀態(tài)(即，加工車間處于反常狀態(tài))，而這些反常狀態(tài)通常與加工車間的未達(dá)最佳標(biāo)準(zhǔn)的性能相關(guān)。很多診斷工具和程序被開發(fā)以檢測(cè)和決定加工車間中問題產(chǎn)生的原因，并幫助操作者或維護(hù)人員在一旦出現(xiàn)或檢測(cè)出問題時(shí)診斷和校正問題。例如，典型地通過諸如直接或無線總線、以太網(wǎng)、調(diào)制解調(diào)器、電話線和相似物的通訊連接而連接到過程控制器的操作員工作站，具有處理器和用于運(yùn)行軟件或固件的存儲(chǔ)器，操作員工作站例如是由愛默生過程管理出售的DeltaVTM和Ovation控制系統(tǒng)，其包括多個(gè)控制模塊和控制循環(huán)診斷工具。同樣地，通過與控制器應(yīng)用程序相同的通訊連接或通過諸如OPC連接、手持連接等的不同通訊連接而連接到諸如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的過程控制設(shè)備的維護(hù)工作站，典型地包括一個(gè)或多個(gè)用于查看維護(hù)警報(bào)和警告的程序，以測(cè)試加工車間中的設(shè)備并對(duì)處理站中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和其它設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，其中所述警報(bào)和警告是在加工車間中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備產(chǎn)生。相似的診斷程序被開發(fā)出來診斷加工車間中的支持設(shè)備出現(xiàn)的問題。
因此，例如，由愛默生過程管理公司(Emerson Process Management)出售的資產(chǎn)管理方案(AMS)應(yīng)用程序(至少部分地在名稱為“用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理系統(tǒng)的集成通訊網(wǎng)絡(luò)(Integrated Communication Network for use in aField Device Management System)”的美國(guó)專利5,960,214中進(jìn)行了公開)，可以與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊并保存與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)，以確定和跟蹤現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在一些例子中，AMS應(yīng)用程序可用于與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相通訊，以改變?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的參數(shù)，并使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在其自身中運(yùn)行諸如自校準(zhǔn)程序或自診斷程序的程序，從而獲取關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)和健康情況等的信息。這些信息可以包括例如，狀態(tài)信息(例如，是否警報(bào)或相似的事件發(fā)生)、設(shè)備配置信息(例如，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備當(dāng)前或可能的配置方式，和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用的測(cè)量單元的類型)、設(shè)備參數(shù)(例如，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備范圍值或其它參數(shù))等。當(dāng)然，這些信息可以被維護(hù)人員用于監(jiān)測(cè)和維護(hù)和/或診斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的問題。
相似地，很多加工車間包括設(shè)備監(jiān)測(cè)和診斷程序，例如CSI系統(tǒng)提供的RBM軟件(RBMware)，或任何其它公知的用于監(jiān)測(cè)、診斷，并優(yōu)化各種旋轉(zhuǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的程序。維護(hù)人員通常使用這些程序來維護(hù)和監(jiān)視加工車間中的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的性能，以確定旋轉(zhuǎn)設(shè)備的問題，并確定何時(shí)和是否旋轉(zhuǎn)設(shè)備應(yīng)該進(jìn)行修理或替換。相似地，很多加工車間包括諸如像Liebert和ASCO公司提供的電源控制和診斷程序，以控制和維護(hù)發(fā)電設(shè)備和配電設(shè)備。還公知的是，在加工車間中運(yùn)行諸如像實(shí)時(shí)優(yōu)化器(RTO+)的控制優(yōu)化程序，以優(yōu)化加工車間中的控制。這樣的優(yōu)化程序典型地使用復(fù)雜算法和/或加工車間的模型，來預(yù)測(cè)如何改變輸入來優(yōu)化加工車間中一些關(guān)于諸如利潤(rùn)的所需優(yōu)化變量。
這些和其它的一些診斷和優(yōu)化程序，典型地被應(yīng)用在一個(gè)或多個(gè)操作員工作站或維護(hù)工作站的系統(tǒng)范圍平臺(tái)(system-wide basis)上，并可以提供預(yù)先配置的顯示給操作員或維護(hù)人員，其中所述顯示是關(guān)于加工車間的運(yùn)行狀態(tài)或加工車間中的設(shè)備或裝置的運(yùn)行狀態(tài)的。典型的顯示包括顯示加工車間中過程控制器或其它設(shè)備所產(chǎn)生警報(bào)的警報(bào)顯示，顯示加工車間中過程控制器或其它設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的控制顯示，顯示加工車間中設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的維護(hù)顯示等。同樣地，這些和其它的一些診斷程序可使操作員或維護(hù)人員重新調(diào)節(jié)控制循環(huán)，或重新設(shè)置其它控制參數(shù)，以測(cè)試一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，確定這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其它設(shè)備，或?qū)庸ぼ囬g中的設(shè)備或裝置執(zhí)行其它的問題檢測(cè)和校正。
盡管這樣的多種程序和工具在確認(rèn)和校正加工車間中的問題時(shí)很有用，但這些診斷程序大多被配置為在問題已經(jīng)出現(xiàn)在加工車間中之后才被使用，因此在這時(shí)，加工車間中已經(jīng)存在反常的情況了。不幸的是，反常狀態(tài)在其被使用這些手段進(jìn)行檢測(cè)、辨別和校正之前，可能會(huì)存在一段時(shí)間，其導(dǎo)致了加工車間在對(duì)問題進(jìn)行檢測(cè)、辨別和校正的時(shí)間段中，未達(dá)到最佳標(biāo)準(zhǔn)的性能。在一些情況中，控制操作者會(huì)先根據(jù)加工車間的警報(bào)、警告或低性能，檢測(cè)出一些問題的存在。然后操作者將告知維護(hù)人員可能出現(xiàn)的問題。維護(hù)人員可能檢測(cè)到或可能檢測(cè)不到實(shí)際的問題，并在實(shí)際運(yùn)行測(cè)試或其它診斷程序之前，或執(zhí)行確認(rèn)實(shí)際問題所需的其它操作之前，可能需要進(jìn)一步提示。一旦問題被確認(rèn)，維護(hù)人員可能需要預(yù)訂部件，并規(guī)劃維護(hù)程序，所有這些都導(dǎo)致在出現(xiàn)問題與校正問題之間的較長(zhǎng)的時(shí)間段，在其間，加工車間運(yùn)行在反常狀態(tài)下，該反常狀態(tài)通常與加工車間的未達(dá)最佳標(biāo)準(zhǔn)的性能相關(guān)。
另外，很多加工車間處于反常的狀態(tài)時(shí)，在相對(duì)短的時(shí)間中會(huì)導(dǎo)致巨大的費(fèi)用或損失。例如，如果這些問題存在即使很短的時(shí)間，一些反常狀態(tài)就可以在加工車間中導(dǎo)致設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞、原材料的損失或不希望產(chǎn)生的重大停工。因此，僅僅在問題出現(xiàn)之后檢測(cè)加工車間中的問題，不管問題的校正如何迅速，仍然會(huì)在加工車間中導(dǎo)致巨大的損失或破壞。其結(jié)果是，需要在反常狀態(tài)出現(xiàn)的第一位置就能阻止反常狀態(tài)，而不是簡(jiǎn)單地試圖在問題出現(xiàn)后在加工車間中對(duì)問題采取措施，并校正問題。
當(dāng)前有一種技術(shù)可被用于收集數(shù)據(jù)，使用戶在反常狀態(tài)實(shí)際出現(xiàn)之前，就可以預(yù)測(cè)加工車間中某些反常狀態(tài)的出現(xiàn)，以在任何加工車間中發(fā)生任何重大的損失之前，能夠采取步驟防止可以預(yù)見的反常狀態(tài)。這種過程在名稱為“根本原因診斷(Root Cause Diagnostics)”的美國(guó)專利申請(qǐng)09/972,078(部分基于美國(guó)專利申請(qǐng)08/623,569，現(xiàn)在美國(guó)專利6,017,143)中進(jìn)行公開。對(duì)這兩個(gè)申請(qǐng)完整公開內(nèi)容合并于此作為參考。一般來說，這種技術(shù)將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集和處理功能塊或統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測(cè)(SPM)功能塊置于各個(gè)加工車間的設(shè)備中，例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集和處理功能塊收集例如，過程變量數(shù)據(jù)，并確定某些與收集的數(shù)據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)測(cè)量，例如平均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)偏差等。這些統(tǒng)計(jì)測(cè)量可以被分析以辨認(rèn)出指示將會(huì)出現(xiàn)的已知反常狀態(tài)的模式。一旦檢測(cè)出某個(gè)可疑的將會(huì)出現(xiàn)的反常狀態(tài)，可以會(huì)采取步驟來校正潛在的問題，從而在第一位置阻止反常狀態(tài)。
過程加熱器被普遍用于各種加工車間中。碳?xì)淙剂霞訜崞骺梢杂糜诩訜徇^程流，例如當(dāng)任務(wù)中流加熱不能獲得或不充足時(shí)。很多過程加熱器不使用進(jìn)氣通風(fēng)(ID)扇或強(qiáng)制通風(fēng)(FD)扇，而依靠煙囪效應(yīng)對(duì)流來控制通風(fēng)。經(jīng)常地，特別是在美國(guó)，過程加熱器包括在煙囪中的氧氣傳感器和用于調(diào)節(jié)氣流或通風(fēng)壓力的節(jié)流閥。少數(shù)情況下，加熱器可以包括一氧化碳傳感器。
從加熱器煙囪中無意釋放出來的煙塵，可能會(huì)導(dǎo)致環(huán)境問題，也可能會(huì)導(dǎo)致政府的懲罰和/限制，也會(huì)引起與周圍社區(qū)的公共關(guān)系摩擦。由煙囪中的氧氣傳感器檢測(cè)的氧氣級(jí)別可以用于檢測(cè)何時(shí)煙塵事件發(fā)生。當(dāng)煙塵事件被檢測(cè)到時(shí)，節(jié)流閥可以被調(diào)節(jié)以結(jié)束或減輕煙塵的釋放。但是，氧氣級(jí)別可能不會(huì)一直指示煙塵事件的發(fā)生。當(dāng)采用由一氧化碳傳感器檢測(cè)的一氧化碳級(jí)別時(shí)，其還可用于檢測(cè)何時(shí)煙塵事件發(fā)生。但是，氧氣和一氧化碳級(jí)別不能對(duì)煙塵事件進(jìn)行事先的警告，而是僅指示煙塵事件已發(fā)生。
典型地，供給到過程加熱器的燃料流量被調(diào)節(jié)為來保持所需的溫度。在流量上的快速或大的變化，會(huì)產(chǎn)生火焰的不穩(wěn)定和火焰外溢(flame-out)。當(dāng)火焰檢測(cè)器檢測(cè)到火焰外溢時(shí)，可能關(guān)閉供給到加熱器的燃料流。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于檢測(cè)加工車間中加熱器的反常狀態(tài)的系統(tǒng)接收與加熱器單元相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。被檢測(cè)的反常狀態(tài)例如可以是與火焰外溢或煙塵釋放相關(guān)的狀態(tài)。所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)被分析以檢測(cè)是否存在一個(gè)或多個(gè)加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)。所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括基于壓力變量而產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述壓力變量由一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)到加熱器相關(guān)的熱爐、煙囪、燃料供給等的壓力傳感器進(jìn)行傳感。另外，所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以包括基于溫度變量而產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述溫度變量可由一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)到熱爐、煙囪等的溫度傳感器進(jìn)行傳感。所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可被分析來確定諸如壓力可變性、溫度可變性等的可變性是否發(fā)生變化或增加。如果檢測(cè)到反常狀態(tài)，就產(chǎn)生反常狀態(tài)指示。該指示例如可以用來告知操作者或用于影響加熱器的控制。


圖1是示例加工車間控制和診斷網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是用于基于過程變量而產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的示例子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3是用于檢測(cè)加熱器單元相關(guān)的反常狀態(tài)的示例系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖4是用于檢測(cè)加熱器單元相關(guān)的反常狀態(tài)的基于規(guī)則系統(tǒng)的示例的結(jié)構(gòu)圖；
