DE102016119421A1 - Speed-based control in a non-periodically updated controller - Google Patents

Speed-based control in a non-periodically updated controller Download PDF

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Abstract

Eine Technik zum Regeln eines Prozesses unter Verwendung von langsamen oder nichtperiodisch empfangenen Prozessvariablenmesswerten ermöglicht eine robustere Controller-Antwort auf Sollwertänderungen und Störgrößenänderungen selbst dann, wenn die Prozessvariablenmesswert-Feedback-Signale mit einer Rate in der Größenordnung der mit der Antwortzeit der Prozessdynamik oder der geregelten Variable assoziierten Rate betrachtet werden. Die Regeltechnik implementiert Iterationen einer Regelroutine zum Erzeugen eines Regelsignals mit einer Reset- oder Ratenbeitragskomponente, die in einem Sinne eine erwartete Prozessantwort auf das Regelsignal definiert. Wenn dem Controller kein neuer Messwert der Prozessvariablen zur Verfügung steht, dann wird die Reset- oder Ratenbeitragskomponente auf null oder einem anderen vorherigen Pegel gehalten, wenn das Regelsignal erzeugt wird. Die Reset-Beitragskomponente wird jedoch bei jedem Controller-Ablaufzyklus iterativ neu berechnet, selbst dann, wenn kein neuer Prozessvariablenmesswert empfangen wurde, so dass der Ausgang der Reset-Beitragskomponente erwartete Prozessänderungen beinhaltet, die infolge einer Sollwert- oder Aufschaltungsänderung auftreten, die den Prozesseingang oder das Regelsignal zwischen den Zeiten beeinflusst, in denen tatsächliche Prozessvariablenmesswerte am Controller empfangen werden. Diese Technik macht den Controller robuster beim Erzeugen von Regelsignalen in Anwesenheit von Sollwert- oder Aufschaltungsänderungen, die zwischen den Zeiten empfangen werden, an denen nichtperiodische Prozessvariablenmesswerte am Controller empfangen werden, und bewirkt einen besseren Betrieb des Controllers, wenn das Prozessvariablen-Feedback-Zeitintervall größer, gleich oder in derselben Größenordnung ist wie die Prozessantwortzeit.One technique for controlling a process using slow or non-periodically received process variable measurements enables a more robust controller response to set point changes and disturbance changes even when the process variable feedback signals are at a rate on the order of the response time of the process dynamics or variable associated rate. The control technique implements iterations of a control routine to generate a control signal having a reset or rate contribution component that in one sense defines an expected process response to the control signal. If the controller does not have a new process variable reading available, then the reset or rate contribution component is held at zero or another previous level when the control signal is generated. However, the reset contribution component is iteratively recalculated each time a controller expires, even if no new process variable reading has been received, such that the output of the reset contribution component includes expected process changes that occur as a result of a setpoint or upshift change affecting the process input or output affects the control signal between times when actual process variable measurements are received at the controller. This technique renders the controller more robust in generating control signals in the presence of setpoint or upshift changes received between times when nonperiodic process variable measurements are received at the controller, and for better operation of the controller as the process variable feedback time interval increases , is the same or the same order of magnitude as the process response time.

Description

TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART

Das vorliegende Patent betrifft das Kompensieren eines Verfahrens und Systems zum Bereitstellen von geschwindigkeitsbasierter Regelung in einem Prozessregelsystem, das nichtperiodische Regelung oder langsame Feedback-Prozessvariablen-Kommunikationen nutzt, und spezieller eine Vorrichtung und ein Verfahren, konfiguriert zum robusten Regeln eines Prozesses beim Implementieren von Regelung, beim Empfangen von Prozessvariablen-Feedback mit einer Rate, die im Vergleich zur Prozessdynamik langsam ist. The present patent relates to compensating for a method and system for providing speed-based control in a process control system that utilizes non-periodic control or slow feedback process variable communications, and more particularly, an apparatus and method configured for robustly controlling a process of implementing control. when receiving process variable feedback at a rate that is slow compared to process dynamics.

BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIKDESCRIPTION OF THE RELATED TECHNIQUE

Prozessregelsysteme wie verteilte oder skalierbare Prozessregelysteme wie die in chemischen und mineralölverarbeitenden oder anderen Prozessen verwendeten beinhalten typischerweise einen oder mehrere Prozess-Controller, die kommunikativ miteinander, mit wenigstens einer Host- oder Operator-Workstation und mit einem oder mehreren Feldgeräten über analoge, digitale oder kombinierte Analog/Digital-Busse gekoppelt sind. Die Feldgeräte, die beispielsweise Ventile, Ventilsteller, Schalter und Sender (z.B. Temperatur-, Druck- und Durchflussratensensoren) sein können, führen Funktionen wie zum Beispiel das Öffnen oder Schließen von Ventilen und das Messen von Prozessparametern in dem Prozess aus. Der Prozess-Controller empfängt Signale, die von den Feldgeräten durchgeführte Prozessmessungen anzeigen, und/oder andere Informationen, die sich auf die Feldgeräte beziehen, und benutzt diese Informationen zum Implementieren einer Regelroutine zum Erzeugen von Regelsignalen, die über die Busse zu den Feldgeräten gesendet werden, um den Betrieb des Prozesses zu regeln. Informationen von den Feldgeräten und dem Controller werden typischerweise einer oder mehreren Anwendungen zur Verfügung gestellt, die von der Operator-Workstation ausgeführt werden, um einen Operator zu befähigen, eine gewünschte Funktion mit Bezug auf den Prozess auszuführen, wie zum Beispiel das Betrachten des aktuellen Zustands des Prozesses, das Modifizieren des Ablaufs des Prozesses, usw. Process control systems such as distributed or scalable process control systems such as those used in chemical and mineral oil processing or other processes typically include one or more process controllers that communicate with each other, with at least one host or operator workstation and with one or more field devices via analog, digital or combined Analog / digital buses are paired. The field devices, which may be, for example, valves, valve actuators, switches and transmitters (e.g., temperature, pressure and flow rate sensors) perform functions such as opening or closing valves and measuring process parameters in the process. The process controller receives signals indicative of process measurements performed by the field devices and / or other information related to the field devices and uses this information to implement a control routine for generating control signals sent to the field devices via the buses to regulate the operation of the process. Information from the field devices and the controller are typically provided to one or more applications that are executed by the operator workstation to enable an operator to perform a desired function with respect to the process, such as viewing the current state of the process, modifying the process flow, etc.

Einige Prozessregelsysteme, wie zum Beispiel das von Emerson Process Management verkaufte DeltaV® System, benutzen Funktionsblöcke oder Gruppen von Funktionsblöcken, die als Module bezeichnet werden, die sich im Controller oder in unterschiedlichen Feldgeräten befinden, zum Ausführen von Regel- und/oder Überwachungsoperationen. In diesen Fällen kann der Controller oder das andere Gerät ein oder mehrere Funktionsblöcke oder Module, die jeweils Eingänge von anderen Funktionsblöcken empfangen und/oder diesen Ausgänge bereitstellen (entweder im selben Gerät oder in unterschiedlichen Geräten), und eine Prozessoperation wie zum Beispiel das Messen oder Erkennen eines Prozessparameters, das Überwachen eines Geräts oder das Durchführen einer Regeloperation wie zum Beispiel die Implementation einer PID-(Pproportional-Differenzial-Integral)-Regelroutine beinhalten oder ausführen. Die unterschiedlichen Funktionsblöcke und Module in einem Prozessregelsystem werden allgemein zum Kommunizieren miteinander (z.B. über einen Bus) konfiguriert, um eine oder mehrere Prozessregelkreise zu bilden.Some process control systems, such as the DeltaV ® system sold by Emerson Process Management, use function blocks or groups of function blocks called modules located in the controller or in different field devices to perform control and / or monitoring operations. In these cases, the controller or other device may have one or more functional blocks or modules each receiving inputs from and / or providing outputs to other functional blocks (either in the same device or in different devices), and a process operation such as measuring or Recognize a process parameter, monitor a device, or perform a control operation such as the implementation of a PID (Proportional-Differential-Integral) control routine. The different functional blocks and modules in a process control system are generally configured to communicate with each other (eg via a bus) to form one or more process control loops.

Prozess-Controller werden typischerweise zum Ausführen eines/einer anderen Algorithmus, Subroutine oder Regelschleife (die alle Regelroutinen sind) für jede aus einer Reihe von unterschiedlichen Schleifen programmiert, die für solche Durchflussregelschleifen, Temperaturregelschleifen, Druckregelschleifen usw. definiert oder in einem solchen Prozess enthalten sind. Allgemein ausgedrückt, jede solche Regelschleife beinhaltet einen oder mehrere Eingangsblöcke, wie zum Beispiel einen Analogeingang-(AI)-Funktionsblock, einen Einzelausgangsregelblock, wie zum Beispiel Proportional-Differenzial-Integral (PID) oder einen Fuzzy-Logic-Regelfunktionsblock und einen Ausgabeblock wie zum Beispiel einen Analogausgang-(AO)-Funktionsblock. Regelroutinen und die Funktionsblöcke, die solche Routinen implementieren, wurden gemäß einer Reihe von Regeltechniken einschließlich PID-Regelung, Fuzzy-Logic-Regelung und modellbasierten Techniken wie zum Beispiel einem Smith Predictor oder Model Predictive Control (MPC) konfiguriert.Process controllers are typically programmed to execute a different algorithm, subroutine, or control loop (which are all control routines) for each of a number of different loops defined for or included in such flow-rate loops, temperature control loops, pressure control loops, and so on , Generally speaking, each such control loop includes one or more input blocks, such as an analog input (AI) function block, a single output control block such as proportional-differential-integral (PID) or a fuzzy-logic-function block, and an output block such as Example an analog output (AO) function block. Control routines and the functional blocks that implement such routines have been configured according to a variety of control techniques, including PID control, fuzzy logic control, and model-based techniques such as a Smith Predictor or Model Predictive Control (MPC).

Zum Unterstützen der Ausführung der Routinen hat eine typische Industrie- oder Prozessanlage einen zentralisierten Kontrollraum, der kommunikativ mit einem oder mehreren Prozess-Controllern und Prozess-E/A-Subsystemen verbunden ist, die wiederum mit einem oder mehreren Feldgeräten verbunden sind. Traditionell wurden analoge Feldgeräte mit dem Controller durch Zweidraht- oder Vierdraht-Stromschleifen für Signalübertragung und Stromversorgung verbunden. Ein analoges Feldgerät, das ein Signal zum Kontrollraum (z.B. einem Sensor oder Sender) überträgt, moduliert den durch die Stromschleife fließenden Strom, so dass der Strom proportional zur erfassten Prozessvariablen ist. Andererseits werden analoge Feldgeräte, die eine Aktion unter der Kontrolle des Kontrollraums ausführen, durch die Größe des Stroms durch die Schleife geregelt.To support the execution of routines, a typical industrial or process plant has a centralized control room communicatively connected to one or more process controllers and process I / O subsystems, which in turn are connected to one or more field devices. Traditionally, analog field devices have been connected to the controller through two-wire or four-wire signal transmission and power current loops. An analog field device transmitting a signal to the control room (e.g., a sensor or transmitter) modulates the current flowing through the current loop so that the current is proportional to the sensed process variable. On the other hand, analog field devices that perform an action under the control of the control room are governed by the magnitude of the current through the loop.

Mit zunehmender Datenübertragungsmenge beinhaltet ein besonders wichtiger Aspekt des Prozessregelsystem-Designs die Art und Weise, in der Feldgeräte kommunikativ miteinander, mit Controllern und anderen Systemen oder Geräten in einem Prozessregelsystem oder einer Prozessanlage gekoppelt sind. Im Allgemeinen werden die verschiedenen Kommunikationskanäle, Strecken und Pfade, die den Betrieb der Feldgeräte innerhalb des Prozessregelsystems ermöglichen, allgemein kollektiv als Ein-/Ausgangs-(E/A)-Kommunikationsnetzwerk bezeichnet.As the amount of data transfer increases, a particularly important aspect of the process control system design includes the manner in which field devices are communicatively coupled to each other, to controllers and other systems or devices in a process control system or process plant. In general, the various communication channels, routes and paths that enable operation of the field devices within the process control system, collectively referred to collectively as the input / output (I / O) communication network.

Die Kommunikationsnetztopologie und die physischen Verbindungen oder Pfade, die zum Implementieren eines E/A-Kommunikationsnetzes benutzt werden, können einen erheblichen Einfluss auf die Robustheit oder Integrität von Feldgerätkommunikationen haben, besonders dann, wenn das Netzwerk nachteiligen Umweltfaktoren oder schwierigen Bedingungen ausgesetzt ist. Diese Faktoren und Bedingungen können die Integrität von Kommunikationen zwischen einem oder mehreren Feldgeräten, Controllern usw. umfassen. Die Kommunikationen zwischen den Controllern und den Feldgeräten sind besonders empfindlich für solche Unterbrechungen, insofern als die Überwachungsanwendungen oder Regelroutinen typischerweise periodische Aktualisierungen der Prozessvariablen für jede Iteration der Routine benötigen. Kompromittierte Regelkommunikationen könnten daher zu einer reduzierten Effizienz und/oder Rentabilität des Prozessregelsystems sowie zu erhöhtem Verschleiß oder zu Schäden an Ausrüstung sowie zu einer beliebigen Anzahl von potenziell schädlichen Ausfällen führen.The communication network topology and the physical connections or paths used to implement an I / O communication network can have a significant impact on the robustness or integrity of field device communications, especially when the network is exposed to adverse environmental factors or difficult conditions. These factors and conditions may include the integrity of communications between one or more field devices, controllers, and so on. The communications between the controllers and the field devices are particularly sensitive to such interruptions in that the monitoring applications or control routines typically require periodic updates of the process variables for each iteration of the routine. Therefore, compromised regular communications could result in reduced efficiency and / or profitability of the process control system as well as increased wear or damage to equipment as well as any number of potentially harmful failures.

Im Interesse des Gewährleistens von robusten Kommunikationen wurden in Prozessregelsystemen benutzte E/A-Kommunikationsnetze traditionell festverdrahtet. Leider bringen festverdrahtete Netzwerke eine Reihe von Komplexitäten, Herausforderungen und Begrenzungen mit sich. Zum Beispiel, die Qualität von festverdrahteten Netzwerken kann im Laufe der Zeit abnehmen. Ferner sind festverdrahtete E/A-Kommunikationsnetze typischerweise teuer zu installieren, besonders in Fällen, in denen das E/A-Kommunikationsnetz mit einer großen Industrieanlage oder -einrichtung assoziiert ist, die über einen großen Bereich verteilt ist, zum Beispiel eine Ölraffinerie oder eine chemische Anlage, die sich über mehrere 1000 m2 Land erstreckt. Die benötigten langen Verdrahtungswege involvieren typischerweise erhebliche Mengen an Arbeit, Material und Kosten und können durch Verdrahtungsimpedanz und elektromagnetische Störungen herrührende Signalverschlechterung mit sich bringen. Aus diesen und anderen Gründen lassen sich festverdrahtete E/A-Kommunikationsnetze im Allgemeinen schlecht umkonfigurieren, modifizieren oder aktualisieren.In the interest of ensuring robust communications, I / O communication networks used in process control systems have traditionally been hardwired. Unfortunately, hardwired networks involve a number of complexities, challenges and limitations. For example, the quality of hardwired networks may decrease over time. Furthermore, hard-wired I / O communication networks are typically expensive to install, especially in cases where the I / O communications network is associated with a large industrial facility or facility that is distributed over a large area, for example, an oil refinery or a chemical Plant that extends over several 1000 m 2 of land. The required long wiring paths typically involve significant amounts of labor, material, and cost, and can result in signal degradation due to wiring impedance and electromagnetic interference. For these and other reasons, hardwired I / O communication networks are generally difficult to reconfigure, modify, or update.

Es wurde vorgeschlagen, drahtlose E/A-Kommunikationsnetze zum Lindern von einigen der mit festverdrahteten E/A-Netzwerken assoziierten Schwierigkeiten zu benutzen. Zum Beispiel, die US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003/0043052 mit dem Titel “Apparatus for Providing Redundant Wireless Access to Field Devices in a Distributed Control System,”, deren gesamte Offenbarung hierin ausdrücklich durch Bezugnahme eingeschlossen ist, offenbart ein System unter Verwendung von drahtlosen Kommunikationen zum Verbessern oder Ergänzen der Benutzung von festverdrahteten Kommunikationen.It has been proposed to use wireless I / O communication networks to alleviate some of the difficulties associated with hardwired I / O networks. For example, US Patent Application Publication No. 2003/0043052 entitled "Apparatus for Providing Redundant Wireless Access to Field Devices in a Distributed Control System," the entire disclosure of which is expressly incorporated herein by reference, discloses a system using wireless communications to enhance or supplement the use of hardwired communications.

Die Abhängigkeit von drahtlosen Kommunikationen für regelbezogene Übertragungen war herkömmlicherweise unter anderem auf Grund von Zuverlässigkeitsbedenken begrenzt. Wie oben beschrieben, beruhen moderne Überwachungsanwendungen und Prozessregelung auf einer zuverlässigen Datenkommunikation zwischen dem Controller und den Feldgeräten, um optimale Regelniveaus zu erzielen. Ferner führen typische Controller Regelalgorithmen mit hohen Geschwindigkeiten aus, um unerwünschte Abweichungen im Prozess schnell zu korrigieren. Unerwünschte Umweltfaktoren oder andere nachteilige Bedingungen können intermittierende Störungen erzeugen, die die schnellen Kommunikationen behindern oder verhindern können, die zum Unterstützen einer solchen Ausführung von Überwachungs- und Regelalgorithmen nötig sind. Glücklicherweise sind drahtlose Netzwerke im Laufe der letzten beiden Jahrzehnte weitaus robuster geworden, so das drahtlose Kommunikationen in einigen Typen von Prozessregelsystemen zuverlässig benutzt werden können.The reliance on wireless communications for rule-based transmissions has traditionally been limited, among other things, due to reliability concerns. As described above, modern monitoring applications and process control rely on reliable data communication between the controller and the field devices to achieve optimal control levels. Furthermore, typical controllers perform control algorithms at high speeds to quickly correct unwanted deviations in the process. Undesirable environmental factors or other adverse conditions may create intermittent disturbances that may hinder or prevent the rapid communications needed to support such execution of monitoring and control algorithms. Fortunately, wireless networks have become much more robust over the last two decades, so that wireless communications can be reliably used in some types of process control systems.

Die Leistungsaufnahme ist jedoch weiterhin ein verkomplizierender Faktor bei der Nutzung von drahtlosen Kommunikationen in Prozessregelanwendungen. Da drahtlose Feldgeräte physisch vom E/A-Netzwerk abgetrennt sind, müssen die Feldgeräte typischerweise ihre eigene Stromquelle haben. Demgemäß können Feldgeräte batteriegespeist sein, Solarstrom ziehen oder Umgebungsenergie wie Vibration, Wärme, Druck usw. abzweigen. Für diese Geräte kann die für Datenübertragung verbrauchte Energie einen erheblichen Anteil des Gesamtenergieverbrauchs ausmachen. In der Tat kann während des Prozesses des Einrichtens und Führens einer drahtlosen Kommunikationsverbindung mehr Strom verbraucht werden als bei anderen wichtigen von dem Feldgerät durchgeführten Operationen wie die Schritte, die zum Erfassen oder Erkennen der gemessenen Prozessvariablen ausgeführt werden. Zum Reduzieren der Leistungsaufnahme in drahtlosen Prozessregelsystemen, und um somit die Batterielebensdauer zu verlängern, wurde vorgeschlagen, ein drahtloses Regelsystem zu implementieren, in dem die Feldgeräte, wie zum Beispiel Sensoren, auf nichtperiodische, langsame oder intermittierende Weise mit dem Controller kommunizieren. In einem Fall können die Feldgeräte mit dem Controller nur dann kommunizieren oder Prozessvariablenmesswerte zu ihm senden, wenn eine erhebliche Änderung in einer Prozessvariablen erkannt wurde, die zu nichtperiodischen Kommunikationen mit dem Controller führen. However, power consumption continues to be a complicating factor in the use of wireless communications in process control applications. Because wireless field devices are physically isolated from the I / O network, the field devices typically must have their own power source. Accordingly, field devices may be battery powered, draw solar power, or branch ambient energy such as vibration, heat, pressure, and so on. For these devices, the energy consumed for data transmission can make up a significant proportion of the total energy consumption. In fact, during the process of establishing and maintaining a wireless communication link, more power may be consumed than in other important operations performed by the field device, such as the steps performed to acquire or recognize the measured process variables. To reduce power consumption in wireless process control systems, and thus to extend battery life, it has been proposed to implement a wireless control system in which the field devices, such as sensors, communicate with the controller in a non-periodic, slow or intermittent manner. In one case, the field devices may only communicate with the controller or send process variable measurements to it when a significant change in a process variable has been detected that results in non-periodic communications with the controller.

Eine Regeltechnik, die zum Handhaben von nichtperiodischen Prozessvariablen-Messwertaktualisierungen entwickelt wurde, benutzt ein Regelsystem, das eine Anzeige einer erwarteten Prozessantwort auf das Regelsignal bereitstellt und führt, das vom Controller zwischen den seltenen oder nichtperiodischen Messwertaktualisierungen erzeugt wird. Eine erwartete Prozessantwort kann mit einem mathematischen Modell entwickelt werden, das eine erwartete Prozessantwort auf ein Regelsignal für eine gegebene Messwertaktualisierung berechnet. Ein Beispiel für diese Technik ist im US-Patent Nr. 7,587,252 mit dem Titel “Non-Periodic Control Communications in Wireless and Other Process Control Systems” beschrieben, dessen Offenbarung hierin ausdrücklich durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Insbesondere offenbart dieses Patent ein Regelsystem mit einem Filter, das eine Anzeige einer erwarteten Prozessantwort auf ein Regelsignal nach dem Empfang einer nichtperiodischen Prozessvariablen-Messwertaktualisierung erzeugt und die erzeugte Anzeige der erwarteten Prozessantwort bis zur Ankunft der nächsten nichtperiodischen Prozessvariablen-Messwertaktualisierung führt. Als ein weiteres Beispiel, das US-Patent Nr. 7,620,460 mit dem Titel “Process Control With Unreliable Communications”, dessen gesamte Offenbarung hierin ausdrücklich durch Bezugnahme eingeschlossen ist, offenbart ein System, das ein Filter beinhaltet, das eine Anzeige einer erwarteten Antwort auf das Regelsignal bereitstellt, aber das Filter weiter modifiziert, um eine Messung der Zeit einzubeziehen, die seit einer letzten nichtperiodischen Messwertaktualisierung verstrichen ist, um eine genauere Anzeige der erwarteten Prozessantwort zu erzeugen. A control technique developed for handling non-periodic process variable measured value updates utilizes a control system that provides and maintains an indication of an expected process response to the control signal generated by the controller between the rare or non-periodic measured value updates. An expected process response can be developed with a mathematical model that calculates an expected process response to a control signal for a given measurement update. An example of this technique is in U.S. Patent No. 7,587,252 entitled "Non-Periodic Control Communications in Wireless and Other Process Control Systems", the disclosure of which is expressly incorporated herein by reference. In particular, this patent discloses a control system with a filter which generates an indication of an expected process response to a control signal upon receipt of a non-periodic process variable measurement value update and results in the generated expected process response indication until the arrival of the next non-periodic process variable measurement value update. As another example, that U.S. Patent No. 7,620,460 entitled "Process Control With Unreliable Communications," the entire disclosure of which is expressly incorporated herein by reference, discloses a system that includes a filter that provides an indication of an expected response to the control signal but further modifies the filter to provide a measurement the time that has elapsed since a last non-periodic measurement update to produce a more accurate indication of the expected process response.

