CN116097187A - 用于控制和/或调整系统的故障诊断的方法以及控制和/或调整系统 - Google Patents
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Abstract
在用于具有用于调节过程流体的多个调节器(1i)和中央单元的工艺过程设备的控制和/或调整系统的故障诊断方法中规定如下步骤：a)获取(200)至少一个调节器专属的调整原始数据如理论值(w)、实际值(s)、理论‑实际差值(d)或控制值(g)；b)通过多个调节器(1i)中的一个基于至少一个所获的调整原始数据产生(300)至少一个尤其局部故障诊断代码(Dj,Dij)；c)将至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)从各自调节器(1i)传输(400)至中央单元(3)；d)将源自特定调节器(1i)的和/或涉及特定调节器(1i)的局部故障诊断代码(Dj)变换(304,404)为全局故障诊断代码(Dij)，做法是将局部故障诊断代码(Dj,Dij)与调节器专属识别符(Ii)逻辑关联；e)限定(603)用于故障诊断演绎逻辑(γ)的至少一个逻辑条件，使得故障诊断演绎逻辑(γ)在将至少一个逻辑条件应用于至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)时将确定预定的演绎结果(K)；f)借助故障诊断演绎逻辑(γ)基于至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)在中央单元(3)中确定(500)至少一个演绎结果(K)。
Description
本发明涉及用于工艺过程设备如化工设备如石化设备、发电厂如核电厂、食品加工设备如啤酒厂等的控制和/或调整系统。本发明还涉及用于控制和/或调整系统的故障诊断的方法。
在过程调整中的典型应用使用带调节阀、即所谓调节器的现场用仪表，以通过流过的体积流或质量流的变化针对预定的静态目标或动态目标影响下游过程。用于过程调整的过程调整器不直接控制调节阀的机械调节。这借助调整例程的下级调节器来实现。在如此构成的级联调整器中，在图示靠外的上级的调节回路内作为输入信号给过程调整器提供作为过程理论信号和过程实际值之差形成的调差。通过在过程调整器中实现的调整方法，根据过程调差产生输出参数，其可被称为过程调节信号并描绘调节阀的目标位置。过程调节信号被供给调节器。调节器还获取代表调节阀实际位置的信号。调节器的调整电子装置从中确定调节信号以控制致动器例如过程流体泵或调节阀的调节驱动机构。调节器的调整例程设立用于补偿局部作用的干扰参数。
EP 1451649B1涉及调节器中不稳定的识别和区分。在安装在过程环境中的具有位置调节器、致动器和调节阀的调节器中，应该识别是否因控制系统的机械干扰或位置调节器的有误配置而出现不希望的振动。EP 1451649B1为此提议获取调节器内的信号且借助估算单元来检测不稳定的存在和气源。为了识别是否存在不稳定，估算单元应该执行统计分析。为了识别所发现的不稳定性的起因，该估算单元应该依据因果关联的信号的相位角检查在调节器的调整回路中是否存在极限周期。或许应确定在调节压力与阀位置之间的时间错移，以定位在调节器内的故障起因。如EP 1451649B1所述的故障诊断例程一般针对的是定位发生在调节器内的故障起因。
来自调节器及其周围设备如其它调节器或上级过程调整器的合作的效果通常只能并不彻底地予以考虑。这使得在如下状况下的问题起因的故障诊断变得困难，此时一个级联调整器的多个调节回路表明不希望的特性。另外，假定归位于特定调节器中的故障的故障诊断可能是由另一调节器的误动作或由通过过程调整器添加在调节器上的工作特性造成的伪影。这种伪影可能不利地影响操作者对特定仪器的故障诊断功能的信任。此外，这种伪影可能导致将故障排除的努力带偏至不合适的做法。由此可能或许出现故障排除中的时间延迟或由误替换本身完好的调节器所造成的多余支出。有经验的操作者在许多情况下能因为人员实践经验在考虑其它事实下预感到存在指明在工程基础设施的其它部分中隐蔽问题起因的伪影。因此，问题或故障诊断看上去值得期待，其使得即便不熟练的操作者也能目标更明确地识别出实际故障起因。
US 7,085,610B2涉及一种用于识别工业过程中的异常的起源或基础原因的工业过程故障诊断装置。工艺过程设备中的过程调整回路的故障诊断应该基于工艺过程设备内的多个过程信号(包含过程变量、调整信号和故障诊断信号)借助基础原因计算装置来确定。基础原因计算装置应该执行分析以确定异常的基础原因，例如基于调整或借助回归学习、模糊逻辑或神经元网络。基础原因计算装置应该在工艺过程设备的任何过程装置、例如发送机、调整器、移动式通信设备或中央控制台中的计算机中实现。但通常未提供足够的通信接口集合用于传输各不同的过程信号。即便当所有所需的接口做好准备时，许多过程信号也可能因为在工艺过程设备的典型通信网络中有限可用的带宽而实际上无法任意提供、尤其是无法实时提供。
因此可被视为本发明任务的是克服现有技术问题，尤其是提供一种故障诊断方法和/或一种控制和/或调整系统，其使得能够基于有限量可供使用的数据对在工艺过程设备内的故障起因进行目标明确的说明，和/或允许尤其考虑经验值下的目标更明确的故障排除的问题或故障诊断。
独立权利要求的主题完成该任务。
因此，提供了一种用于具有多个用于调节过程流体的调节器和中央单元的工艺过程设备的控制和/或调整系统的故障诊断的方法。
工艺过程设备可以是化工设备例如石化设备、发电厂如核电厂、食品加工设备如啤酒厂等。工艺过程设备包括中央单元和多个主动式和/或被动式现场用仪表，它们尤其单向或双向地以适合信号传输的方式连接至中央单元。主动式现场用仪表例如可以通过用于调节工艺过程设备的过程流体的调节器实现。主动式现场用仪表一般作为调节器而被设计成直接或间接干预工艺过程设备的过程或部分过程以对过程状态施加影响，以便例如稳定过程状态或引起过程变化。调节器的一个示例是阀调节器。阀调节器包括调节阀或通断阀，其中调节阀可被设计成平移运动的提升阀或回转运动的回转阀。利用调节阀可以中断过程流体流或将其调节至期望的理论值、例如理论压力、理论温度、理论速度、理论体积流等。工艺过程设备可以具备被动式现场用仪表，例如呈涉及工艺过程设备或其部分的一个或不同的状态参数的传感器形式。工艺过程设备的多个主动式现场用仪表包括多个用于调节过程流体的调节器。调节器一般具备计算单元例如位置调节电子装置、微控制器等。中央单元也具备至少一个计算单元如处理器。根据一个设计，在多个调节器或中央单元中的计算单元可以设计成相互交换数据。就一个专属调节器的一个专属计算单元的数据只通过该专属调节器被处理和/或数据原始地不会让另一计算单元识别为源自专用调节器而言，以下涉及“局部”数据。就尤其设备广泛地例如借助特定识别符、明确的信号传输路径等针对至少一个不同的调节器或中央单元清楚确定哪个专属调节器被分配数据等而言，以下可涉及“全局”数据。技术人员理解，在泛指一个值、信号、数据等但没有明确标记其为“全局”或“局部”时，将在各自上下文中描述的数据或者相似相应合适的机构可选择地看待为局部数据或全局数据等。
用于具有多个调整器的工艺过程设备的控制和/或调整系统的故障诊断的方法包括以下步骤：