圖5是用于檢測(cè)加熱器單元相關(guān)的反常狀態(tài)的示例方法的流程圖；圖6是用于檢測(cè)加熱器單元相關(guān)的煙塵釋放狀態(tài)的示例方法的流程圖；圖7是用于檢測(cè)加熱器單元相關(guān)的火焰外溢狀態(tài)的示例方法的流程圖；圖8是用于基于壓力信號(hào)而產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的示例子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖9是用于檢測(cè)加熱器單元相關(guān)的火焰外溢狀態(tài)的另外一個(gè)示例方法的流程圖；圖10是用于基于壓力信號(hào)而產(chǎn)生警報(bào)的示例方法的流程圖；圖11是用于基于壓力信號(hào)而產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的另一個(gè)示例子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖12是用于基于壓力信號(hào)而產(chǎn)生警報(bào)的另一個(gè)示例方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是示例加工車間控制和診斷網(wǎng)絡(luò)10的結(jié)構(gòu)圖，加工車間控制和診斷網(wǎng)絡(luò)10包括通過通訊鏈路15連接到工作站14的過程控制器12。通訊鏈路15可以包括例如以太網(wǎng)通訊連接，或其他任何類型的纜線、光學(xué)、或無線通訊連接。另外，通訊鏈路15可以是連續(xù)的或間斷的連接?？刂破?2也可以通過I/O接口設(shè)備(未示出)和一組通訊線路或總線18與過程加工車間中的處理設(shè)備或裝置相連接。在圖1的示例中，控制器12與加熱單元16(例如原料加熱器、流體加熱器、精練廠加熱器、石化加熱器、石油加熱器、鍋爐、重沸加熱器、煤氣加熱器、充電加熱爐、供料加熱器、真空加熱器，液體加熱器，柱狀加熱器，管線加熱器，存儲(chǔ)加熱系統(tǒng)等)相關(guān)設(shè)備或裝置相連接?？刂破?2可以是以示例方式的艾默生過程管理公司的DeltaV控制器，該控制器可以與諸如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其功能模塊的控制部件進(jìn)行通訊，這些現(xiàn)場(chǎng)裝置分布在加工車間的各處，并執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過程控制程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱器單元16所期望的控制。這些控制程序可以是連續(xù)不斷的，或可以是批處理控制程序或過程。工作站14(其可包括個(gè)人電腦、服務(wù)器等)可以提供給一個(gè)或多個(gè)工程師或操作者編寫過程控制程序，在控制器12中運(yùn)行，工作站14可以和控制器12通訊，以實(shí)現(xiàn)下載所述編寫的過程控制程序，在加工車間運(yùn)行時(shí)接收和顯示屬于加熱器單元16的信息，另外工作站14還與控制器12中運(yùn)行的過程控制程序相互影響。
工作站14包括存儲(chǔ)器(未示出)用來存儲(chǔ)諸如配置設(shè)計(jì)程序，維護(hù)運(yùn)行應(yīng)用程序，用戶接口應(yīng)用程序，診斷程序等應(yīng)用程序。該存儲(chǔ)器還可用來存儲(chǔ)屬于加熱器單元16配置信息的諸如配置數(shù)據(jù)，維護(hù)數(shù)據(jù)，診斷數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。工作站14也包括處理器(未示出)，其除了其他用途之外，也可用來運(yùn)行應(yīng)用程序，從而使得使用者能夠設(shè)計(jì)過程控制程序(routine)，并將設(shè)計(jì)的過程控制程序其下載到控制器12中。同樣，控制器12也包含一個(gè)存儲(chǔ)器(未示出沒顯示)，用來存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)和過程控制程序以控制加熱器單元16，控制器12另外還包括一個(gè)處理器(未示出)，其運(yùn)行過程控制程序以實(shí)現(xiàn)過程控制策略。如果控制器12選用DeltaVTM控制器，與工作站14運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序相連接的控制器12，可以提供給使用者一個(gè)控制器12中過程控制程序的圖像表現(xiàn)圖形化示意，其該圖像化示意闡明了過程控制程序中的控制部件元素，以及和對(duì)這些控制部件元素進(jìn)行配置來對(duì)加熱器單元16進(jìn)行控制的方式。
在圖1示例的加工車間控制和診斷網(wǎng)絡(luò)10中，控制器12通過總線18與加熱器單元16通訊連接。加熱器單元16包括熱爐(furnace)20，連續(xù)流體從熱爐20中流過并且被熱爐加熱，加熱器單元16還包括煙囪(stack)22。在煙囪22中有節(jié)流閥裝置24，其用來調(diào)節(jié)氣流和/或通風(fēng)(draft)壓力，另外還有燃料閥26用來調(diào)節(jié)進(jìn)入熱爐中的燃料。加熱器單元16還包括一些傳感器裝置，如相關(guān)于燃料流量的傳感器、相關(guān)于過程流體流量的傳感器，相關(guān)于熱爐的傳感器、相關(guān)于煙囪的傳感器。在示例的加熱器單元16中，壓力傳感器32可以用來傳感燃料的壓力，流量傳感器33可以傳感從節(jié)流閥24流來的燃料的流量。溫度傳感器34可以傳感溫度，流量傳感器35可以傳感從熱爐流出的流體的流量。盡管圖1中示例只有一路流體流經(jīng)熱爐，在典型的加熱器中，可能有多路流體在不同的時(shí)間流入熱爐，并且在每路流過后熱爐后會(huì)有溫度傳感器(未示出)和/或流量傳感器(未示出)來傳感溫度和/或流量。一個(gè)或多個(gè)傳感器可以用來傳感熱爐內(nèi)的狀態(tài)，這些傳感器包括一氧化碳傳感器36，壓力傳感器37，氧氣傳感器38，溫度傳感器40。類似地，一個(gè)或多個(gè)傳感器可以用來傳感煙囪的狀態(tài)，這些傳感器包括溫度傳感器42，壓力傳感器44，氧氣傳感器46，空氣流量傳感器48。在具體的應(yīng)用中，可以刪去一個(gè)或多個(gè)這樣的傳感器。例如，盡管在圖1中顯示了氧氣傳感器38和氧氣傳感器46，典型的加熱器單元可以僅具有一個(gè)氧氣傳感器，該氧氣傳感器關(guān)聯(lián)到煙囪或者熱爐。
如圖1所示，控制器12通過總線18與如下各種部件通訊連接節(jié)流閥24、燃料閥26、傳感器32-38、40、42、44、46、48等，以控制這些部件的運(yùn)行和/或接收來自這些部件的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，控制器12也可以通過其他的總線，或通過專用通訊線，與加熱器單元16上的各個(gè)部件相連接，例如，通過4-20ma線、HART通訊線路等。
圖1中所示的閥、傳感器和其他設(shè)備可以是任何所需的種類和型號(hào)，例如Fieldbus設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)的4-20ma現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，HART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等，這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器12之間使用的公知或所需的通訊協(xié)議有Fieldbus協(xié)議、HART協(xié)議、4-20ma模擬協(xié)議等。另外，其他類型的設(shè)備也可以用需要的方式與控制器12相連接并受其控制。而且，其他的控制器也可以連接到控制器12和/或工作站14，例如通過通訊鏈路15進(jìn)行連接，來控制與加工車間相關(guān)的其他的設(shè)備或區(qū)域，并且這種附加的控制器可以依照需要的或公知的方式與圖1中所示的控制器12并行工作。
例如，對(duì)于熱爐20，除了一氧化碳傳感器36、壓力傳感器37，氧氣傳感器38，溫度傳感器40，還可使用一個(gè)或多個(gè)其他的傳感器裝置作為附加或替代。對(duì)于煙囪22，除了溫度傳感器42、壓力傳感器44、氧氣傳感器46、空氣流傳感器48，還可使用一個(gè)或多個(gè)其他的傳感器裝置作為附加或替代。例如，可以使用相關(guān)于煙囪22的一氧化碳傳感器，作為圖1所示的一個(gè)或多個(gè)裝置的附加或替代。
一個(gè)或多個(gè)傳感器32-38、40、42、44、46和48中的每個(gè)可包括存儲(chǔ)器(未示出)，以用來存儲(chǔ)程序(routine)，所述程序例如用來實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)過程變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其中所述過程變量可由傳感器進(jìn)行傳感。一個(gè)或多個(gè)傳感器32-38、40、42、44、46和48中的每個(gè)還可包括處理器(未示出)，該處理器用來執(zhí)行實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)過程變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集的程序。由所述傳感器存儲(chǔ)和執(zhí)行的程序可以包括，一個(gè)或多個(gè)采集和/處理與所述傳感器相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的功能塊。例如，這種功能塊包括高級(jí)診斷功能塊(ADB)，該功能塊是一種廣為人知的Foundation Fieldbus功能塊，其可以被加入到總線設(shè)備中，以采集和處理檢測(cè)Fieldbus設(shè)備中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其他的功能塊或模塊也可以用來收集設(shè)備數(shù)據(jù)，并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、判斷和/或?yàn)檫@些設(shè)備數(shù)據(jù)處理一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)測(cè)量或參數(shù)。另外，這些傳感器不需要包括Fieldbus設(shè)備。而且，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集/處理模塊可以由任何傳感器中的軟件、固件和/或硬件的組合來實(shí)現(xiàn)。
例如，壓力傳感器32可包含存儲(chǔ)有程序(routine)的存儲(chǔ)器(未示出)，所述程序例如為用于實(shí)現(xiàn)壓力相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集的程序，該壓力是由壓力傳感器32傳感的。壓力傳感器32也可以包含處理器(未示出)，該處理器運(yùn)行例如用于實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集的程序。在壓力傳感器32中存儲(chǔ)并執(zhí)行的程序可以包含一個(gè)或多個(gè)功能塊50a，所述功能塊50a用來收集和/或處理與壓力傳感器32相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。例如，功能塊50a可包括ADB或其他類型的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集功能塊。壓力傳感器32不需要包括Fieldbus設(shè)備。
另一個(gè)例子，氧氣傳感器46也可包括存儲(chǔ)程序的存儲(chǔ)器(未示出)，所述程序例如為實(shí)現(xiàn)氧氣相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集的程序，該氧氣由氧氣傳感器46傳感。氧氣傳感器46也同樣可以包含處理器(未示出)，該處理器運(yùn)行例如實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集的程序。在氧氣傳感器46中存儲(chǔ)并執(zhí)行的程序可以包含一個(gè)或多個(gè)功能塊50b，所述功能塊50b用來收集和/或處理與氧氣傳感器46相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。例如，功能塊50b可以包括ADB或其他類型的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集功能塊。氧氣傳感器46不需要包括Fieldbus設(shè)備。
盡管上述的功能塊50a和功能塊50b，被分別置于壓力傳感器32或氧氣傳感器46中，功能塊50可以部分或完全地置于任何數(shù)量的其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備24，26，33-36，38，40，42，44，46和48中，并可以部分或完全地置于控制器12，IO接口設(shè)備(未示出)，工作站14，或其他設(shè)備中。應(yīng)該理解的是，部分或所有的其它設(shè)備24，26，33-36，38，40，42，44，46和48可以實(shí)現(xiàn)其它功能塊或模塊，以收集與這些設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計(jì)算，判斷和/或處理所述數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)測(cè)量值或統(tǒng)計(jì)參數(shù)。
雖然在圖1中示出的傳感器32和46分別包括數(shù)據(jù)收集功能塊50a和50b，其他的設(shè)備如24，26，33-36，38，40，42，44，46和48，也可以附加地或可選地包含類似的數(shù)據(jù)收集功能塊50。
通常來說，功能塊50a或其子塊收集數(shù)據(jù)，例如從下游(downstream)閥26傳感的壓力相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和分析。功能塊50a可能包含例如一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測(cè)(SPM)功能塊或單元的子塊，這些子塊收集從下游閥26傳感的壓力相關(guān)數(shù)據(jù)或其它與傳感器32相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對(duì)所收集的數(shù)據(jù)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，從而得到例如所收集數(shù)據(jù)的一個(gè)平均值，中值，標(biāo)準(zhǔn)偏差值等。
類似的，功能塊50b或其子模塊收集煙囪22中的氧氣數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理或分析。功能塊50b可包含諸如一個(gè)或多個(gè)SPM功能塊或單元的子模塊，這些子塊收集煙囪22中的氧氣數(shù)據(jù)或其它與氧氣傳感器46相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對(duì)所收集的數(shù)據(jù)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，從而得到例如所收集數(shù)據(jù)的一個(gè)平均值，中值，標(biāo)準(zhǔn)偏差值等。