In vielen Regelanwendungen kann ein Prozessregelsystem jedoch eine Sollwertänderung während einer Prozessoperation empfangen. Im Allgemeinen ändert, wenn ein Sollwert beim Betreiben eines periodisch aktualisierten Regelsystems (z.B. ein festverdrahtetes Regelkommunikationssystem) geändert wird, ein Controller, der zum Durchführen einer Proportionalaktion an dem Fehler zwischen dem Sollwert und der gemessenen Prozessvariablen ausgelegt ist, sofort den Controller-Ausgang, um die Prozessvariable in Richtung des neuen Steady-State-Werts zu treiben. In einem drahtlosen Regelsystem, das seltene, nichtperiodische Messwertaktualisierungen erhält, das wie in den beiden Beispielen oben beschrieben arbeitet, reflektiert jedoch die durch jede neue Messwertaktualisierung reflektierte gemessene Prozessantwort Änderungen, die am Controller-Ausgang vorgenommen wurden, die aufgrund der letzten Messwertaktualisierung durchgeführt wurde, zusätzlich zu Änderungen im Ausgang, die von der Sollwertänderung herrühren, die irgendwann nach dem Empfang der letzten Messwertaktualisierung durchgeführt wurde. In diesem Fall kann die Berechnung der Controller-Reset-Komponente auf der Basis des Controller-Ausgangs und der Zeit seit der letzten Messwertaktualisierung (wie im US-Patent Nr. 7,620,460 beschrieben) die nach der letzten Messwertaktualisierung vorgenommenen Änderungen überkompensieren. Die Prozessantwort auf eine Sollwertänderung kann sich daher je nach dem unterscheiden, wann die Sollwertänderung nach der letzten Messwertaktualisierung vorgenommen wurde. Folglich reagiert dieses System nicht so schnell und robust auf eine Sollwertänderung, weil sich der Controller weiter auf eine zuvor erzeugte (und jetzt veraltete) Anzeige der erwarteten Antwort bei der Entwicklung des Regelsignals nach einer Sollwertänderung verlässt. Um dieses Problem zu überwinden, offenbart die US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013/0184837 mit dem Titel “Compensating for Setpoint Changes in a Non-Periodically Updated Controller”, deren gesamte Offenbarung hierin ausdrücklich durch Bezugnahme eingeschlossen ist, ein System, das ein kontinuierlich aktualisiertes Filter in einer Feedback-Schleife in dem Controller benutzt, um die Operation der geregelten Variable während der Zeiten zu verfolgen, in denen kein neuer Prozessvariablenmesswert empfangen wird, und den Ausgang dieses Controllers benutzt, wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert an dem Controller empfangen wird, aber ansonsten den Ausgang des Filters vom jüngsten Zeitpunkt, an dem ein Messwert der Prozessvariablen empfangen wurde, zum Erzeugen eines Regelsignals benutzt. In diesem System spricht das erzeugte Regelsignal besser an und funktioniert besser, wenn es Änderungen des Sollwerts der Prozessvariablen Zwischenzeiten gibt, in denen Prozessvariablenmesswerte empfangen werden.However, in many control applications, a process control system may receive a setpoint change during a process operation. In general, when a setpoint is changed when operating a periodically updated control system (eg, a hardwired control communication system), a controller configured to perform a proportional action on the fault between the setpoint and the measured process variable immediately changes the controller output drive the process variable towards the new steady-state value. However, in a wireless control system that receives infrequent, non-periodic measurement updates that operates as described in the two examples above, the measured process response reflected by each new measurement update reflects changes made to the controller output that was made based on the last measurement update; in addition to changes in the output resulting from the setpoint change that was made sometime after receiving the last measured value update. In this case, the calculation of the controller reset component may be based on the controller output and the time since the last measurement update (as in U.S. Patent No. 7,620,460 described above) overcompensate the changes made after the last measurement update. The process response to a setpoint change may therefore differ depending on when the setpoint change was made after the last measured value update. Consequently, this system does not respond so quickly and robustly to a setpoint change as the controller continues to rely on a previously generated (and now outdated) indication of the expected response in the development of the control signal after a setpoint change. To overcome this problem, US Patent Application Publication No. 2013/0184837, entitled "Compensating for Setpoint Changes in a Non-Periodically Updated Controller," the entire disclosure of which is expressly incorporated herein by reference, discloses a system that uses a continuous flow system updated filter is used in a feedback loop in the controller to keep track of the controlled variable's operation during times when no new process variable reading is received, and uses that controller's output when a new process variable reading is received at the controller, but otherwise, it uses the output of the filter from the most recent time a measurement value of the process variable was received to generate a control signal. In this system, the generated control signal responds better and works better when there are changes in the setpoint of the process variable split times in which process variable measurements are received.

Außerdem ist es bei der Verwendung von batteriegespeisten Sendern in drahtlosen Regelsystemen wünschenswert, das System zum Halten einer langen Batterielebensdauer einzurichten. Zum Beispiel, zum Erzielen einer Batterielebensdauer von 3-5 Jahren ist es mit derzeitiger Sender- und Batterietechnologie im allgemeinen notwendig, eine Kommunikationsaktualisierungsrate von 8 Sekunden oder mehr zu benutzen. Bei Verwendung einer solchen langsamen Aktualisierungsrate wird jedoch die Anwendung von PID-(Proportional-Integral-Differenzial)-basierter drahtloser Regelung auf Prozesse begrenzt, die eine Prozessantwortzeit von 30 Sekunden oder mehr haben, weil es wichtig ist, dass weiterhin Prozess-Feedback-Messwerte mit einer Rate empfangen werden, die wenigstens das Vierfache der mit der Antwortzeit des Prozesses assoziierten Rate beträgt (d.h. die Umkehr der Prozessantwortzeit), um die Kontrolle über den Prozess zu behalten. In addition, when using battery powered transmitters in wireless control systems, it is desirable to set up the system to maintain a long battery life. For example, to achieve battery life of 3-5 years, with current transmitter and battery technology, it is generally necessary to use a communication update rate of 8 seconds or more. However, using such a slow refresh rate limits the application of PID (Proportional-Integral-Derivative) -based wireless control to processes that have a process response time of 30 seconds or more because it is important to continue to have process feedback measurements is received at a rate at least four times the rate associated with the response time of the process (ie, reversing the process response time) to maintain control of the process.

Darüber hinaus existieren verschiedene Typen von PID-Algorithmen, die zum Adressieren von drahtloser Regelung benutzt werden können, einschließlich solcher, die einen Positionsausgang, z.B. ein 4–20 ma Signal oder Digitalsignal produzieren, das an das Ventil oder andere geregelte Element angelegt wird, um dem Element die endgültige Position mitzuteilen, zu der es sich bewegen soll. Es existieren jedoch auch andere PID-Algorithmen, die geschwindigkeitsbasierte Regelsignale bereitstellen, die das Ventil oder andere geregelte Element anweisen, sich um einen bestimmten Betrag in einer bestimmten Richtung zu bewegen, zum Beispiel durch Anregen des beweglichen Elements für eine bestimmte Zeitdauer. Solche geschwindigkeitsbasierten Regelsignale werden üblicherweise mit Elektromotoren benutzt und erzeugen Regelsignale in Form von gepulsten Signalen (mit einer Pulsbreite, die moduliert ist, um die Zeitdauer anzuzeigen, für die das Ventil angeregt werden muss, damit sich das bewegliche Element über eine bestimmte Zeitperiode bewegt). Geschwindigkeitsbasierte Controller neigen dazu, eine Änderung des Positionssignals gegenüber einem Signal zu erzeugen, das eine Ist-Position anzeigt, die von dem beweglichen Element eingenommen werden soll. So werden geschwindigkeitsbasierte Regelalgorithmen häufig benutzt, um einen inkrementalen (Erhöhen/Verringern) Ausgang an einen Aktuator anzulegen, und können so beim Regeln von Aktuatoren benutzt werden, die möglicherweise kein Positionsfeedback geben.In addition, there are various types of PID algorithms that can be used to address wireless control, including those that produce a position output, eg, a 4-20 ma signal or digital signal, to the valve or other controlled element is created to tell the element the final position to move to. However, other PID algorithms exist that provide speed-based control signals that instruct the valve or other controlled element to move a certain amount in a particular direction, for example, by exciting the movable element for a certain period of time. Such velocity-based control signals are commonly used with electric motors and generate control signals in the form of pulsed signals (having a pulse width that is modulated to indicate the amount of time the valve must be energized for the movable element to move for a certain period of time). Speed-based controllers tend to produce a change in the position signal relative to a signal indicating an actual position to be occupied by the movable element. Thus, rate-based control algorithms are often used to apply an incremental (increase / decrease) output to an actuator, and thus may be used in controlling actuators that may not provide position feedback.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Eine Regeltechnik erlaubt die robuste Regelung eines Prozesses oder einer Regelschleife mit schneller Dynamik mit Bezug auf die Rate, mit der Messwerte einer geregelten Prozessvariable dem Prozess-Controller als Feedback bereitgestellt werden. Insbesondere benutzt die Regeltechnik eine Positions- oder eine Geschwindigkeitsform eines PID-Algorithmus, um Prozesse regeln zu können, in denen dem Controller Prozessvariablenmesswerte oder Feedback-Signale in einem Zeitintervall bereitgestellt werden, das gleich oder sogar größer ist als die Prozessantwortzeit. Insbesondere kann die Regeltechnik zum Bereitstellen einer robusten Regelung in Prozessen mit einer Antwortzeit benutzt werden, die um das Zwei- bis Vierfache geringer ist als das Feedback-Zeitintervall. Solche Situationen können beispielsweise dann entstehen, wenn drahtlose Regelung benutzt wird, in der die Prozessvariablen-Feedback-Messwerte dem Controller drahtlos, intermittierend oder in einem Zeitintervall bereitgestellt werden, das kleiner, nahe an der oder sogar größer als die Antwortzeit des Prozesses ist. A control technique allows the robust control of a fast dynamics process or loop with respect to the rate at which measured values of a controlled process variable are provided to the process controller as feedback. In particular, the control technique uses a position or velocity form of a PID algorithm to control processes in which the controller is provided with process variable measurements or feedback signals in a time interval equal to or even greater than the process response time. In particular, the control technique may be used to provide robust control in processes having a response time that is two to four times less than the feedback time interval. Such situations may arise, for example, when wireless control is used in which the process variable feedback measurements are provided to the controller wirelessly, intermittently, or at a time interval that is less than or even greater than the response time of the process.

Die offenbarte Geschwindigkeits-PID-Regelroutine kann in vielen verschiedenen Situationen angewendet werden, wie zum Beispiel zum Ausführen von Regelung mit einer drahtlosen Messung, wenn der Aktuator eine inkrementale Eingabe erfordert und kein Positionsfeedback zum Controller zur Verfügung steht, um eine Regelung mit verdrahteten Messungen durchzuführen, wenn es eine Schnittstelle zu einem Aktuator gibt, der eine Positions- oder Inkrementaleingabe verlangt, und um herkömmliche Installationen sowie neuere Installationen anzugehen, bei denen drahtlose Messungen bei der Regelung benutzt werden. Außerdem kann eine Abstimmung der Geschwindigkeitsform des PID-Algorithmus auf der Basis des Prozessgewinns und von Dynamik durchgeführt werden und ist von der drahtlosen Kommunikationsrate unabhängig. Darüber hinaus hält die Geschwindigkeitsform der PID-Regelroutine automatisch die letzte Ausgabeposition bei Kommunikationsverlust und ermöglicht eine stoßfreie Wiederherstellung, wenn die Kommunikationen wiederhergestellt sind.The disclosed speed PID control routine may be used in many different situations, such as to perform control with wireless measurement when the actuator requires incremental input and no position feedback is available to the controller to perform closed loop control if there is an interface to an actuator that requires position or incremental input, and to address traditional installations as well as newer installations that use wireless measurements in the control. In addition, tuning the speed of the PID algorithm can be done based on process gain and dynamics, and is independent of the wireless communication rate. In addition, the PID control routine's speed mode automatically maintains the last delivery position in the event of a loss of communication and allows bumpless recovery when the communications are restored.

In einem Fall beinhaltet der Controller, der die neue Regeltechnik implementiert, einen anderen Aufbau dahingehend, dass unterschiedliche Proportional-, Integral- und Differenzial-Regelsignalkomponenten erzeugt und zum Erzeugen eines Differenzial- oder bewegungsbasierten Regelsignals benutzt werden, das dann zu dem geregelten Gerät wie zum Beispiel einem Ventil gesendet wird, um den Betrieb des geregelten Geräts und somit den Prozess zu regeln. Diese Differenzial- oder geschwindigkeitsbasierte Regelform erzeugt ein Regelsignal, das besser funktioniert als standardmäßige PID-Regelung in Anwesenheit von langsamen Prozessvariablen-Feedback-Messwerten. Insbesondere erzeugt der Controller, der diese Regeltechnik anwendet, bei jeder Controller-Iteration einen Differenzial-Proportionalwert, der die Differenz zwischen einer vorherigen Proportionalregelsignalkomponente und einer neu berechneten Proportionalregelsignalkomponente repräsentiert, und dieser Differenzial-Proportionalwert wird als die Basis für jedes neue Regelsignale vom Controller benutzt. Es können jedoch auch verschiedene andere Regelsignalkomponenten, zum Beispiel eine Differenzial- und/oder eine Integralregelsignalkomponente hinzugefügt oder mit der Differenzial-Proportional-Regelsignalkomponente kombiniert werden, wenn ein neues Prozessvariablen-Messwertsignal am Controller zur Verfügung steht. Diese beiden Regelsignalkomponenten können auch auf Differenzialen zwischen neu berechneten Werten und zuvor berechneten Werten basieren. Insbesondere kann eine neue Differenzialkomponente während der Controller-Iterationen berechnet werden, bei denen ein neu empfangener Wert einer Prozessvariablenmessung am Controller zur Verfügung steht. Ebenso kann eine neue Integralkomponente mit einem kontinuierlich aktualisierten Filter entwickelt werden, das eine neue Anzeige einer erwarteten Antwort des Prozesses für jede Regelroutinen-Iteration des Controllers erzeugt. Der Ausgang des kontinuierlich aktualisierten Filters wird jedoch zum Erzeugen einen neuen Integralkomponente nur dann verwendet, wenn ein neuer Wert einer Prozessvariablenmessung empfangen wird. Zu anderen Zeiten wird die Integralregelsignalkomponente auf null gesetzt.In one case, the controller implementing the new control technology includes a different structure in that different proportional, integral, and derivative control signal components are generated and used to generate a differential or motion based control signal, which is then sent to the regulated device, such as the Example, a valve is sent to regulate the operation of the controlled device and thus the process. This differential or velocity based control generates a control signal that works better than standard PID control in the presence of slow process variable feedback measurements. In particular, at each controller iteration, the controller applying this control technique generates a differential proportional value representing the difference between a previous proportional control signal component and a recalculated proportional control signal component, and this differential proportional value is used as the basis for each new control signal from the controller , However, various other control signal components, for example, a differential and / or an integral control signal component may also be added or combined with the differential proportional control signal component when a new process variable measured value signal is available at the controller. These two control signal components can also be based on differentials between recalculated values and previously calculated values. In particular, a new differential component may be calculated during the controller iterations in which a newly received value of a process variable measurement is available at the controller. Also, a new integral component may be developed with a continuously updated filter that generates a new indication of an expected response of the process for each controller routine iteration of the controller. However, the output of the continuously updated filter is used to generate a new integral component only when a new value of process variable measurement is received. At other times, the integral control signal component is set to zero.

Die hierin offenbarte geschwindigkeitsbasierte PID-Regeltechnik benutzt die Differenzialsignalform zum Erzeugen eines Regelsignals, das sich rasch an Änderungen im Sollwert (sogar zwischen Zeiten, in denen ein Prozessvariablen-Feedback-Signal am Eingang des Controllers anliegt) anpasst und dabei weiterhin eine robuste und stabile Regelung in Anwesenheit von langsam empfangenen (z.B. intermittierenden) Feedback-Signalen bereitstellt, einschließlich Feedback-Signalen, die mit einer Rate empfangen werden, die kleiner (z.B. sogar zwei- bis viermal kleiner als), nahe bei der oder größer als die Umkehr der Antwortzeit des geregelten Prozesses ist. The velocity-based PID control technique disclosed herein uses the differential waveform to generate a control signal that rapidly adapts to changes in the set point (even between times when a process variable feedback signal is applied to the input of the controller) while still providing robust and stable control in the presence of slowly received (eg intermittent) feedback signals, including feedback signals received at a rate smaller (eg, even two to four times smaller than) close to or greater than the inverse of the response time of the regulated process.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften, periodisch aktualisierten, festdrahteten Prozessregelsystems. 1 FIG. 10 is a block diagram of an exemplary periodically updated hardwired process control system.

2 ist eine Kurve, die eine Prozessausgangsantwort auf einen Prozesseingang für ein beispielhaftes, periodisch aktualisiertes, festverdrahtetes Prozessregelsystems einschließlich der Prozessantwortzeit illustriert. 2 FIG. 10 is a graph illustrating a process output response to a process input for an exemplary periodically updated hardwired process control system including the process response time. FIG.

3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für ein drahtloses Prozessregelsystem mit einem Controller illustriert, der langsame oder nichtperiodische Feedback-Eingaben empfängt. 3 Figure 10 is a block diagram illustrating an example of a wireless process control system with a controller receiving slow or non-periodic feedback inputs.

4A ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Controllers, der eine robuste Kompensation von Sollwertänderungen oder Störgrößenbeaufschlagungen in einem nichtperiodisch aktualisierten, drahtlosen Prozessregelsystem zulässt. 4A FIG. 10 is a block diagram of an example controller that provides robust compensation for setpoint changes or disturbance inputs in a non-periodically updated wireless process control system.

4B ist eine Kurve, die die Prozessausgangsantwort eines beispielhaften Controllers von 4A illustriert, während der Controller auf mehrere Sollwertänderungen antwortet. 4B is a graph showing the process output response of an example controller of 4A illustrated while the controller responds to multiple setpoint changes.

5 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Controllers, der eine Sollwertänderungskompensation in einem nichtperiodisch aktualisierten Prozessregelsystem durchführt, in dem der Controller eine Prozess-und/oder Messverzögerung im Feedback-Signal kompensiert. 5 FIG. 10 is a block diagram of an example controller that performs setpoint change compensation in a non-periodically updated process control system in which the controller compensates for a process and / or measurement delay in the feedback signal.

6 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Controllers, der Sollwertänderungskompensation in einem nichtperiodisch aktualisierten Prozessregelsystem durchführt, in dem der Prozess-Controller einen Differenzial-, oder Raten-, Beitrag zum Bestimmen eines Regelsignals benutzt. 6 10 is a block diagram of an example controller that performs setpoint change compensation in a non-periodically updated process control system in which the process controller uses a differential, or rate, contribution to determining a control signal.

7 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Controllers, der Sollwertänderungskompensation in einem nichtperiodisch aktualisierten Prozessregelsystem durchführt, in dem der Prozess-Controller zusätzliche Controller-Eingangsdaten empfängt, die von einem Feldgerät, einem Regelelement oder einem anderen stromabwärtigen Gerät bereitgestellt werden, um eine Antwort im Ablauf des Prozesses zu beeinflussen. 7 FIG. 10 is a block diagram of an example controller that performs setpoint change compensation in a non-periodically updated process control system in which the process controller receives additional controller input data provided by a field device, controller, or other downstream device to provide a response in the process flow to influence.

8 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Controllers, der Sollwertänderungskompensation in einem nichtperiodisch aktualisierten Prozessregelsystem durchführt, in dem der Prozess-Controller die Verwendung von tatsächlichen oder implizierten Controller-Eingangsdaten für ein Feldgerät aufnimmt. 8th FIG. 10 is a block diagram of an example controller that performs setpoint change compensation in a non-periodically updated process control system in which the process controller receives the use of actual or implied controller input data for a field device.

9 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PI-Controllers, der eine robuste Kompensation von Sollwertänderungen oder Störgrößenbeaufschlagungen in einem Prozessregelsystem als Reaktion auf langsam empfangene Prozessvariablen-Messwertsignale zulässt. 9 FIG. 10 is a block diagram of an exemplary rate-based PI controller that allows for robust compensation of setpoint changes or disturbance inputs in a process control system in response to slowly received process variable measured value signals.

10 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PID-Controllers, der eine robuste Kompensation von Sollwertänderungen oder Störgrößenbeaufschlagung in einem Prozessregelsystem als Reaktion auf langsam empfangene Prozessvariablen-Messwertsignale zulässt. 10 FIG. 10 is a block diagram of an exemplary rate-based PID controller that allows for robust compensation of setpoint changes or disturbance loading in a process control system in response to slowly received process variable measured value signals.

11A ist eine Kurve, die die simulierte Prozessantwort eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PID-Controllers des Standes der Technik sowohl in einer verdrahteten als auch in einer drahtlosen Konfiguration als Reaktion auf eine Sollwertänderung in der primären Regelvariablen und mit einer Prozessantwortzeit von 8 Sekunden illustriert. 11A FIG. 10 is a graph illustrating the simulated process response of an exemplary prior art velocity-based PID controller in both a wired and a wireless configuration in response to a setpoint change in the primary control variable and with a process response time of 8 seconds. FIG.

11B ist eine Kurve, die die simulierte Prozessantwort eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PID-Controllers gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl in einer verdrahteten als auch in einer drahtlosen Konfiguration als Reaktion auf eine Sollwertänderung in der primären Regelvariablen und mit einer Prozessantwortzeit von 8 Sekunden illustriert. 11B FIG. 10 is a graph illustrating the simulated process response of an exemplary rate-based PID controller according to the present invention in both a wired and a wireless configuration in response to a setpoint change in the primary control variable and with a process response time of 8 seconds. FIG.

12A ist eine Kurve, die die simulierte Prozessantwort eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PID-Controllers des Standes der Technik sowohl in einer verdrahteten können als auch in einer drahtlosen Konfiguration als Reaktion auf eine Sollwertänderung in der primären Regelvariablen und mit einer Prozessantwortzeit von 3 Sekunden illustriert. 12A FIG. 10 is a graph depicting the simulated process response of an exemplary prior art velocity-based PID controller in both a wired and a wireless configuration in response to a setpoint change in the primary control variable. FIG and illustrated with a process response time of 3 seconds.

12B ist eine Kurve, die die simulierte Prozessantwort eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PID-Controllers gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl in einer verdrahteten als auch in einer drahtlosen Konfiguration als Reaktion auf eine Sollwertänderung in der primären Regelvariablen und mit einer Prozessantwortzeit von 3 Sekunden illustriert. 12B FIG. 10 is a graph illustrating the simulated process response of an exemplary rate-based PID controller according to the present invention in both a wired and wireless configuration in response to a setpoint change in the primary control variable and a 3 second process response time. FIG.

13A ist eine Kurve, die die simulierte Prozessantwort eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PID-Controllers sowohl in einer verdrahteten als auch in einer drahtlosen Konfiguration als Reaktion auf eine Störungsänderung und mit einer Prozessantwortzeit von 8 Sekunden illustriert. 13A FIG. 10 is a graph illustrating the simulated process response of an exemplary rate-based PID controller in both a wired and wireless configuration in response to a fault change and with a process response time of 8 seconds. FIG.

13B ist eine Kurve, die die simulierte Prozessantwort eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PID-Controllers gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl in einer verdrahteten als auch in einer drahtlosen Konfiguration als Reaktion auf eine Störungsänderung und mit einer Prozessantwortzeit von 8 Sekunden illustriert. 13B FIG. 10 is a graph illustrating the simulated process response of an exemplary rate-based PID controller according to the present invention in both a wired and wireless configuration in response to a change in interference and with a process response time of 8 seconds. FIG.

14A ist eine Kurve, die die simulierte Prozessantwort eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PID-Controllers des Standes der Technik sowohl in einer verdrahteten als auch in einer drahtlosen Konfiguration als Reaktion auf eine Störungsänderung und mit einer Prozessantwortzeit von 3 Sekunden illustriert. 14A FIG. 10 is a graph illustrating the simulated process response of an exemplary prior art velocity-based PID controller in both a wired and wireless configuration in response to a disturbance change and with a 3 second process response time. FIG.