根据步骤(a)规定，获取至少一个调节器专属调整原始数据如理论值、实际值、理论-实际差值或控制值。调节器可以设立用于例如从工艺过程设备的中央控制台的中央单元或级联上级的调整器接收理论值。调节器可以设立用于获取例如关于过程状态比如过程介质如过程流体的状态或工艺过程设备或其部件的部分的状态的实际值。实际值例如可以由传感器确定并被提供给调节器。传感器可以是调节器的一部分。实际值的一个示例可以是阀调节件的位置、例如过程流体的温度、压力、噪音级、体积流等。理论-实际差值可以依据理论值与实际值的比值或差值来确定。理论-实际差值可以是例如量化值如“过大”或“过小”或者“在容许范围内”，或者量化的理论-实际差值、例如数字预定的理论值与数字预定的实际值之间的数字差。调节器设立用于确定控制值，其被转交至调节器的致动器以实现期望的过程流体调节。控制值例如可以基于理论值根据预定的控制例程来确定。可以想到控制值基于理论-实际差值依据调整例程来确定。或者，控制值可以直接基于理论值和实际值根据其它调整例程来确定。调整原始数据一般就其涉及与专属调节器相互作用的工艺过程设备或过程的部分而言是调节器专属的。尤其是这种调整原始数据与特定调节器相关地是调节器专属的，它们在特定调节器的计算装置上经历处理。特定调节器的调节器专属调整原始数据优选自特定调节器发送和/或由特定调节器接收和/或由特定调节器产生。
用于控制和/或调整系统的故障诊断的方法还包括步骤(b)，据此，至少一个尤其涉及异常的优选局部的故障诊断代码通过多个调节器之一基于至少一个所获的调整原始数据来产生。局部故障诊断代码涉及多个调节器中的产生局部故障诊断代码的那一个。优选地，步骤(b)在步骤(a)之后进行。显然可根据步骤(a)产生多个调整原始数据，随后根据步骤(b)产生局部故障诊断代码。局部故障诊断代码的产生可以基于一个或更多个在先由调节器产生的调整原始数据。故障诊断代码可以包含关于特定调节器的定性或量化的故障诊断说明。在特别简单的情况下，局部故障诊断代码可以对应于简单的双态故障诊断说明如“无故障”或“出故障”。局部故障诊断代码可能涉及整个调节器、调节器的整个功能、调节器的一部分或调节器的部分功能。故障诊断代码可包含量化故障诊断说明，其例如表征设计为调节阀的调节器在部分行程测试(PST)或全行程测试(FST)中的特性。故障诊断代码可表征调节器的响应特性、尤其是调节器的调整例程或控制例程，例如关于在使用调节器时能识别出振动特性如上冲特性、关于在特定理论值或理论值曲线的设定值与实际值或实际值曲线之间的反应时间如跃变响应等。技术人员已知多种不同的关于调节器的故障诊断方法和/或故障诊断说明。故障诊断代码可能涉及尤其是调节器的危险误操作、如中断造成如调节杆或/和调节轴的断裂。故障诊断代码可能涉及位于容许范围外的过程参数、如气压供应压力、供应电压、温度、振动等。故障诊断代码优选包含鉴别异常的异常专属故障诊断说明。
另外，用于控制和/或调整系统的故障诊断的方法包括步骤(c)，在此至少一个故障诊断代码从各自特定调节器被传输至中央单元。在该方法中，传输步骤(c)在通过一个或更多个调节器产生故障诊断代码的步骤(b)后执行。在此可能优选的是，根据步骤(c)的传输紧接、即在产生步骤(b)结束后的短暂时间里例如在不到1小时、尤其不到30分钟、优选不到10分钟、特别优选不到1分钟、更优选不到30秒且更尤其优选不到5秒发生。显然，在至少一个特定故障诊断代码从各自调节器被传输至中央单元之前可以在工艺过程设备中产生多个故障诊断代码。或者可将每个由工艺过程设备的调节器产生的故障诊断代码从各自调节器传输至中央单元。可以想到由一个或更多个危急的调节器构成的第一组设立用于将每个由该组调节器产生的故障诊断代码从各自危急调节器传输至中央单元。替代地或附加地，可以想到由至少一个或更多个其它调节器构成的第二组设立用于仅在存在特定的其它发送标准时将其它调节器的各自故障诊断代码传输给中央单元，如响应于优选中央单元对调节器的询问、响应于存在预定的故障诊断代码、在存在预定故障诊断代码的组合时、按照预定短时间间隔或者在预定时刻或者按照前述发送标准的组合。各自调节器可以设立用于将局部故障诊断代码或全局故障诊断代码传输给中央单元。
用于控制和/或调整系统的故障诊断的方法也包括步骤(d)，其中源自特定调节器的和/或涉及特定调节器的局部故障诊断代码被变换为全局故障诊断代码，做法是将局部故障诊断代码与调节器专属识别符逻辑关联。可以想到将中央单元设立用于将所传输的局部故障诊断代码与调节器专属识别符逻辑关联，例如当中央单元可以依据尤其时间配属关系和/或句法配属关系将所接收的故障诊断代码明确无疑地分配给特定调节器时。提供识别符和将明确无疑的识别符与局部故障诊断代码逻辑关联以将局部故障诊断代码升级为全局故障诊断代码尤其在这种工艺过程设备中是合适的，在此，中央单元被连接至多个相同的或相似的调节器，它们例如可以是结构相同的、类型形同的等等，和/或在其各自局部故障诊断代码中被相似或相同地格式化。
另外，用于控制和/或调整系统的故障诊断的方法根据步骤(e)包括定义用于故障诊断演绎逻辑的至少一个逻辑条件，从而利用该故障诊断演绎逻辑在将至少一个逻辑条件应用到至少一个故障诊断代码且优选多个故障诊断代码时确定预定的故障诊断结果。在简单的情况下，演绎逻辑可以根据“如果...则...逻辑”来定义，其中从存在特定故障诊断代码、尤其是特定全局故障诊断代码起，演绎逻辑将“如果条件”视为被满足并确定其所对应的“则演绎结果”。
用于故障诊断演绎逻辑的逻辑条件可以根据双态逻辑、所谓模糊逻辑等来定义。故障诊断演绎逻辑可以例如基于双重匹配规则、三重匹配规则、四重匹配规则、非匹配规则、分组(通配符)规则等依据一个或更多个逻辑条件来定义。双重匹配规则可以例如将特定演绎结果配属于存在两个特定故障诊断代码。类似情况适用于三重或其它多重匹配规则。非匹配规则可作为逻辑条件定义给不存在各不同特定故障诊断代码的组合配属一个预定演绎结果。一组(通配符)规则例如可以如下定义逻辑条件，即当存在预定最少量的特定故障诊断代码时，例如当存在由三个特定故障诊断代码构成的预定集合的至少两个特定故障诊断代码时，确定所对应配属的特定演绎结果。故障诊断演绎逻辑优选实现专家知识的持续映射。故障诊断演绎逻辑的限定包括提供尤其是基于专家知识的机器编码的规则说明以描述尤其是相互作用的工艺过程设备的一个或更多个部件的特性。
根据用于控制和/或调整系统的故障诊断的方法，在步骤(e)中定义用于故障诊断演绎逻辑的一个或更多个逻辑条件之后，在步骤(f)中基于预定定义在中央单元中借助演绎逻辑基于至少一个故障诊断代码确定至少一个演绎结果。中央单元被设立成实现故障诊断演绎逻辑。借助故障诊断演绎逻辑，由中央单元基于提供给中央单元的局部或优选全局的故障诊断代码确定至少一个演绎结果。中央单元将故障诊断演绎逻辑的一个或更多个逻辑条件应用到至少一个、优选多个尤其涉及异常的故障诊断代码以确定一个或更多个演绎结果。
根据一个实施方式，确定至少一个演绎结果的步骤(f)包括考虑第一调节器的至少一个第一全局故障诊断代码和第二调节器的至少一个第二全局故障诊断代码的确定。尤其可以在确定步骤(f)中考虑多个不同调节器的许多各不同的全局故障诊断代码。