專業(yè)術(shù)語(yǔ)統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測(cè)(SPM)功能塊在這里是從功能上進(jìn)行描述的，其可實(shí)現(xiàn)對(duì)至少一個(gè)過程變量或其他過程參數(shù)的統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測(cè)，其功能可由任何需要的軟件、固件或硬件來執(zhí)行，所述軟件、固件或硬件可在由數(shù)據(jù)被收集的設(shè)備中，甚至所述設(shè)備的外部來實(shí)現(xiàn)。可以被理解的是因?yàn)镾PM通常由或部分地由數(shù)據(jù)被采集的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，所以SPM可得到更多數(shù)量和更準(zhǔn)確的過程變量數(shù)據(jù)。這樣，相比于在過程變量數(shù)據(jù)被收集的設(shè)備外部實(shí)現(xiàn)的功能塊，SPM功能塊一般能對(duì)收集到的過程變量數(shù)據(jù)進(jìn)行更好的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。
盡管SPM功能塊在這里被描述成ADBs的子模塊，不過，其也可以被設(shè)備中的單機(jī)功能塊所代替。而且，這里論述的SPM模塊可以是公知的Foundation Fieldbus SPM模塊，這里所說的專業(yè)術(shù)語(yǔ)SPM指的是任何形式的收集諸如過程變量數(shù)據(jù)的功能塊或部件，并對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理以得到諸如均值或標(biāo)準(zhǔn)偏差等的統(tǒng)計(jì)測(cè)量。這樣，該專業(yè)術(shù)語(yǔ)涵蓋了實(shí)現(xiàn)此功能的軟件、固件，硬件和/或其他的元素，無論這些組件是以功能模塊的形式或其他類型的功能塊、軟件、程序或部件，也無論這些組件單元是否符合Foundation Fieldbus協(xié)議或其他例如Profibus，HART，CAN等協(xié)議。如果需要，功能塊50的基本運(yùn)行可如美國(guó)專利6,017,143所描述的那樣，被執(zhí)行或?qū)崿F(xiàn)。
但是，應(yīng)該理解的是，功能塊50可以依照不同于美國(guó)專利6,017,143中所述的方法來執(zhí)行或?qū)崿F(xiàn)。例如，Blevins等人的美國(guó)專利6,615,090中描述了一種可變性指數(shù)生成器(variability index grnerator)，其可用來產(chǎn)生一種可變性的讀數(shù)提供給加工車間中的功能塊。通常來說，該可變性的指示提供了來自設(shè)定點(diǎn)的與設(shè)備或功能塊相關(guān)的參數(shù)偏差的統(tǒng)計(jì)測(cè)量值，或者與設(shè)備或功能塊相關(guān)的與設(shè)備或功能塊相關(guān)的其他值，其中所述參數(shù)與來自設(shè)定點(diǎn)的設(shè)備或功能塊相關(guān)。基于各種考慮目的，美國(guó)專利6,615,090的全部?jī)?nèi)容被合并于此作為引用參考。
由一些或所有的模塊50接受和生成的數(shù)據(jù)，可以從外部客戶端(client)中獲取，例如從工作站14通過控制器12和通訊連接15來獲取。另外或可選擇地，由一些或所有的模塊50接受和生成的數(shù)據(jù)，可以從工作站14通過例如通訊服務(wù)器60來獲取。通訊服務(wù)器60可以包括，例如，用于過程控制(OPC)服務(wù)器的對(duì)象鏈接和嵌入(OLE)、被配置為運(yùn)行在Ovation通訊網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等。通訊服務(wù)器60可以通過諸如無線連接、線路連接、間歇(intermittent)連接(例如使用一個(gè)或多個(gè)手持設(shè)備)或其它任何使用所需或合適通訊協(xié)議的需要的通訊連接，來獲取由一些或所有的模塊50所接受和生成的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，這里所需的任何通訊連接可以使用OPC通訊服務(wù)器來集成來自不同類型的設(shè)備的具有共同或一致形式的數(shù)據(jù)。
而且進(jìn)一步地，在工作站、服務(wù)器、個(gè)人電腦等或者遠(yuǎn)離所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，有可能實(shí)現(xiàn)SPM功能塊，以執(zhí)行統(tǒng)計(jì)過程來監(jiān)測(cè)所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的外部，其中所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備收集或產(chǎn)生諸如壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、氧氣數(shù)據(jù)等的原始數(shù)據(jù)。因此，例如工作站14可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)SPM功能塊。這些SPM功能塊可以通過例如控制器12或通訊服務(wù)器60來收集數(shù)據(jù)，并且可以為壓力數(shù)據(jù)計(jì)算一些統(tǒng)計(jì)量或參數(shù)，例如平均值、標(biāo)準(zhǔn)公差等。雖然這些SPM功能塊并不位于收集數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，因而這些SPM功能塊由于對(duì)所述數(shù)據(jù)的通訊要求而基本上不能收集那么多的壓力數(shù)據(jù)來執(zhí)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，不過，對(duì)于那些不具有或者不支持SPM功能的設(shè)備來說，這些功能塊在確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)上很有用。因此，在下面的論述中可以理解的是，很多由SPM功能塊產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)測(cè)量和參數(shù)，可通過由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)的功能塊來產(chǎn)生。
在運(yùn)行中，控制器12可以通過閥26來控制給熱爐的燃料的流量。溫度傳感設(shè)備34可以提供表明了流出熱爐20的流體溫度的數(shù)據(jù)。另外，控制器12可以通過節(jié)流閥24控制空氣流和/或煙囪22中的通風(fēng)(draft)壓力。
圖2是示例子系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)圖，該子系統(tǒng)用于產(chǎn)生與諸如設(shè)備32-38、40、42、44、46的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。例如，子系統(tǒng)100可以實(shí)現(xiàn)為數(shù)據(jù)采集功能塊50的一部分，并且可以整體地或部分地實(shí)現(xiàn)在單獨(dú)的一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中。另外，每個(gè)在圖2中所描述的功能塊，都可以整體地或部分地實(shí)現(xiàn)在多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制器12、工作站14、通訊服務(wù)器60或一些其它的與加工車間相關(guān)的計(jì)算設(shè)備中。例如，子系統(tǒng)100可以實(shí)現(xiàn)為ADB、SPM功能塊等的一部分。子系統(tǒng)100包括有與美國(guó)專利6,017,143中所述的過程設(shè)備相似的方面。
統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104接收由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備產(chǎn)生的過程信號(hào)，并計(jì)算用于這些過程信號(hào)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。這些統(tǒng)計(jì)參數(shù)可包括，例如，一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差、平均值、采樣方差、均方根(RMS)、過程信號(hào)變化率(ROC)的范圍(ΔR)、過程信號(hào)最大值、過程信號(hào)最小值。用于產(chǎn)生這些參數(shù)的公式的例子包括 (公式1)RMS=1NΣi=1Nxi2]]>(公式2) (公式3)ROC=xi-xi-1T]]>(公式4)ΔR＝XMAX-XMIN(公式5)其中N為采樣周期中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的總數(shù)，xi和xi-1是過程信號(hào)的相鄰的(consecutive)值，T是xi和xi-1之間的時(shí)間間隔。進(jìn)一步地，XMAX和XMIN是過程信號(hào)在采樣或者修整(training)時(shí)間中相應(yīng)的最大值和最小值。這些統(tǒng)計(jì)參數(shù)還可以使用不同的公式或算法進(jìn)行計(jì)算。
而且，除了產(chǎn)生這些參數(shù)以外，還可產(chǎn)生其它類型的參數(shù)。例如，過程信號(hào)可被濾波(例如，使用低通、高通、帶通等濾波器)來產(chǎn)生相應(yīng)的參數(shù)?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)濾波器，并且每個(gè)濾波器可以包括例如有限脈沖響應(yīng)或無限脈沖響應(yīng)濾波器。進(jìn)一步地，例如可以使用模擬或數(shù)字濾波器。進(jìn)一步地還可以產(chǎn)生相關(guān)性參數(shù)。例如，可產(chǎn)生過程信號(hào)與模式(pattern)之間的相關(guān)性，過程信號(hào)與過程信號(hào)的過去部分的相關(guān)性，過程信號(hào)與對(duì)應(yīng)于其它過程信號(hào)的信號(hào)之間的相關(guān)性等。在一個(gè)例子中，統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104可以包括一個(gè)或多個(gè)ADB和/或SPM功能塊。
進(jìn)一步地，用于產(chǎn)生參數(shù)的技術(shù)可以被結(jié)合在一起。例如，在產(chǎn)生任何一個(gè)前面論述的參數(shù)之前，過程信號(hào)可以被濾波和/或以其它方式進(jìn)行處理。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，過程信號(hào)在用于產(chǎn)生參數(shù)前可以被整形(trim)。例如，所述的整形包括丟棄或限制高于第一閾值或低于第二閾值的過程信號(hào)采樣值。所述整形還可包括丟棄或限制高于第一范圍百分比(例如，公式5)或低于第二范圍百分比的過程信號(hào)采樣值。過程信號(hào)整形后，在被用于產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)參數(shù)之前，過程信號(hào)可選擇地可被濾波。一種現(xiàn)有技術(shù)中的常用技術(shù)可以包括各種其他可能技術(shù)的組合、改變和替換。
一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)可以提供給事件檢測(cè)器108。事件檢測(cè)器108還可以接收來自存儲(chǔ)器116的名義(nominal)值112和靈敏度參數(shù)114。名義值112可以包括例如，對(duì)應(yīng)于由統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)參數(shù)的名義的(即標(biāo)準(zhǔn)的)統(tǒng)計(jì)參數(shù)值。所述名義值例如可以由統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生，該統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器在過程的正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生或獲得(learn)名義參數(shù)或名義統(tǒng)計(jì)參數(shù)。這些統(tǒng)計(jì)參數(shù)可用于在存儲(chǔ)器116中產(chǎn)生名義值112，以供將來的使用。例如，這將允許在不同的運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)名義值112進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。在這個(gè)例子中，由統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)參數(shù)可以在用戶可選時(shí)段中被監(jiān)測(cè)。在另一個(gè)例子中，名義值可以在制造的時(shí)候由壓力傳感設(shè)備50的制造者提供，并保存在存儲(chǔ)器116中。在又一個(gè)例子中，可通過總線18(圖1)或其它通訊連接將名義值傳送到實(shí)現(xiàn)事件檢測(cè)器108的設(shè)備，從而周期性地或以其他方式更新名義值。
例如，每個(gè)靈敏度參數(shù)值114可提供可以接收的范圍或關(guān)系，所述范圍或關(guān)系在由計(jì)算的統(tǒng)計(jì)參數(shù)114與由統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生的合適名義值之間的合適規(guī)則來確定。靈敏度參數(shù)值114可例如由制造者來設(shè)置，并通過總線18等接收。靈敏度參數(shù)值114可為特定的應(yīng)用而進(jìn)行調(diào)節(jié)。
事件檢測(cè)器108可產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)與由統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)相關(guān)的指示。在下文中將對(duì)事件檢測(cè)器108可檢測(cè)到的事件進(jìn)行說明。事件檢測(cè)器108還可檢測(cè)除了這些事件以外的其它事件。
漂移(drift)漂移事件的指示可產(chǎn)生于，例如，當(dāng)過程信號(hào)由名義值隨著時(shí)間而發(fā)生變化時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過分析過程信號(hào)的平均值、平均值的名義值(mean′)、調(diào)節(jié)參數(shù)α來檢測(cè)漂移事件。漂移事件檢測(cè)敏感度可通過敏感度參數(shù)α來進(jìn)行控制，敏感度參數(shù)α可以表示高于或低于當(dāng)檢測(cè)到漂移事件之前可容許的名義平均值的百分率。依據(jù)下面的示例規(guī)則，事件檢測(cè)器108可以確定是否發(fā)生了漂移事件如果mean＜mean′(1-α)，則檢測(cè)到負(fù)漂移事件；如果mean＞mean′(1+α)，則檢測(cè)到正漂移事件。