14B ist eine Kurve, die die simulierte Prozessantwort eines beispielhaften geschwindigkeitsbasierten PID-Controllers gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl in einer verdrahteten als auch in einer drahtlosen Konfiguration als Reaktion auf eine Störungsänderung und mit einer Prozessantwortzeit von 3 Sekunden illustriert. 14B FIG. 10 is a graph illustrating the simulated process response of an exemplary rate-based PID controller according to the present invention in both a wired and wireless configuration in response to a disturbance change and with a 3 second process response time.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Eine Regeltechnik kann zum Durchführen von Regelung in einer Prozessschleife benutzt werden, in der Prozessmesswert-Feedback-Signale langsam oder intermittierend empfangen werden, und ist besonders nützlich, wenn die Prozessmesswert-Feedback-Signale mit einer Rate empfangen werden, die niedriger als, oder ähnlich wie oder nur geringfügig höher ist als die Rate, mit der die Prozessdynamik geregelt wird, wie zum Beispiel die Umkehr der Prozessantwortzeit. Dieser Controller kann beispielsweise in Controllern benutzt werden, die Prozessmesswertsignale als Feedback-Signale auf eine langsame und/oder nichtperiodische Weise und insbesondere mit einer Rate empfangen, die niedriger oder in derselben Größenordnung oder anderweitig ähnlich ist wie die Prozessantwortrate der geregelten Prozessdynamik (d.h. die Umkehr der Prozessantwortzeit für die geregelte Prozessvariable). In einem Fall erzeugt die Regeltechnik ein Regelsignal zur Verwendung beim Regeln eines Prozessgeräts, wie zum Beispiel eines Ventils, durch Kombinieren eines Proportionalbeitragssignals mit einem oder mehreren aus einem Differenzialbeitragssignal und einem Integralbeitragssignal. In einem Fall, in dem ein geschwindigkeitsbasierter PID-Algorithmus benutzt wird, erzeugt der Controller einen Proportionalbeitragswert von einer Differenz zwischen einem Sollwert und einem zuletzt empfangenen Prozessvariablenmesswert-Feedback-Signal. Dieses Fehlersignal wird dann mit einem Gewinnsignal multipliziert und an eine Differenzeinheit angelegt, die die Änderung in diesem Signal seit dem letzten Ausführungszyklus des Controllers bestimmt. Ferner kann eine Differenzialeinheit das Fehlersignal empfangen und führt eine Differenzialberechnung an dem Fehlersignal im Wesentlichen unter Beteiligung eines Differenzials des Fehlersignals über die Zeit seit dem Empfang des letzten Messwertsignals am Controller durch. Der Ausgang des/der Differentialmoduls oder -berechnung wird auch einer Änderungserkennungseinheit oder einer Differenzeinheit bereitgestellt, die die Differenz zwischen dem aktuellen Ausgang der Differenzialberechnung und dem vorherigen Wert bestimmt, der bei der Berechnung eines Regelsignals benutzt wurde. Ebenso empfängt und integriert (z.B. summiert) eine Integralberechnungseinheit die Differenz des Regelsignals wie durch die Proportional- und Differenzialeinheiten erzeugt. Der Ausgang des Summierers wird an ein Filter angelegt, das den Summiererausgang filtert, um ein Integralbeitragssignal zu erzeugen. Dieser Integralbeitrag wird jedoch an einen Summierer angelegt, der diesen Beitrag mit dem Ausgang des Regelsignals nur dann summiert, wenn dem Controller ein neuer Feedback-Wert bereitgestellt wird, d.h. der Integralbeitrag wird für alle Controller-Iterationen mit Ausnahme derjenigen auf null gesetzt, bei denen dem Controller ein neues Feedback-Signal zur Verfügung steht.  A control technique may be used to perform closed loop control in a process loop in which process measurement feedback signals are received slowly or intermittently, and is particularly useful when receiving the process measurement feedback signals at a rate lower than, or similar how or only slightly higher than the rate at which the process dynamics are controlled, such as reversing the process response time. This controller may be used, for example, in controllers that receive process measurement signals as feedback signals in a slow and / or non-periodic manner, and more particularly at a rate that is lower or the same magnitude or otherwise similar to the process response rate of the controlled process dynamics (ie, reverse the process response time for the controlled process variable). In one case, the control technique generates a control signal for use in controlling a process device, such as a valve, by combining a proportional contribution signal with one or more of a differential contribution signal and an integral contribution signal. In a case where a rate-based PID algorithm is used, the controller generates a proportional contribution value from a difference between a setpoint and a last received process variable feedback feedback signal. This error signal is then multiplied by a gain signal and applied to a difference unit which determines the change in that signal since the last execution cycle of the controller. Further, a differential unit may receive the error signal and performs a differential calculation on the error signal substantially involving a differential of the error signal over time since the receipt of the last measurement value signal at the controller. The output of the differential module or calculation is also provided to a change detection unit or a difference unit which determines the difference between the current output of the differential calculation and the previous value used in the calculation of a control signal. Likewise, an integral calculation unit receives and integrates (e.g., sums) the difference of the control signal as generated by the proportional and differential units. The output of the summer is applied to a filter which filters the summer output to produce an integral contribution signal. However, this integral contribution is applied to a summer, which sums this contribution to the output of the control signal only when a new feedback value is provided to the controller, i. the integral contribution is set to zero for all controller iterations except those where the controller has a new feedback signal.

Allgemein ausgedrückt, das kontinuierlich aktualisierte Filter der Integralbeitragseinheit im Controller erzeugt eine Anzeige einer erwarteten Prozessantwort (die auch als Feedback-Beitrag bezeichnet wird) bei jeder Regelroutinen-Iteration des Controllers, trotz des langsamen oder nichtperiodischen Empfangs von Prozessvariablen-Messwertaktualisierungen von Feldgeräten. Das kontinuierlich aktualisierte Filter benutzt teilweise eine zuvor erzeugte Anzeige einer erwarteten Antwort von der letzten Regelroutinen-Iteration und der Regelroutinenablaufperiode zum Erzeugen der Anzeige einer erwarteten Antwort bei jeder Regelroutinen-Iteration. Zusätzlich stellt ein Integralausgangsschalter in dem Controller einen Ausgang des kontinuierlich aktualisierten Filters als Feedback-Beitrag bereit, wie zum Beispiel als Integral-(auch Reset genannt)Beitrag auf der Basis der neuesten Messwertanzeige zu dem Regelsignal bereit. Allgemein ausgedrückt, der Integralausgangsschalter stellt eine erwartete Prozessantwort wie von dem kontinuierlich aktualisierten Filter zu dem Zeitpunkt erzeugt, an dem die letzte Messwertaktualisierung vom Controller empfangen wurde, oder einen Nullwert in einer Geschwindigkeitsform des PID-Controllers als der Integral- oder Reset-Beitrag zu dem Regelsignal bei jeder Iteration des Controllers bereit, bei der kein neues Messwertsignal zur Verfügung steht. Wenn eine neue Messwertaktualisierung zur Verfügung steht, dann rastet sich der Integralausgangsschalter auf eine neue Anzeige der vom kontinuierlich aktualisierten Filter erzeugten erwarteten Prozessantwort (auf der Basis einer Anzeige der neuen Messwertaktualisierung) und stellt die neue erwartete Prozessantwort als Integralbeitrag des Regelsignals bereit. Folglich bestimmt der Controller mithilfe des kontinuierlich aktualisierten Filters eine neue erwartete Antwort des Prozesses bei jeder Controller-Iteration, wobei jede neue erwartete Prozessantwort den Einfluss einer Sollwertänderung oder einer Aufschaltungsänderung reflektiert, die zeitlich zwischen Messwertaktualisierungen gemacht wurde und die den Controller-Ausgang bei der Entwicklung des Regelsignals beeinflusst, obwohl die Integral- oder Reset-Komponente des Regelsignals nur dann geändert wird, wenn ein neuer Messwert am Controller zur Verfügung steht.Generally speaking, the continuously updated integral contribution filter in the controller generates an expected process response indication (also referred to as feedback contribution) at each controller routine iteration, despite the slow or non-periodic receipt of process variable measurement value updates from field devices. The continuously updated filter partially utilizes a previously generated indication of an expected response from the last routine iteration and the policy routine expiration period to generate the indication of an expected response at each routine iteration. In addition, an integral output switch in the controller provides an output of the continuously updated filter as a feedback contribution, such as an integral (also called Reset) contribution based on the most recent readings to the control signal. Generally speaking, the integral output switch produces an expected process response as from the continuously updated filter at the time the last measurement update was received from the controller, or a zero value in a velocity form of the PID controller as the integral or Reset contribution to the control signal at each iteration of the controller ready, in which no new measured value signal is available. When a new measurement update is available, the integral output switch snaps to a new indication of the expected process response generated by the continuously updated filter (based on an indication of the new measurement update) and provides the new expected process response as the integral contribution of the control signal. Thus, using the continuously updated filter, the controller determines a new expected response of the process at each controller iteration, with each new expected process response reflecting the impact of a set point change or upshift that occurred between measured value updates and the controller output during development of the control signal, although the integral or reset component of the control signal is changed only when a new measured value is available at the controller.

1 illustriert ein Prozessregelsystem 10, das zum Implementieren der beschriebenen Regelmethodiken verwendet werden kann. Das Prozessregelsystem 10 beinhaltet einen Prozess-Controller 11, der mit einer Datenhistorie 12 und mit einer oder mehreren Host-Workstations oder Computern 13 (bei denen es sich um PCs, Workstations usw. eines beliebigen Typs handeln kann) jeweils mit einem Anzeigeschirm 14 verbunden ist. Der Controller 11 ist auch mit Feldgeräten 1522 über Ein-/Ausgabe-(E/A)-Karten 26 und 28 verbunden. Die Datenhistorie 12 kann von einem beliebigen gewünschten Typ von Datensammeleinheit mit einem beliebigen gewünschten Speichertyp und einer beliebigen gewünschten oder bekannten Software, Hardware oder Firmware zum Speichern von Daten sein. Der Controller 11 ist in 1 kommunikativ mit den Feldgeräten 1522 über ein festverdrahtetes Kommunikationsnetz und Kommunikationsschema verbunden. 1 illustrates a process control system 10 that can be used to implement the described policy methodologies. The process control system 10 includes a process controller 11 that with a data history 12 and with one or more host workstations or computers 13 (which may be PCs, workstations, etc.) of any type, each with a display screen 14 connected is. The controller 11 is also with field devices 15 - 22 via input / output (I / O) cards 26 and 28 connected. The data history 12 may be any desired type of data collection unit having any desired storage type and any desired or known software, hardware or firmware for storing data. The controller 11 is in 1 communicative with the field devices 15 - 22 connected via a hardwired communication network and communication scheme.

Im Allgemeinen können die Feldgeräte 1522 beliebige Gerätetypen wie Sensoren, Ventile, Sender, Positionieren usw. sein, während die E/A-Karten 26 und 28 beliebige Typen von E/A-Geräten sein können, die einem beliebigen gewünschten Kommunikations- oder Controller-Protokoll entsprechen. Der Controller 11 beinhaltet einen Prozessor 23, der eine oder mehrere in einem Speicher 24 gespeicherte Prozessregelroutinen (oder ein/e/n beliebige/s/n Modul, Block oder Subroutine davon) implementiert oder überwacht. Allgemein ausgedrückt, der Controller 11 kommuniziert mit den Geräten 1522, den Host-Computern 13 und der Datenhistorie 12 zum Regeln eines Prozesses auf eine beliebige gewünschte Weise. Darüber hinaus implementiert der Controller 11 eine Regelstrategie oder ein Regelschema mittels dessen, was üblicherweise als Funktionsblöcke bezeichnet wird, wobei jeder Funktionsblock ein Objekt oder ein anderer Teil (z.B. eine Subroutine) einer Gesamtregelroutine ist, die in Verbindung mit anderen Funktionsblöcken (über Links genannte Kommunikationen) arbeitet, um Prozessregelschleifen innerhalb des Prozessregelsystems 10 zu implementieren. Funktionsblöcke führen typischerweise eines aus einer Eingangsfunktion wie die mit einem Sender, einem Sensor oder einer oder einem anderen Prozessparametermessgerät assoziierte, einer Regelfunktion wie die mit einer Regelroutine assoziierte, die PID, Fuzzy Logic usw. Regelung durchführt, oder einer Ausgabefunktion aus, die den Betrieb eines Geräts wie eines Ventils regelt, um eine physische Funktion innerhalb des Prozessregelsystems 10 durchzuführen. Es existieren natürlich auch Hybrid- und andere Typen von Funktionsblöcken, die hierin verwendet werden können. Die Funktionsblöcke können in dem Controller 11 oder in anderen Geräten wie nachfolgend beschrieben gespeichert oder abgearbeitet werden.In general, the field devices 15 - 22 any type of device such as sensors, valves, transmitters, positioning, etc., while the I / O cards 26 and 28 can be any type of I / O device that conforms to any desired communication or controller protocol. The controller 11 includes a processor 23 , one or more in a store 24 stored or stored process control routines (or any module, block or subroutine thereof). Generally speaking, the controller 11 communicates with the devices 15 - 22 , the host computers 13 and the data history 12 to control a process in any desired manner. In addition, the controller implements 11 a control strategy or scheme by what is commonly referred to as functional blocks, where each functional block is an object or other part (eg, a subroutine) of an overall control routine that works in conjunction with other functional blocks (links referred to) to process loops within of the process control system 10 to implement. Function blocks typically carry out a control function associated with an input function such as that associated with a transmitter, sensor, or other process parameter measuring device, such as the control routine associated with a control routine that performs PID, fuzzy logic, etc., or an output function of a device such as a valve to perform a physical function within the process control system 10 perform. Of course, there are also hybrid and other types of functional blocks that can be used herein. The function blocks can be in the controller 11 or stored in other devices as described below.

Wie durch den auseinandergezogenen Block 30 von 1 illustriert, kann der Controller 11 eine Reihe von Einzelschleifen-Regelroutinen beinhalten, wie als Regelroutine 32 und 34 illustriert, und kann bei Bedarf eine oder mehrere weiterentwickelte Regelschleifen implementieren, wie als Regelschleife 36 illustriert. Jede solche Regelschleife wird typischerweise als Regelmodul bezeichnet. Die Figur illustriet die Einzelschleifen-Regelroutinen 32 und 34 als Einzelschleifenregelung mit einem Einzeleingang/Einzelausgang-Fuzzy-Logic-Regelblock bzw. einem Einzeleingang/Einzelausgang-PID-Regelblock durchführend, verbunden mit geeigneten Analogeingang-(AI) und Analogausgang-(AO)-Funktionsblöcken, die mit Prozessregelgeräten wie Ventilen, mit Messgeräten wie Temperatur- und Drucksendern oder mit einem beliebigen anderen Gerät im Prozessregelsystem 10 assoziiert sein können. Die weiterentwickelte Regelschleife 36 ist mit einem weiterentwickelten Regelblock 38 illustriert, mit Eingängen, die kommunikativ mit einem oder mehreren AI-Funktionsblöcken verbunden sind, und Ausgängen, die kommunikativ mit einem oder mehreren AO-Funktionsblöcken verbunden sind, obwohl die Eingänge und Ausgänge des weiterentwickelten Regelblocks 38 auch mit beliebigen anderen gewünschten Funktionsblöcken oder Regelelementen verbunden sein können, um andere Typen von Eingängen zu empfangen und andere Typen von Regelausgängen bereitzustellen. Der weiterentwickelte Regelblock 38 kann einen beliebigen Typ von Multi-Eingang, Multi-Ausgang-Regelschema implementieren und kann einen modellprädiktiven Regel-(MPC)-Block, einen neuronalen Netzmodellier- oder Regelblock, einen multivariablen Fuzzy-Logic-Regelblock, einen Echtzeit-Optimierblock usw. bilden oder beinhalten. Man wird verstehen, dass die in 1 illustrierten Funktionsblöcke, die den weiterentwickelten Regelblock 38 beinhalten, mit dem eigenständigen Controller 11 ausgeführt werden oder sich alternativ in einem beliebigen anderen Verarbeitungsgerät oder Regelelement des Prozessregelsystems befinden und von diesem ausgeführt werden können, wie zum Beispiel einer der Workstations 13 oder einem der Feldgeräte 1922. Zum Beispiel, die Feldgeräte 21 und 22, die jeweils ein Sender und ein Ventil sein können, können Regelelemente zum Implementieren einer Regelroutine ausführen und beinhalten somit Verarbeitungs- und andere Komponenten zum Abarbeiten von Teilen der Regelroutine, wie einen oder mehrere Funktionsblöcke. Spezieller, das Feldgerät 21 kann einen Speicher 39A zum Speichern von Logik und Daten in Verbindung mit einem Analogeingangsblock haben, während das Feldgerät 22 einen Aktuator mit einem Speicher 39B zum Speichern von Logik und Daten in Verbindung mit einem PID oder anderen Regelblock in Kombination mit einem Analogausgangs-(AO)-Block beinhalten, wie in 1 illustriert.As by the exploded block 30 from 1 Illustrated, the controller can 11 include a series of single loop control routines, such as a control routine 32 and 34 and, if desired, may implement one or more advanced closed loop loops, such as a closed loop 36 illustrated. Each such control loop is typically referred to as a control module. The figure illustrates the single loop control routines 32 and 34 as a single loop control with a single input / single output fuzzy logic control block or a single input / single output PID control block, connected to appropriate analog input (AI) and analogue output (AO) function blocks connected to process control devices such as valves, with gauges such as temperature and pressure transmitters or with any other device in the process control system 10 can be associated. The advanced control loop 36 is with an evolved rule block 38 illustrated with inputs that are communicatively connected to one or more AI function blocks, and outputs that are communicatively connected to one or more AO function blocks, although the inputs and outputs of the evolved rule block 38 may also be connected to any other desired function blocks or control elements to receive other types of inputs and provide other types of control outputs. The evolved rule block 38 may implement any type of multi-input, multi-output control scheme, and may form a model predictive control (MPC) block, a neural network modeling or control block, a multivariable fuzzy logic rule block, a real time optimization block, etc., or include. It will be understood that the in 1 illustrated functional blocks containing the evolved control block 38 include, with the standalone controller 11 or alternatively be located in and executed by any other processing device or control element of the process control system, such as one of the workstations 13 or one of the field devices 19 - 22 , For example, the field devices 21 and 22 , which may each be a transmitter and a valve, may execute control elements to implement a control routine, and thus include processing and other components for processing parts of the control routine, such as one or more functional blocks. More specifically, the field device 21 can a memory 39A to store logic and data in conjunction with an analog input block while the field device 22 an actuator with a memory 39B for storing logic and data associated with a PID or other control block in combination with an analog output (AO) block, as in 1 illustrated.

Die Kurve von 2 illustriert allgemein einen Prozessausgang, der als Reaktion auf einen Prozesseingang für ein Prozessregelsystem auf der Basis der Implementation von einer oder mehreren der Regelschleifen 32, 34 oder 36 (und/oder einer beliebigen Regelschleife, die die in den Feldgeräten 21 und 22 oder anderen Geräten befindlichen Funktionsblöcke beinhalten) entwickelt wurde. Die implementierte Regelroutine läuft im Allgemeinen auf periodische Weise über eine Reihe von Controller-Iterationen ab, wobei die Zeiten des Regelroutinenablaufs in 2 entlang der Zeitachse durch die dicken Pfeile 40 angedeutet werden. In einem konventionellen Fall wird jede Regelroutinen-Iteration 40 durch einen beispielsweise von einem Sender oder einem anderen Feldgerät bereitgestellten aktualisierten Prozessmesswert unterstützt, der durch die dünnen Pfeile 42 angedeutet wird. Wie in 2 gezeigt, werden typischerweise mehrere periodische Prozessmessungen 42 durchgeführt und von der Regelroutine zwischen jeder der periodischen Regelroutine-Ablaufzeiten 40 empfangen. Um die mit dem Synchronisieren des Messwerts mit dem Regelablauf assoziierten Beschränkungen zu vermeiden, sind viele bekannte Prozessregelsysteme (oder Regelschleifen) zum Überabtasten der Prozessvariablenmessung um einen Faktor von 2–10 ausgelegt. Eine solche Überabtastung hilft dabei zu gewährleisten, dass der Prozessvariablenmesswert für die Verwendung in dem Regelschema bei jedem Regelroutinenablauf oder jeder Interaktion aktuell ist. Ebenso geben, um Regelvariation zu minimieren, herkömmliche Designs vor, dass Feedback-basierte Regelung 4–10 mal schneller ausgeführt werden sollte als die Prozessantwortzeit und dass ein neuer Prozessvariablenmesswert bei jeder Controller-Iteration zur Verfügung stehen soll. Die Prozessantwortzeit ist in einer Prozessantwortzeit-Kurve 43 der Kurve von 2 als die Zeit dargestellt, die mit einer Prozesszeitkonstante (τ) (z.B. 63% der Prozessvariablenänderung) plus einer Prozessverzögerung oder Totzeit (TD) nach einer Implementation einer Stufenänderung 44 in einem Prozesseingang (in der unteren Linie 45 von 2 gezeigt) assoziiert ist. In jedem Fall wurden, um diese konventionellen Designanforderungen zu erfüllen, die Prozessmesswertaktualisierungen (durch die Pfeile 42 von 2 angedeutet) abgetastet und dem Controller mit einer weitaus höheren Rate bereitgestellt als der Regelroutinenablaufrate (durch die Pfeile 40 von 2 angezeigt), die wiederum weitaus schneller oder höher ist als die Prozessantwortzeit.The curve of 2 generally illustrates a process output responsive to a process input for a process control system based on the implementation of one or more of the control loops 32 . 34 or 36 (and / or any control loop, that in the field devices 21 and 22 or other devices containing functional blocks) has been developed. The implemented control routine generally runs in a periodic fashion over a series of controller iterations, the times of the control routine flow in 2 along the timeline through the thick arrows 40 be indicated. In a conventional case, each rule routine iteration 40 by an updated process measurement value provided, for example, by a transmitter or other field device, indicated by the thin arrows 42 is hinted at. As in 2 Typically, multiple periodic process measurements are shown 42 and by the control routine between each of the periodic control routine expiration times 40 receive. To avoid the limitations associated with synchronizing the measured value with the control flow, many known process control systems (or control loops) are designed to oversample the process variable measurement by a factor of 2-10. Such oversampling helps to ensure that the process variable metric is up-to-date for use in the control scheme at each rule routine expiration or interaction. Similarly, to minimize rule variation, conventional designs dictate that feedback-based control should be performed 4-10 times faster than the process response time and that a new process variable reading be available at each controller iteration. The process response time is in a process response time curve 43 the curve of 2 is represented as the time spent with a process time constant (τ) (eg 63% of the process variable change) plus a process delay or dead time (T D ) after an implementation of a step change 44 in a process input (in the lower line 45 from 2 shown). In any event, to meet these conventional design requirements, the process measurement updates (indicated by arrows 42 from 2 indicated) and provided to the controller at a much higher rate than the control routine drain rate (indicated by the arrows 40 from 2 displayed), which in turn is much faster or higher than the process response time.

Das Einholen von häufigen und periodischen Messwert-Samples von dem Prozess ist jedoch möglicherweise nicht praktisch oder auch möglich, wenn ein Controller in einer Prozessregelumgebung arbeitet, in der zum Beispiel der Controller Messwerte drahtlos von einem oder mehreren Feldgeräten erhält. Insbesondere kann der Controller in diesen Fällen möglicherweise nur langsame Prozessvariablenmesswerte (um Batterielebensdauer der drahtlosen Sensoren/Sender zu sparen) oder nichtperiodische Prozessvariablenmesswerte empfangen. Außerdem ist in diesen Fällen die Zeit zwischen den nichtperiodischen oder sogar periodischen Prozessvariablenmessungen möglicherweise länger als die Regelroutinenablaufrate (durch die Pfeile 40 von 2 angedeutet). 3 zeigt ein beispielhaftes drahtloses Prozessregelsystem 10, das die Anwendung von langsamen und/oder nichtperiodischen drahtlosen Kommunikationen von Prozessregeldaten oder Prozessvariablenmesswerten an einem Controller 11 implementieren kann.However, obtaining frequent and periodic samples from the process may not be practical or even possible when a controller is operating in a process control environment in which, for example, the controller receives readings wirelessly from one or more field devices. In particular, in these cases, the controller may only be able to receive slow process variable measurements (to conserve battery life of the wireless sensors / transmitter) or non-periodic process variable measurements. In addition, in these cases, the time between non-periodic or even periodic process variable measurements may be longer than the control routine drain rate (indicated by the arrows 40 from 2 indicated). 3 shows an exemplary wireless process control system 10 which involves the application of slow and / or non-periodic wireless communications of process control data or process variable measurements to a controller 11 can implement.