根据可与在先实施方式组合的另一实施方式，确定至少一个演绎结果的步骤(f)可以包括，中央单元考虑一组全局故障诊断代码以便从所考虑的故障诊断代码的改动集合中形成演绎结果。故障诊断代码的改动集合对应于该组全局故障诊断代码减去该组的至少一个全局故障诊断代码和/或减去至少一个中央故障诊断代码。根据当前组的全局故障诊断代码，可以通过借助中央单元删除全局故障诊断代码和/或添加中央故障诊断代码和/或通过由中央故障诊断代码更换全局故障诊断代码来形成故障诊断代码的改动集合。演绎逻辑可以例如配备有一个逻辑条件，其在特定全局故障诊断代码的预定群集时识别故障诊断结果是假正的并且删除被识别为假正的全局故障诊断代码。替代地或附加地，演绎逻辑可以设立用于识别全局故障诊断代码集合中的、存在在全局故障诊断代码中未被证明的另一故障的全局故障诊断代码的预定群集，并且关于该另一故障产生一个新的中央故障诊断代码。
根据另一实施方式，产生步骤(b)包括至少一个局部全局故障诊断代码基于至少一个涉及异常的调整原始数据。步骤(b)还包括异常描述步骤，在此步骤中基于调整原始数据确定至少一个关于异常的信息。产生至少一个故障诊断代码的步骤(b)包括给故障诊断代码添加关于异常类型、异常起因和/或针对异常的故障诊断和消除措施的信息尤其故障诊断说明。中央单元必要时可使用故障诊断说明作为故障诊断代码的识别符以明确分配给特定调节器。
根据一个实施方式，该方法还包括质量确定步骤，在该质量确定步骤中基于调整原始数据计算至少一个质量特性数，其中产生至少一个故障诊断代码的步骤包括给该故障诊断代码添加一个尤其表征调整例程质量的质量特性数。质量特性数例如可以涉及统计调整偏差、反应时间、过调数量、最大过调幅度、与调整偏差值相关的积分值、统计瞬间、尤其是第n个调整偏差统计瞬间和/或模糊集分配。质量数可以涉及局部时间或全局时间。尤其是局部故障诊断代码的产生可以包括从调整原始数据中尤其在获取调整原始数据之后计算至少一个质量数或多个质量数。故障诊断演绎逻辑可以设立用于考虑质量特性数。使用故障诊断例程来产生故障诊断代码可以包括从调节器且优选是阀位置调节器的尤其局部存储器装载描述分析规则的数据和根据所装载的分析规则处理质量特性数。
根据该方法的一个实施方式，全局故障诊断代码由调节器在产生或发送局部故障诊断代码时形成。替代地，在上述方法中，该全局故障诊断代码可以由通信装置在将局部故障诊断代码尤其从调节器优选传输至中央单元时形成。或者，全局故障诊断代码由中央单元在接收局部故障诊断代码时或在确定至少一个演绎结果时形成。可以想到，调节器被设立用于在产生故障诊断代码的步骤(b)中马上将故障诊断代码与调节器专属识别符逻辑关联起来，从而故障诊断代码在将故障诊断代码从特定调节器传输至中央单元的步骤(c)中作为全局故障诊断代码来实现，因此可由中央单元明确无疑地分配给基于其调节器专属调整原始数据的调节器。替代地或附加地，涉及特定调节器的或源自特定调节器的局部故障诊断代码的变换可以在传输故障诊断代码至中央单元的步骤(c)期间内进行，例如做法是故障诊断代码通过专用信号传输线从一个调节器被传输至接收的中央单元，从而依据中央单元的信号输入对于该中央单元提供识别符，依据该识别符可以让中央单元理解明确无疑地将一个故障诊断代码分配给特定调节器。可以想到的是，根据步骤(d)的局部故障诊断代码的变换在根据步骤(b)的局部故障诊断代码的产生与根据步骤(c)的其传输之间进行，例如做法是在借助调节器电子装置传输故障诊断代码之前将所产生的故障诊断代码与识别符逻辑关联。
根据本发明方法的一个实施方式，产生至少一个故障诊断代码的步骤(b)包括，为了产生故障诊断代码而考虑至少两个调整原始数据的时间关联如同时性、次序或时序。次序尤其可能涉及至少三个、至少五个、至少七个或更多的先后出现的调整原始数据。显然，时间关联可能涉及例如被中央单元考虑的全局时间或者特定调节器的局部时间。
根据一个实施方式，至少一个由特定调节器产生的尤其局部的故障诊断代码尤其可以在产生故障诊断代码的步骤(b)中与调节器专属局部时间相关联。局部时间例如可以通过调节器本身的定时器本身来限定。局部时间可以例如借助调节器专属时间戳、例如从局部开始时刻到局部结束时刻的局部时期、在调节器专属事件之后的局部时间窗和/或局部周期性时间间隔被限定为局部时刻。该中央单元可以设立用于将例如涉及同时性、关于局部时间的故障诊断代码的顺序或次序的至少一个临时条件应用到各自专属调节器。中央演绎逻辑可以例如设立用于在考虑局部时间信息下诊断相同调节器的在时间过程如1个月或1年过程中的故障诊断代码。以获得在其使用寿命期间的调节器特性的改变。
根据该方法的一个实施方式，将至少一个故障诊断代码与全局的尤其是绝对时间相关联。全局时间可以涉及全局时间戳、从全局开始时刻到全局结束时刻的全局时期、在特定事件或特定周期性时间间隔之后的全局时间窗。将故障诊断代码关联至全局时间可以在产生(b)故障诊断代码时、在传输(c)故障诊断代码时或在确定(d)演绎结果时完成。在故障诊断代码与全局时间相关联的方法中可能优选的是，所有由演绎逻辑考虑的故障诊断代码或至少一部分的由演绎逻辑考虑的故障诊断代码与各自全局时间相关联。演绎逻辑的故障诊断尤其可以设计成将具有时间标准(例如涉及同时性、次序等)的至少一个或更多个逻辑规则只应用到与全局时间相关联的尤其是全局故障诊断代码。通过这种方式可以例如及早识别出级联故障，其在存在特定的设备部件故障时将以特定顺序出现。
根据一个实施方式，确定至少一个演绎结果的步骤(f)包括，故障诊断演绎逻辑被配属于一组全局故障诊断代码并且应用到其上，其中故障诊断演绎逻辑考虑至少一个涉及全局时间的临时条件如至少两个预定的全局故障诊断代码的时间上的同时性、次序或时序。演绎逻辑可设立用于应用涉及相同调节器的全局故障诊断代码的临时条件。替代地或附加地，演绎逻辑可设立用于应用涉及不同调节器的至少两个全局故障诊断代码的至少一个临时条件。
根据该方法的一个改进方案，局部时间可被限定为具有打开时刻的局部时间窗，打开时刻依据预定的过程信号事件或调整原始数据例如理论值的预定信号曲线、如跃变响应、正弦响应或快变线性响应或者例如实际信号的预定信号曲线如负载跃变来定。局部时间窗还可以利用打开持续时间来限定。
根据可与在先改进方案组合的另一改进方案，局部时间可被限定为尤其定期重复的局部时间间隔如数字调节器的离散调整周期，其中尤其在离散调整周期期间内提供调节和/或调节器的调整电子装置的恒定调节参数给调节器的调节执行机构。该调节参数尤其依据理论值、实际值、由实际值与理论值之差所限定的调整偏差和考虑调整偏差的调整例程如PID控制例程来计算。
根据方法的一个实施方式，计算单元使用一个单独的特定调节器不仅用于在考虑至少一个不同的调节器的至少一个不同的故障诊断代码下产生(b)至少一个尤其是局部故障诊断代码、也用于确定(f)演绎结果。换言之，工艺过程设备的调节器可按功能联合方式不仅用作调节器、也用作中央单元。
本发明还涉及一种用于工艺过程设备的控制和/或调整系统，其包括多个调节器、中央单元和用于将至少一个故障诊断代码从多个调节器传输至中央单元的通信单元。各调节器分别包括用于调节过程流体流的调节阀和设立用于基于至少一个调整原始数据根据控制和/或调整例程操作调节阀的计算单元。该计算单元还设立用于基于至少一个调整原始数据根据故障诊断例程来产生至少一个优选涉及异常的尤其局部的故障诊断代码。该中央单元设立用于作为故障诊断演绎逻辑获得至少一个逻辑条件以应用到至少一个故障诊断代码以及为此基于由多个调节器提供的故障诊断代码根据故障诊断演绎逻辑确定故障诊断演绎结果。