其中mean的值是由統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生的過程信號(hào)的當(dāng)前平均值，而mean′的值和從存儲(chǔ)器116中獲取?？蛇x擇地，mean可長(zhǎng)時(shí)間地被監(jiān)測(cè)，僅在超過一段連續(xù)采樣的時(shí)間段后，才對(duì)漂移事件進(jìn)行檢測(cè)，所述mean從名義值偏移。平均值名義值(mean′)在過程的正常運(yùn)行時(shí)，可以被子系統(tǒng)100獲知。
偏離(bias)偏離事件的指示可以產(chǎn)生于，例如，當(dāng)出現(xiàn)了“穩(wěn)定”在大于或者小于名義值的特定水平上的臨時(shí)漂移時(shí)。一旦漂移停止，結(jié)果的信號(hào)就會(huì)相對(duì)于名義值出現(xiàn)偏離或偏差(offset)。偏離可使用或者部分地使用與上述檢測(cè)漂移相同的方法被檢測(cè)到。此外，平均值可在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而如果平均值并非持續(xù)地偏離名義平均值(mean′)，則可確定，所述事件為偏離事件而非漂移事件。
噪聲(noise)噪聲事件的指示可以產(chǎn)生于當(dāng)過程信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏離升高到超過閾值時(shí)。在一個(gè)例子中，通過調(diào)節(jié)敏感參數(shù)β來調(diào)節(jié)噪聲監(jiān)測(cè)敏感度，該敏感參數(shù)β是在噪聲事件指示產(chǎn)生前，當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于名義標(biāo)準(zhǔn)偏差(標(biāo)準(zhǔn)偏差′)的量。例如當(dāng)檢測(cè)者希望當(dāng)過程信號(hào)是噪聲名義值兩倍時(shí)檢測(cè)出噪聲事件時(shí)，β值可取2.0。也可使用范圍(ΔR)確定是否會(huì)產(chǎn)生噪聲事件。例如，ΔR可用于將噪聲從正常的信號(hào)變化中區(qū)分出來。用于判斷是否產(chǎn)生了噪聲事件的示例規(guī)則如下如果標(biāo)準(zhǔn)偏差＞β*標(biāo)準(zhǔn)偏差′，且ΔR＞ΔR′，則檢測(cè)到噪聲事件。
其中“標(biāo)準(zhǔn)偏差”及ΔR分別為由統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生的當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)偏差及當(dāng)前范圍，β由存儲(chǔ)器116得出。
阻滯(stuck)阻滯事件是指過程信號(hào)不能隨時(shí)間變化而變化的情況。阻滯敏感度可以通過調(diào)節(jié)敏感度參數(shù)γ來進(jìn)行控制。γ值表示為名義標(biāo)準(zhǔn)偏差(標(biāo)準(zhǔn)偏差′)的百分率，并可表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差偏離名義值的小變化是如何指示阻滯事件的。例如，當(dāng)用戶希望當(dāng)過程信號(hào)的噪聲水平為名義值一半時(shí)檢測(cè)到阻滯事件時(shí)，γ值應(yīng)設(shè)置為50％(0.5)。進(jìn)一步地，可以使用范圍(ΔR)來減少當(dāng)檢測(cè)小信號(hào)時(shí)出現(xiàn)的阻滯事件檢測(cè)誤差。一個(gè)示例規(guī)則如下如果(標(biāo)準(zhǔn)偏差+ΔR)≤γ(標(biāo)準(zhǔn)偏差′+ΔR′)，則檢測(cè)出阻滯事件。
峰值(spike)峰值事件是過程信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到極值的事件。通過調(diào)節(jié)敏感度參數(shù)δ可控制過程信號(hào)中的峰值靈敏度，δ表示了在檢測(cè)出峰值事件之前，過程信號(hào)中的兩個(gè)連續(xù)(consecutive)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間變化率的最大值(ROCMAX)。例如，如果用戶想檢測(cè)出具有比ROCMAX大30％的變化率(ROC)的任何峰值，則δ可置為1.30。一個(gè)示例規(guī)則如下如果ROC＞δ*ROCMAX，則檢測(cè)出峰值事件。
另一種檢測(cè)峰值的方法可包括在一定的時(shí)間段內(nèi)，檢測(cè)過程信號(hào)是否大于正閾值(或上閾值)，或小于負(fù)閾值(或下閾值)。所述的閾值和/或時(shí)間段可對(duì)于不同的峰值靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
其它也必須檢測(cè)的事件包括，表明了過程信號(hào)周期振蕩的循環(huán)(cyclic)事件，和表明了過程信號(hào)不穩(wěn)定行為的不穩(wěn)定(erratic)事件。應(yīng)該理解的是，其它的規(guī)則可以用來觀察上述的這些事件和與過程信號(hào)相關(guān)的其它事件，不同的公式、方程式、計(jì)算技術(shù)等可以用來檢測(cè)事件。
對(duì)事件進(jìn)行檢測(cè)包括，分析一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，并基于不同于過程信號(hào)的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析等。例如，統(tǒng)計(jì)參數(shù)可能由其它的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(例如使用與子系統(tǒng)100相似的其它子系統(tǒng))基于其獲得的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生，或可能與所述其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)。由一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的事件檢測(cè)器108就能夠接收由一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)或其它類型的數(shù)據(jù)，并通過分析這些數(shù)據(jù)分析某些事件是否發(fā)生。
如一個(gè)例子中，首先確定過程信號(hào)或過程是穩(wěn)定的，然后在一個(gè)選定的時(shí)間段內(nèi)得出統(tǒng)計(jì)參數(shù)，通過這樣來獲得名義值。將這些統(tǒng)計(jì)參數(shù)值可作為名義值進(jìn)行保存。所選定的時(shí)間段應(yīng)與采樣時(shí)間段或用來在運(yùn)行中產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)參數(shù)的時(shí)間段(block)基本相同，但是在某些例子或?qū)嵤├?，所選定的時(shí)間段可與采樣時(shí)間或用來在運(yùn)行中產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)參數(shù)的時(shí)間段不同(甚至顯著不同)。這樣的過程可以由用戶啟動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行。
事件檢測(cè)器108可以使用任何技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如，事件檢測(cè)器108可以包括一個(gè)或多個(gè)基于規(guī)則的引擎、模糊邏輯引擎、模式檢測(cè)器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。此外，前述的事件檢測(cè)器108基于規(guī)則的運(yùn)行，提供了關(guān)于事件是否出現(xiàn)的指示。應(yīng)該理解的是，在其它的例子中，對(duì)應(yīng)于一個(gè)事件的事件檢測(cè)器108輸出可能具有多個(gè)離散或連續(xù)的數(shù)值。
圖3表示的是示例的反常狀態(tài)檢測(cè)器130的結(jié)構(gòu)圖，該反常狀態(tài)檢測(cè)器130檢測(cè)了與諸如圖1所示的加熱器單元的加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)。一般地，反常狀態(tài)檢測(cè)器130可以用來，基于與加熱器相關(guān)的過程變量而產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，檢測(cè)與加熱器單元相關(guān)的反常狀態(tài)。
反常狀態(tài)檢測(cè)器130可以分析一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，例如由一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104(圖2)、一個(gè)或多個(gè)SPM功能塊、一個(gè)或多個(gè)ADBs等產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。此外反常狀態(tài)檢測(cè)器130還可分析統(tǒng)計(jì)事件指示，例如由一個(gè)或多個(gè)事件檢測(cè)器108(圖2)、一個(gè)或多個(gè)SPM功能塊、一個(gè)或多個(gè)ADBs等產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)事件指示。而且，反常狀態(tài)檢測(cè)器130還可對(duì)多個(gè)與加熱器相關(guān)的過程信號(hào)、控制信號(hào)等進(jìn)行分析。反常狀態(tài)檢測(cè)器130還可以分析諸如警報(bào)(alert)、警示(alarm)、診斷數(shù)據(jù)等由加工車間中其它設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。反常狀態(tài)檢測(cè)器130不需分析圖3所描述的所有信號(hào)(即統(tǒng)計(jì)參數(shù)、統(tǒng)計(jì)事件標(biāo)識(shí)、過程信號(hào)、控制信號(hào)等)。例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130只分析一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。在另一個(gè)例子中，反常狀態(tài)檢測(cè)器130只分析一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)事件標(biāo)識(shí)。因此，反常狀態(tài)檢測(cè)器130可分析圖3所示的所有數(shù)據(jù)的組合以及圖3沒有提到的其它數(shù)據(jù)。
例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行分析，從而確定是否有反常狀態(tài)存在，以及是否應(yīng)該對(duì)操作者發(fā)出警報(bào)或警示。當(dāng)然，如果需要，如在反常狀態(tài)被檢測(cè)到后，除了提供或設(shè)置警示以外，反常狀態(tài)檢測(cè)器130的輸出可以用來進(jìn)行其它的動(dòng)作。所述的動(dòng)作例如可包括，調(diào)節(jié)或關(guān)閉給加熱器的燃料，調(diào)節(jié)加熱器的節(jié)流閥，關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)過程組件，切換或調(diào)節(jié)控制參數(shù)以改變過程的控制等。
反常狀態(tài)檢測(cè)器130可以，至少部分地，由一個(gè)或多個(gè)與加熱器單元相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。另外地或可選地，反常狀態(tài)檢測(cè)器130可以，至少部分地，由一些諸如一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備如控制器12、工作站14等其它設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地，反常狀態(tài)檢測(cè)器130可以，至少部分地，由一個(gè)或者多個(gè)與加熱器單元無關(guān)的設(shè)備(例如，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制器、工作站等)來實(shí)現(xiàn)。如果反常狀態(tài)檢測(cè)器130，至少部分地，由除所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以外的某些設(shè)備實(shí)現(xiàn)，反常狀態(tài)檢測(cè)器130可以，至少部分地，為客戶端(client)系統(tǒng)或客戶端系統(tǒng)的一部分，該客戶端系統(tǒng)或客戶端系統(tǒng)的一部分能通過例如通訊服務(wù)器60、控制器12等從所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中讀取統(tǒng)計(jì)參數(shù)、統(tǒng)計(jì)事件指示等。反常狀態(tài)檢測(cè)器130可以包括一個(gè)或者多個(gè)，例如，基于規(guī)則的系統(tǒng)，模式檢測(cè)器、模糊邏輯系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
反常狀態(tài)檢測(cè)器130產(chǎn)生的指示可包括，例如警報(bào)、警示等。這些指示傳送給加工車間操作者或其它相關(guān)人員。如圖1所示，如果反常狀態(tài)檢測(cè)器130由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，所述指示將會(huì)傳送給其它如控制器12、工作站14、通訊服務(wù)器60等的設(shè)備，以便操作者了解這些指示?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備將這些指示作為初始值或按其它設(shè)備的請(qǐng)求進(jìn)行傳送。例如，其它的一些如控制器12、工作站14、數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器60等設(shè)備，可以查詢(poll)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備其是否檢測(cè)到與加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)。作為響應(yīng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以通過總線18或其它的通訊線路傳送指示。再如另一個(gè)例子，將指示存放在存儲(chǔ)器內(nèi)，其它的設(shè)備讀取這個(gè)指示后檢測(cè)出與加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)。