Das Regelsystem 10 von 3 ist von seiner Natur her dem Regelsystem 10 von 1 ähnlich, wobei gleiche Elemente gleich nummeriert wurden. Das Regelsystem 10 von 3 beinhaltet jedoch eine Reihe von Feldgeräten 6064 und 71, die drahtlos kommunikativ mit dem Controller 11 und potenziell miteinander gekoppelt sind. Wie in 3 illustriert, ist das drahtlos verbundene Feldgerät 60 mit einer Antenne 65 verbunden und kooperiert zum drahtlosen Kommunizieren mit einer Antenne 74, die wiederum mit einem drahtlosen E/A-Gerät 68 gekoppelt ist. Ferner sind die Feldgeräte 6164 mit einer Verdrahtet-zu-Drahtlos-Umwandlungseinheit 66 verbunden, die wiederum mit einer Antenne 67 verbunden ist. Die Feldgeräte 6164 kommunizieren drahtlos durch die Antenne 67 mit einer Antenne 73, die mit einem weiteren drahtlosen E/A-Gerät 70 verbunden ist. Wie ebenfalls in 3 gezeigt ist, beinhaltet das Feldgerät 71 eine Antenne 72, die mit einer oder beiden der Antennen 73 und 74 kommuniziert, um dadurch mit den E/A-Geräten 68 und/oder 70 zu kommunizieren. Die E/A-Geräte 68 und 70 sind wiederum kommunikativ mit dem Controller 11 über eine verdrahtete Rückwandverbindung (in 3 nicht gezeigt) verbunden. In diesem Fall bleiben die Feldgeräte 1522 mit dem Controller 11 über die E/A-Geräte 26 und 28 festverdrahtet.The control system 10 from 3 is by its nature the regulatory system 10 from 1 similar, with like elements numbered the same. The control system 10 from 3 includes a number of field devices 60 - 64 and 71 that communicates wirelessly with the controller 11 and potentially coupled with each other. As in 3 Illustrated is the wirelessly connected field device 60 with an antenna 65 connected and cooperates for wireless communication with an antenna 74 , in turn, with a wireless I / O device 68 is coupled. Furthermore, the field devices 61 - 64 with a wired-to-wireless conversion unit 66 connected, in turn, with an antenna 67 connected is. The field devices 61 - 64 communicate wirelessly through the antenna 67 with an antenna 73 that with another wireless I / O device 70 connected is. Like also in 3 is shown, includes the field device 71 an antenna 72 connected to one or both of the antennas 73 and 74 communicates with the I / O devices 68 and or 70 to communicate. The I / O devices 68 and 70 are in turn communicative with the controller 11 via a wired backplane connection (in 3 not shown). In this case, the remain field devices 15 - 22 with the controller 11 via the I / O devices 26 and 28 hardwired.

Das Prozessregelsystem 10 von 3 nutzt im allgemeinen die drahtlose Übertragung von gemessenen, erfassten oder berechneten Daten durch die Sender 6064 oder anderen Regelelementen, wie das Feldgerät 71, wie nachfolgend beschrieben. In dem Regelsystem 10 von 3 wird davon ausgegangen, dass neue Prozessvariablenmesswerte oder andere Signalwerte durch die Geräte 6064 und 71 auf einer langsamen oder nichtperiodischen Basis zum Controller 11 gesendet werden, wie zum Beispiel dann, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Zum Beispiel, ein neuer Prozessvariablenmesswert kann zum Controller 11 gesendet werden, wenn sich der Prozessvariablenwert um einen vorbestimmten Betrag mit Bezug auf den letzten Prozessvariablenmesswert ändert, der von dem Gerät zum Controller 11 gesendet wurde. Diese Signale können auch periodisch gesendet werden, aber mit einer weitaus niedrigeren Rate als für typische Prozessregelsysteme wie verdrahtete Prozessregelsignale normal ist. Zum Beispiel, die langsame periodische Feedback-Rate kann geringer sein als die Controller-Abarbeitungsrate (die Rate, mit der der Controller neue Regelsignale zur Verwendung beim Erzeugen eines Regelsignals erzeugt) und kann, unter Anwendung der hierin beschriebenen Regeltechniken, eine Rate sein, die kleiner oder gleich oder ähnlich der Prozessantwortrate oder Antwortzeit ist, wie zum Beispiel eine Rate, die weniger als das 2-4fache der Antwortrate der geregelten Prozessdynamik ist. Hier ist die Prozessantwortrate die Umkehr der Prozessantwortzeit. Es können natürlich zusätzlich oder stattdessen auch andere Weisen des Bestimmens implementiert werden, wann Prozessvariablenmesswerte auf periodische oder nichtperiodische Weise gesendet werden sollen.The process control system 10 from 3 generally uses the wireless transmission of measured, acquired or calculated data by the transmitters 60 - 64 or other rule elements, such as the field device 71 , as described below. In the control system 10 from 3 It is assumed that new process variable readings or other signal values through the devices 60 - 64 and 71 on a slow or non-periodic basis to the controller 11 be sent, such as when certain conditions are met. For example, a new process variable reading may become the controller 11 are sent when the process variable value changes by a predetermined amount with respect to the last process variable reading from the device to the controller 11 was sent. These signals may also be sent periodically, but at a much lower rate than normal process control systems such as wired process control signals. For example, the slow periodic feedback rate may be less than the controller processing rate (the rate at which the controller generates new control signals for use in generating a control signal), and may be a rate using the control techniques described herein is less than or equal to or similar to the process response rate or response time, such as a rate that is less than 2-4 times the response rate of the controlled process dynamics. Here, the process response rate is the reversal of the process response time. Of course, in addition or instead, other ways of determining when process variable measurements should be sent in a periodic or non-periodic manner may be implemented.

Man wird verstehen, dass jeder der Sender 6064 von 3 ein Signal, das eine jeweilige Prozessvariablen (z.B. ein Durchfluss-, Druck-, Temperatur- oder Pegelsignal) anzeigt, zum Controller 11 zur Verwendung in einer oder mehreren Regelschleifen oder Routinen oder zur Verwendung in einer Überwachungsroutine senden kann. Andere drahtlose Geräte, wie das Feldgerät 71, können Prozessregelsignale drahtlos empfangen und/oder können zum Senden anderer Signale konfiguriert werden, die einen anderen Prozessparameter anzeigen. Allgemein ausgedrückt, wie in 3 gezeigt, beinhaltet der Controller 11 einen Kommunikationsstapel 80, der auf einem Prozessor abläuft, um die eingehenden Signale zu verarbeiten, ein Modul oder eine Routine 82, die auf einem Prozessor abläuft, um zu erkennen, wenn ein eingehendes Signal eine Messwertaktualisierung beinhaltet, und ein oder mehrere Regelmodule 84, die auf einem Prozessor ablaufen, um Regelung auf der Basis der Messwertaktualisierung durchzuführen. Die Erkennungsroutine 82 kann einen Flag oder ein anderes Signal erzeugen, um anzuzeigen, dass Daten, die über den Kommunikationsstapel 80 bereitgestellt werden, einen neuen Prozessvariablenmesswert oder einen anderen Aktualisierungstyp beinhalten. Die neuen Daten und der neue Aktualisierungsflag können dann einem oder mehreren der Regelmodule 84 (die Funktionsblöcke sein können) bereitgestellt werden, die dann vom Controller 11 mit einer vorbestimmten periodischen Ablaufrate abgearbeitet werden, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. Alternativ oder zusätzlich können die neuen Daten und die Aktualisierungsflags einem/einer oder mehreren Überwachungsmodulen oder Anwendungen bereitgestellt werden, die im Controller 11 oder anderswo im Regelsystem 10 laufen.It will be understood that each of the transmitters 60 - 64 from 3 a signal indicating a respective process variable (eg, a flow, pressure, temperature, or level signal) to the controller 11 for use in one or more control loops or routines or for use in a monitoring routine. Other wireless devices, such as the field device 71 , Process control signals may be received wirelessly and / or may be configured to send other signals indicating a different process parameter. Generally speaking, as in 3 shown, the controller includes 11 a communication stack 80 running on a processor to process the incoming signals, a module or a routine 82 running on a processor to detect when an incoming signal includes a measurement update and one or more control modules 84 running on a processor to perform control based on the measurement update. The detection routine 82 may generate a flag or other signal to indicate that data is being transmitted through the communication stack 80 provided include a new process variable metric or other type of update. The new data and the new update flag may then be one or more of the rule modules 84 (which may be functional blocks), which are then provided by the controller 11 are processed at a predetermined periodic drain rate, as will be described in more detail below. Alternatively or additionally, the new data and update flags may be provided to one or more monitoring modules or applications included in the controller 11 or elsewhere in the rule system 10 to run.

Die drahtlosen (oder anderen) Sender von 3 führen im Allgemeinen zu einer langsamen oder nichtperiodischen Übertragung, die unregelmäßige oder anderweitig weniger häufige Datenübertragungen beinhalten, zwischen den Feldgeräten 6064 und 71 und dem Controller 11. Wie jedoch oben bemerkt, war die Übermittlung von Messwerten von den Feldgeräten 1522 zum Controller 11 herkömmlicherweise so strukturiert, dass sie auf eine periodische Weise mit einer Rate durchgeführt wurde, die weitaus höher war als die Ablaufrate des Controllers, oder weitaus höher als die dynamische Rate des Prozesses, d.h. die Umkehr der Prozessantwortzeit (für die Phänomene des geregelten Prozesses). Folglich sind die Regelroutinen im Controller 11 im Allgemeinen für periodische Aktualisierungen der in den Feedback-Schleifen des Controllers 11 benutzten Prozessvariablenmesswerte ausgelegt.The wireless (or other) transmitters of 3 generally lead to slow or non-periodic transmission involving irregular or otherwise less frequent data transfers between the field devices 60 - 64 and 71 and the controller 11 , However, as noted above, the transmission of readings from the field devices was 15 - 22 to the controller 11 conventionally structured so as to be performed in a periodic manner at a rate far greater than the controller's drain rate, or much higher than the dynamic rate of the process, ie reversing the process response time (for the controlled process phenomena). Consequently, the control routines are in the controller 11 generally for periodic updates in the feedback loops of the controller 11 used process variable measured values designed.

Zum Aufnehmen der langsamen, nichtperiodischen oder anderweitig unverfügbaren Messwertaktualisierungen (und anderen unverfügbaren Kommunikationssendungen), die beispielsweise durch die drahtlosen Kommunikationen zwischen einigen der Feldgeräte und dem Controller 11 eingeführt werden, kann/können die Regel- und Überwachungsroutine (n) des Controllers 11 wie nachfolgend beschrieben umstrukturiert oder modifiziert werden, um es zu ermöglichen, dass das Prozessregelsystem 10 ordnungsgemäß funktioniert, wenn langsame, einschließlich nichtperiodischer oder nichtperiodischer oder intermittierender Aktualisierungen verwendet werden, und besonders dann, wenn diese Aktualisierungen weniger häufig auftreten als die Ablaufrate des Controllers 11 und selbst dann, wenn diese Aktualisierungen mit einer Rate empfangen werden, die ähnlich (z.B. weniger als das 2–4fache oder in derselben Größenordnung usw.) wie die Prozessantwortrate (z.B. die Umkehr der Prozessantwortzeit der geregelten Prozessvariable) ist. Beispielhafte Regelschemata, die zum Arbeiten mit langsamen und/oder nichtperiodischen, regelbezogenen Kommunikationen konfiguriert sind, sind ausführlicher in 410 illustriert. Zum Beispiel, 4A illustriert schematisch einen Positionstyp von Prozess-Controller 100, der mit einem Prozess 101 gekoppelt ist. Das von dem Controller 100 (der der Controller 11 der 1 und 3 oder ein Regelelement eines Feldgeräts sein kann, z.B. eines der drahtlosen Feldgeräte von 3, usw) implementierte Regelschema beinhaltet im Allgemeinen die Funktionalität des Kommunikationsstapels 80, des Aktualisierungserkennungsmoduls 82 und von einem oder mehreren der Regelmodule 84, die in Verbindung mit 3 illustriert und beschrieben sind, und erzeugt ein Regelsignal, das die Position anzeigt, in die sich ein bewegliches Element eines Regelgeräts bewegen soll.To record the slow, non-periodic, or otherwise unavailable metric updates (and other unavailable communications broadcasts), such as through the wireless communications between some of the field devices and the controller 11 can be introduced, the control and monitoring routine (s) of the controller 11 restructured or modified as described below to allow the process control system 10 Works correctly when slow, including non-periodic or non-periodic or intermittent updates are used, and especially when these updates occur less frequently than the controller's execution rate 11 and even if these updates are received at a rate that is similar (eg, less than 2-4 times or the same order of magnitude, etc.) as the process response rate (eg, reversing the process response time of the controlled process variable). Exemplary control schemes configured to work with slow and / or non-periodic, rule-based communications are described in more detail in FIG 4 - 10 illustrated. For example, 4A schematically illustrates a position type of process controller 100 that with a process 101 is coupled. That of the controller 100 (the controller 11 of the 1 and 3 or a control element of a field device, eg one of the wireless field devices of 3 The control scheme implemented in general includes the functionality of the communication stack 80 , the update detection module 82 and one or more of the rule modules 84 that in conjunction with 3 are illustrated and described, and generates a control signal indicating the position in which a movable element of a control device is to move.

In dem beispielhaften System von 4A empfängt der Controller 101 ein Sollwertsignal beispielsweise von einer der Workstations 13 (1 und 3) oder von einer anderen Quelle in oder in Kommunikation mit dem Prozessregelsystem 10, und erzeugt ein oder mehrere Regelsignale 105, die dem Prozess 101 von einem Ausgang des Controllers 100 bereitgestellt werden. Neben dem Empfang des Regelsignals 105 kann der Prozess 101 gemessenen oder ungemessenen Störungen unterliegen, die schematisch durch den Pfeil 104 angedeutet sind. Je nach dem Typ der Prozessregelanwendung kann das Sollwertsignal jederzeit während der Regelung des Prozesses 101 beispielsweise durch einen Benutzer, eine Einstellroutine usw. geändert werden. Die Prozessregelsignale 105 können natürlich einen mit einem Ventil assoziierten Aktuator regeln oder können ein beliebiges anderes Feldgerät regeln, um eine Antwort beim Betrieb des Prozesses 101 zu beeinflussen. Die Antwort des Prozesses 101 auf Änderungen der Prozessregelsignale 105 wird von einem Sender, Sensor oder einem anderen Feldgerät 106 gemessen oder erfasst, der/das beispielsweise einem der in 3 illustrierten Sender 6064 entsprechen kann. Die Kommunikationsverbindung zwischen dem Sender 106 und dem Controller 100 kann eine drahtlose Verbindung beinhalten und ist in 4A mit einer gestrichelten Linie illustriert. In the exemplary system of 4A the controller receives 101 a setpoint signal from, for example, one of the workstations 13 ( 1 and 3 ) or from another source in or in communication with the process control system 10 , and generates one or more control signals 105 that the process 101 from an output of the controller 100 to be provided. In addition to the receipt of the control signal 105 can the process 101 subject to measured or unmeasured disturbances, indicated schematically by the arrow 104 are indicated. Depending on the type of process control application, the setpoint signal may occur at any time during the regulation of the process 101 for example, by a user, a setting routine, etc. are changed. The process control signals 105 may, of course, control an actuator associated with a valve or may control any other field device to provide an answer in the operation of the process 101 to influence. The answer of the process 101 to changes in the process control signals 105 is from a transmitter, sensor or other field device 106 measured or recorded, for example, one of the in 3 illustrated transmitter 60 - 64 can correspond. The communication link between the transmitter 106 and the controller 100 can include a wireless connection and is in 4A illustrated with a dashed line.

In einer einfachen Ausgestaltung kann der Controller 100 eine geschlossen-schleifige Einzeleingang/Einzelausgang-Regelroutine, wie zum Beispiel eine PI-Regelroutine implementieren, die in Form einer PID-Regelroutine vorliegt. Demgemäß beinhaltet der Controller 100 mehrere standardmäßige PI-Regelelemente, einschließlich eines Kommunikationsstapels 80, und eine Regelsignalerzeugungseinheit mit einem Summierblock 108, einem Proportionalgewinnelement 110, einem weiteren Summierblock 112 und einem Hoch-Tief-Begrenzer 114. die Regelroutine 100 beinhaltet auch einen direkten Feedback-Pfad mit einem Filter 116 und einen Integralausgangsschalter, der einen Auswahlblock 118 beinhaltet. Das Filter 116 ist mit dem Ausgang des Hoch-Tief-Begrenzers 114 gekoppelt und der Block 118 des Schalters ist mit dem Ausgang des Filters 116 gekoppelt und stellt dem Summierblock 112 den/die Integral- oder Reset-Beitrag oder -Komponente des Regelsignals, das von dem Controller 100 erzeugt wird, bereit.In a simple embodiment, the controller 100 implement a closed loop single input / single output control routine, such as a PI control routine, which is in the form of a PID control routine. Accordingly, the controller includes 100 multiple standard PI rules, including a communication stack 80 , and a control signal generation unit with a summation block 108 , a proportional gain element 110 , another summation block 112 and a high-low limiter 114 , the control routine 100 also includes a direct feedback path with a filter 116 and an integral output switch comprising a selection block 118 includes. The filter 116 is with the output of the high-low limiter 114 coupled and the block 118 of the switch is connected to the output of the filter 116 coupled and provides the summation block 112 the integral or reset contribution or component of the control signal provided by the controller 100 is generated, ready.

Während des Betriebs des Controllers 100 vergleicht der Summierblock 108 das Sollwertsignal mit dem zuletzt empfangenen Prozessvariablenmesswert, der vom Kommunikationsstapel 80 im Controller 100 bereitgestellt wurde, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Proportionalgewinnelement 110 wirkt an dem Fehlersignal beispielsweise durch Multiplizieren des Fehlersignals mit einem Proportionalgewinnwert Kp zum Erzeugen eines/einer Proportionalbeitrags oder -komponente des Regelsignals. Der Summierblock 112 kombiniert dann den Ausgang des Gewinnelements 110 (d.h. den Proportionalbeitrag) mit dem/der Integral- oder Reset-Beitrag oder -Komponente des von dem Feedback-Pfad erzeugten Regelsignals, um ein Regelsignal zu erzeugen, das von seiner Natur her nicht begrenzt ist. Der Begrenzerblock 114 führt dann eine Hoch-Tief-Begrenzung am Ausgang des Summierers 112 durch, um das zum Regeln des Prozesses 101 zu sendende Regelsignal 105 zu erzeugen. During operation of the controller 100 compares the summation block 108 the setpoint signal with the last received process variable reading from the communication stack 80 in the controller 100 has been provided to generate an error signal. The proportional gain element 110 acts on the error signal, for example, by multiplying the error signal by a proportional gain K p to produce a proportional contribution or component of the control signal. The summation block 112 then combines the outcome of the winning element 110 (ie the proportional contribution) to the integral or reset contribution or component of the control signal generated by the feedback path to produce a control signal that is not limited in nature. The delimiter block 114 then performs a high-low limit on the output of the summer 112 through to the process of regulating 101 to be sent control signal 105 to create.

Bedeutsamerweise erzeugen das Filter 116 und der Block oder Schalter 118 im Feedback-Pfad des Controllers 100 die Integral- oder Reset-Beitragskomponente des Regelsignals auf die folgende Weise. Das Filter 116, das zum Empfangen des Ausgangs des Begrenzers 114 gekoppelt ist, erzeugt eine Anzeige der erwarteten Prozessantwort auf das Regelsignal 105 auf der Basis des Ausgangswerts des Begrenzers 114 und der Ablaufperiode oder -zeit des Regelalgorithmus 100. Das Filter 116 legt dieses Erwartete-Prozessantwort-Signal an den Schalter oder Block 118 an. Der Schalter oder Block 118 tastet den Ausgang des Filters 116 am Ausgang des Schalters oder Blocks 118 ab und rastet ihn, wann immer ein neuer Prozessvariablenmesswert empfangen wird, und hält diesen Wert, bis der nächste Prozessvariablenausgang am Kommunikationsstapel 80 empfangen wird. So bleibt der Ausgang des Schalters 118 der Ausgang des Filters 116, der bei der letzten Messwertaktualisierung abgetastet wurde.Significantly, generate the filter 116 and the block or switch 118 in the feedback path of the controller 100 the integral or reset contribution component of the control signal in the following manner. The filter 116 which is to receive the output of the limiter 114 coupled, generates an indication of the expected process response to the control signal 105 based on the output value of the limiter 114 and the expiration period or time of the control algorithm 100 , The filter 116 places this Expected Process Response signal to the switch or block 118 at. The switch or block 118 samples the output of the filter 116 at the output of the switch or block 118 and locks it whenever a new process variable reading is received, and holds that value until the next process variable output on the communications stack 80 Will be received. This leaves the output of the switch 118 the output of the filter 116 which was sampled at the last measurement update.

Die erwartete Prozessantwort auf Änderungen des Ausgangs des Summierers 108, durch das Filter 116 produziert, kann mit einem Modell erster Ordnung approximiert werden, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. Allgemeiner kann jedoch die erwartete Prozessantwort mit einem beliebigen geeigneten Modell des Prozesses 101 erzeugt werden und ist nicht auf ein in einen Feedback-Pfad des Controllers 100 integriertes Modell oder auf ein Filter oder ein mit der Bestimmung eines Integral- oder Reset-Beitrags für ein Regelsignal assoziiertes Modell begrenzt. Zum Beispiel, Controller, die ein Modell zum Bereitstellen der erwarteten Prozessantwort nutzen, können einen Differenzialbeitrag beinhalten, so dass die Regelroutine 101 PID-Regelschema implementiert. Mehrere Beispiele, die beispielhafte Typen von Differenzialbeiträgen beinhalten, werden nachfolgend in Verbindung mit den 68 beschrieben.The expected process response to changes in the output of the summer 108 through the filter 116 can be approximated with a first order model, as described in more detail below. More generally, however, the expected process response may be with any suitable model of the process 101 be generated and is not on a in a feedback path of the controller 100 limited model or to a filter or a model associated with the determination of an integral or reset contribution to a control signal. For example, controllers that provide a model for providing the expected process response can use a differential contribution, so that the control routine 101 PID control scheme implemented. Several examples, including exemplary types of differential contributions, will be described below in connection with FIGS 6 - 8th described.

Vor der ausführlichen Erörterung des Betriebs des Filters 116 von 4 ist es nützlich zu bemerken, dass ein herkömmlicher PI-Controller mit einem positiven Feedback-Netzwerk implementiert werden kann, um den Integral- oder Reset-Beitrag zu bestimmen. Mathematisch gesehen kann gezeigt werden, dass die Transferfunktion für eine herkömmliche PI-Implementation äquivalent mit der Standardformulierung für unbeschränkte Regelung ist, d.h. wo der Ausgang nicht begrenzt ist. Insbesondere gilt:

Figure DE102016119421A1_0002
wobei

Kp
= Proportionalgewin
TReset
= Reset, Sekunden
O(s)
= Regelausgang
E(S)
= Regelfehler
Before detailed discussion of the operation of the filter 116 from 4 It is useful to note that a conventional PI controller can be implemented with a positive feedback network to determine the integral or reset contribution. Mathematically, it can be shown that the transfer function for a conventional PI implementation is equivalent to the standard open-loop formulation, ie, where the output is not limited. In particular:
Figure DE102016119421A1_0002
in which
K p
= Proportional thread
T reset
= Reset, seconds
O (s)
= Control output
IT)
= Control error

Ein Vorteil der Verwendung des positiven Feedback-Pfades im Controller 100 wie in 4A illustriert ist, dass ein Wind-up des Reset-Beitrag automatisch verhindert wird, wenn der Controller-Ausgang hoch oder tief begrenzt ist, d.h. durch den Begrenzer 114.An advantage of using the positive feedback path in the controller 100 as in 4A illustrated that a wind-up of the reset contribution is automatically prevented when the controller output is high or low limited, ie by the limiter 114 ,

In jedem Fall erlaubt die nachfolgend beschriebene Regeltechnik die Verwendung des positiven Feedbacks-Pfades zum Bestimmen des Reset- oder Integralbeitrags, wenn der Controller nichtperiodische Aktualisierungen der Prozessvariablen empfängt, und ermöglicht dabei weiter eine robuste Controller-Antwort im Falle von Sollwertänderungen oder Aufschaltungsänderungen, die zwischen dem Empfang von neuen Prozessvariablenmesswerten auftreten. Speziell, um einen robusten Sollwertänderung-Controller-Betrieb bereitzustellen, ist das Filter 116 zum Berechnen einer neuen Anzeige oder eines neuen Wertes einer erwarteten Prozessantwort bei jedem Ablauf des Controllers 100 konfiguriert, unabhängig davon, ob dieser Ausgang des Filters jemals an den Summierblock 112 angelegt wird. Folglich wird der Ausgang des Filters 116 bei jedem Ablaufzyklus der Controller-Routine neu regeneriert, obwohl nur der unmittelbar nach dem Controller 100 erzeugte Ausgang des Filters 116 eine neue Prozessmesswertaktualisierung vom Kommunikationsstapel 80 erhält, wird als Integral- oder Reset-Beitrag im Summierer 112 benutzt [sic].In any case, the control technique described below allows the use of the positive feedback path to determine the reset or integral contribution when the controller receives non-periodic updates of the process variables while still allowing a robust controller response in the event of setpoint changes or switching changes occurring between receive new process variable metrics. Specifically, to provide robust setpoint change controller operation, the filter is 116 to calculate a new indication or value of an expected process response each time the controller expires 100 regardless of whether this output of the filter is ever sent to the summation block 112 is created. Consequently, the output of the filter becomes 116 at each expiration cycle, the controller routine regenerates, although only the one immediately after the controller 100 generated output of the filter 116 a new process value update from the communication stack 80 is received as an integral or reset contribution in the summer 112 uses [sic].