根据控制和/或调整系统的一个改进方案，该中央单元被集成到其中一个所述调节器、尤其是调节器专属的计算单元中。根据控制和/或调整系统的另一实施方式，该中央单元与调节器分开地在计算机如过程控制计算机、远程服务器、工位计算机、平板电脑等中实现。该中央单元可以如此配置，即该故障诊断演绎逻辑只在中央单元提供预定的最小数量的尤其是全局故障诊断代码之后才被应用。最小阈值例如可以被限定为与中央单元通信的调节器的数量与关于调节器的故障诊断代码数量的预定系数如5、10、50、100或1000的乘积。最小阈值可以替代地或附加地基于最短时期如1小时、1天、1周或1月来限定，在该最短时期内连续地将故障诊断代码从工艺过程设备的调节器传输至中央单元。
根据可以与在先实施方式组合的控制和/或调整系统的另一个实施方式，该控制和/或调整系统设计用于执行上述方法。
通过以下对本发明的优选实施方式的说明使得本发明的其它特征、性能和优点变得更加清晰，其中：
图1示出了控制和/或调整系统的示意图；
图2示出了用于控制和/或调整系统的故障诊断的方法的示意图；
图3示出了控制和/或调整系统的使用者接口的示例性输入屏幕窗口。
在以下结合图对优选实施方式的说明中，对于相同的或相似的零部件采用相同的或相似的附图标记。
本发明总体上涉及基于不同调节器的、在一些调节器中基于各自调节器的调整原始数据所产生的故障诊断代码的调整回路分析的执行。调整回路分析应被用于对故障诊断或基于故障诊断代码的演绎逻辑，以便推断出故障诊断演绎结果。调整回路分析并非基于真正的调整原始数据，而是基于故障诊断代码。调整原始数据在许多情况下或是甚至不可用，或是用于获得调整原始数据的技术成本出于经济考虑或技术考虑而无法实现，比如因为用于在工艺过程设备中传输调整原始数据所需的带宽不存在或者因为必然需要用于工艺过程设备部件的合作控制和/或调整的可用带宽。涉及工艺过程设备的专家知识描绘故障诊断演绎逻辑。专家使用者描绘其对调节器尤其是阀位置调节器的始终呈一个或更多个构成故障诊断演绎逻辑的逻辑条件形式的故障诊断代码与由此推导出的动作之间关系的了解。借助故障诊断演绎逻辑，可以基于在中央单元中所接收和存储的尤其是全局故障诊断代码的汇集推导出对在工艺过程设备层级面上合适的例如用于故障排除或预防的总措施的经过整理的故障诊断说明。因此，将故障诊断演绎逻辑应用到一个或更多个故障诊断代码实现一种元故障诊断，以在估算识别状态时辅助中央单元的使用者、例如控制台中的监测人员。
图1示例性示出了工艺过程设备100的示意图。工艺过程设备的图示被缩略至所选的用于监测和影响设备工艺过程的组成部件。技术人员知道该工艺过程设备包括许多其它的未被绘制的用于执行设备工艺过程的在此未被具体示出的组成部件例如像安全装置、容器、加热器、反应器和管路等。
工艺过程设备100包括多个调节器1i、1x、1y、1z和与之连接的中央单元3。图1所示的调节器1纯示例性地作为结构相同的调节器被示出。调节器1及其部件13、15所标记的脚标i被理解为用于调节器专属识别符的占位符。脚标x、y和z标示各不同的调节器1。
调节器1i优选被设计为用于调节过程流体流的调节阀11i。计算单元13i或者控制和/或调整电子装置设立用于基于调整原始数据根据控制和/或调整例程操作该调节阀11i。计算单元13i为此可以提供例如气压控制信号g给例如气压式调节执行机构15i，其造成调节阀11i的调节距离和/或调节力。计算单元13i可以具备一个或更多个未详细示出的传感器，其获得实际值s如调节阀11i的实际位置。
调节器1i可连接至中央控制台103，其借助通信网络5向调节器1i提供基准信号w。计算单元13i可设计成基于基准信号w和实际信号s产生控制信号g。实际信号s、基准信号w或理论信号和控制信号g在此示例中实现调节阀11i的调整原始数据。可以想到设于调节器1i上游的计算单元(未被详细示出)从控制台103获得理论参数或基准信号w并从传感器获得实际值s，以形成可被传输给计算单元13i的理论-实际差d。计算单元13i可设计成基于所接收的理论-实际差d来执行调整例程R以确定该控制信号。理论-实际差d也可以被视为调节器1i的调整原始数据。由计算单元13i处理的信号、即例如实际信号s、理论信号w、理论-实际差d和控制信号g是专属涉及调节器1i的调整原始数据。
计算单元13i还被设计成执行一个或更多个故障诊断例程R以基于调整原始数据产生故障诊断代码Dj、Dij。故障诊断代码涉及调节器1i并能例如表征有序的或有误的调节器li行为。与调节器1i相关的调节器专属故障诊断代码Dj、Dij可以表征整个调节器1i的特性或仅表征调节器1i的部件和/或功能的一部分。
计算单元13i例如可以包括处理器133和存储器130以及网络接口134。计算装置13i例如可以作为微控制器来实现。调节器1i的计算单元13i设立用于执行各不同功能例如调整例程R和至少一个故障诊断例程D。调整例程R和故障诊断例程D都由计算单元13i基于调整原始数据w、s、d和g来执行。
故障诊断例程D可以如图1示例性所示地考虑调整原始数据的与时间相关的信号曲线，以便例如确定质量特性数Q。该质量特性数Q可以例如表征调整例程R的质量。在当前示例中，故障诊断例程D例如可以涉及在全局开始时刻Tstart与全局结束时刻Tend之间的全局时间T曲线中控制信号g对阶梯状变化的理论信号w的跃变响应。
可以在一个示例性实施方式中包含阀调节器11i用于介质尤其是气压流体相对于尤其是气压致动器15i的电控供应和/或排出。为此，位置调整电子装置13i可以包括电子气压变换器和/或气压中继器。根据一个替代实施方式，可以设置电致动器如电伺服驱动机构作为执行机构15i。根据另一个替代实施方式，可以设置液压致动器如液压伺服驱动机构作为执行机构15i。
工艺过程设备100的控制台103也具有中央计算单元113。该中央计算单元113包括存储器140和处理器141。中央计算单元113的处理器141和存储器140可以设立用于实现调节器1i、1x、1y、1z的上级过程调整功能Rp和/或调整回路故障诊断功能Dp。中央计算单元113可以通过应用过程调整例程Rp来产生一个或更多个基准参数w。由控制台103通过通信网络5将所述基准参数w提供给这些调节器1i。
调节器1i可以向控制台103传输其局部或全局故障诊断代码Dj、Dij，其可以作为成组
故障诊断代码被存储在控制台103的中央存储器140中。存放在根据图1的控制台103的存储器140中的该组故障诊断代码
是这样的，每个故障诊断代码Dij配属有一个调节器专属识别符Ii，从而它是全局故障诊断代码Dij。全局故障诊断代码Dij分别配属有全局时间信息T，其中在图1所示的示例中给控制台103的存储器140内的每个全局故障诊断代码Dij分配一个全局开始时刻Tstart和一个全局结束时刻Tend。
控制台103的作为组
所存储的全局故障诊断代码Dij在图1所示的示例中由调节器1i产生并在由各自调节器1i产生时与调节器专属识别符Ii逻辑关联并被配属于全局时间Tstart、Tend。由调节器1i借助计算单元13i的网络接口134将通过这种方式产生的故障诊断代码Dij传输给通信网络5以传输至控制台103。