反常狀態(tài)檢測(cè)器130的輸出不僅傳送給操作者，還可以直接影響加熱器單元16或加工車間的其它部分。例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130產(chǎn)生的指示可被提供給一個(gè)或多個(gè)控制模模塊或程序，或提供給維護(hù)系統(tǒng)等。例如，如果當(dāng)一個(gè)或多個(gè)反常狀態(tài)被檢測(cè)到后，反常狀態(tài)檢測(cè)器130的輸出可以提供給控制器12，該控制器12例如可以關(guān)閉提供給加熱器單元16的燃料，調(diào)節(jié)節(jié)流閥等。
圖4為反常狀態(tài)檢測(cè)器130的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。在該例子中，反常狀態(tài)檢測(cè)器130包含基于規(guī)則的系統(tǒng)150。一般地，基于規(guī)則的系統(tǒng)150可基于與過程信號(hào)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，檢測(cè)與過程信號(hào)相關(guān)的反常狀態(tài)。
基于規(guī)則的系統(tǒng)150包括規(guī)則引擎154，其為基于各種規(guī)則的專家引擎，還包括規(guī)則組158，其被儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)中(例如，在一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的存儲(chǔ)器中、在控制器12的存儲(chǔ)器中、在工作站14的存儲(chǔ)器中等)，其中，規(guī)則引擎154可訪問所述數(shù)據(jù)庫(kù)。如上所述，規(guī)則引擎154能夠?qū)ι鲜鲫P(guān)于圖3所示的反常狀態(tài)檢測(cè)器130的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
規(guī)則引擎154將規(guī)則158應(yīng)用到統(tǒng)計(jì)參數(shù)、統(tǒng)計(jì)事件指示、過程和/或控制變量、警示、警報(bào)等，根據(jù)規(guī)則158中的至少一個(gè)規(guī)則，確定是否存在反常狀態(tài)并指示需要向操作者傳送警報(bào)或警示。當(dāng)然，在規(guī)則指示存在問題時(shí)，如果需要，規(guī)則引擎158的輸出除了提供或設(shè)置警報(bào)以外，還可以用來采取其它的行動(dòng)。所述行動(dòng)包括例如，調(diào)節(jié)或關(guān)閉加熱器單元的燃料，調(diào)節(jié)加熱器單元的節(jié)流閥，關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)過程組件，切換或調(diào)節(jié)控制參數(shù)以改變過程的控制等。
可選地，規(guī)則開發(fā)應(yīng)用程序(application)或例行程序(routine)162，可以使用戶能夠基于統(tǒng)計(jì)參數(shù)模式及其聯(lián)系，開發(fā)一個(gè)或多個(gè)專家系統(tǒng)規(guī)則(例如，用作規(guī)則158之一)，從而檢測(cè)出與加熱器單元相關(guān)的反常狀態(tài)。因此，盡管至少一些引擎154使用的規(guī)則158可提前設(shè)定或預(yù)先配置，規(guī)則開發(fā)程序162使用戶能夠在監(jiān)視加工車間所得經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上創(chuàng)建其它的規(guī)則。例如，如果操作者知道一定的SPM參數(shù)條件或事件的組合，指示著加熱器單元的某一問題，該操作者會(huì)使用程序162創(chuàng)建合適的規(guī)則來檢測(cè)狀態(tài)和/或，如果需要，在需要時(shí)可基于檢測(cè)到的反常狀態(tài)發(fā)出警報(bào)或警示或者進(jìn)行其它動(dòng)作。2004年3月3日提交的名稱為“加工車間中反常狀態(tài)的防止(ABNORMAL SITUATION PREVENTION IN A PROCESS PLANT)”美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/549,796中描述了示例的規(guī)則開發(fā)軟件和配置屏幕，其可以用來創(chuàng)建檢測(cè)反常狀態(tài)的規(guī)則和/或，如果需要，創(chuàng)建用來產(chǎn)生警示或警報(bào)，或基于檢測(cè)到的反常狀態(tài)進(jìn)行其它的動(dòng)作。相似的或不同的規(guī)則開發(fā)軟件也可以用來開發(fā)規(guī)則158。美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/549,796可以整體地合并于此作為引用參考。
在加工車間的運(yùn)行中，規(guī)則引擎154可配置為接收統(tǒng)計(jì)參數(shù)、統(tǒng)計(jì)事件指示，(以及其他所需數(shù)據(jù))，其運(yùn)用規(guī)則158來確定某些規(guī)則是否相符合。如果基于一個(gè)或多個(gè)規(guī)則158，檢測(cè)到與加熱器單元相關(guān)的反常狀態(tài)，就會(huì)產(chǎn)生反常狀態(tài)的指示。
規(guī)則引擎154可，至少部分地，由一個(gè)或多個(gè)與加熱器相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。另外地或可選地，規(guī)則引擎154可以，至少部分地，由一些諸如一個(gè)或多個(gè)控制器12、工作站14等的計(jì)算設(shè)備的其它設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。此外，規(guī)則引擎154可，至少部分地，由一個(gè)或多個(gè)與加熱器單元無關(guān)的設(shè)備(例如，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，控制器，工作站等)實(shí)現(xiàn)。如果規(guī)則引擎154，至少部分地，由除現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以外的某些設(shè)備實(shí)現(xiàn)，則規(guī)則引擎154可，至少部分地，為客戶端(client)系統(tǒng)或客戶端系統(tǒng)的一部分，其通過例如通訊服務(wù)器60、控制器12等從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中讀取統(tǒng)計(jì)參數(shù)、統(tǒng)計(jì)事件指示等。
由規(guī)則引擎154產(chǎn)生的指示包括，例如上述與圖3所示反常狀態(tài)檢測(cè)器130的輸出相關(guān)的指示。而且，規(guī)則引擎154的輸出不僅用來提示操作者，而且可以直接影響加熱器單元16的控制，或如上所述的與圖3所示的反常狀態(tài)檢測(cè)器130的輸出相關(guān)的加工車間的其它部分。
圖5是示例方法200的流程圖，該方法200可以由圖3所示的反常狀態(tài)檢測(cè)器130，和/或圖4所示的與基于規(guī)則的系統(tǒng)150來實(shí)現(xiàn)，以檢測(cè)與加熱器單元相關(guān)的反常狀態(tài)。例如，方法200可用來探測(cè)是否有煙塵釋放(smokerelease)或火焰外溢(flame-out)，將要發(fā)生或可能發(fā)生等。盡管參照?qǐng)D1-4對(duì)圖4進(jìn)行了論述，應(yīng)該理解的是，方法200或相似的方法，可由不同于系統(tǒng)10，子系統(tǒng)100，反常狀態(tài)檢測(cè)器130，基于規(guī)則的系統(tǒng)150的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
在功能塊(block)204中，接收與來自所述加熱器單元的過程信號(hào)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130或規(guī)則引擎154可以接收來自統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和/或事件檢測(cè)器108產(chǎn)生的指示?？偟膩碚f，功能塊204獲取到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包含有與過程信號(hào)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)平均值，變量，標(biāo)準(zhǔn)偏差，均方根，變化率，范圍，最大值及最小值。另外地或可選地，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可包含一個(gè)或多個(gè)事件的指示，所述事件可以是漂移、偏離、噪聲、阻滯、峰值、循環(huán)等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可包含除前面已經(jīng)清楚地列出的統(tǒng)計(jì)測(cè)量和指示以外的，其它的統(tǒng)計(jì)測(cè)量或與過程變量相關(guān)的指示。如一個(gè)例子，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以包含與過程變量相關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)。
在功能塊208中，在功能塊204中接收到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以用來分析，以確定是否存在與加熱器單元相關(guān)的反常狀態(tài)。例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130或規(guī)則引擎154可分析來自統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104和/或事件檢測(cè)器108的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。除了功能塊204接受到的數(shù)據(jù)以外的其它數(shù)據(jù)，也可以被分析。例如一個(gè)或多個(gè)過程信號(hào)和/或控制信號(hào)將被分析。如另一個(gè)例子，其它形式的數(shù)據(jù)(例如與加熱器單元相關(guān)的設(shè)備產(chǎn)生的警報(bào)和/或警示、診斷數(shù)據(jù)等)也可以被分析。
在功能塊212中，如果未檢測(cè)到反常狀態(tài)則方法結(jié)束。但是，如果檢測(cè)到反常狀態(tài)，流程就進(jìn)入功能塊216。在功能塊216中，將產(chǎn)生反常狀態(tài)的指示。該指示包含例如用于提示操作者的警示或警報(bào)。如另一個(gè)例子，所述指示可以另外地或可選地包含影響控制程序或功能塊的數(shù)據(jù)。
用于檢測(cè)與加熱器單元相關(guān)的反常狀態(tài)的其它一些示例方法描述如下。盡管參照?qǐng)D1-4論述了這些方法，應(yīng)該理解的是，這些方法或相似的方法可由不同于系統(tǒng)10、子系統(tǒng)100、反常狀態(tài)檢測(cè)器130和基于規(guī)則的系統(tǒng)150的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
圖6為示例方法300的流程圖，所述方法300用于確定是否存在加熱器單元相關(guān)的煙塵釋放狀態(tài)。方法300可以由諸如圖3中的反常狀態(tài)檢測(cè)器130或圖4中的基于規(guī)則的系統(tǒng)150的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。方法300可以用來檢測(cè)加熱器單元中的煙塵釋放，以預(yù)測(cè)煙塵的釋放等。
在功能塊304中，功能塊304接收與加熱器單元的一個(gè)或多個(gè)過程變量相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130或規(guī)則引擎154接收統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)由一個(gè)或多個(gè)諸如圖1中的傳感器32-38，40，42，44，46，48等的傳感器檢測(cè)的一個(gè)或多個(gè)過程變量產(chǎn)生。所述過程變量包括一個(gè)或多個(gè)(或沒有)燃料流量、空氣流量、煙囪壓力、溫度、一氧化碳、氧氣等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是基于單個(gè)的過程變量和/或過程變量的組合產(chǎn)生。如一個(gè)例子，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基于不同的壓力變量產(chǎn)生，而所述壓力變量基于由多個(gè)壓力傳感器傳感的壓力變量產(chǎn)生，其中所述壓力傳感器與加熱器單元16的熱爐20和/或煙囪22相關(guān)。
在功能塊304中接收到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括，例如，由統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生的參數(shù)，和/或來自事件檢測(cè)器108的事件的指示?？偟膩碚f，功能塊304接收到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是與過程信號(hào)相關(guān)的，且其中包括一個(gè)或多個(gè)平均值，方差，標(biāo)準(zhǔn)偏差，均方根，變化率，范圍等。另外地或可選擇地，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包含一個(gè)或多個(gè)事件的指示，所述事件可為漂移、偏離、噪聲、阻滯、峰值、循環(huán)等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可包含除了前面已經(jīng)清楚地列出的統(tǒng)計(jì)測(cè)量和指示以外的，其它的統(tǒng)計(jì)測(cè)量或與過程變量相關(guān)的指示。如一個(gè)例子，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以包含與過程變量相關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)。
在功能塊308中，在功能塊304中接收到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以用來分析，以確定是否存在煙囪釋放狀態(tài)。例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130或規(guī)則引擎154可分析來自統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104和/或事件檢測(cè)器108的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。除功能塊304接受到的數(shù)據(jù)以外的其它數(shù)據(jù)由也可被分析。例如一個(gè)或多個(gè)過程信號(hào)和/或控制信號(hào)將被分析。如另一個(gè)例子，其它形式的數(shù)據(jù)(例如與加熱器單元相關(guān)的設(shè)備產(chǎn)生的警報(bào)和/或警示、診斷數(shù)據(jù)等)也可以被分析。