Insbesondere wird die neue Anzeige der erwarteten Antwort wie vom Filter 116 erzeugt bei jedem Controller-Ausführungszyklus vom aktuellen Controller-Ausgang berechnet (d.h. das Regelsignal hinter dem Begrenzer 114), die Anzeige einer erwarteten Antwort, die von dem Filter 116 erzeugt wurde, erzeugt während des letzten (d.h. unmittelbar vorhergehenden) Controller-Ablaufzyklus, und der Controller-Ablaufperiode. Folglich wird das Filter 116 hierin als kontinuierlich aktualisiert beschrieben, weil es zum Erzeugen einer neuen Prozessantwortschätzung bei jedem Controller-Ablaufzyklus ausgeführt wird. Es folgt eine beispielhafte Gleichung, die vom kontinuierlich aktualisierten Filter 116 implementiert werden kann, um eine neue erwartete Prozessantwort oder ein neues Filter bei jedem Controller-Ablaufzyklus zu erzeugen:

Figure DE102016119421A1_0003
wobei

FN
= Neuer Filterausgang
FN-1
= Filterausgang lettzer Ablauf
ON-1
= Controller Ausgang letzter Ablauf
ΔT
= Controller Ablaufperiode
In particular, the new ad will show the expected response as from the filter 116 generated at each controller execution cycle calculated by the current controller output (ie the control signal after the limiter 114 ), displaying an expected response from the filter 116 generated during the last (ie immediately preceding) controller expiration cycle, and the controller expiration period. Consequently, the filter becomes 116 herein described as continuously updated because it is executed to generate a new process response estimate at each controller expiration cycle. The following is an example equation, that of the continuously updated filter 116 can be implemented to generate a new expected process response or filter at each controller expiration cycle:
Figure DE102016119421A1_0003
in which
F N
= New filter output
F N-1
= Filter output lettzer drain
O N-1
= Controller output last process
.DELTA.T
= Controller expiration period

Es wird hier bemerkt, dass der neue Filterausgang FN-1 iterativ als der jüngste Filterausgang FN-1 (d.h. der aktuelle Filter Ausgangswert) plus eine Abklingkomponente bestimmt wird, ermittelt als die Differenz zwischen dem aktuellen Controller-Ausgangswert ON-1 und dem aktuellen Filterausgangswert FN-1 multipliziert mit einem Faktor in Abhängigkeit von der Reset-Zeit TReset und der Controller-Ablaufperiode ΔT. Aufgrund der Verwendung eines Filters, das kontinuierlich auf diese Weise aktualisiert, kann die Regelroutine 100 besser die erwartete Prozessantwort beim Berechnen des Integralregelsignaleingangs bestimmen, wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert empfangen wird, und ist dadurch besser auf Änderungen des Sollwerts oder andere Störgrößenaufschaltungen reagieren, die zwischen dem Empfang von zwei Prozessvariablenmesswerten auftreten. Spezieller, man wird feststellen, dass eine Änderung des Sollwertes (ohne Empfang eines neuen Prozessmesswertes) unmittelbar zu einer Änderung des Fehlersignals am Ausgang des Summierers 108 führt, der die Proportionalbeitragskomponente des Regelsignals und somit das Regelsignal ändert. Folglich beginnt das Filter 116 sofort mit dem Erzeugen einer neuen erwarteten Antwort des Prozesses auf das geänderte Regelsignal und aktualisiert somit seinen Ausgang, bevor der Controller 100 einen neuen Prozessmesswert erhält. Wenn dann der Controller 100 einen neuen Prozessmesswert erhält und ein Sample des Filterausgangs auf den Eingang des Summierers 112 vom Schalter 118 gerastet wird, der als Integral- oder Reset-Beitragskomponente des Regelsignals verwendet werden soll, dann hat das Filter 116 auf eine erwartete Prozessantwort iteriert, die in einem gewissen Ausmaß wenigstens auf die Antwort des Prozesses 100 auf die Änderung des Sollwertes reagiert oder sie integriert hat.It is noted here that the new filter output F N-1 is iteratively determined as the most recent filter output F N-1 (ie the current filter output value) plus a decay component, determined as the difference between the current controller output value O N-1 and the current filter output value F N-1 multiplied by a factor as a function of the reset time T Reset and the controller expiration period ΔT. Due to the use of a filter that continuously updates in this way, the control routine can 100 better determine the expected process response in calculating the integral control signal input when a new process variable reading is received, and thereby better respond to changes in the setpoint or other disturbance upsets that occur between receipt of two process variable measurements. More specifically, it will be noted that changing the setpoint (without receiving a new process measurement) will immediately result in a change in the error signal at the output of the summer 108 leads, which changes the proportional contribution component of the control signal and thus the control signal. Consequently, the filter starts 116 immediately with the generation of a new expected response of the process to the changed control signal and thus updates its output before the controller 100 receives a new process reading. If then the controller 100 receives a new process reading and a sample of the filter output to the input of the summer 112 from the counter 118 is locked, as Integral or reset contribution component of the control signal should be used, then the filter has 116 iterates on an expected process response, to some extent at least to the response of the process 100 responded to the change in the setpoint or integrated it.

In der Vergangenheit berechnete, zum Beispiel in den Systemen, die in den US-Patenten Nr. 7,587,252 und 7,620,460 beschrieben sind, das im Feedback-Pfad eines nichtperiodisch aktualisierten Controllers benutzte Reset-Beitragsfilter nur eine neue Anzeige einer erwarteten Antwort, wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert zur Verfügung stand. Folglich kompensierte das Reset-Beitragsfilter keine Sollwertänderungen oder Störgrößenaufschaltungen, die zwischen dem Empfang von Prozessvariablenmesswerten auftraten, weil die Sollwertänderungen oder Störgrößenaufschaltungen von Messwertaktualisierungen völlig unabhängig waren. Zum Beispiel, wenn eine Sollwertänderung oder Störgrößenaufschaltung zwischen zwei Messwertaktualisierungen auftrat, dann war es wahrscheinlich, dass die erwartete Prozessantwort des Controllers verzerrt war, weil die Berechnung der neuen Anzeige der erwarteten Antwort auf der Zeit seit der letzten Messwertaktualisierung und dem aktuellen Controller-Ausgang 105 basierte. Folglich konnte das Filter 116 nicht beginnen, die zeitlichen Änderungen im Prozess (oder dem Regelsignal) zu berücksichtigen, die von einer Sollwertänderung (oder einer anderen Störgrößenaufschaltung) resultierten, die zwischen dem Empfang von zwei Prozessvariablenmessgrößen am Controller auftraten. Calculated in the past, for example in the systems included in the U.S. Patent Nos. 7,587,252 and 7,620,460 described in the feedback path of a non-periodically updated controller reset contribution filter only a new display of an expected response when a new process variable reading was available. Thus, the reset contribution filter did not compensate for set point changes or disturbance upsets that occurred between receipt of process variable measurements because the setpoint changes or disturbance upsets of measured value updates were completely independent. For example, if a setpoint change or feedforward occurred between two measurement updates, then the expected process response of the controller was likely to be skewed because the calculation of the new display was the expected response to the time since the last measurement update and the current controller output 105 based. Consequently, the filter could 116 do not begin to consider the timing changes in the process (or control signal) resulting from a set point change (or other feedforward) occurring between the receipt of two process variable measurements on the controller.

Man wird jedoch verstehen, dass die Regelroutine 100 von 4A eine erwartete Prozessantwort bereitstellt, indem sie ihre Berechnungen auf nichtperiodischen Messwerten basiert und zusätzlich dabei die erwartete Antwort zwischen dem Empfang von zwei Messwerten bestimmt, um Änderungen zu berücksichtigen, die durch eine Änderung des Sollwerts (oder eine gemessene Störgröße, die als Aufschaltungseingang in den Controller 100 benutzt wird) verursacht wurden. So kann die oben beschriebene Regeltechnik Sollwertänderungen, Aufschaltungsaktionen an gemessenen Störgrößen usw. aufnehmen, die die erwartete Prozessantwort beeinflussen können, und so eine robustere Regelantwort bereitstellen.One will understand, however, that the control routine 100 from 4A provides an expected process response by basing its calculations on nonperiodic readings, and additionally determining the expected response between the receipt of two readings to account for changes made by a change in the setpoint (or a measured disturbance introduced as a strobe input to the controller 100 used). Thus, the control technique described above can accommodate setpoint changes, load action mappings, etc. that may affect the expected process response, thus providing a more robust control response.

Man wird verstehen, dass die in 4A illustrierte Regeltechnik eine Anzeige einer erwarteten Antwort über das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 (z.B. das Reset-Beitragsfilter) für jeden Ablauf des/der Regelblocks oder -routine 100 berechnet. Hier konfiguriert der Controller 100 das kontinuierlich aktualisierte Filter 116, um eine neue Anzeige einer erwarteten Antwort für jeden Ablauf des Regelblocks zu berechnen. Um jedoch zu bestimmen, ob der Ausgang des Filters 116 als Eingang in den Summierblock 112 zu benutzen ist, verarbeiten der Kommunikationsstapel 80 und, in einigen Beispielen, das Aktualisierungserkennungsmodul 82 (3) die eingehenden Daten vom Sender 106, um einen Neuer-Wert-Flag für den Integralausgangsschalter 118 zu erzeugen, wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert empfangen wird. Dieser Neuer-Wert-Flag informiert den Schalter 118 zum Abtasten und Rasten des Filterausgangswerts für diese Controller-Iteration auf den Eingang des Summierers 112. It will be understood that the in 4A illustrated control technique an indication of an expected response via the continuously updated filter 116 (eg the reset contribution filter) for each expiration of the rule block or routine 100 calculated. Here the controller configures 100 the continuously updated filter 116 to calculate a new indication of expected response for each run of the rule block. However, to determine if the output of the filter 116 as input to the summation block 112 to use, process the communication stack 80 and, in some examples, the update detection module 82 ( 3 ) the incoming data from the sender 106 to a new value flag for the integral output switch 118 when a new process variable reading is received. This new value flag informs the switch 118 to sample and snap the filter output value for this controller iteration to the input of the summer 112 ,

Unabhängig davon, ob ein neuer Werteflag übermittelt wird, setzt das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 die Berechnung einer Anzeige einer erwarteten Antwort für jede Iteration der Regelroutine fort. Diese neue Anzeige einer erwarteten Antwort wird dem Integralausgangschalter 118 bei jeder Ausführung des Regelblocks zugeführt. Je nach Anwesenheit des Neuer-Wert-Flag schaltet der Integralausgangsschalter 118 zwischen dem Zulassen der neuen Anzeige der erwarteten Antwort von dem kontinuierlich aktualisierten Filter 116 zum Durchlassen zum Summierblock 112 und dem Halten des Signals um, das zuvor dem Summierblock 112 beim letzten Ablauf des Regelblocks zugeführt wurde. Spezieller, wenn ein Neuer-Wert-Flag übermittelt wird, dann lässt der Integralausgangsschalter 118 die zuletzt berechnete Anzeige der erwarteten Antwort von dem kontinuierlich aktualisierten Filter 116 zum Summierblock 112 zu. Umgekehrt, wenn der Neuer-Wert-Flag nicht vorhanden ist, dann sendet der Integralausgangsschalter 118 die Anzeige der erwarteten Antwort von der letzten Regelblock-Iteration zum Summierblock 112 neu. Mit anderen Worten, der Integralausgangschalter 118 rastet sich auf die neue Anzeige der erwarteten Antwort jedes Mal, wenn ein Neuer-Wert-Flag vom Stapel 80 übermittelt wird, lässt aber keine neu berechnete Anzeige der erwarteten Antwort den Summierblock 112 erreichen, wenn kein Neuer-Wert-Flag vorhanden ist.Regardless of whether a new value flag is transmitted, the continuously updated filter sets 116 the calculation of an expected response indication for each iteration of the control routine. This new indication of an expected answer will be to the integral output switch 118 supplied with each execution of the control block. Depending on the presence of the new value flag, the integral output switch switches 118 between allowing the new display of the expected response from the continuously updated filter 116 for passing to the summation block 112 and holding the signal previous to the summing block 112 was supplied at the last expiration of the control block. More specifically, when a new value flag is transmitted, then the integral output switch fails 118 the last computed display of the expected response from the continuously updated filter 116 to the summation block 112 to. Conversely, if the new value flag is not present then the integral output switch will send 118 the display of the expected response from the last rule block iteration to the summation block 112 New. In other words, the integral output switch 118 snaps to the new display of expected response every time a new value flag is popped off 80 is transmitted, but leaves no newly calculated display of the expected response the summation block 112 reach if there is no new value flag.

Diese Regeltechnik lässt es zu, dass das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 die erwartete Prozessantwort unabhängig davon weiter modelliert, ob ein neuer Messwert übermittelt wird. Wenn sich der Regeleingang infolge einer Sollwertänderung oder einer Aufschaltungsaktion auf der Basis einer gemessenen Störgröße ändert, unabhängig von der Anwesenheit eines Neuer-Wert-Flag, dann reflektiert das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 korrekt die erwartete Prozessantwort durch Berechnen einer neuen Anzeige einer erwarteten Antwort bei jeder Regelroutine-Iteration. Die neue Anzeige der erwarteten Antwort (d.h. die Reset-Beitrags- oder Integrationskomponente) wird nur dann in die Controller-Berechnungen integriert, wenn ein Neuer-Wert-Flag übermittelt (über den Integralausgangsschalter 118) wird. This control technology allows it to be that continuously updated filter 116 the expected process response continues to be modeled regardless of whether a new measurement is being transmitted. If the control input changes as a result of a set point change or an upshift action based on a measured disturbance, regardless of the presence of a new value flag, then the continuously updated filter reflects 116 correctly, the expected process response by calculating a new indication of an expected response at each control routine iteration. The new indication of the expected response (ie the reset contribution or integration component) will only be included in the controller calculations when a new value flag is transmitted (via the integral output switch) 118 ) becomes.

Eine in 4B illustrierte Kurve 200 veranschaulicht eine simulierte Operation des Controllers 100 von 4A beim Treiben eines Prozessausgangssignals 202 auf einen Steady-State-Wert, während der Controller 100 auf mehrere Sollwertänderungen antwortet. 4B zeigt ein Prozessausgangssignal 202 (als fettgedruckte Linie illustriert) gegenüber einem Sollwertsignal 204 (als dünnere Linie illustriert) bei einer drahtlosen Operation in einem Prozessregelsystem. Wenn eine Sollwertänderung auftritt, wie durch die Pfeile entlang der Zeitachse am Fuß der Kurve 200 angezeigt, dann antwortet der Controller 102 durch Produzieren eines Regelsignals, das den Prozessausgang zum Reagieren auf den neuen Sollwert (das heißt den Steady-State-Wert) treibt. Zum Beispiel, wie in 4B illustriert, tritt eine Sollwertänderung zum Zeitpunkt T1 auf, wie anhand des Sollwertsignals 204 erkenntlich, das seine Größe von einem höheren Wert auf einen tieferen Wert erheblich ändert. Als Reaktion darauf treibt der Controller 102 die mit dem Sollwert assoziierte Prozessvariable auf den neuen Steady-State- oder Sollwert in einer glatten transienten Kurve, wie anhand des Ausgangssignals 202 zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 ersichtlich ist. Ebenso tritt in 4B eine zweite Sollwertänderung zum Zeitpunkt T2 auf, wie anhand der Größe des Sollwertsignals 204 ersichtlich ist, die sich von einem tieferen Wert auf einen höheren Wert erheblich ändert. Als Reaktion darauf regelt der Controller 102 die mit der Sollwertänderung assoziierte Prozessvariable auf den neuen Steady-State- oder Sollwert in einer glatten transienten Kurve, wie anhand des Ausgangssignals 202 zwischen den Zeitpunkten T2 and T3 zu sehen ist. Folglich erlaubt, wie aus 4B ersichtlich ist, der die oben beschriebene Regelroutine implementierende Controller 100 eine Kompensation von Sollwertänderungen in einem nichtperiodischen drahtlosen Regelsystem auf eine robuste Weise. Da Störgrößenaufschaltungen gemessen und in die Regelaktion einbezogen werden können, erlaubt der die oben beschriebene Regelroutine implementierende Controller 100 auch eine Kompensation von Aufschaltungsänderungen im Regelausgang in einem nichtperiodischen drahtlosen Regelsystem. An in 4B illustrated curve 200 illustrates a simulated operation of the controller 100 from 4A when driving a process output signal 202 to a steady-state value, while the controller 100 responds to several setpoint changes. 4B shows a process output 202 (illustrated as a bold line) against a setpoint signal 204 (illustrated as a thinner line) in a wireless operation in a process control system. When a set point change occurs, as indicated by the arrows along the time axis at the bottom of the curve 200 displayed, then the controller responds 102 by producing a control signal that drives the process output to respond to the new setpoint (ie, the steady state value). For example, as in 4B illustrated, a setpoint change occurs at time T 1 , as based on the setpoint signal 204 recognizable that changes its size significantly from a higher value to a lower value. In response, the controller is driving 102 the process variable associated with the setpoint to the new steady state or setpoint in a smooth transient curve, as based on the output signal 202 between the times T 1 and T 2 is apparent. Likewise occurs in 4B a second setpoint change at time T 2 , as based on the size of the setpoint signal 204 which changes significantly from a lower value to a higher value. In response, the controller regulates 102 the process variable associated with the setpoint change to the new steady state or set point in a smooth transient curve, as based on the output signal 202 between times T 2 and T 3 can be seen. Consequently, as allowed 4B it can be seen, the controller implementing the control routine described above 100 a compensation of setpoint changes in a non-periodic wireless control system in a robust manner. Since disturbance variable circuits can be measured and included in the control action, the controller implementing the control routine described above allows 100 also a compensation of change-over changes in the control output in a non-periodic wireless control system.

Es ist zu bemerken, dass die einfache PI-Controller-Konfiguration von 4A den Ausgang des Filters 116 direkt als Reset-Beitrag zum Regelsignal benutzt, und in diesem Fall kann der Reset-Beitrag einer geschlossen-schleifigen Regelroutine (z.B. die oben präsentierte kontinuierlich aktualisierte Filtergleichung) beim Bestimmen, ob der Prozess ein Steady-State-Verhalten zeigt, eine genaue Darstellung der Prozessantwort geben. Andere Prozesse, wie zum Beispiel Totzeit-dominante Prozesse, erfordern jedoch möglicherweise die Integration zusätzlicher Komponenten im Controller von 4A, um die erwartete Prozessantwort zu modellieren. Mit Bezug auf Prozesse, die durch ein Modell erster Ordnung gut repräsentiert werden, kann die Prozesszeitkonstante im Allgemeinen gut zum Bestimmen der Reset-Zeit für den PI-(oder PID)-Controller benutzt werden. Spezieller, wenn die Reset-Zeit auf die Prozesszeitkonstante gesetzt wird, dann löscht der Reset-Beitrag im Allgemeinen den Proportionalbeitrag, so dass die Regelroutine 100 über die Zeit die erwartete Prozessantwort reflektiert. In dem in 4A illustrierten Beispiel kann der Reset-Beitrag durch ein positives Feedback-Netzwerk mit einem Filter mit derselben Zeitkonstante bewirkt werden wie die Prozesszeitkonstante. Während auch andere Modelle benutzt werden können, stellt das positive Feedback-Netzwerk, Filter oder Modell einen praktischen Mechanismus zum Bestimmen der erwarteten Antwort eines Prozesses mit einer bekannten oder näherungsweisen Prozesszeitkonstante bereit. Für diejenigen Prozesse, die PID-Regelung benötigen, kann der Differenzialbeitrag, auch als Rate bekannt, zum PID-Ausgang auch nur dann neu berechnet und aktualisiert werden, wenn ein neuer Messwert empfangen wird. In diesen Fällen kann die Differenzialberechnung die verstrichene Zeit seit der letzten neuen Messung benutzen. Einige Beispiele für Controller, die andere Controller-Komponenten zum Regeln von komplexeren Prozessen anhand eines nichtperiodischen Empfangs von Prozessmesswerten benutzen können, die aber die Filterungstechnik von 4A benutzen können, um eine robustere Regelung als Reaktion auf Sollwertänderungen bereitzustellen, werden nachfolgend in Verbindung mit den 58 beschrieben. It should be noted that the simple PI controller configuration of 4A the output of the filter 116 is used directly as a reset contribution to the control signal, and in this case the reset contribution of a closed-loop control routine (eg, the continuously updated filter equation presented above) can be used to determine if the process is showing steady-state behavior, an accurate representation of the Give process response. However, other processes, such as dead-time dominant processes, may require the integration of additional components in the controller 4A to model the expected process response. With respect to processes that are well represented by a first order model, the process time constant can generally be used well to determine the reset time for the PI (or PID) controller. More specifically, when the reset time is set to the process time constant, the reset contribution generally clears the proportional contribution, so that the control routine 100 reflects the expected process response over time. In the in 4A As illustrated, the reset contribution may be effected by a positive feedback network with a filter having the same time constant as the process time constant. While other models may be used, the positive feedback network, filter or model provides a convenient mechanism for determining the expected response of a process with a known or approximate process time constant. For those processes that require PID control, the differential contribution, also known as rate, can only be recalculated to the PID output and updated when a new measurement is received. In these cases, the differential calculation may use the elapsed time since the last new measurement. Some examples of controllers that can use other controller components to control more complex processes based on a non-periodic reception of process metrics, but which use the filtering technique of 4A to provide a more robust control in response to setpoint changes will be described below in connection with FIGS 5 - 8th described.

Nun mit Bezug auf 5, ein alternativer/s Controller (oder Regelelement) 120, konfiguriert gemäß der Regeltechnik wie oben beschrieben, ist in vielen Hinsichten dem in 4A illustrierten Controller 100 ähnlich. Folglich werden beiden Controllern gemeinsame Elemente mit gleichen Bezugsziffern identifiziert. Der Controller 120 beinhaltet jedoch ein zusätzliches Element in der Regelroutine, das die erwartete Prozessantwort zwischen Messwertübertragungen bestimmt. In diesem Fall kann der Prozess 101 so charakterisiert werden, dass er eine beträchtliche Menge an Totzeit hat, und folglich ist eine Totzeiteinheit oder ein Block 122 im Controller-Modell für Totzeitkompensation enthalten. Die Integration der Totzeiteinheit 122 hilft im allgemeinen dabei, zu einer genaueren Darstellung der Prozessantwort zu kommen. Spezieller, die Totzeiteinheit 192 kann auf eine beliebige gewünschte Weise implementiert werden und kann Verfahren beinhalten oder benutzen, die Smith Predictors oder anderen bekannten Regelroutinen gemeinsam sind. In dieser Situation arbeiten jedoch das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 und das Schaltermodul 118 auf dieselbe Weise wie oben mit Bezug auf den Controller 100 von 4A beschrieben, um eine robuste Regelung als Reaktion auf Sollwertänderungen bereitzustellen. Now referring to 5 , an alternative controller (or rule element) 120 , configured in accordance with the control technique as described above, is in many respects similar to that in 4A illustrated controller 100 similar. As a result, common elements with the same reference numbers are identified to both controllers. The controller 120 however, includes an additional element in the control routine that determines the expected process response between measured value transmissions. In this case, the process can 101 be characterized as having a considerable amount of dead time, and thus is a dead time unit or a block 122 included in the controller model for deadtime compensation. The integration of the deadtime unit 122 generally helps to get a more accurate representation of the process response. More specifically, the dead time unit 192 may be implemented in any desired manner and may include or utilize methods common to Smith Predictors or other known rule routines. However, the continuously updated filter works in this situation 116 and the switch module 118 in the same way as above with respect to the controller 100 from 4A to provide robust control in response to setpoint changes.