工艺过程设备100具备带有规则数据库RDB的中央单元3，在规则数据库内呈现了故障诊断演绎逻辑γ。故障诊断演绎逻辑γ可被限定为一组逻辑规则或条件BED，其中每个逻辑规则配属于一个预定动作AKT。通过将故障诊断演绎逻辑γ应用到包含大量故障诊断代码D的组
故障诊断演绎逻辑γ的条件BED被应用到故障诊断代码D。如果其中一个或更多个条件BED通过该组
故障诊断代码D被满足，则实现分别配属于特定条件BED的动作AKT以确定故障诊断演绎结果K。
在根据图1的示例中，中央单元3作为相对于调节器1i独立的单元构成。显然，中央单元3也可以作为多个调节器中某一个、例如用脚标z标示的调节器1z的那个调节器的一部分来实现，其可被称为中央调节器。或者，中央单元3可以作为控制台103的计算单元113的一部分来实现。可以想到中央单元3例如通过工位计算机105来实现。
工艺过程设备的专家和其它使用者可以借助一个或更多个工位计算机105与工艺过程设备100互动。为了简化图示，工位计算机105在根据图1的先前示例中被连接至同一通信网络5，就像其余所示的工艺过程设备100部分。显然，工艺过程设备包括各不同的彼此分开的网络，其可具有等级分解的网络或并非所示的网络拓扑。例如控制台103能以第一网络连接至工位计算机105并通过第二网络连接至调节器1i。图1示出了通信网络5，其根据总线拓扑连接调节器1i和控制台103。显然，通信网络5能部分或完全根据其它的例如呈环形、线性、交织、星形或树形拓扑来实现。调节器1i与控制台103之间的通信可以作为每个单独调节器与控制台的直接信号跳跃通信来实现，或者作为多跳通信来实现，其中一个或更多个调节器被设置为控制台103与特定调节器之间的通信链路。显然也能实现拓扑和/或信号传输混合形式。尤其在至少有时以多条信号传输工作的工艺过程设备中，可供用于将数据从调节器传输至中央单元3的带宽受限制，因此根据本发明的故障诊断方法可能是合适的。
故障诊断演绎逻辑γ例如可借助工位计算机105由专家使用者进行限定。故障诊断演绎逻辑γ的限定可如此实现，即，限定一个逻辑条件，其确定一个或更多个故障诊断代码Dij与演绎结果K的对应配属关系。故障诊断演绎逻辑γ可以包含许多各种不同的逻辑条件BED。每个逻辑条件BED可被配属于一个动作AKT，其表明BED各自条件的演绎结果K。动作AKT之和确定整个演绎结果K。
调节器1i的数量、尤其是阀调节器11i和过程计算机103的数量以及网络5的拓扑设计是示例性的并且不被理解为对根据本发明的设备100故障诊断方法的限制。过程计算机103例如可以被实现为DCS或PLC。
中央单元3和控制装置103可以设立用于在故障诊断演绎例程与检查程序之间交换数据。中央单元与中央计算装置113之间的数据交换可以尤其在控制台103和中央单元3以功能联合方式实现时实现。例如故障诊断演绎例程可以设计成采用和/或存储检查程序RP的过程数据，尤其是与故障诊断代码例如在时间上相关联，并且故障诊断演绎结果K的确定基于此。
在中央单元3的规则数据库RDB中可以存储逻辑条件BED及其所属的动作AKT作为机器编码的规则说明。在实施方式中，机器编码可通过外部结构化的且尤其是固定格式化的数据组或通过明确结构化的数据组例如XML来实现。
故障诊断演绎逻辑γ例如可以基于以下条件被限定，其将多个故障诊断代码的特性与逻辑关系如关系“与”、逻辑关系“或”、逻辑关系“异或”相关联。故障诊断演绎逻辑γ的逻辑条件BED可以包含逻辑与至少一个故障诊断代码Dij相关的运算符如“非”或“仅”。故障诊断演绎逻辑γ的逻辑条件BED可以包括逻辑关联、分组、括号和其它语义结构化。
在控制台103的或其它中央单元3的存储器140中可包含检查程序RP，其被连续运行以监测和/或影响设备工艺过程或其一部分。控制台103可基于检查程序RP提供基准参数w用于各不同调节器。在控制台103的存储器140中还可能包含故障诊断程序，其实现用于接收局部故障诊断代码Dj和/或全局故障诊断代码Dij的功能A和调整工作。还可设置报告单元C，借此将故障诊断结果继续处理成期望的图示以便例如用于工位计算机105。在工位计算机105上能以醒目的图形图示方式显示至少一个故障诊断结果K。故障诊断结果K可被补充数据元素，借此能通过机器处理实现对工艺过程设备100的直接影响。
图2示出了根据本发明的用于工艺过程设备的控制和/或调整系统的故障诊断的方法的一个实施方式的示意性过程图。图2所示的过程图示出了极其简化的过程，在此仅示出了通过第一调节器1i和中央单元3执行的方法步骤。显然，在此仅关于一个单独的示例性调节器1i所示出的步骤或相似的步骤可分别通过工艺过程设备100的许多各不同的调节器1i、1x、1y、1z等来实现。
由系统的各不同单元、即许多不同的调节器和中央单元3执行的步骤可以通过各不同设备部件的独立计算单元彼此无关地、尤其时间不相关地、例如同时或先后来执行。显然，通过多个设备部件合作执行的方法步骤首先按照所参与的部件的尤其在时间上相互协调的方式执行调节器1i与中央单元3之间的通信400。
将至少一个故障诊断代码Dij从调节器1i通信或传输至中央单元3的步骤400包括通过调节器1i发送401故障诊断代码Dij和通过中央单元3接收403故障诊断代码Dij。传输步骤400或其发送401和/或接收403的子步骤包括给所传输的局部故障诊断代码Dj添加404一个调节器专属识别符Ii，以将故障诊断代码升级为全局故障诊断代码Dij。
将调节器专属识别符Ii逻辑关联至局部故障诊断代码Dj可以在软件侧执行，例如做法是变换例程将不带识别符的局部故障诊断代码Dj与局部故障诊断代码Dj所属的其中一个调节器Ii相关联。替代地或附加地，可以在硬件侧执行变换步骤，做法是例如借助中央单元3或放在中央单元3之前的未被详细示出的部件的专用信号输入端进行将局部故障诊断代码Dj从特定调节器1i传输给中央单元3，从而从在只配属于调节器1i的信号输入端获得不带调节器专属识别符的局部故障诊断代码Dj造成将局部故障诊断代码变换为全局故障诊断代码Dij。
在调节器1i的局部故障诊断代码Dj根据步骤400被传输至中央单元3之前，必须先通过位置调节器13被提供给发送401过程。
通过将局部故障诊断代码Dj与调节器专属识别符Ii相结合，故障诊断代码被升级成全局故障诊断代码Dij，其在工艺过程设备100内可被逆溯到特定调节器1i。借助识别符Ii，中央单元3可以将全局故障诊断代码Dij归类入技术语境，其可以例如归至工艺过程设备100或其部分的技术总过程的模型。通过这种方式，可以推导出所关注的各不同调节器1i行为之间的起因。可以与仅使用局部数据相比更简单地实现推断出调节器异常行为的起因。因此例如牵涉到在此看到异常行为的特定调节器1i可以就特定调节器的异常行为是否仅因其特定偏离良好状态而引起该异常或者来自另一调节器或工艺过程设备的其它区域的贡献至少共同引起的询问而言简化故障诊断。
根据本发明方法的一个实施方式而可以规定，首先由调节器一次性限定局部时间t。在具有操控微控制器等的调节器电子装置13i的调节器1i的情况下，这例如可以通过使用计算单元13i的定时器等来进行。为了完整起见而要注意，可以想到由中央单元3或过程控制台103尤其以定期间隔或在规定时刻或事件给调节器1i提供全局时间T的限定，其可以作为局部时间t的替代或补充地操控调节器1i(未被详细示出)。