如一個(gè)例子中，可通過分析壓力的變化性或不同(differential)壓力的變化性來確定是否有煙塵的釋放。例如，可檢查壓力或不同壓力變量的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差、方差、變化率以及范圍等，以檢測(cè)增長(zhǎng)的可變性或可變性的變化。另外地或可選地，一個(gè)或多個(gè)噪聲事件指示、峰值事件指示、循環(huán)指示等可以被檢測(cè)出來，以判定出變化性的增加或變化性的改變。如另一個(gè)例子，溫度的或不同(differential)溫度的可變性可用來判定是否存在煙塵釋放狀態(tài)。例如，溫度的或不同溫度的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差、方差、變化率以及范圍等，可以用來檢測(cè)增長(zhǎng)的可變性或可變性的變化。另外地或可選地，一個(gè)或多個(gè)噪聲事件指示、峰值事件指示、循環(huán)指示等可被檢測(cè)出來以判定出變化性的增加或變化性的改變。
在功能塊312中，如果煙塵釋放狀態(tài)未被檢測(cè)到，方法就會(huì)結(jié)束。但是，如果煙塵釋放狀態(tài)被檢測(cè)到，流程就進(jìn)入功能塊316。在功能塊316中，將產(chǎn)生煙塵釋放狀態(tài)的指示。該指示包含例如用于提示操作者的警示或警報(bào)。如另一個(gè)例子，所述指示可以另外地或可選地包含用于影響控制程序或功能塊，調(diào)節(jié)節(jié)流閥等的數(shù)據(jù)。
圖7為示例方法400的流程圖，所述方法400用于確定是否存在加熱器單元相關(guān)的火焰外溢狀態(tài)。方法400可以由諸如圖3中的反常狀態(tài)檢測(cè)器130或圖4中的基于規(guī)則的系統(tǒng)150的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。方法400可以用來檢測(cè)加熱器單元中的火焰外溢，以預(yù)測(cè)火焰外溢等。
在功能塊404中，功能塊404接收與加熱器單元的一個(gè)或多個(gè)過程變量相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130或規(guī)則引擎154接收統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其由一個(gè)或者多個(gè)諸如圖1中的傳感器32-38，40，42，44，46，48等的傳感器傳感的一個(gè)或多個(gè)過程變量產(chǎn)生。所述過程變量可包括一個(gè)或多個(gè)(或沒有)燃料流量、空氣流量、煙囪壓力、溫度、一氧化碳、氧氣、等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基于單個(gè)過程變量和/或過程變量的組合產(chǎn)生。如一個(gè)例子，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基于不同壓力變量產(chǎn)生，而所述壓力變量基于由多個(gè)壓力傳感器(圖1中未示出)傳感的多個(gè)壓力變量產(chǎn)生，其中所述壓力傳感器與加熱器單元16的燃料供給相關(guān)。如另一個(gè)例子，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基于不同的壓力變量產(chǎn)生，而所述壓力變量基于由多個(gè)壓力傳感器(在圖1中未示出)傳感的多個(gè)壓力變量產(chǎn)生，其中所述壓力傳感器與加熱器單元16的地面通風(fēng)(draft)相關(guān)。
在功能塊404中接收到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可包括例如，由統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104產(chǎn)生的參數(shù)，和/或來自事件檢測(cè)器108的事件的指示?？偟膩碚f，功能塊404接收到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，與過程信號(hào)相關(guān)，且其中包括一個(gè)或多個(gè)平均值，方差，標(biāo)準(zhǔn)偏差，均方根，變化率，范圍等。另外地或可選擇地，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包含一個(gè)或多個(gè)事件的指示，所述事件可為漂移、偏離、噪聲、阻滯、峰值、循環(huán)等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包含除了前面已經(jīng)清楚地列出的統(tǒng)計(jì)測(cè)量和指示以外的，其它的統(tǒng)計(jì)測(cè)量或與過程變量相關(guān)的指示。
在功能塊408中，功能塊404接收到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以用來分析，以確定是否存在火焰外溢狀態(tài)。例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130或規(guī)則引擎154可分析來自統(tǒng)計(jì)參數(shù)發(fā)生器104和/或事件檢測(cè)器108的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。除了功能塊404接受到的數(shù)據(jù)以外的其它數(shù)據(jù)也可以被分析。例如一個(gè)或多個(gè)過程信號(hào)和/或控制信號(hào)將被分析。如另外的一個(gè)例子，其它形式的數(shù)據(jù)(例如與加熱器單元相關(guān)的設(shè)備產(chǎn)生的警示或警報(bào)、診斷數(shù)據(jù)等)也可被分析。進(jìn)一步地，基于其它過程變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以被分析，例如基于一個(gè)或多個(gè)溫度變量、氧氣變量、一氧化碳變量等的數(shù)據(jù)。
如一個(gè)例子，可通過分析壓力的變化性來確定是否有火焰外溢的狀態(tài)。例如，通過檢測(cè)壓力或不同壓力變量的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差、方差、變化率以及范圍等，可檢測(cè)燃料壓力和/或地面通風(fēng)壓力的增長(zhǎng)的可變性或可變性的變化。另外地或可選地，一個(gè)或多個(gè)噪聲事件指示、峰值事件指示、循環(huán)指示等可以被檢測(cè)出來以確定變化性的增加或變化性的改變。
在功能塊412中，如果火焰外溢狀態(tài)未被檢測(cè)到，方法就會(huì)結(jié)束。但是，如果火焰外溢狀態(tài)被檢測(cè)到，流程就進(jìn)入功能塊416。在功能塊416中，將產(chǎn)生火焰外溢狀態(tài)的指示。該指示包含例如用于提示操作者的警示或警報(bào)。如另一個(gè)例子，所述指示可以另外地或可選地包含影響控制程序或功能塊，調(diào)節(jié)燃料閥等的數(shù)據(jù)。
圖8是示例子系統(tǒng)500的結(jié)構(gòu)圖，子系統(tǒng)500用于產(chǎn)生與提供給熱爐的燃料的壓力相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。例如，子系統(tǒng)500可以，至少部分地，實(shí)現(xiàn)為圖1所示的壓力傳感器32的數(shù)據(jù)收集功能塊的一部分。另外，子系統(tǒng)500的部分或全部可由多個(gè)設(shè)備，例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制器12、工作站14和通訊服務(wù)器60或一些其它與加工車間相關(guān)的計(jì)算設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)。例如，子系統(tǒng)500可以實(shí)現(xiàn)為ADB，SPM功能塊的一部分。
例如，由子系統(tǒng)500產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以用來檢測(cè)火焰外溢狀態(tài)。部分或所有由子系統(tǒng)500產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以提供給反常狀態(tài)檢測(cè)器，例如圖3中的反常狀態(tài)檢測(cè)器130。另外地或可選地，部分或所有由子系統(tǒng)500產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以展示給操作者。操作者可以至少部分地基于子系統(tǒng)500產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，來確定是否應(yīng)該采取某些行動(dòng)。
子系統(tǒng)500包括高通濾波器504，其過濾壓力信號(hào)以產(chǎn)生濾波后的壓力信號(hào)。例如，高通濾波器504利用的截止(cutoff)頻率為1Hz，2Hz，3Hz，4Hz，5Hz，6Hz，7Hz，8Hz，9Hz。在一個(gè)例子中，高通濾波器504利用的截止頻率是可配置的。例如，操作者可以從頻率1Hz，2Hz，3Hz，4Hz，5Hz，6Hz，7Hz，8Hz，9Hz中任選一個(gè)截止頻率。高通濾波器504可以采用任何數(shù)量的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如，高通濾波器504可包括模擬或數(shù)字濾波器。當(dāng)其實(shí)現(xiàn)為數(shù)字濾波器時(shí)，高通濾波器504將包含一個(gè)有限脈沖響應(yīng)(FIR)或無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。在一個(gè)具體的例子中，高通濾波器504包括可配置的16階(order)FIR濾波器，其具有1Hz，2Hz，3Hz，4Hz，5Hz，6Hz，7Hz，8Hz，9Hz之一作為可配置的截止頻率。通常，濾波器的類型及濾波器的配置(如截止頻率)取決于具體的實(shí)施和/或具體的加熱器單元。
子系統(tǒng)500另外地包括RSM發(fā)生器508，其根據(jù)高通濾波器504產(chǎn)生的濾波后的壓力信號(hào)，產(chǎn)生RSM參數(shù)。在一個(gè)例子中，RSM參數(shù)的產(chǎn)生可通過以下的公式RMS=1N-1Σi=1Nxi2]]>(公式6)RSM參數(shù)還可通過諸如公式2的其它公式或算法來產(chǎn)生。警報(bào)發(fā)生器512接受由RSM發(fā)生器508產(chǎn)生的RSM參數(shù)，并至少部分地根據(jù)這些參數(shù)產(chǎn)生警報(bào)。警報(bào)的產(chǎn)生還可根據(jù)其它的一些輸入。在一個(gè)例子中，當(dāng)RSM參數(shù)高于或低于一定的閾值一段時(shí)間后，警報(bào)發(fā)生器512就會(huì)產(chǎn)生HI警報(bào)，并且當(dāng)RSM參數(shù)高于一定的高閾值一段時(shí)間后，會(huì)產(chǎn)生HIHI報(bào)警。例如，所述一段時(shí)間(時(shí)間段)可通過時(shí)間或多個(gè)采樣進(jìn)行測(cè)量。所述時(shí)間段可為一個(gè)或多個(gè)采樣。警報(bào)發(fā)生器512將在圖10中進(jìn)行更加詳細(xì)的論述。
另外，子系統(tǒng)500包括平均值發(fā)生器516和標(biāo)準(zhǔn)偏差發(fā)生器520，用于基于壓力信號(hào)分別產(chǎn)生平均值參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)。平均值發(fā)生器516根據(jù)公式1或其它公式或算法產(chǎn)生平均值參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)偏差發(fā)生器520基于公式3或其它公式或算法產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)。
圖9所示為示例方法600的流程圖。方法600與子系統(tǒng)500結(jié)合來產(chǎn)生焰火溢出狀態(tài)的指示。在功能塊604中，功能塊604接收由子系統(tǒng)500產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)平均值參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)和警報(bào)等。
在功能塊608中，分析在功能塊604中接收到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以確定是否存在火焰外溢狀態(tài)。例如，反常狀態(tài)檢測(cè)器130或規(guī)則引擎154可分析接收的數(shù)據(jù)。除了功能塊604接受到的數(shù)據(jù)以外，其它數(shù)據(jù)也可以被分析。例如一個(gè)或多個(gè)過程信號(hào)和/或控制信號(hào)將被分析。如另一個(gè)例子，其它形式的數(shù)據(jù)(例如與加熱器單元相關(guān)的設(shè)備產(chǎn)生的警示或警報(bào)、診斷數(shù)據(jù)等)，也可以被分析。進(jìn)一步地，可以分析基于其它過程變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，例如基于一個(gè)或多個(gè)溫度變量、氧氣變量、一氧化碳變量等的數(shù)據(jù)。
在功能塊612中，如果火焰外溢狀態(tài)未被檢測(cè)到，方法就會(huì)結(jié)束。但是，如果火焰外溢狀態(tài)被檢測(cè)到，流程就進(jìn)入功能塊616。在功能塊616中，將產(chǎn)生火焰外溢狀態(tài)的指示。該指示包含例如用于提示操作者的警示或警報(bào)。如另一個(gè)例子，所述指示可以另外地或可選地包含影響控制程序或功能塊，調(diào)節(jié)燃料閥等的數(shù)據(jù)。
圖10為示例方法650的流程圖，該方法可用于產(chǎn)生如圖8所述的警報(bào)。在功能塊654中，壓力信號(hào)進(jìn)行高通濾波。在功能塊658中，產(chǎn)生經(jīng)濾波后的壓力信號(hào)的RMS值。在功能塊662中，確定RMS值在一定時(shí)間段內(nèi)是否保持大于高閾值。在一個(gè)具體的例子中，所述高閾值為0.5英寸水。若RMS值在一定時(shí)間段內(nèi)保持大于該高閾值，則在功能塊664產(chǎn)生HIHI報(bào)警。若RMS值在一定時(shí)間段內(nèi)未保持大于該高閾值，則流程進(jìn)行到功能塊670，在其中判斷RMS值在一定時(shí)間段內(nèi)是否保持小于低閾值。若RMS值在一定時(shí)間段內(nèi)保持小于低閾值，則在功能塊674產(chǎn)生HI警報(bào)。在一個(gè)具體例子中，所述低閾值為0.35英寸水。若RMS值在一定時(shí)間段內(nèi)未保持小于低閾值，則流程結(jié)束。所述時(shí)間段可依據(jù)，例如，時(shí)間和/或所產(chǎn)生RMS值的數(shù)量來測(cè)量。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述時(shí)間段為一個(gè)RMS值。而在其它的實(shí)施方案中，所述時(shí)間段可為兩個(gè)或多個(gè)RMS值，時(shí)間測(cè)量值等。