6 zeigt ein(en) anderen/s alternativen/s Controller (oder Regelelement) 130, der/das sich von dem in 4A oben beschriebenen Controller 100 dadurch unterscheidet, dass eine Differenzial-, oder Raten-, Beitragskomponente in den Controller 130 integriert ist. Durch Integrieren des Differenzialbeitrags beinhaltet die durch den Controller 130 implementierte Regelroutine einen zusätzlichen Feedback-Mechanismus, so dass in einigen Fällen ein Proportional-Integral-Differenzial-(PID)-Regelschema implementiert wird. 6 shows another alternative controller (or rule element) 130 which differs from the one in 4A controller described above 100 this distinguishes a differential, or rate, contribution component in the controller 130 is integrated. Integrating the differential contribution includes that provided by the controller 130 For example, the control routine implements an additional feedback mechanism so that in some cases a proportional-integral-derivative (PID) control scheme is implemented.

Die Regelroutine oder -technik von 6 beinhaltet einen Differenzialbeitrag, der auf eine Weise ähnlich dem oben in Verbindung mit dem Integralbeitrag von 4A beschriebenen Weise konfiguriert ist, um nichtperiodische oder anderweitig unverfügbare Aktualisierungen des Prozessmesswerte aufzunehmen. Der Differenzialbeitrag kann so umstrukturiert werden, dass er auf der verstrichenen Zeit seit der letzten Messwertaktualisierung basiert. Auf diese Weise wird eine Spitze im Differenzialbeitrag (und dem resultierenden Ausgangssignal) vermieden. Spezieller, der Differenzialbeitrag von 6 wird mit einem Differenzialblock 132 bestimmt, der das Fehlersignal vom Summierblock 108 parallel zu den Elementen empfängt, die für die Proportional- und Integralbeiträge dediziert sind. Während auch andere PID-Konfigurationen benutzt werden können (z.B. eine serielle Konfiguration), werden die Proportional-Integral- und Differenzialbeiträge an einem Summierblock 134 kombiniert, wie in 6 gezeigt.The control routine or technique of 6 includes a differential contribution that is similar in some ways to the above in connection with the integral contribution of 4A is configured to receive non-periodic or otherwise unavailable updates to the process measurement value. The differential contribution may be restructured to be based on the elapsed time since the last measurement update. In this way, a peak in the differential contribution (and the resulting output signal) is avoided. More specifically, the differential contribution of 6 comes with a differential block 132 determines the error signal from the summation block 108 receives in parallel to the elements dedicated to the proportional and integral contributions. While other PID configurations may be used (eg, a serial configuration), the proportional-integral and derivative contributions are made on a summation block 134 combined, as in 6 shown.

Zum Aufnehmen von unzuverlässigen Übertragungen und, allgemeiner, der Unverfügbarkeit von Messwertaktualisierungen wird der Differenzialbeitrag auf dem letzten bestimmten Wert bis zum Erhalt einer Messwertaktualisierung gehalten, wie durch den Neuer-Wert-Flag vom Kommunikationsstapel 80 angezeigt ist. Diese Technik lässt es zu, dass die Regelroutine einen periodischen Ablauf gemäß der normalen oder etablierten Ablaufrate der Regelroutine fortsetzt. Nach dem Empfang des aktualisierten Messwerts kann der Differenzialblock 132, wie in 6 illustriert, den Differenzialbeitrag gemäß der folgenden Gleichung bestimmen:

Figure DE102016119421A1_0004
wobei

eN
= Aktueller Fehler
eN-1
= Letzter Fehler
ΔT
= Verstrichene Zeit seit Übermittlung eines neuen Wertes
OD
= Controller-Differenzialterm
KD
= Differenzialgewinnfaktor
To accommodate unreliable transmissions and, more generally, the unavailability of measurement updates, the derivative contribution is held at the last determined value until receipt of a measurement update, such as the new value flag from the communication stack 80 is displayed. This technique allows the control routine to continue a periodic flow according to the normal or established drain rate of the control routine. After receiving the updated measured value, the differential block 132 , as in 6 illustrates the differential contribution according to the following equation:
Figure DE102016119421A1_0004
in which
e N
= Current error
e N-1
= Last error
.DELTA.T
= Elapsed time since transmission of a new value
O D
= Controller differential term
K D
= Differential gain factor

Mit dieser Technik zum Bestimmen des Differenzialbeitrags können die Messwertaktualisierungen für die Prozessvariable (d.h. den Regeleingang) für eine oder mehrere Ablaufperioden ohne Produktion von Ausgangsspitzen verloren gehen. Wenn die Kommunikation wiederhergestellt ist, dann kann der Term (eN – eN-1) in der Differenzialbeitragsgleichung denselben Wert erzeugen wie den, der in der Standardberechnung des Differenzialbeitrags erzeugt wurde. Für eine standardmäßige PID-Technik ist jedoch der Teiler beim Bestimmen des Differenzialbeitrags die Ablaufperiode. Im Gegensatz dazu nutzt die Regeltechnik die verstrichene Zeit zwischen zwei erfolgreich empfangenen Messwerten. Bei einer verstrichenen Zeit größer als die Ablaufperiode erzeugt die Regeltechnik einen kleineren Differenzialbeitrag, und reduzierte Spitzen, als die Standard-PID-Technik.With this technique for determining the differential contribution, the process variable metric updates (ie, the control input) may be lost for one or more expiration periods without production of output spikes. When the communication is restored, then the term (e N -e N-1 ) in the differential contribution equation can produce the same value as that generated in the standard differential contribution calculation. However, for a standard PID technique, the divider in determining the differential contribution is the expiration period. In contrast, the control technique uses the elapsed time between two successfully received readings. At an elapsed time greater than the expiration period, the control technique produces a smaller differential contribution, and reduced peaks, than the standard PID technique.

Zum Erleichtern des Bestimmens der verstrichenen Zeit kann der Kommunikationsstapel 80 den oben beschriebenen Neuer-Wert-Flag dem Differenzialblock 132 wie in 6 gezeigt bereitstellen. Alternative Beispiele können die Erkennung eines neuen Messwerts, oder Aktualisierung, auf der Basis seines Wertes beinhalten oder involvieren. Ebenso kann der Prozessmesswert anstelle des Fehlers in der Berechnung der Proportional- oder Differenzialkomponente verwendet werden. Allgemeiner, der Kommunikationsstapel 80 kann beliebige Software, Hardware oder Firmware (oder eine beliebige Kombination davon) zum Implementieren einer Kommunikationsschnittstelle mit dem Prozess 101 beinhalten oder integrieren, einschließlich beliebiger Feldgeräte in dem Prozess 101, Prozessregelelemente außerhalb des Controllers usw. In dem Controller 130 von 6 arbeiten jedoch das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 und das Schaltermodul 118 auf dieselbe Weise wie oben mit Bezug auf den Controller 100 von 4A beschrieben, um eine robuste Regelung als Reaktion auf Sollwertänderungen bereitzustellen. To facilitate determining the elapsed time, the communication stack may 80 the above-described new value flag the differential block 132 as in 6 provide shown. Alternative examples may include or involve detection of a new measurement, or update, based on its value. Similarly, the process measurement may be used in place of the error in the calculation of the proportional or derivative component. More generally, the communication stack 80 may be any software, hardware or firmware (or any combination thereof) for implementing a communication interface with the process 101 include or integrate, including any field devices in the process 101 , Process control items outside the controller, and so on in the controller 130 from 6 However, the continuously updated filter works 116 and the switch module 118 in the same way as above with respect to the controller 100 from 4A to provide robust control in response to setpoint changes.

Ein Aktuator oder ein anderes stromabwärtiges Element, das von den in Verbindung mit den 3, 4A und 56 beschriebenen Controllern geregelt wird, kann weiterhin ein Regelsignal mit plötzlichen Änderungen empfangen, besonders nach Perioden ohne Kommunikation zwischen dem Controller oder Regelelement zum stromabwärtigen Aktuator oder anderen Element. Die resultierende Regelaktion kann in einigen Fällen abrupt genug sein, um Anlagenoperationen zu beeinflussen, und solche abrupten Änderungen können zu ungeeigneten Instabilitätsniveaus führen.An actuator or other downstream element that is used in conjunction with the 3 . 4A and 5 - 6 In addition, the controller may be controlled to receive a control signal with sudden changes, especially after periods of no communication between the controller or control element to the downstream actuator or other element. The resulting rule action may in some cases be abrupt enough to affect plant operations, and such abrupt changes may result in inappropriate levels of instability.

Das Potenzial für abrupte Regeländerungen aufgrund von Kommunikationsverlust zwischen dem Controller und dem stromabwärtigen Element kann durch Integrieren von tatsächlichen stromabwärtigen Daten anstelle des Controller-Ausgangs während der letzten Ablaufperiode beim Bestimmen des/der Feedback-Beitrags/Beiträge zum Regelsignal angegangen werden. Allgemein ausgedrückt, solche tatsächlichen stromabwärtigen Daten geben eine Feedback-Anzeige einer Reaktion auf das Regelsignal und können somit von einem stromabwärtigen Element (z.B. einem Prozessregelmodul) oder einem Gerät (z.B. einem Aktuator) gemessen oder berechnet werden, das das Regelsignal empfängt. Solche Daten werden anstatt einer implizierten Reaktion auf das Regelsignal bereitgestellt, wie zum Beispiel der Controller-Ausgang vom letzten Ablauf. Wie in den 4A und 56 gezeigt, empfängt das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 das Regelsignal 105 als eine implizierte Anzeige der stromabwärtigen Reaktion. Die Nutzung solcher implizierten Daten geht effektiv davon aus, dass das stromabwärtige Element, wie zum Beispiel ein Aktuator, die Kommunikationen des Regelsignals empfangen hat und somit angemessen auf das Regelsignal reagiert. Die tatsächlichen Feedback-Daten unterscheiden sich auch von anderen Antwortanzeigen, wie zum Beispiel dem Messwert der geregelten Prozessvariablen. The potential for abrupt rule changes due to loss of communication between the controller and the downstream element may be realized by integrating actual downstream data rather than the controller output during the process last period of time when determining the feedback contribution / contributions to the control signal. Generally speaking, such actual downstream data provides a feedback indication of a response to the control signal and thus may be measured or calculated by a downstream element (eg, a process control module) or a device (eg, an actuator) that receives the control signal. Such data is provided in place of an implied response to the control signal, such as the controller output from the last run. As in the 4A and 5 - 6 shown receives the continuously updated filter 116 the control signal 105 as an implied indication of the downstream reaction. The use of such implied data effectively assumes that the downstream element, such as an actuator, has received the communications of the control signal and thus responds appropriately to the control signal. The actual feedback data also differs from other response indicators, such as the measured value of the controlled process variable.

7 zeigt einen beispielhaften Controller 140, der Aktuatorpositionsdaten von einem stromabwärtigen Gerät oder Element als Reaktion auf das Regelsignal empfängt. Das stromabwärtige Gerät oder Element entspricht häufig einem Aktuator, der einen Aktuatorpositionsmesswert bereitstellt. Allgemeiner, das stromabwärtige Gerät oder Element kann einem PID-Regelblock, Regelselektor, Teiler oder einem anderen Gerät oder Element entsprechen, das von dem Regelsignal geregelt wird. In dem gezeigten beispielhaften Fall werden die Aktuatorpositionsdaten als eine Anzeige der Reaktion auf das Regelsignal bereitgestellt. Somit werden die Aktuatorpositionsdaten vom Controller 140 in Perioden des fortgesetzten Ablaufs der Regelroutine trotz des Fehlens von Messwertaktualisierungen der Prozessvariablen benutzt. Dazu kann ein kontinuierlich aktualisiertes Filter 116 die Aktuatorpositionsdaten über einen Kommunikationsstapel 146 empfangen, der eine Schnittstelle für eingehende Feedback-Daten herstellt. In diesem beispielhaften Fall beinhalten die Feedback-Daten zwei Anzeigen von Reaktionen auf das Regelsignal, die Aktuatorposition und die Prozessvariable. 7 shows an exemplary controller 140 which receives actuator position data from a downstream device or element in response to the control signal. The downstream device or element often corresponds to an actuator that provides an actuator position reading. More generally, the downstream device or element may correspond to a PID control block, rule selector, divider, or other device or element governed by the control signal. In the exemplary case shown, the actuator position data is provided as an indication of the response to the control signal. Thus, the actuator position data from the controller 140 in periods of continued execution of the control routine despite the absence of measurement updates of the process variables. This can be a continuously updated filter 116 the actuator position data via a communication stack 146 receive, which provides an interface for incoming feedback data. In this exemplary case, the feedback data includes two indications of responses to the control signal, the actuator position, and the process variable.

Wie in den vorherigen Beispielen, ist das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 zum Aufnehmen von Situationen mit fehlenden Messwertaktualisierungen für die Prozessvariable konfiguriert. Das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 berechnet ebenso seinen Ausgang bei solchen Abwesenheiten trotz der Tatsache neu, dass nur der nach dem Empfang eines Neuer-Messwert-Flag erzeugte Filterausgang im Summierer 112 benutzt wird. Nach dem Empfang einer Messwertaktualisierung verlässt sich jedoch das kontinuierlich aktualisierte Filter 116 nicht mehr auf Feedback des Regelsignals, um seinen Ausgang zu modifizieren. Stattdessen werden die tatsächlichen Antwortdaten vom Aktuator wie nachfolgend gezeigt benutzt:

Figure DE102016119421A1_0005
wobei

FN
= Neuer Filterausgang
FN-1
= Filterausgang letzer Ablauf
AN-1
= Controller Ausgang letzer Ablauf
ΔT
= Controller Ablaufperiode
TReset
= Reset Zeit
As in the previous examples, this is a continuously updated filter 116 configured to record situations with missing measurement value updates for the process variable. The continuously updated filter 116 also recalculates its output in such absences, despite the fact that only the filter output produced after receipt of a new measured value flag in the summer 112 is used. However, after receiving a measurement update, the continuously updated filter relies 116 no longer relying on feedback from the control signal to modify its output. Instead, the actual response data from the actuator is used as shown below:
Figure DE102016119421A1_0005
in which
F N
= New filter output
F N-1
= Filter output last run
A N-1
= Controller output last run
.DELTA.T
= Controller expiration period
T reset
= Reset time

Die Verwendung einer tatsächlichen Anzeige der Antwort auf das Regelsignal kann dabei helfen, die Genauigkeit der Regeltechniken zu verbessern, sowohl bei Perioden von periodischen Kommunikationen als auch nach Perioden von nichtperiodischen oder verlorenen Kommunikationen vom PID-Regelelement zum stromabwärtigen Element, zum Beispiel einem Aktuator. Die Übertragung der tatsächlichen Antwortanzeige erfordert jedoch typischerweise zusätzliche Kommunikationen zwischen einem Feldgerät und dem Controller, wenn diese in verschiedenen Geräten implementiert werden. Solche Kommunikationen können drahtlos sein, wie oben beschrieben, und können daher für unzuverlässige Übertragungen oder Leistungsbeschränkungen anfällig sein. Auch andere Gründe können zur Unverfügbarkeit der Feedback-Daten führen.The use of an actual indication of the response to the control signal may help to improve the accuracy of the control techniques, both during periods of periodic communications and after periods of non-periodic or lost communications from the PID controller to the downstream element, for example an actuator. However, the transmission of the actual response indication typically requires additional communications between a field device and the controller when implemented in different devices. Such communications may be wireless, as described above, and thus may be susceptible to unreliable transmissions or performance limitations. Other reasons can lead to the unavailability of the feedback data.

Wie nachfolgend beschrieben, können die hierin erörterten Regeltechniken auch Situationen angehen, in denen solche Antwortanzeigen nicht auf periodische oder zeitliche Weise übermittelt werden, d.h. die Anwendung der Regeltechniken braucht nicht auf das Fehlen von Messwertaktualisierungen für die Prozessvariable begrenzt zu sein. Stattdessen können die Regeltechniken vorteilhafterweise auch zum Angehen von Situationen mit fehlenden anderen Antwortanzeigen benutzt werden, wie zum Beispiel die Position eines Aktuators oder der Ausgang eines stromabwärtigen Regelelements. Darüber hinaus können die Regeltechniken zum Angehen von Situationen verwendet werden, die den Verlust, die Verzögerung oder eine andere Unverfügbarkeit von Übertragungen vom Controller (oder Regelelement) zum stromabwärtigen Element beinhalten, wie ein Feldgerät (z.B. ein Aktuator) oder ein anderes Regelelement (z.B. kaskadierte PID-Regelung, Splitter usw.).As described below, the control techniques discussed herein may also address situations in which such response indications are not communicated in a periodic or temporal manner, i. the application of the control techniques need not be limited to the lack of measurement updates for the process variable. Instead, the control techniques may advantageously also be used to address situations with missing other response indications, such as the position of an actuator or the output of a downstream control element. In addition, the control techniques may be used to address situations involving the loss, delay, or other unavailability of transmissions from the controller (or control element) to the downstream element, such as a field device (eg, an actuator) or other control element (eg, cascaded PID control, splitter etc.).

Die drahtlose oder andere unzuverlässige Übertragung von zusätzlichen Daten zum Controller oder Regelelement (d.h. die Antwortanzeige oder das Feedback vom stromabwärtigen Element), oder vom Controller oder Regelelement (d.h. das Regelsignal), bietet zusätzliches Potenzial für Kommunikationsfragen oder -probleme. Wie oben beschrieben, kann Feedback vom stromabwärtigen Element (z.B. dem Aktuator) bei der Bestimmung des Integralbeitrags (oder eines anderen Regelparameters oder -beitrags) beteiligt sein. In diesem Beispiel verlässt sich die Regelroutine auf zwei Feedback-Signale anstatt auf die in den oben beschriebenen Beispielen zurückgemeldete einzelne Prozessvariable. Darüber hinaus erhält, wenn das Regelsignal das stromabwärtige Element niemals erreicht, der Prozess nicht den Nutzen des Regelschemas. Übertragungen von einem dieser Signale können verzögert werden oder verloren gehen, und somit gehen die hier beschriebenen Techniken beide Eventualitäten an.The wireless or other unreliable transmission of additional data to the controller or controller (ie, the response indicator or feedback from the downstream element), or The controller or control element (ie the control signal) offers additional potential for communication issues or problems. As described above, feedback from the downstream element (eg, the actuator) may be involved in determining the integral contribution (or other control parameter or contribution). In this example, the control routine relies on two feedback signals rather than the single process variable reported back in the above-described examples. Moreover, if the control signal never reaches the downstream element, the process does not get the benefit of the control scheme. Transmissions of one of these signals may be delayed or lost, and thus the techniques described herein address both eventualities.

Das Fehlen der am Filter oder anderen Regelberechnungen beteiligten Antwortanzeige kann durch Halten der Anzeige der erwarteten Antwort (oder einer anderen Regelsignalkomponente) bis zum Erhalt einer Aktualisierung angegangen werden.The absence of the response indication involved in the filter or other rule calculations may be addressed by holding the indication of the expected response (or other control signal component) until an update is received.

Wenn das Regelsignal das stromabwärtige Element nicht erreicht, dann wird sich die Antwortanzeige (d.h. Feedback) von dem stromabwärtigen Element nicht ändern. In solchen Fällen kann das Fehlen einer Werteänderung Logik im Controller (oder Regelelement) auslösen, um die Anzeige der erwarteten Antwort (oder einer anderen Regelsignalkomponente) bis zum Erhalt einer Werteänderung ebenso zu halten.If the control signal does not reach the downstream element, then the response indication (i.e., feedback) from the downstream element will not change. In such cases, the lack of a value change may trigger logic in the controller (or rule element) to maintain the display of the expected response (or other control signal component) until a value change is obtained.

Die Regeltechniken können auch in Szenarios implementiert werden, in denen tatsächliche Feedback-Daten entweder nicht erwünscht oder nicht verfügbar sind. Der erstere Fall kann in solchen Situationen vorteilhaft sein, in denen die Einfachheit der Verwendung einer implizierten Antwort auf das Regelsignal nützlich ist. Zum Beispiel, die Kommunikation der tatsächlichen Feedback-Daten kann problematisch oder unpraktisch sein. Der letztere Fall kann Aktuatoren oder andere Geräte beinhalten, die nicht zum Bereitstellen von Positionsmessdaten konfiguriert sind, wie oben beschrieben. Ältere Geräte haben solche Fähigkeiten möglicherweise nicht.The control techniques may also be implemented in scenarios where actual feedback data is either unwanted or unavailable. The former case may be advantageous in situations where the simplicity of using an implied response to the control signal is useful. For example, communicating the actual feedback data can be problematic or impractical. The latter case may include actuators or other devices that are not configured to provide positional measurement data, as described above. Older devices may not have such capabilities.

Zum Aufnehmen solcher Geräte kann ein Schalter oder ein anderes Gerät bereitgestellt werden, um es zuzulassen, dass entweder eine implizierte oder eine tatsächliche Antwortanzeige von den Regeltechniken verwendet wird. Wie in 8 illustriert, ist ein Controller 150 mit einem Schalter 152 gekoppelt, der wiederum sowohl die implizierten als auch die tatsächlichen Antwortanzeigen empfängt. In diesem Fall kann der Controller 150 mit beliebigen der oben beschriebenen Controller identisch sein, insofern als die Implementation der Regelschemata nicht von der Kenntnis des Typs der Antwortanzeige abhängig ist. Der Schalter 152 kann in Software, Hardware, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Die Regelung des Schalters 152 kann vom Controller 150 und der Implementation einer Regelroutine unabhängig sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Kontrolle 150 ein Regelsignal zum Konfigurieren des Schalters 152 bereitstellen. Ferner kann der Schalter 152 als Teil des Controllers selbst implementiert werden und kann in einigen Fällen als Teil des Kommunikationsstapels oder eines anderen Teils des Controllers integriert sein.To accommodate such devices, a switch or other device may be provided to allow either an implied or an actual response indication to be used by the control techniques. As in 8th Illustrated is a controller 150 with a switch 152 which in turn receives both the implied and the actual response indications. In this case, the controller can 150 be identical to any of the controllers described above insofar as the implementation of the control schemes does not depend on the knowledge of the type of response indicator. The desk 152 can be implemented in software, hardware, firmware, or any combination thereof. The regulation of the switch 152 can from the controller 150 and the implementation of a control routine to be independent. Alternatively or additionally, the control 150 a control signal for configuring the switch 152 provide. Furthermore, the switch 152 be implemented as part of the controller itself and in some cases may be integrated as part of the communication stack or other part of the controller.

Die praktische Umsetzung der Regelverfahren, des Systems und der Techniken ist nicht auf irgendein(e) bestimmte(s) drahtlose(s) Architektur oder Kommunikationsprotokoll begrenzt. Geeignete beispielhafte Architekturen und Kommunikationsunterstützungsschemata sind in der am 17. Juni 2005 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/156,215 mit dem Titel “Wireless Architecture and Support for Process Control Systems” beschrieben, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist. In der Tat sind die Modifikationen an den Regelroutinen gut für jeden Kontext geeignet, in dem die Regelroutine auf periodische Weise implementiert wird, aber ohne Prozessvariablen-Messwertaktualisierungen für jede Regeliteration. Andere Kontextbeispiele sind Fälle, in denen ein abgetasteter Wert unregelmäßig oder seltener bereitgestellt wird, zum Beispiel ein Analysator oder Laborproben.The practical implementation of the control methods, system and techniques is not limited to any particular wireless architecture or communication protocol. Suitable exemplary architectures and communication support schemes are described in U.S. Patent Application Serial No. 11 / 156,215, filed June 17, 2005, entitled "Wireless Architecture and Support for Process Control Systems," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. In fact, the modifications to the control routines are well suited for any context in which the control routine is implemented in a periodic fashion, but without process variable metric updates for each rule iteration. Other contextual examples are cases in which a sampled value is provided irregularly or less frequently, for example an analyzer or laboratory samples.

Die praktische Umsetzung der Regeltechnik ist nicht auf die Verwendung mit Einzeleingang/Einzelausgang-PID-Regelroutine (mit PI-und PD-Routinen) begrenzt, sondern kann auf eine Reihe verschiedener Multieingangs-und/oder Multiausgangs-Regelschemata und kaskadierte Regelschemata angewendet werden. Allgemeiner, die Regeltechnik kann auch im Zusammenhang mit einer beliebigen geschlossen-schleifigen modellbasierten Regelroutine unter Anwendung von einer oder mehreren Prozessvariablen, einem oder mehreren Prozesseingängen oder anderen Regelsignalen angewendet werden, wie zum Beispiel modellprädiktive Regelung (MPC).The practical implementation of the control technique is not limited to use with single input / single output PID control routines (with PI and PD routines) but may be applied to a variety of different multi-input and / or multi-output control schemes and cascaded control schemes. More generally, the control technique may also be applied in the context of any closed-loop model-based control routine using one or more process variables, one or more process inputs, or other control signals, such as Model Predictive Control (MPC).