通过调节器1i，在获取步骤200中获得至少一个调节器专属的调整原始数据。显然一个调节器1i可执行许多获取步骤200。在当前的本发明方法的意义上，方法200例如可包括理论值w的接收、实际值s的接收或测量、理论-实际差值d的接收或确定和/或尤其借助控制例程或调整例程R的控制值g的确定。
调整例程R可以与获取200过程一起或随后在方法步骤250中实现。如上所述，一般如此进行所述调整，基于理论值w以及或许有的实际值s或者基于准备好的理论-实际差d来计算控制值g。控制值g的计算可以例如根据所谓的比例-积分-微分控制(PID控制)来进行。
调节器1i还执行据此产生故障诊断代码Dj、Dij的方法步骤。图2示例性示出了如何用调节器1i在步骤300和其子步骤中产生局部故障诊断代码Dj。显然故障诊断代码的产生300作为可选步骤304可包括用调节器专属识别符Ii变换由调节器产生的故障诊断代码Dj，从而调节器马上产生全局故障诊断代码Dij。
故障诊断代码的产生300可借助故障诊断例程D来进行。显然，调节器1i可设立用于可执行关于整个调节器或仅涉及调节器部分或调节器的部分功能的至少一个故障诊断例程D或多个不同的故障诊断例程。在此处所示的示例性实施方式中，为了产生300局部故障诊断代码Dj，将事先由调节器限定的局部时间t与故障诊断代码Dj相关联。在许多数字调节器中，许多情况下以调整周期工作，其中在调整周期内执行故障诊断例程并因此可将其分配给它，其中故障诊断例程R可对应于一连串多个调整周期。通过将调整例程R关联至一个或更多个调整周期或以其它方式限定的局部(或全局)时间t(或T)，由故障诊断例程D产生的故障诊断代码Dj(或Dij)可以与局部时间t(或全局时间T)相关联。
故障诊断代码与局部时间t的关联例如可以关于时刻t或更尤其定期重复的时间间隔
或具有打开时刻tFij和打开持续时间dtFij的时间窗进行。
从与尤其是局部时间t的关联起，故障诊断例程D可以设立用于在故障诊断步骤309中考虑多个不同调整原始数据的彼此相对的时间关联。作为示例性示例要指出故障诊断例程，其将理论值w的或调差d的时间曲线与实际值s或控制信号g针对预定时刻或时间相互关联，以便尤其执行与在调节器1i中造成的对预定理论信号曲线的调整响应相关的故障诊断。用于考虑309调整原始数据的时间关联的另一示例可以包括按尤其定期间隔考虑将特定理论信号w(例如理论位置)分配给由所属调节器1i产生的控制信号g(例如用于气压式调节执行机构15i的控制压力)，以检查调节阀11i的行为随时间推移是否变化。因此例如可以识别调节器机构的磨损现象或气压供应装置的泄漏。在许多情况下，调整原始数据的时间关联的考虑309可能关系到例如呈故障诊断说明形式的异常说明的出现303。
调节器可以当在步骤300中执行故障诊断例程D时从调整原始数据中确定异常并且依据故障诊断例程步骤303例如作为故障诊断说明将故障诊断代码添加至一个或更多个特定测知异常。显然，故障诊断例程D或是作为故障诊断结果且因此作为关于存在正常行为和进而没有异常的结果的故障诊断代码出现。异常一般表示与调节器的无故障正常行为之偏差。异常例如能以对理论值w或调差d的调整响应的形式存在(例如调整响应可以表明过调特性)。或者当对预定理论信号w或调差d的调整响应表现得比预期更缓慢时可以识别出异常。故障诊断例程D例如可以作为部分行程测试来实现，在这里可以确定例如是否存在调节阀1i的机械机构和/或气动机构的不希望有的行为。
故障诊断例程D可以包括质量确定步骤307，在质量确定步骤中基于调整原始数据计算质量特性数Q并且添加至故障诊断代码Dj、Dij。质量特性数Q可以表征在实践中实现的调整相比于理想状态的质量。显然，故障诊断例程为了产生唯一的故障诊断代码可以确定多个质量特性数Q并且将其添加至故障诊断代码Dij。例如可以在步骤307中计算预定数量的质量特性数Q。替代地或附加地，可以依据对于在先计算的质量特性数Q的条件来执行一个或更多个其它质量特性数Q的计算。将一个或更多个所计算的质量特性数Q分配给一个或更多个故障诊断代码Dj可以通过使用作为程序部分或参数组被存储在调整电子装置13i的本地存储器130中判断树来实现。作为示例性故障诊断例程，例如对于阀位置调节器13参考三星TROVIS VIEW和三星SAM CHEMICALS。产品名称可以是受保护的商标。
在调节器1i已经在至少一个或更多个产生步骤300中产生一个或更多个故障诊断代码Dij之后，可以执行故障诊断代码Dij的上述传输400。
利用中央单元3执行至少一个全局时间的初始限定609。全局时间T可以在简单情况下借助明确无疑的数据和时钟时间数据来执行。可以想到大量其它做法。例如全局时间T可以依据涉及工艺过程设备100的全局事件例如初始化事件、维护时刻等被限定为系统时间。
来自同一测试时间的不同的调节器1i、1y、1x、1z的多个不同局部故障诊断代码可以从中央单元3聚集成一个数据包。该数据包可以包含关于时间如用于获得所属的过程原始数据的时间间隔的其它信息，以允许基于局部时间t的各不同故障诊断代码相对于绝对时间T或同步化时间的时间归类，其可被用作各不同调节器的共同伪全局时间。
为了将中央单元3考虑进来，在步骤603中限定故障诊断演绎逻辑γ。故障诊断演绎逻辑γ的限定603包括将至少一个逻辑条件BED分配给至少一个优选全局的故障诊断代码Dij和至少一个在存在条件BED时出现的动作AKT以产生故障诊断演绎结果K。故障诊断演绎逻辑γ的限定603可以包括确定分别涉及一个或更多个故障诊断代码Dij和当存在各自条件时出现的动作AKT的多个条件BED。
中央单元3设立用于在方法步骤500中执行故障诊断结果K的确定。在该确定500过程中将故障诊断演绎逻辑γ应用到提供给中央单元的故障诊断代码Dij以确定哪些条件BED得到满足以及推导出由此导致的动作AKT。故障诊断演绎结果K来自要实现的动作AKT的全部。
为了确定500故障诊断结果K，进行将故障诊断代码Dij分配给各自故障诊断代码专属全局时间T。用于各自故障诊断代码Dij的全局时间T可例如被限定为至少一个时刻T、定期重复的时隔
或借助在特定时刻Tstart开始且持续特定持续时间dT的时间窗来限定。如果相应分配例如已在多个单独调节器1i内进行，则可以在确定500范围内省掉分配506全局时间T给故障诊断代码Dij。
确定500也包括形成一组
尤其是全局故障诊断代码以将故障诊断演绎逻辑γ应用到该故障诊断代码组。
故障诊断结果K的确定500尤其包括应用505至少一个条件BED到至少一个故障诊断代码Dij并且实现509由此得到的动作AKT。一个动作AKT例如可以规定当存在特定条件BED时删除一个或更多个预定的故障诊断代码Dij。这例如可能对剔除被识别为假正的故障诊断代码是有意义的。替代地或附加地，一个动作AKT可以确定当存在特定条件BED时通过中央单元3产生特定中央故障诊断代码Dc。当依据专家知识清楚知道当存在一个或更多个特定故障诊断代码Dij时在工艺过程设备100中存在中央故障诊断代码Dc所涉及的另一个或不同的不希望的状态时，中央故障诊断代码的这种产生例如可能是合适的。
另一动作可以导致在存在特定条件BED时由中央故障诊断代码Dc替换故障诊断代码Dij，这可被视为前述删除和添加的组合。这种动作例如能作为故障诊断演绎结果K的确定的一部分来实现，当专家依据当前的故障诊断代码Dij而清楚明白存在并非按特定全局故障诊断代码Dij所说明的状态，这可从特定故障诊断代码Dij与一个或更多个不同的预定故障诊断代码Dij的组合中看出。