雖然上文對(duì)特定閾值進(jìn)行了論述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，所使用的閾值是依賴于具體的實(shí)施例和/或具體的加熱器單元。因此，可使用不同的閾值。在一個(gè)例子中，上述提供為默認(rèn)值的閾值可以依據(jù)需要或期望進(jìn)行再配置。
如上所述，子系統(tǒng)500，示例方法600，和示例方法650可利用一個(gè)或多個(gè)燃料壓力信號(hào)，以確定是否存在焰火溢出狀態(tài)和/或確定是否產(chǎn)生警報(bào)。另外地或可選地，也可使用一個(gè)或多個(gè)地面通風(fēng)壓力信號(hào)。例如，圖8所示的濾波器504可接收來自與加熱器單元的地面通風(fēng)壓力相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器傳感的信號(hào)。例如，子系統(tǒng)500可由圖1所示的壓力傳感器37至少部分地實(shí)現(xiàn)為數(shù)據(jù)收集功能塊的一部分。例如，壓力傳感器37可用來傳感加熱器單元16的地面通風(fēng)壓力。
圖11所示的是示例子系統(tǒng)700的結(jié)構(gòu)圖，子系統(tǒng)700用于產(chǎn)生與熱爐相關(guān)底部通風(fēng)壓力相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。子系統(tǒng)700包括一些與圖8所示子系統(tǒng)500中相似的功能塊。例如，子系統(tǒng)700可以由圖1所示的壓力傳感器37至少部分地實(shí)現(xiàn)為數(shù)據(jù)收集功能塊的一部分。另外，部分或全部子系統(tǒng)700可由多個(gè)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制器12、工作站14、通訊服務(wù)器60、或一些其它與加工車間相關(guān)的計(jì)算設(shè)備。例如，子系統(tǒng)700可以實(shí)現(xiàn)為ADB、SPM功能塊的一部分。
例如，子系統(tǒng)700產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可用來檢測(cè)火焰溢出狀態(tài)。由子系統(tǒng)700產(chǎn)生的部分或全部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以提供給諸如圖3所示反常狀態(tài)檢測(cè)器130的反常狀態(tài)檢測(cè)器。另外地或可選地，由子系統(tǒng)700產(chǎn)生的部分或全部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以展示給操作者。操作者可以至少地部分基于子系統(tǒng)700產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確定是否應(yīng)該采取某些行動(dòng)。
子系統(tǒng)700可包含整形(trim)單元702，其丟棄或者限制超過上整形閾值或低于下整形閾值的壓力信號(hào)的采樣。所述整形閾值可為固定值，或可基于壓力信號(hào)的范圍。如一個(gè)例子，整形單元702可丟棄超過壓力信號(hào)范圍(例如，公式5)的95％的壓力信號(hào)采樣值，或低于壓力信號(hào)范圍的5％的壓力信號(hào)采樣值。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到的是，可以使用多種整形單元和閾值。一般地，整形單元和閾值可以基于具體應(yīng)用和/或具體加熱器單元而改變。
子系統(tǒng)700還可包含高通濾波器704，其過濾整形單元702輸出以產(chǎn)生濾波后的壓力信號(hào)。例如，高通濾波器704可具有的截止頻率為1Hz，2Hz，3Hz，4Hz，5Hz，6Hz，7Hz，8Hz，9Hz。在一個(gè)例子中，高通濾波器704利用的截止頻率是可配置的。例如，操作者可從頻率1Hz，2Hz，3Hz，4Hz，5Hz，6Hz，7Hz，8Hz，9Hz中任選一個(gè)截止頻率。高通濾波器704可采用任何技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如，高通濾波器704可包括模擬或數(shù)字濾波器。當(dāng)實(shí)現(xiàn)為數(shù)字濾波器時(shí)，高通濾波器704將包含有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器或無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。在一個(gè)具體的例子，高通濾波器704包括FIR濾波器，其根據(jù)以下的公式運(yùn)行yk＝xk-xk-1(公式7)其中yk為濾波器的第k次輸出，xk為向?yàn)V波器的第k次輸入，而xk-1為向?yàn)V波器的第k-1次輸入。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到的是，可以使用各種濾波器?？偟膩碚f，濾波器的類型及配置(例如，截止頻率)，是基于具體的實(shí)施和/或具體的加熱器單元進(jìn)行變化的。在其它的實(shí)施方式中，例如可以使用低通或帶通濾波器。類似地，可以使用更高階(order)的高通濾波器。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到的是，示例子系統(tǒng)700可依照多種方式進(jìn)行修改。例如，可刪除功能塊，可添加不同功能塊，和/或可改變功能塊的布置。如一個(gè)例子，功能塊702和功能塊704的順序可以顛倒，使得壓力信號(hào)可以先過濾再整形。
圖12是示例方法750的流程圖，示例方法750可用來產(chǎn)生圖11所示的警報(bào)。示例方法750包含一些與圖10所示的示例方法650中相同的功能塊。在功能塊752中，例如用圖11所示的方式對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行整形。在功能塊754中，例如用圖11所示的方式對(duì)整形過的所述壓力信號(hào)進(jìn)行高通濾波。然后，若情況適宜，則可根據(jù)圖10中的方法650產(chǎn)生HI警報(bào)或HIHI警報(bào)。所述HI警報(bào)和HIHI警報(bào)為反常狀態(tài)的指示。換句話說，警報(bào)發(fā)生器512可以是一種反常狀態(tài)檢測(cè)器。而且，所述HI警報(bào)和HIHI警報(bào)可與其它可能的輸入一起輸入到反常狀態(tài)檢測(cè)器，以確定是否存在火焰外溢狀態(tài)，并產(chǎn)生火焰外溢狀態(tài)指示。例如，警報(bào)發(fā)生器512可使用除RSM發(fā)生器508輸出以外的其它信息，確定是否產(chǎn)生HI警報(bào)和HIHI警報(bào)。另外，警報(bào)發(fā)生器512的輸出可以提供給單獨(dú)的反常狀態(tài)檢測(cè)器。
盡管以上論述了具體的閾值，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，所使用的閾值將依具體的應(yīng)用和/或具體的加熱器單元而定。因此，可使用不同的閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，上述的閾值可以提供為依據(jù)需要和期望進(jìn)行再配置的默認(rèn)值。
盡管上面介紹的是檢測(cè)煙氣釋放及火焰外溢的示例系統(tǒng)和方法，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到的是，相似的系統(tǒng)和方法可以被使用來檢測(cè)加熱器相關(guān)的其它的反常狀態(tài)。如一個(gè)例子，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可用來確定是否在通過熱爐傳輸過程流體的管道中產(chǎn)生了污垢(fouling)(例如，碳沉積)，確定污垢的程度，和/或確定污垢是否達(dá)到了閾值水平。
圖2和圖3中的部分或全部的功能塊，可以全部地或部分地使用軟件、固件、或硬件來實(shí)現(xiàn)。相似地，在圖4-8中描述的示例方法可以全部地或部分地使用軟件、固件、或硬件來實(shí)現(xiàn)。如果其至少部分地使用軟件程序來實(shí)現(xiàn)，則該程序可配置為使用處理器來執(zhí)行，并可具體為存儲(chǔ)于可存取(tangible)介質(zhì)中的軟件指令，所述可存取介質(zhì)例如為CD-ROM、磁盤、硬盤、數(shù)字化視頻光盤(DVD)，或關(guān)聯(lián)到處理器的存儲(chǔ)器，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的是，整個(gè)程序或部分的程序可以可選地由非處理器的設(shè)備來執(zhí)行，和/或具體實(shí)現(xiàn)在固件中，和/或?qū)崿F(xiàn)在已知的硬件中。另外，盡管參照?qǐng)D4-8對(duì)示例方法進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解的是，可選擇地，可使用實(shí)現(xiàn)示例反常狀態(tài)檢測(cè)器130和規(guī)則引擎154的其它方法。例如，可改變功能塊的執(zhí)行順序，和/或可改變、刪除、或組合所述功能塊。
盡管本發(fā)明易于進(jìn)行各種修改和有選擇的結(jié)構(gòu)，這里在附圖中對(duì)于某些描述性的實(shí)施例進(jìn)行展示，并進(jìn)行了詳細(xì)的說明。但是，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不限于這些公開的特定形式，相反地，本發(fā)明涵蓋了在所附權(quán)利要求的精神和保護(hù)范圍之中的各種修改、可選結(jié)構(gòu)和等同物。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)加工車間中加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)的方法，包括接收基于至少一個(gè)過程變量而產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述過程變量由至少一個(gè)關(guān)聯(lián)到所述加熱器的傳感器裝置進(jìn)行傳感；分析至少所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以檢測(cè)是否存在與所述加熱器相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)反常狀態(tài)，所述一個(gè)或多個(gè)反常狀態(tài)與火焰外溢狀態(tài)和煙塵釋放狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)相關(guān)；和如果檢測(cè)到所述反常狀態(tài)中的一個(gè)或多個(gè)，則產(chǎn)生反常狀態(tài)的指示。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的接收統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括以下中的至少一個(gè)接收由至少一個(gè)傳感器裝置產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；接收由控制器產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；接收由服務(wù)器產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；接收由高級(jí)診斷功能塊產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；或接收由統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測(cè)功能塊產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接收統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括接收以下中的至少一個(gè)基于壓力變量而產(chǎn)生的壓力可變性的指示，其中所述壓力變量由與所述加熱器的熱爐相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；基于壓力變量而產(chǎn)生的壓力可變性的指示，其中所述壓力變量由與所述加熱器的煙囪相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；基于壓力變量而產(chǎn)生的差壓可變性的指示，其中所述壓力變量由與所述加熱器相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；基于溫度變量而產(chǎn)生的溫度可變性的指示，其中所述溫度變量由與所述加熱器相關(guān)的溫度傳感器進(jìn)行傳感；基于至少一個(gè)燃料壓力變量而產(chǎn)生的燃料壓力可變性的指示，其中所述燃料壓力變量由至少一個(gè)與所述加熱器的燃料供給相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；或與熱爐的地面通風(fēng)相關(guān)的地面通風(fēng)壓力可變性的指示。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述過程變量計(jì)算所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括基于過程信號(hào)計(jì)算至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，其中所述至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括至少一個(gè)下述參數(shù)所述過程信號(hào)的平均值、所述過程信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差、所述過程信號(hào)的方差、所述過程信號(hào)的均方根、所述過程信號(hào)的變化率、所述過程信號(hào)的范圍、所述過程信號(hào)的最大值、或所述過程信號(hào)的最小值。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括計(jì)算與過程信號(hào)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)事件的至少一個(gè)指示，其中所述統(tǒng)計(jì)事件的至少一個(gè)指示包括至少一個(gè)下述指示對(duì)所述過程信號(hào)中出現(xiàn)的尖峰的指示，對(duì)所述過程信號(hào)包括偏離的指示，對(duì)所述過程信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于第一閾值的指示，對(duì)所述過程信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于第二閾值的指示，對(duì)所述過程信號(hào)包括循環(huán)振蕩的指示，或?qū)λ鲞^程信號(hào)不穩(wěn)定的指示。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括對(duì)過程信號(hào)進(jìn)行濾波，并根據(jù)所述濾波后的過程信號(hào)計(jì)算與所述過程信號(hào)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)事件的至少一個(gè)指示。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括在對(duì)所述過程信號(hào)進(jìn)行濾波之前、之后、或之前和之后，對(duì)所述過程信號(hào)進(jìn)行整形。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接收統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括接收濾波后的過程信號(hào)的值。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述反常狀態(tài)的指示來產(chǎn)生警報(bào)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述反常狀態(tài)的指示來調(diào)節(jié)與所述加熱器相關(guān)的節(jié)流閥。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述反常狀態(tài)的指示來調(diào)節(jié)與所述加熱器相關(guān)的燃料供給閥。