9 illustriert ein weiteres beispielhaftes Regelsystem unter Anwendung der hierin beschriebenen Prinzipien, das aber so konfiguriert ist, dass es einen Controller 300 in Form eines geschwindigkeitsbasierten Controllers hat. In dem beispielhaften System von 9 empfängt der Controller 301 ein Sollwertsignal beispielsweise von einer der Workstations 13 (1 und 3) oder von einer anderen Quelle innerhalb des oder in Kommunikation mit dem Prozessregelsystem(s) und erzeugt ein oder mehrere Regelsignale 305, die dem Prozess 301 von einem Ausgang des Controllers 300 bereitgestellt werden. Neben dem Empfang des Regelsignals 305 kann der Prozess 301 auch gemessenen oder ungemessenen Störungen ausgesetzt sein, wie schematisch durch den Pfeil 304 in 4 dargestellt ist. Je nach dem Typ der Prozessregelanwendung kann das Sollwertsignal zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Regelung des Prozesses 301 geändert werden, wie zum Beispiel durch einen Benutzer, eine Einstellroutine usw. Die Prozessregelsignale 305 können natürlich einen Aktuator in Verbindung mit einem Ventil regeln oder können ein beliebiges anderes Feldgerät regeln, um eine Antwort im Ablauf des Prozesses 301 zu beeinflussen. Die Antwort des Prozesses 301 auf Änderungen in den Prozessregelsignalen 305 wird von einem Sender, Sensor oder anderen Feldgerät 306 gemessen oder erfasst, das beispielsweise einem beliebigen der in 3 illustrierten Sendern 6064 entsprechen kann. Die Kommunikationsverbindung zwischen dem Sender 306 und dem Controller 300 kann eine drahtlose Verbindung beinhalten und ist in 9 durch eine gestrichelte Linie illustriert. Diese Verbindung kann aber auch eine verdrahtete Kommunikationsverbindung oder ein anderer Typ von Kommunikationsverbindung sein. Es wird angenommen, für die Zwecke der Erörterung, dass der Sender 306, der die geregelte Prozessvariable (d.h. die geregelte Variable), oder eine Proxy-Variable, die mit der geregelten Prozessvariablen korreliert ist, mit einer langsamen oder intermittierenden Aktualisierungsrate misst. Diese langsame Aktualisierungsrate kann periodisch oder nichtperiodisch sein und es wird angenommen, dass sie in derselben Größenordnung ist wie die Prozessantwortrate der mit der geregelten Prozessvariablen assoziierten Prozessdynamik. So werden die Prozessvariablenmesswerte einmal pro Zeitintervall bereitgestellt, das größer ist als die Antwortzeit des Prozesses, einmal pro Zeitintervall ähnlich der Prozessantwortzeit oder einmal pro Zeitintervall, das geringfügig kleiner ist als die Prozessantwortzeit. So kann diese Aktualisierungsrate in einigen Fällen ½ bis ¼ der Prozessantwortrate (die Umkehr der Prozessantwortzeit) betragen. 9 illustrates another exemplary control system using the principles described herein, but configured to be a controller 300 in the form of a speed-based controller. In the exemplary system of 9 the controller receives 301 a setpoint signal from, for example, one of the workstations 13 ( 1 and 3 ) or from another source within or in communication with the process control system (s) and generates one or more control signals 305 that the process 301 from an output of the controller 300 to be provided. In addition to the receipt of the control signal 305 can the process 301 also measured or unmeasured Be exposed to interference, as shown schematically by the arrow 304 in 4 is shown. Depending on the type of process control application, the setpoint signal may be generated at any time during the process control 301 changed, such as by a user, an adjustment routine, etc. The process control signals 305 Of course, they may regulate an actuator in conjunction with a valve or may control any other field device to provide an answer in the flow of the process 301 to influence. The answer of the process 301 to changes in the process control signals 305 is from a transmitter, sensor or other field device 306. measured or recorded, for example, any of the in 3 illustrated stations 60 - 64 can correspond. The communication link between the transmitter 306. and the controller 300 can include a wireless connection and is in 9 illustrated by a dashed line. However, this connection can also be a wired communication connection or another type of communication connection. It is assumed, for the purpose of discussion, that the transmitter 306. that measures the controlled process variable (ie, the controlled variable), or a proxy variable that correlates to the controlled process variable, at a slow or intermittent refresh rate. This slow update rate may be periodic or non-periodic, and is believed to be of the same order of magnitude as the process response rate of the process dynamics associated with the controlled process variable. Thus, the process variable measurements are provided once per time interval that is greater than the response time of the process, once per time interval, similar to the process response time, or once per time interval that is slightly less than the process response time. Thus, in some cases, this refresh rate may be ½ to ¼ of the process response rate (the reverse of the process response time).

In einer in 9 illustrierten Ausgestaltung kann der Controller 300 eine geschlossen-schleifigen Einzeleingang/Einzelausgang-Regelroutine implementieren, wie zum Beispiel eine PI-Regelroutine, die eine Form einer PID-Regelroutine ist. Demgemäß beinhaltet der Controller 300 mehrere standardmäßige PI-Controller-Elemente, einschließlich einem Kommunikationsstapel 380, und eine Regelsignalerzeugungseinheit mit einem Summierblock 308, einem Proportionalgewinnelement 310 und einem weiteren Summierblock 312. Die Regelroutine 300 beinhaltet auch einen direkten Integral-Feedback-Pfad einschließlich einem Filter 316 und einem Integralausgangsschalter, der einen Auswahlblock 318 beinhaltet. In diesem Fall ist der PI-Controller von 9 jedoch zum Durchführen von Positions- oder Differenzialregelberechnungen an den Proportional- und Integralkomponenten des Regelsignals konfiguriert. Somit beinhaltet der Controller 300 auch einen Differenzialblock 320, der im Proportionalkomponentenberechnungspfad angeordnet ist, einen Summierer 322, der im Integralkomponentenberechnungspfad angeordnet ist, und einen Block 324, der die Differenzial berechnete Regelkomponente an seinem Eingang dazu benutzt, um das Regelsignal 305 zu erzeugen. Allgemein ausgedrückt, der Block 324 skaliert die Änderung des Positions-(Geschwindigkeits-)Regelsignals wie im Controller 300 erzeugt, oder konvertiert dieses Signal anderweitig in ein Analog- oder Digitalsignal, das zum Regelgerät gesendet wird, um das Regelgerät anzuweisen, sich um einen bestimmten Betrag in einer Richtung oder einer anderen über eine bestimmte Zeitperiode zu bewegen. Dieser Block 324 kann beispielsweise ein pulsbreitenmoduliertes Signal, ein gepulstes Signal, ein Digitalsignal, das eine Einschaltzeit anzeigt, oder irgendein anderes Signal senden, das dem Regelgerät eine Größe einer Positionsänderung über die Zeit anzeigt.In an in 9 illustrated embodiment, the controller 300 implement a closed-loop single-input / single-output control routine, such as a PI control routine, which is one form of a PID control routine. Accordingly, the controller includes 300 multiple standard PI controller elements, including a communication stack 380 , and a control signal generation unit with a summation block 308 , a proportional gain element 310 and another summation block 312 , The control routine 300 also includes a direct integral feedback path including a filter 316 and an integral output switch comprising a selection block 318 includes. In this case, the PI controller is from 9 however, configured to perform position or derivative control calculations on the proportional and integral components of the control signal. Thus, the controller includes 300 also a differential block 320 , which is arranged in the proportional component calculation path, a summer 322 which is arranged in the integral component calculation path, and a block 324 which uses the derivative computed control component at its input to control the signal 305 to create. Generally speaking, the block 324 scales the change of the position (velocity) control signal as in the controller 300 or otherwise converts that signal to an analog or digital signal that is sent to the controller to instruct the controller to move a certain amount in one direction or another over a certain period of time. This block 324 For example, it may send a pulse width modulated signal, a pulsed signal, a digital signal indicating an on-time, or any other signal indicating to the controller a magnitude of a change in position over time.

Wie in 9 illustriert, ist das Integralfilter 316 mit dem Ausgang des Summiers 342 gekoppelt, der wiederum zum Empfangen des Ausgangs des Summierers 312 gekoppelt ist, während der Block 318 des Schalters mit dem Ausgang des Filters 316 gekoppelt ist und dem Summierblock 312 den/die Integral- oder Reset-Beitrag oder -Komponente des vom Controller 300 erzeugten Regelsignals bereitstellt.As in 9 illustrated, is the integral filter 316 with the output of the summier 342 coupled, in turn, for receiving the output of the summer 312 is coupled while the block 318 of the switch with the output of the filter 316 is coupled and the summation block 312 the integral or reset contribution or component of the controller 300 provides generated control signal.

Bei jeder Iteration oder Operation des Controllers 300 vergleicht der Summierblock 308 das Sollwertsignal mit dem zuletzt empfangenen Prozessvariablenmesswert, der vom Kommunikationsstapel 380 im Controller 300 bereitgestellt wird, um ein Fehlersignal (e) zu erzeugen. Das/der Proportionalgewinnelement oder -block 310 wirkt am Fehlersignal e beispielsweise durch Multiplizieren des Fehlersignals e mit einem Proportionalgewinnwert Kp zum Erzeugen eines/einer Proportionalbeitrags oder -komponente des Geschwindigkeitsregelsignals. Der Differenzblock 320 bestimmt dann die Änderung des Proportionalgewinnwertes seit der letzten Controller-Iteration durch Bestimmen der Differenz zwischen dem aktuellen Ausgang des Gewinnblocks 310 und dem jüngsten Wert des Gewinnblocks 310 (produziert bei der letzten oder unmittelbar vorhergehenden Controller-Iteration). Der Summierblock 312 kombiniert dann den Ausgang der Änderungseinheit 320 (den geschwindigkeitsbasierten Proportionalbeitrag) mit dem/der Integral- oder Reset-Beitrag oder -Komponente des vom Integral-Feedback-Pfad erzeugten Regelsignals zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsregelsignals 326, das dem Ausgangsblock 324 bereitgestellt wird. At every iteration or operation of the controller 300 compares the summation block 308 the setpoint signal with the last received process variable reading from the communication stack 380 in the controller 300 is provided to generate an error signal (e). The proportional gain element or block 310 acts on the error signal e, for example by multiplying the error signal e by a proportional gain value K p for generating a proportional contribution or component of the speed control signal. The difference block 320 then determines the change in the proportional gain value since the last controller iteration by determining the difference between the current output of the gain block 310 and the most recent value of the winning block 310 (produced at the last or immediately preceding controller iteration). The summation block 312 then combines the output of the change unit 320 (the velocity-based proportional contribution) with the integral or reset contribution or component of the integral signal feedback control signal generated by the integral feedback path to produce a velocity control signal 326 that is the starting block 324 provided.

Bedeutsamerweise erzeugen jedoch der Summierer 322, das Filter 316 und der Block oder Schalter 318 im Integral-Feedback-Pfad des Controllers 300 die Integral- oder Reset-Beitragskomponente des Regelsignals auf die folgende Weise. Hier ist der Summierer 322 zum Empfangen des Ausgangs des Summierers 312 (d.h. das geschwindigkeitsbasierte Regelsignal, das die Änderung der Position des beweglichen Regelelements repräsentiert) bei jeder Controller-Iteration gekoppelt und summiert diesen Wert mit dem vorherigen Ausgang S des Summierers 322 (erzeugt bei der letzten Iteration des Controllers 300), um dadurch in der Tat die Änderung in der Änderung des Ausgangssignals über eine bestimmte Zeitperiode zu integrieren oder zu summieren. Der neue Ausgang S des Summierers 322 wird dem Integralfilter 316 bereitgestellt, das eine Anzeige der erwarteten Prozessantwort auf das Regelsignal 305 erzeugt, in 9 als R indiziert. Das Filter 316 stellt dieses erwartete Prozessantwortsignal R dem Schalter oder Block 318 bereit. Wie in 9 angezeigt, tastet und rastet jedoch der Schalter oder Block 318 den Ausgang des Filters 316 am Ausgang des Schalters oder Blocks 318, wann immer ein neuer Prozessvariablenmesswert empfangen wurde, legt aber ansonsten einen Null-(0,0)Wert an den Summierer 312 als Integralregelbeitrag bei diesen Regeliterationen an, in denen kein neuer Prozessvariablenmesswert zur Verfügung steht. Somit ist der Ausgang des Schalters 318, der als Integralregelbeitrag bereitgestellt wird, um ein neues Regelsignal bei jeder Controller-Iteration zu erzeugen, der Ausgang des Filters 316 nur bei Controller-Iterationen, bei denen ein neuer Prozessvariablenmesswert für die Verwendung durch den Controller 300 zur Verfügung steht, und ist ansonsten null (0,0). Jedes Mal, wenn der vom Kommunikationsstapel 380 erzeugte Neuer-Wert-Flag gesetzt wird (was anzeigt, dass ein neuer Prozessvariablenmesswert am Controller 300 zur Verfügung steht), setzt der Summierer 322 seinen Ausgang auf null und beginnt mit dem Summieren über eine neue Zeitperiode. So summiert der Summierer 322 in der Tat die Änderung im Regelausgangssignal über jede Controller-Iteration zwischen Prozessvariablenmesswert-Aktualisierungen und -Resets immer dann (während der Controller-Iteration danach), wenn ein neuer Prozessvariablen-Messwertaktualisierung am Controller 300 empfangen wird. Significantly, however, the summer produce 322 , the filter 316 and the block or switch 318 in the integral feedback path of the controller 300 the integral or reset Contribution component of the control signal in the following manner. Here is the summer 322 for receiving the output of the summer 312 (ie, the rate-based control signal representing the change in the position of the movable control element) coupled at each controller iteration and sums this value to the previous output S of the summer 322 (generated at the last iteration of the controller 300 ), thereby in fact integrating or summing the change in the change of the output signal over a certain period of time. The new output S of the summer 322 becomes the integral filter 316 provided an indication of the expected process response to the control signal 305 generated, in 9 indicated as R The filter 316 puts this expected process response signal R to the switch or block 318 ready. As in 9 the switch or block will be displayed, felt and locked 318 the output of the filter 316 at the output of the switch or block 318 Whenever a new process variable reading has been received, it otherwise applies a zero (0,0) value to the summer 312 as an integral rule contribution to these rule iterations where no new process variable reading is available. Thus, the output of the switch 318 provided as an integral control contribution to produce a new control signal at each controller iteration, the output of the filter 316 only in controller iterations where a new process variable reading is for use by the controller 300 is available, and is otherwise zero (0,0). Every time the one from the communication stack 380 generated new value flag is set (indicating that a new process variable reading is on the controller 300 is available), sets the summer 322 its output to zero and starts summing over a new period of time. This is how the totalizer sums up 322 in fact, the change in the control output signal over each controller iteration between process variable measurement updates and resets whenever (during the controller iteration after) when a new process variable measurement value update on the controller 300 Will be received.

Die erwartete Prozessantwort auf Änderungen im Regelsignal, erzeugt durch das Filter 316, kann mit einem Modell erster Ordnung wie nachfolgend ausführlicher beschrieben approximiert werden. Allgemeiner kann die erwartete Prozessantwort jedoch mit jedem geeigneten Modell des Prozesses 301 erzeugt werden und ist nicht auf ein Modell begrenzt, das in einen Feedback-Pfad des Controllers 300 integriert ist, oder auf ein Filter oder ein Modell, das mit der Bestimmung eines Integral- oder Reset-Beitrags für ein Regelsignal assoziiert ist. Zum Beispiel, Controller, die ein Modell zum Bereitstellen der erwarteten Prozessantwort benutzen, können einen Differenzialbeitrag beinhalten, so dass die Regelroutine 301 PID-Regelschema implementiert. Ein Beispiel, das einen beispielhaften Differenzialbeitrag beinhaltet, wird nachfolgend in Verbindung mit 10 beschrieben.The expected process response to changes in the control signal generated by the filter 316 , can be approximated with a first order model as described in more detail below. More generally, however, the expected process response may be with any suitable model of the process 301 is generated and is not limited to a model that is in a feedback path of the controller 300 integrated, or a filter or model associated with determining an integral or reset contribution to a control signal. For example, controllers that use a model to provide the expected process response may include a differential contribution, such that the control routine 301 PID control scheme implemented. An example including an exemplary differential contribution will be described below in connection with FIG 10 described.

In jedem Fall ermöglicht die nachfolgend beschriebene Regeltechnik die Verwendung des positiven Feedbacks-Pfades zum Bestimmen des Reset- oder Integralbeitrags, wenn der Controller 300 langsame oder nichtperiodische Aktualisierungen der Prozessvariablen empfängt, und ermöglicht weiterhin eine robuste Controller-Antwort im Falle von Sollwertänderungen oder Aufschaltungsänderungen, die zwischen dem Empfang von neuen Prozessvariablenmesswerten auftreten. Speziell, das Filter 316 ist zum Berechnen einer neuen Anzeige oder eines neuen Wertes einer erwarteten Prozessantwort bei jedem Ablauf des Controllers 300 unabhängig davon konfiguriert, ob dieser Ausgang des Filters 316 jemals dem Summierblock 312 als Integralkomponente des Regelsignals bereitgestellt wird. Folglich wird der Ausgang des Filters 316 bei jedem Ablaufzyklus der Controller-Routine neu erzeugt, obwohl nur der Ausgang des Filters 316, der erzeugt wird unmittelbar nachdem (oder während des Ablaufzyklus, bei dem) der Controller 300 eine neue Prozessmesswertaktualisierung vom Kommunikationsstapel 380 empfängt, vom Controller 300 als Integral- oder Reset-Beitrag im Summierer 312 benutzt.In any event, the control technique described below allows the use of the positive feedback path to determine the reset or integral contribution when the controller 300 receiving slow or non-periodic updates to the process variables, and further enables a robust controller response in the event of setpoint changes or override changes occurring between receipt of new process variable measurements. Especially, the filter 316 is for calculating a new indication or value of an expected process response each time the controller expires 300 regardless of whether this output of the filter 316 ever the summation block 312 is provided as an integral component of the control signal. Consequently, the output of the filter becomes 316 at each expiration cycle, the controller routine recreates, though only the output of the filter 316 which is generated immediately after (or during the expiration cycle in which) the controller 300 a new process value update from the communication stack 380 receives from the controller 300 as integral or reset contribution in the totalizer 312 used.

Insbesondere wird die neue Anzeige der erwarteten Antwort R wie vom Filter 316 erzeugt bei jedem Controller-Ablaufzyklus vom aktuellen Summiererausgang S (d.h. die summierte Änderung im Regelsignalausgang durch den Summierer 312 seit der letzten Prozessvariablen-Messwertaktualisierung), die Anzeige einer erwarteten Antwort, die vom Filter 316 erzeugt wird, erzeugt während des letzten (d.h. unmittelbar vorhergehenden) Controller-Ablaufzyklus, und der Controller-Ablaufperiode berechnet. Folglich wird das Filter 316 hierin als kontinuierlich aktualisiert beschrieben, weil es zum Erzeugen einer neuen Prozessantwortschätzung bei jedem Controller-Ablaufzyklus abgearbeitet wird. Es folgt eine beispielhafte Gleichung, die von dem kontinuierlich aktualisierten Filter 316 zum Erzeugen einer neuen erwarteten Prozessantwort oder Filters bei jedem Controller-Ablaufzyklus implementiert werden kann:

Figure DE102016119421A1_0006
wobei

RN
= Neuer Filterausgang
RN-1
= Filterausgang letzter Ablauf
SN-1
= Intergralpfad Summiererausgang letzter Ablauf
ΔT
= Controller Ablaufperiode
eTReset
= Integralzeitperiode
In particular, the new display of the expected response R will be like the filter 316 is generated at each controller expiration cycle from the current summer output S (ie the summed change in the control signal output by the summer 312 since the last process variable reading update), the display of an expected response from the filter 316 is generated during the last (ie immediately preceding) controller expiration cycle, and the controller expiration period is calculated. Consequently, the filter becomes 316 herein described as continuously updated because it is executed to generate a new process response estimate at each controller expiration cycle. An example equation follows that of the continuously updated filter 316 can be implemented to generate a new expected process response or filter at each controller expiration cycle:
Figure DE102016119421A1_0006
in which
R N
= New filter output
R N-1
= Filter output last process
S N-1
= Integral path totalizer output last process
.DELTA.T
= Controller expiration period
e TReset
= Integral time period

Man wird hier feststellen, dass der neue Filterausgang RN iterativ als der am kürzesten zurückliegende Filterausgang RN-1 (d.h. der aktuelle Filterausgangswert) plus einer Abklingkomponente bestimmt wird, die als die Differenz zwischen der summierten Änderung im aktuellen Controller-Ausgangswert RN-1 multipliziert mit einem Faktor bestimmt wird, der von der Reset-Zeit TReset und der Controller-Ablaufperiode ΔT abhängig ist. Durch die Verwendung eines Filters, das kontinuierlich auf diese Weise aktualisiert wird, ist die Regelroutine 300 besser in der Lage, die erwartete Prozessantwort beim Berechnen des Integralregelsignaleingangs zu bestimmen, wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert empfangen wird, um dadurch besser auf Änderungen des Sollwerts oder andere Störgrößenaufschaltungen reagieren zu können, die zwischen dem Empfang von zwei Prozessvariablenmesswerten auftreten. Diese Integralpfadberechnung verhindert jedoch ein Wind-up des Regelsystems in Anwesenheit von langsam empfangenen oder intermittierenden Prozessvariablen-Feedback-Messwerten. Spezieller, man wird feststellen, dass eine Änderung des Sollwertes (ohne Empfang eines neuen Prozessmesswertes) unmittelbar zu einer Änderung des Fehlersignals am Ausgang des Summierers 308 führt, wodurch die Proportionalbeitragskomponente des Geschwindigkeitregelsignals 326 und somit das Regelsignal 305 geändert wird. Folglich erhöht der Summierer 392 seinen Ausgang S um diesen Betrag und das Filter 316 beginnt dann, eine neue erwartete Antwort des Prozesses auf das geänderte Regelsignal zu erzeugen, und aktualisiert somit seinen Ausgang, bevor der Controller 300 einen neuen Prozessmesswert erhält. Wenn dann der Controller 100 einen neuen Prozessmesswert erhält und ein Sample des Filterausgangs vom Schalter 318 auf den Eingang des Summierers 312 zur Verwendung als Integral- oder Reset-Beitragskomponente des Regelsignals rastet, hat das Filter 316 auf eine erwartete Prozessantwort iteriert, die zumindest in einem Ausmaß auf die Reaktion des Prozesses 301 auf die Änderung des Sollwertes auf der Basis eines zuvor gesendeten Regelsignals 305 reagiert hat oder sie beinhaltet. Dieser Integralwert wird dem Regelsignal 326 jedoch nur dann hinzugefügt, wenn ein neuer Prozessmesswert empfangen wird, um es zu ermöglichen, dass das vom Summierer 308 erzeugte Fehlersignal e Änderungen der Prozessvariablen zwischen Zeiten reflektiert, in denen die Prozessvariablenmesswerte am Controller 300 empfangen werden. Bei Controller-Iterationen zwischen den Zeiten, zu denen ein Prozessvariablenmesswert empfangen wird, wird die vom Summierer 312 bereitgestellte Integralkomponente auf null gesetzt. Diese Technik verhütet ein Wind-up des Regelsystems 300 oder trägt zu einer solche Verhütung bei. In der Tat schätzt die vom Filter 316 erzeugte Integralkomponente die Prozessantwort zwischen den Zeiten (Controller-Iterationen), an den nachfolgendes Prozessvariablen-Feedback empfangen wird, und, wenn die tatsächliche Prozessvariablenantwort wie erwartet ist, wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert am Controller 300 empfangen wird, dann bringt die Integralkomponente den im Proportionalpfad erzeugten Wert auf null. Wenn sich die erwartete Antwort des Prozesses von der tatsächlichen Prozessantwort während dieser Zeit unterscheidet, dann bewirkt die Integralkomponente eine Änderung des Regelsignals 326, um eine Bewegung des Aktuators zu erzwingen, um dadurch die Position des Aktuators zu korrigieren. It will be noted here that the new filter output R N is iteratively determined to be the most recent filter output R N-1 (ie, the current filter output value) plus a decay component which is the difference between the summed change in the current controller output R N. 1 multiplied by a factor which depends on the reset time T Reset and the controller expiration period ΔT. By using a filter that is continually updated in this way is the control routine 300 better able to determine the expected process response in computing the integral control signal input when a new process variable reading is received, thereby better responding to changes in setpoint or other disturbance upsets that occur between receipt of two process variable measurements. However, this integral path calculation prevents wind up of the control system in the presence of slowly received or intermittent process variable feedback measurements. More specifically, it will be noted that changing the setpoint (without receiving a new process measurement) will immediately result in a change in the error signal at the output of the summer 308 resulting in the proportional contribution component of the speed control signal 326 and thus the control signal 305 will be changed. Consequently, the summer increases 392 its output S by that amount and the filter 316 then begins to generate a new expected response of the process to the changed control signal, and thus updates its output before the controller 300 receives a new process reading. If then the controller 100 receives a new process reading and a sample of the filter output from the switch 318 to the input of the summer 312 snapped to use as an integral or reset contribution component of the control signal, the filter has 316 iterates on an expected process response, at least to an extent based on the response of the process 301 to the change of the setpoint on the basis of a previously sent control signal 305 has reacted or contains. This integral value becomes the control signal 326 however, only added when a new process metric is received, to allow that from the summer 308 generated error signal e changes the process variable between times reflecting the process variable readings at the controller 300 be received. For controller iterations between the times a process variable reading is received, the one from the summer 312 provided integral component set to zero. This technique prevents a wind-up of the control system 300 or contributes to such prevention. In fact, those from the filter appreciate 316 integral component generates the process response between the times (controller iterations) to which subsequent process variable feedback is received and, if the actual process variable response is as expected, if a new process variable reading is present on the controller 300 is received, then the integral component brings the value generated in the proportional path to zero. If the expected response of the process differs from the actual process response during that time, then the integral component causes a change in the control signal 326 in order to force a movement of the actuator, thereby correcting the position of the actuator.