图3示出了用于在工位计算机105上显示的示例性输入屏幕窗口。利用根据图3的输入屏幕窗口，可以限定用于的故障诊断演绎逻辑的条件BED的新规则说明或者改变故障诊断演绎逻辑γ的条件BED的已有规则说明。
根据一个示例，专家使用者可认识到两个在时间上紧密关联的所完成的各不同调节器1x、1y的配置变化通常被证明是不相容的。基于该认识可以产生规则BED，以该规则在出现指明不相容的措施的关于调节器1y、1x的全局故障诊断代码Dyj、Dxj时借助故障诊断演绎逻辑推导出一个动作AKT，从而产生中央故障诊断代码Dc，其作为故障诊断说明包含有望清除掉不希望的设备状态的措施。也可从所述条件BED起删除调节器1y、1z的指明不相容措施的全局故障诊断代码Dyj、Dzj。
根据另一情况，专家使用者发现，在特定调节器1z的配置变化之后在观察与之相关的故障诊断代码Dzj时定期需要进一步改变其它调节器1y、1x的配置，以保证或再建立无故障运行。针对这种情况，故障诊断演绎逻辑γ可被定义如下，从涉及调节器1z的故障诊断代码Dzj起作为动作AKT不仅在每个调节器1z上产生故障诊断说明以消除异常，也产生关于其它调节器1y、1x的补充性中央故障诊断说明。
根据第三示例，振动的阀可能产生空气消耗，其威胁到调节器的设备部分中的压缩空气供应。在这种情况下，可作为其中一个或更多个所述调节器1x、1y、1z的故障诊断代码地呈报具有相应的故障诊断代码的过低的供应空气压力。替代地或附加地，可以由调节器1x、1y和/或1z发出指明该振动的通报。使用者有时会隐去指明振动的故障诊断代码，因为在许多情况下振动阀是可容忍的。工艺过程设备100的使用者可能在这样的故障情况下错误第估计空气压力降起因在调节器的空气供应源中。专家使用者可以在这样的危险状态下在故障诊断演绎逻辑γ中定义如下规则，当存在至少一个涉及一个或更多个带有共用气压供应源的调节器的表明气动供应气压过低的故障诊断代码时，与至少一个指明振动阀的故障诊断代码相结合，动作AKT将产生一个中央故障诊断代码Dc，其向使用者指明供应空气压力低的故障原因可能合理地起因于振动阀特性。
图3所示的示例性输入屏幕窗口可在工位计算机103上的屏幕终端上被显示。借助输入屏幕窗口，专家使用者可以选择包含条件BED和对应所属的动作AKT的规则说明。在输入屏幕窗口的上部分中示出操作部分，而在水平划线下方示出动作部分。可以给专家使用者提供例如选择呈下拉菜单等形式的名单以便可靠地定义所述条件BED。
在根据图3的示例中，作为条件确定存在两个特定故障诊断代码以便通过故障诊断演绎逻辑触发所定义的动作AKT。首先，在此处用识别符Ix“GT-003819”标示的调节器中必然存在预定故障诊断代码“高频连续振动：减少P部分”。此外，同样由于针对具有识别符Iy“VS-1203819”的第二调节器所选逻辑“与”而必然存在同样的故障诊断代码。当存在条件BED时，一方面作为动作AKT从整组
故障诊断代码中删除两个前述的条件相关的故障诊断代码。此外要添加一个新的中央故障诊断代码Dc，其涉及具有识别符Iz“GT-0200790”的另一调节器。
并非此处所述的同时性时间关系例如可以涉及在预定时间内出现两个特定的故障诊断代码、例如“2-5秒后与”。
以下列举用于故障诊断代码连同其所属的故障诊断说明的各不同示例：
在以上说明书、附图和权利要求书中公开的特征可以不仅单独地、也可以在任何组合中对于以各不同的设计方案实现本发明是有意义的。
附图标记
1i,1x,1y 调节器
3 中央单元
5 通信网络
11i 调节阀
13i 调节和/或调整电子装置
15i 调节执行机构
100 工艺过程设备
103 控制台
113 中央计算单元
130,140 存储器
131,141 处理器
134,144 网络接口
200 获取
250 操作
300 产生
303 异常表述
304,404 变换
306 与局部时间关联
307 质量确定
309 时间关联的考虑
400 传输
401 发送
403 接收
500 确定
503 形成改动集合
505 应用条件
506 与全局时间关联
509 执行动作
601 限定局部时间
603 限定故障诊断演绎逻辑
609 限定全局时间
AKT 动作
BED 条件
d 理论-实际差值
D 故障诊断例程
Dc 中央故障诊断代码
DP 调整回路故障诊断例程
Dj 局部故障诊断代码
Dij,Dxj,Dyj 全局故障诊断代码
g 控制信号
Ii,Ix,Iy,Iz 调节器专属计算机
K 演绎结果
Q 质量特性数
R 调整例程
RP 过程调整例程
RBD 规则数据库
s 实际信号
ti 局部时间
tFij 局部时间窗
dtFij 局部打开时间
T 全局时间
Tstart 开始时刻
Tend 最终时刻
w 理论信号
γ 故障诊断演绎逻辑
Claims (20)
1.一种用于工艺过程设备的控制和/或调整系统的故障诊断方法，所述工艺过程设备具有中央单元和用于调节过程流体的多个调节器(1i)，所述方法包括以下步骤：
a)获取(200)至少一个调节器专属的调整原始数据，如理论值(w)、实际值(s)、理论-实际差值(d)或控制值(g)；
b)通过所述多个调节器(1i)中的一个基于至少一个所获得的调整原始数据产生(300)至少一个尤其是局部故障诊断代码(Dj,Dij)；
c)将至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)从各自调节器(1i)传输(400)至中央单元(3)；
d)将源自特定调节器(1i)的和/或涉及特定调节器(1i)的局部故障诊断代码(Dj)变换(304,404)为全局故障诊断代码(Dij)，做法是将所述局部故障诊断代码(Dj,Dij)与调节器专属识别符(Ii)逻辑关联；
e)限定(603)用于故障诊断演绎逻辑(γ)的至少一个逻辑条件，使得所述故障诊断演绎逻辑(γ)在将所述至少一个逻辑条件应用于至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)时将确定预定的演绎结果(K)；
f)借助所述故障诊断演绎逻辑(γ)基于所述至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)在所述中央单元(3)中确定(500)至少一个演绎结果(K)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定(500)至少一个整理结果(K)的步骤包括考虑第一调节器(1i＝x)的至少一个第一全局故障诊断代码(Di＝x,j)以及第二调节器(1i＝y)的至少一个第二全局故障诊断代码(Di＝y,j)的确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定(500)至少一个演绎结果(K)的步骤包括，所述中央单元(3)考虑一组
全局故障诊断代码(Dij)以从所考虑的全局故障诊断代码(Dij)的改动集合
中形成演绎结果(K)，其中，所述改动集合
能对应于该组