13.一種用于檢測(cè)加工車間中加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)的系統(tǒng)，包括統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)生器，其基于至少一個(gè)過程變量而產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述過程變量由至少一個(gè)關(guān)聯(lián)到所述加熱器的傳感器裝置進(jìn)行傳感；和反常狀態(tài)檢測(cè)器，其至少基于所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來檢測(cè)與所述加熱器相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)反常狀態(tài)，所述一個(gè)或多個(gè)反常狀態(tài)與火焰外溢狀態(tài)和煙塵釋放狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)相關(guān)。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)生器包括傳感器裝置、過程控制器、服務(wù)器、高級(jí)診斷功能塊、和統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測(cè)功能塊中的至少一種。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)生器包括所述至少一個(gè)關(guān)聯(lián)到所述加熱器的傳感器裝置中的至少一個(gè)傳感器裝置。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括以下中的至少一個(gè)基于壓力變量而產(chǎn)生的壓力可變性的指示，其中所述壓力變量由與所述加熱器的熱爐相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；基于壓力變量而產(chǎn)生的壓力可變性的指示，其中所述壓力變量由與所述加熱器的煙囪相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；基于壓力變量而產(chǎn)生的差壓可變性的指示，其中所述壓力變量由與所述加熱器相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；基于溫度變量而產(chǎn)生的溫度可變性的指示，其中所述溫度變量由與所述加熱器相關(guān)的溫度傳感器進(jìn)行傳感；基于至少一個(gè)燃料壓力變量而產(chǎn)生的燃料壓力可變性的指示，其中所述燃料壓力變量由至少一個(gè)與所述加熱器的燃料供給相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；或與熱爐的地面通風(fēng)相關(guān)的地面通風(fēng)壓力可變性的指示。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，所述至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括至少一個(gè)下述參數(shù)所述過程信號(hào)的平均值、所述過程信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差、所述過程信號(hào)的方差、所述過程信號(hào)的均方根、所述過程信號(hào)的變化率、所述過程信號(hào)的范圍、所述過程信號(hào)的最大值、或所述過程信號(hào)的最小值。
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括統(tǒng)計(jì)事件的至少一個(gè)指示，其中所述統(tǒng)計(jì)事件的至少一個(gè)指示包括至少一個(gè)下述指示對(duì)所述過程信號(hào)中出現(xiàn)的尖峰的指示，對(duì)所述過程信號(hào)包括偏離的指示，對(duì)所述過程信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于第一閾值的指示，對(duì)所述過程信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于第二閾值的指示，對(duì)所述過程信號(hào)包括循環(huán)振蕩的指示，或?qū)λ鲞^程信號(hào)不穩(wěn)定的指示。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括濾波后的過程變量的值。
20.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括基于濾波后的過程信號(hào)而計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括基于先整形再濾波的過程信號(hào)和先濾波再整形的過程信號(hào)中的至少一種過程信號(hào)而計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述反常狀態(tài)檢測(cè)器被配置為如果檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)反常狀態(tài)，則產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)指示。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述反常狀態(tài)檢測(cè)器被配置為如果檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)反常狀態(tài)，則產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)警報(bào)。
24.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述反常狀態(tài)檢測(cè)器包括基于規(guī)則的引擎、模式檢測(cè)器、模糊邏輯系統(tǒng)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的至少一種。
25.一種存儲(chǔ)有機(jī)器可讀指令的可存取介質(zhì)，包括第一軟件，用于接收基于過程變量而產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述過程變量由關(guān)聯(lián)到加熱器的傳感器裝置進(jìn)行傳感；第二軟件，用于分析至少所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以檢測(cè)是否存在與所述加熱器相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)反常狀態(tài)，所述一個(gè)或多個(gè)反常狀態(tài)與火焰外溢狀態(tài)和煙塵釋放狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)相關(guān)；和第三軟件，用于當(dāng)檢測(cè)到所述反常狀態(tài)中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)產(chǎn)生反常狀態(tài)的指示。
26.一種用于檢測(cè)加工車間中加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)的方法，包括接收統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生是基于下述中的至少一種由與所述加熱器的熱爐相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感的壓力變量，由與所述加熱器的煙囪相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感的壓力變量，和由與所述加熱器相關(guān)的溫度傳感器進(jìn)行傳感的溫度變量；分析至少所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以檢測(cè)是否存在與煙塵釋放狀態(tài)相關(guān)的反常狀態(tài)；如果檢測(cè)到與煙塵釋放狀態(tài)相關(guān)的反常狀態(tài)，則產(chǎn)生與所述煙塵釋放狀態(tài)相關(guān)的反常狀態(tài)指示。
27.一種用于檢測(cè)加工車間中加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)的方法，包括接收基于至少一個(gè)壓力變量而產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述壓力變量由與所述加熱器相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；分析至少所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以檢測(cè)是否存在與火焰外溢狀態(tài)相關(guān)的反常狀態(tài)；如果檢測(cè)到與火焰外溢狀態(tài)相關(guān)的反常狀態(tài)，則產(chǎn)生與所述火焰外溢狀態(tài)相關(guān)的反常狀態(tài)指示。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述接收統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括接收基于至少一個(gè)燃料壓力變量而產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述燃料壓力變量由至少一個(gè)與所述加熱器的燃料供給相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；或者，接收基于至少一個(gè)地面通風(fēng)壓力變量而產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述地面通風(fēng)壓力變量由至少一個(gè)與熱爐的地面通風(fēng)相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感。
29.一種用于產(chǎn)生與加工車間中加熱器相關(guān)的警報(bào)的方法，包括接收由關(guān)聯(lián)到所述加熱器的壓力傳感器所傳感的壓力變量；使用高通濾波器對(duì)所述壓力變量進(jìn)行濾波；產(chǎn)生所述壓力變量的均方根值；將所述均方根值與閾值進(jìn)行比較；和根據(jù)對(duì)所述均方根值與所述閾值的比較，產(chǎn)生警報(bào)。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述接收壓力變量包括接收至少一個(gè)燃料壓力變量，所述燃料壓力變量由至少一個(gè)與所述加熱器的燃料供給相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感；或接收至少一個(gè)地面通風(fēng)壓力變量，所述地面通風(fēng)壓力變量由至少一個(gè)與熱爐的地面通風(fēng)相關(guān)的壓力傳感器進(jìn)行傳感。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述壓力變量整形，所述整形在濾波前、濾波后、或?yàn)V波前和濾波后進(jìn)行。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述產(chǎn)生警報(bào)包括基于對(duì)所述均方根值與所述閾值的多個(gè)比較，來產(chǎn)生警報(bào)。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中如果在一定時(shí)間段中所述均方根值大于所述閾值，則產(chǎn)生警報(bào)。
全文摘要
一種用于檢測(cè)加工車間中加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)的系統(tǒng)，可接收與加熱器單元相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)被分析，以檢測(cè)是否存在一個(gè)或多個(gè)與加熱器相關(guān)的反常狀態(tài)。所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可包括基于壓力變量產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述壓力變量由一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器進(jìn)行傳感，所述壓力傳感器關(guān)聯(lián)到與加熱器相關(guān)的熱爐、煙囪、燃料供給等。另外，所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可包括基于溫度變量產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述溫度變量由一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器進(jìn)行傳感，所述溫度傳感器關(guān)聯(lián)到熱爐、煙囪等。如果檢測(cè)到反常狀態(tài)，則產(chǎn)生反常狀態(tài)的指示。
文檔編號(hào)G06F11/30GK1954277SQ200580015913
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者路易斯·W·海文尼爾三世, 小約瑟夫·H·夏普, 伊文瑞·埃爾于雷克, 卡迪爾·卡瓦卡里歐盧 申請(qǐng)人:費(fèi)舍-柔斯芒特系統(tǒng)股份有限公司