减去至少一个全局故障诊断代码和/或加上至少一个中央故障诊断代码(Dzj)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述演绎逻辑配备有逻辑条件，所述逻辑条件在特定全局故障诊断代码的预定群集时识别出故障诊断结果是假正的并且删除被识别为假正的全局故障诊断代码。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，中央单元将一个逻辑条件或多个逻辑条件应用于多个故障诊断代码以确定演绎结果。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定(500)至少一个演绎结果(K)的步骤包括，所述中央单元(3)考虑一组
全局故障诊断代码(Dij)以从所考虑的全局故障诊断代码(Dij)的改动集合
中形成演绎结果(K)，其中，所述改动集合
能对应于该组
加上至少一个中央故障诊断代码(Dzj)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，产生(300)步骤包括，所述至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)基于涉及异常的至少一个调整原始数据；所述方法还包括异常表述步骤(303)，在该异常表述步骤中基于调整原始数据确定至少一个关于异常的说明，其中，产生(300)至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)的步骤包括给所述故障诊断代码(Dj,Dij)添加故障诊断说明，如关于异常类型、异常起因和/或与异常相关的故障诊断和消除措施的说明。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括质量确定步骤(307)，在该质量确定步骤中基于调整原始数据计算至少一个质量特性数(Q)，其中，产生(300)至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)的步骤包括，给所述故障诊断代码(Dj,Dij)添加一个尤其表征调整例程(R)质量的质量特性数(Q)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述全局故障诊断代码(Dij)：
(i)在产生(300)或发送(401)所述局部故障诊断代码(Dj)时由所述调节器(1i)形成，
(ii)在传输(400)所述局部故障诊断代码(Dj)时由通信装置(5)形成，或者
(iii)在接收(403)局部故障诊断代码(Dj)时或在确定(500)至少一个演绎结果(K)时由所述中央单元形成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，产生(300)至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)的步骤包括，为了产生所述故障诊断代码(Dj,Dij)而考虑至少两个调整原始数据的时间关联，如同时性、次序或时序。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)与全局尤其是绝对的时间(T)相关联。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定(500)至少一个演绎结果(K)的步骤包括，所述故障诊断演绎逻辑(γ)给一组全局故障诊断代码(Dij)分配一个演绎结果(K)，其中，所述故障诊断演绎逻辑(γ)考虑至少一个涉及所述全局时间(T)的临时条件。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，确定(500)至少一个演绎结果(K)的步骤包括，所述故障诊断演绎逻辑(γ)给一组全局故障诊断代码(Dij)分配一个演绎结果(K)，其中，所述故障诊断演绎逻辑(γ)考虑至少一个临时条件，该临时条件与至少两个预定的全局故障诊断代码(Dij)的涉及全局时间(T)的在时间上的同时性、次序或时序相关。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少一个由调节器(1i)产生的尤其是局部故障诊断代码(Dj,Dij)尤其在产生(300)故障诊断代码(Dj,Dij)的步骤期间被关联至调节器专属的本地时间(ti)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述局部时间(ti)被限定为具有打开时刻(tFij)和打开持续时间(dtFij)的时间窗，所述打开时刻取决于预定的过程信号事件，例如理论值的预定信号曲线如跃变响应、正弦响应或快变线性响应或者实际信号的预定信号曲线如负载跃变。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述局部时间(ti)被限定为尤其是定期重复的时间间隔
如数字调节器的离散调整周期，其中，尤其在离散调整周期中所述调节器(1i)的调节和/或调整电子装置(13i)的恒定调节参数被提供给所述调节器(1i)的调节执行机构(15i)，其中，尤其是所述调节参数依据理论值(w)、实际值(s)、由实际值与理论值之差所限定的调整偏差和考虑该调整偏差的调整例程如PID控制例程来计算。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，各特定调节器(1z)的计算机单元(13z)不仅用于产生(300)至少一个故障诊断代码(Di＝z,j)、也用于在考虑至少另一个调节器(1i≠z)的至少一个故障诊断代码(Di≠z,j)的情况下确定(500)演绎结果(K)。
18.一种用于工艺过程设备的控制和/或调整系统(100)，所述控制和/或调整系统包括多个调节器(1i)、中央单元(3)和用于将至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)从所述调节器(1i)传输至所述中央单元(3)的通信装置(5)，其中，每个调节器(1i)分别包括计算单元(13i)和用于调节过程流体流的调节阀(11i)，所述计算单元设立用于基于至少一个调整原始数据根据控制和/或调整例程(250)来操作所述调节阀(11i)，并且其中，所述计算单元(13i)还设立用于基于至少一个调整原始数据根据故障诊断例程(300)产生优选涉及异常的故障诊断代码(Dj,Dji)、尤其是局部故障诊断代码(Dj)，其中，所述中央单元(3)设立用于获得至少一个用于应用到至少一个故障诊断代码(Dj,Dij)的逻辑条件作为故障诊断演绎逻辑，并且基于尤其是至少其中两个由所述调节器(1i)提供的故障诊断代码(Dj,Dij)来根据所述故障诊断演绎逻辑(γ)确定演绎结果(K)。
19.根据权利要求18所述的控制和/或调整系统，其中，所述中央单元(3)被集成到其中一个调节器(1i＝z)、尤其是调节器专属的计算单元(13i＝z)中，或者其中，所述中央单元(3)与所述调节器(1i)分开地在计算机如过程控制计算机(103)、工位计算机(105)、平板电脑等中实现。
20.根据权利要求18或19所述的控制和/或调整系统，其中，所述控制和/或调整系统(100)被配置成执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法。
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