In der Vergangenheit, wie zum Beispiel bei Systemen, die in den US-Patenten Nr. 7,587,252 und 7,620,460 beschrieben sind, berechnete das in einem Feedback-Pfad eines nichtperiodisch aktualisierten Controllers verwendete Reset-Beitragsfilter nur eine neue Anzeige einer erwarteten Antwort, wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert zur Verfügung stand. Folglich kompensierte das Reset-Beitragsfilter keine Sollwertänderungen oder Störgrößenaufschaltungen, die zwischen dem Empfang von Prozessvariablenmesswerten auftraten, weil die Sollwertänderungen oder Störgrößenaufschaltungen von jeglichen Messwertaktualisierungen völlig unabhängig waren. Wenn beispielsweise eine Sollwertänderung oder Störgrößenaufschaltung zwischen zwei Messwertaktualisierungen auftrat, dann war es wahrscheinlich, dass die erwartete Prozessantwort des Controllers verzerrt wurde, weil die Berechnung der neuen Anzeige der erwarteten Antwort auf der Zeit seit der letzten Messwertaktualisierung und dem aktuellen Controller-Ausgang 305 basierte. Folglich konnte das Filter 316 nicht beginnen, zeitliche Änderungen in dem Prozess (oder dem Regelsignal) zu berücksichtigen, die von einer Sollwertänderung (oder anderen Störgrößenaufschaltung) resultierte, die zwischen dem Empfang von zwei Prozessvariablenmesswerten am Controller auftrat. In the past, such as systems used in the U.S. Patent Nos. 7,587,252 and 7,620,460 described, the reset contribution filter used in a feedback path of a non-periodically updated controller calculated only a new indication of an expected response when a new process variable reading was available. Thus, the reset contribution filter did not compensate for setpoint changes or disturbance upsets that occurred between receipt of process variable measurements because the setpoint changes or disturbance upshifts were completely independent of any measurement updates. For example, if a setpoint change or feedforward occurred between two measurement updates, then the expected process response of the controller was likely to be skewed because the calculation of the new display of the expected response to the time since the last measured value update and the current controller output 305 based. Consequently, the filter could 316 does not begin to take into account temporal changes in the process (or control signal) resulting from a set point change (or other feedforward) occurring between the receipt of two process variable measurements at the controller.

Man wird jedoch verstehen, dass die Regelroutine 300 von 9 eine erwartete Prozessantwort bereitstellt, durch Basieren der Berechnungen, die an langsamen oder nichtperiodischen Messwerten erfolgen, während zusätzlich die erwartete Antwort zwischen dem Empfang von zwei Messwerten bestimmt wird, um Änderungen zu berücksichtigen, die durch eine Änderung des Sollwerts verursacht werden (oder irgendeiner gemessenen Störgröße, die als Aufschaltungseingang zum Controller 300 benutzt wird). Somit kann die oben beschriebene Regeltechnik Sollwertänderungen, Aufschaltungsaktionen an gemessenen Störgrößen usw. aufnehmen, die die erwartete Prozessantwort beeinflussen und somit eine robustere Regelantwort bereitstellen können. Darüber hinaus kann diese Regeltechnik, weil sie Wind-up im Controller vermeidet, effektiv arbeiten, wenn die Prozessvariablenmesswert-Feedback-Rate gleich oder sogar kleiner ist als die Umkehr der Prozessantwortzeit (d.h. wenn die Zeiten zwischen am Controller empfangenen Feedback-Messwerten größer sind als die Prozessantwortzeit).One will understand, however, that the control routine 300 from 9 providing an expected process response by basing the calculations on slow or non-periodic measurements while additionally determining the expected response between the receipt of two measurements to account for changes caused by a change in the setpoint (or any measured disturbance , which serves as a connection input to the controller 300 is used). Thus, the control technique described above can accommodate set point changes, uplink actions on measured disturbances, etc. that affect the expected process response and thus can provide a more robust control response. In addition, because it avoids wind-up in the controller, this control technique can operate effectively if the process variable feedback feedback rate is equal to or even less than the reversal of the process response time (ie, the times between feedback measurements received on the controller are greater than the process response time).

Wie man verstehen wird, berechnet die in 9 illustrierte Regeltechnik eine Anzeige einer erwarteten Antwort über das kontinuierlich aktualisierte Filter 316 (z.B. das Reset-Beitragsfilter) für jeden Ablauf des/der Regelblocks oder -routine 300. Hier konfiguriert der Controller 300 das kontinuierlich aktualisierte Filter 316 zum Berechnen einer neuen Anzeige einer erwarteten Antwort für jeden Ablauf des Regelblocks. Um jedoch zu bestimmen, ob der Ausgang des Filters 316 als Eingang in den Summierblock 312 benutzt werden soll, verarbeitet der Kommunikationsstapel 380 und, in einigen Beispielen, das Aktualisierungserkennungsmodul 82 (3), die eingehenden Daten vom Sender 306 zum Erzeugen eines Neuer-Wert-Flag für den Integralausgangsschalter 318 und für den Summierer 326, wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert empfangen wird. Dieser Neuer-Wert-Flag informiert den Schalter 318 zum Abtasten und Rasten des Filterausgangswertes für diese Controller-Iteration auf den Eingang des Summierers 312. Ansonsten stellt der Schalter 318 dem Summierer 312 einen Null-(0.0)Wert als Integralbeitragswert bereit.As you will understand, the in 9 illustrated control technique an indication of an expected response via the continuously updated filter 316 (eg the reset contribution filter) for each expiration of the rule block or routine 300 , Here the controller configures 300 the continuously updated filter 316 to calculate a new indication of an expected response for each run of the rule block. However, to determine if the output of the filter 316 as input to the summation block 312 is to be used, the communication stack processes 380 and, in some examples, the update detection module 82 ( 3 ), the incoming data from the sender 306. for generating a new value flag for the integral output switch 318 and for the summer 326 when a new process variable reading is received. This new value flag informs the switch 318 to sample and snap the filter output value for this controller iteration to the input of the summer 312 , Otherwise, the switch provides 318 the summer 312 a zero (0.0) value as an integral contribution value.

Unabhängig davon, ob ein Neuer-Wert-Flag übermittelt wird, setzt das kontinuierlich aktualisierte Filter 316 die Berechnung einer Anzeige einer erwarteten Antwort für jede Iteration der Regelroutine fort. Diese neue Anzeige einer erwarteten Antwort wird dem Integralausgangsschalter 318 bei jedem Ablauf des Regelblocks zugeführt. Je nach Anwesenheit des Neuer-Wert-Flag schaltet der Integralausgangsschalter 318 zwischen dem Zulassen der neuen Anzeige der erwarteten Antwort von dem kontinuierlich aktualisierten Filter 316 auf Durchlassen zum Summierblock 312 um, um einen Nullwert am Eingang zum Summierblock 312 zu halten. Spezieller, wenn ein Neuer-Wert-Flag übermittelt wird, dann lässt es der Integralausgangsschalter 318 zu, dass die letzte oder aktuell berechnete Anzeige der erwarteten Antwort vom kontinuierlich aktualisierten Filter 316 zum Summierblock 312 durchgelassen wird. Umgekehrt, wenn der Neuer-Wert-Flag nicht vorhanden ist, dann gibt der Integralausgangsschalter 318 dem Summierer 312 einen Nullwert.Regardless of whether a new value flag is submitted, the continuously updated filter sets 316 the calculation of an expected response indication for each iteration of the control routine. This new indication of an expected response will be sent to the integral output switch 318 supplied at every expiration of the control block. Depending on the presence of the new value flag, the integral output switch switches 318 between allowing the new display of the expected response from the continuously updated filter 316 on passing to the summation block 312 to get a zero value at the input to the summation block 312 to keep. More specifically, when a new value flag is transmitted, then the integral output switch leaves it 318 to that last or currently calculated display of the expected response from the continuously updated filter 316 to the summation block 312 is allowed through. Conversely, if the new value flag is not present, then the integral output switch is 318 the summer 312 a zero value.

Nachdem oder wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert am Prozess-Controller 300 empfangen wird und der Ausgang R des kontinuierlichen Filters 316 im Summierer 312 benutzt wird, dann wird die Zeit seit der letzten Kommunikation auf null (0) gesetzt und der kontinuierliche Filterausgang R wird auf null gesetzt. Ebenso wird der Ausgang des Summierers 322 auf null (0) gesetzt. Ferner kann in diesen Situationen der Summierer 312 den kontinuierlichen Filterausgang R vom Ausgang des Blocks 320 subtrahieren, um das neue Regelsignal 326 je nach der Weise oder Reihenfolge zu erzeugen, in der der Block 320 eine Differenzberechnung durchführt.After or if a new process variable reading on the process controller 300 is received and the output R of the continuous filter 316 in the summer 312 is used, then the time since the last communication is set to zero (0) and the continuous filter output R is set to zero. Likewise, the output of the summer 322 set to zero (0). Furthermore, in these situations, the summer 312 the continuous filter output R from the output of the block 320 subtract to the new control signal 326 depending on the way or order in which the block is generated 320 performs a difference calculation.

Diese Regeltechnik lässt es zu, dass das kontinuierlich aktualisierte Filter 316 die erwartete Prozessantwort unabhängig davon weiter modelliert, ob ein neuer Messwert übermittelt wird. Wenn sich der Regelausgang infolge eines Ergebnisses einer Sollwertänderung oder einer Aufschaltaktion auf der Basis einer gemessenen Störgröße ändert, unabhängig von der Anwesenheit eines Neuer-Wert-Flag, dann reflektiert das kontinuierlich aktualisierte Filter 316 die erwartete Prozessantwort durch Berechnen einer neuen Anzeige einer erwarteten Antwort bei jeder Regelroutineniteration. Die neue Anzeige der erwarteten Antwort (d.h. der Reset-Beitrag oder die Integrationskomponente) wird nur dann in die Controller-Ausgangssignalberechnungen einbezogen, wenn ein Neuer-Wert-Flag übermittelt wird (über den Integralausgangsschalter 318), der Wind-up des Controllers als Reaktion auf langsam empfangene Prozessvariablenmesswerte am Controller 300 verhindert oder mindert. This control technology allows it to be that continuously updated filter 316 the expected process response continues to be modeled regardless of whether a new measurement is being transmitted. If the control output changes due to a result of a setpoint change or a stall action based on a measured disturbance, regardless of the presence of a new value flag, then the continuously updated filter reflects 316 the expected process response by calculating a new indication of an expected response at each rule routine iteration. The new indication of the expected response (ie, the reset contribution or integration component) is included in the controller output computations only when a new value flag is communicated (via the integral output switch 318 ), the wind-up of the controller in response to slowly received process variable measurements on the controller 300 prevents or reduces.

Es ist zu bemerken, dass die einfache PI-Controller-Konfiguration von 9 den Ausgang des Filters 316 direkt als Reset-Beitrag zum Regelsignal benutzt, und in diesem Fall kann der Reset-Beitrag einer geschlossen-schleifigen Regelroutine (z.B. die oben dargestellte kontinuierlich aktualisierte Filtergleichung) eine genaue Darstellung der Prozessantwort beim Bestimmen bereitstellen, ob der Prozess ein Steady-State-Verhalten zeigt. Andere Prozesse, wie zum Beispiel die Totzeit-dominanten Prozesse, erfordern jedoch möglicherweise die Einbeziehung zusätzlicher Komponenten in den Controller von 9, wie in den 5 und 6 illustriert, durch Einbeziehen einer Totzeiteinheit in den Integralberechnungspfad, um die erwartete Prozessantwort zu modellieren. Mit Bezug auf Prozesse, die durch ein Modell erster Ordnung gut dargestellt werden, kann die Prozesszeitkonstante allgemein zum Bestimmen der Reset-Zeit für den PI-(oder PID-)Controller benutzt werden. Spezieller, wenn die Reset-Zeit gleich der Prozesszeitkonstante ist, dann löscht der Reset-Beitrag im Allgemeinen den Proportionalbeitrag, so dass, im Laufe der Zeit, die Regelroutine 300 die erwartete Prozessantwort reflektiert. In dem in 9 illustrierten Beispiel kann der Reset-Beitrag durch ein positives Feedback-Netzwerk mit einem Filter mit derselben Zeitkonstante bewirkt werden wie die Prozesszeitkonstante. Während auch andere Modelle benutzt werden können, bietet das positive Feedback-Netzwerk, -Filter oder -Modell einen praktischen Mechanismus zum Bestimmen der erwarteten Antwort eines Prozesses mit einer bekannten oder approximierten Prozesszeitkonstante. Für diejenigen Prozesse, die PID-Regelung benötigen, kann der Differenzialbeitrag, auch als Rate bekannt, zum PID-Ausgang auch neu berechnet und nur dann aktualisiert werden, wenn ein neuer Messwert empfangen wird. In diesen Fällen kann die Differenzialberechnung die verstrichene Zeit seit dem letzten neuen Messwert benutzen. Ein Beispiel für einen Controller, der andere Controller-Komponenten zum Regeln von komplexeren Prozessen mit einem nichtperiodischen Empfang von Prozessmesswerten benutzen kann, aber der die Filterungstechnik von 9 zum Bereitstellen einer robusteren Regelung als Reaktion auf Sollwertänderungen benutzen kann, wird nachfolgend in Verbindung mit 10 beschrieben. It should be noted that the simple PI controller configuration of 9 the output of the filter 316 In this case, the reset contribution of a closed-loop control routine (eg, the continuously updated filter equation presented above) may provide an accurate representation of the process response in determining whether the process is in steady-state behavior shows. However, other processes, such as dead-time dominant processes, may require the inclusion of additional components in the controller 9 as in the 5 and 6 by incorporating a dead time unit in the integral calculation path to model the expected process response. With respect to processes that are well represented by a first order model, the process time constant can generally be used to determine the reset time for the PI (or PID) controller. More specifically, if the reset time is equal to the process time constant, then the reset contribution generally clears the proportional contribution, so that, over time, the control routine 300 reflects the expected process response. In the in 9 As illustrated, the reset contribution may be effected by a positive feedback network with a filter having the same time constant as the process time constant. While other models may be used, the positive feedback network, filter, or model provides a convenient mechanism for determining the expected response of a process with a known or approximated process time constant. For those processes that require PID control, the differential contribution, also known as rate, may be recalculated to the PID output, and only then be updated when a new reading is received. In these cases, the differential calculation may use the elapsed time since the last new measurement. An example of a controller that can use other controller components to control more complex processes with a non-periodic reception of process measurements, but that uses the filtering technique of 9 to provide a more robust control in response to setpoint changes will be discussed below in connection with 10 described.

Insbesondere zeigt 10 ein(en) alternativen/s Controller (oder Regelelement) 400, der/das sich vom Controller 300 wie oben in 9 dahingehend unterscheidet, dass eine Differenzial-, oder Raten-, Beitragskomponente in den Controller 400 einbezogen ist. Durch Einbeziehen des Differenzialbeitrags beinhaltet die durch den Controller 400 implementierte Regelroutine einen zusätzlichen Feedback-Mechanismus, so dass in einigen Fällen ein Proportional-Integral-Differenzial-(PID)-Regelschema implementiert wird. In particular shows 10 an alternative controller (or rule element) 400 that is from the controller 300 as in above 9 in that a differential, or rate, contribution component into the controller differs 400 is involved. Including the differential contribution includes that provided by the controller 400 For example, the control routine implements an additional feedback mechanism so that in some cases a proportional-integral-derivative (PID) control scheme is implemented.

Die Regelroutine oder -technik von 10 beinhaltet einen Differenzialbeitrag, der auf eine Weise ähnlich wie oben in Verbindung mit den Systemen der 7 und 8 beschrieben zum Aufnehmen von langsamen, nichtperiodischen oder anderweitig unverfügbaren Aktualisierungen des Prozessvariablenmesswerts beschrieben wurde. Der Differenzialbeitrag kann so umkonstruiert werden, dass er auf der verstrichenen Zeit seit der letzten Messwertaktualisierung basiert. Auf diese Weise werden Spitzen im Differenzialbeitrag (und dem resultierenden Ausgangssignal) vermieden. Spezieller, der Differenzialbeitrag im System von 10 wird mit einem Differenzialblock 432 bestimmt, der das Fehlersignal (multipliziert mit dem Proportionalgewinn Kp) vom Gewinnblock 310 parallel zu den Elementen empfängt, die für die Proportional- und Integralbeiträge dediziert sind, und erzeugt eine Differenzialregelkomponente OD, die dann einem Änderungsblock 433 bereitgestellt wird. Der Änderungsblock 433 bestimmt die Änderung der Differenzialregelkomponente OD seit der letzten Controller-Iteration und stellt diesen Änderungswert einem Summierer 434 bereit, der diese Änderung in der Differenzialregelkomponente zum Ausgang des Summiers 312 summiert oder addiert, um die Änderung des Regelsignals zu erzeugen. In diesem Fall ist der Summierer 322 im Integralbeitragsberechnungspfad mit dem Ausgang des Summierers 434 verbunden. Die Komponenten von 10, die auch in 9 illustriert sind, arbeiten in der mit Bezug auf 9 beschriebenen Weise. Hier wird ersichtlich, dass der Differenzialblock 432 nur zum Berechnen einer neuen Differenzialkomponente OD nur bei Controller-Iterationen arbeitet, bei denen ein Neuer-Wert-Flag darin empfangen wird (der anzeigt, dass ein neuer Wert des Prozessvariablenmesswerts am Controller empfangen wurde). Diese Operation hält in der Tat den Ausgang des Änderungsblocks 434 für alle Controller-Iterationen auf null, während der oder bei denen kein neuer Prozessvariablenmesswert am Controller 400 empfangen wird. The control routine or technique of 10 includes a differential contribution that is similar to that described above in connection with the systems of the 7 and 8th described for recording slow, non-periodic or otherwise unavailable updates of the process variable reading. The differential contribution may be reconstructed based on the elapsed time since the last measurement update. In this way peaks in the differential contribution (and the resulting output signal) are avoided. More specifically, the differential contribution in the system of 10 comes with a differential block 432 determines the error signal (multiplied by the proportional gain K p ) from the winning block 310 in parallel with the elements dedicated to the proportional and integral contributions, and generates a derivative rule component O D which is then applied to a modifier block 433 provided. The change block 433 determines the change of the differential control component O D since the last controller iteration and sets this change value to a summer 434 ready this change in the differential rule component to the output of the summier 312 summed or added to produce the change of the control signal. In this case, the summer is 322 in the integral contribution calculation path with the output of the summer 434 connected. The components of 10 that also in 9 Illustrated are working in relation to 9 described way. Here it becomes apparent that the differential block 432 only operates to compute a new differential component O D only for controller iterations in which a new value flag is received therein (indicating that a new value of the process variable reading has been received at the controller). This operation indeed holds the output of the change block 434 for all controller iterations to zero, during or at which no new process variable reading on the controller 400 Will be received.

Zum Aufnehmen von unzuverlässigen Übertragungen und, allgemeiner, der Unverfügbarkeit von Messwertaktualisierungen wird der Differenzialbeitrag OD auf dem letzten bestimmten Wert gehalten, bis eine Messwertaktualisierung empfangen wird, wie durch den Neuer-Wert-Flag vom Kommunikationsstapel 380 angezeigt. Diese Technik lässt es zu, dass die Regelroutine mit einem periodischen Ablauf gemäß der normalen oder etablierten Ablaufrate der Regelroutine fortsetzt. Nach dem Empfang des aktualisierten Messwertes kann der Differenzialblock 432, wie in 10 illustriert, den Differenzialbeitrag gemäß der folgenden Gleichung bestimmen:

Figure DE102016119421A1_0007
wobei

eN
= Aktueller Fehler
eN-1
= Letzter Fehler
ΔT
= Verstrichene Zeit seit Übermittlung eines neuen Wertes
OD
= Controller-Differenzialterm
KP
= Proportionalgewinnfaktor
KD
= Differenzialgewinnfaktor
To accommodate unreliable transmissions and, more generally, the unavailability of measurement updates, the derivative contribution O D is held at the last determined value until a measurement update is received, such as by the new value flag from the communication stack 380 displayed. This technique allows the control routine to continue with a periodic flow according to the normal or established drain rate of the control routine. After receiving the updated measured value, the differential block can 432 , as in 10 illustrates the differential contribution according to the following equation:
Figure DE102016119421A1_0007
in which
e N
= Current error
e N-1
= Last error
.DELTA.T
= Elapsed time since transmission of a new value
O D
= Controller differential term
K P
= Proportional gain factor
K D
= Differential gain factor

Falls gewünscht, kann der Differenzialkomponentenberechnungsblock 432 natürlich direkt mit dem Ausgang des Summierers 308 verbunden werden, um das Fehlersignal zu empfangen, und der Differenzialgewinnterm KD kann so eingestellt werden, dass ein Differenzialgewinn mit dem Proportionalgewinn KP integriert wird. Mit dieser Technik zum Bestimmen des Differenzialbeitrags können die Messwertaktualisierungen für die Prozessvariable (d.h. Regeleingang) verloren gehen oder stehen möglicherweise für eine oder mehrere konsekutive Ablaufperioden ohne Produktion von Ausgangsspitzen nicht zur Verfügung, was eine stoßfreie Wiederherstellung ermöglicht. Wenn die Kommunikation wiederhergestellt ist oder wenn ein neuer Prozessvariablenmesswert am Controller empfangen wird, dann kann der Term (eN – eN-1) in der Differenzialbeitragsgleichung denselben Wert wie den erzeugen, der in der Standardberechnung des Differenzialbeitrags erzeugt wird. Für eine standardmäßige PID-Technik ist jedoch der Teiler beim Bestimmen des Differenzialbeitrags die Ablaufperiode. Im Gegensatz dazu nutzt die Regeltechnik die verstrichene Zeit zwischen zwei erfolgreich empfangenen Messwerten. Bei einer verstrichenen Zeit größer als die Ablaufperiode erzeugt die Regeltechnik einen kleineren Differenzialbeitrag, und reduzierte Spitzen, als die standardmäßige PID-Technik.If desired, the differential component calculation block 432 of course directly to the output of the summer 308 can be connected to receive the error signal, and the Differenzgewinngewinnterm K D can be set so that a differential gain with the proportional gain K P is integrated. With this technique for determining the differential contribution, the process variable metric updates (ie, control input) may be lost, or may not be available for one or more consecutive expiration periods without production of output peaks, allowing bumpless recovery. If the communication is restored or if a new process variable reading is received at the controller, then the term (e N -e N-1 ) in the differential contribution equation may produce the same value as that generated in the standard differential contribution calculation. However, for a standard PID technique, the divider in determining the differential contribution is the expiration period. In contrast, the control technique uses the elapsed time between two successfully received readings. With an elapsed time greater than the expiration period, the control technique generates a smaller differential contribution, and reduced peaks, as the standard PID technique.

Um die Bestimmung der verstrichenen Zeit zu erleichtern, kann der Kommunikationsstapel 80 den oben beschriebenen Neuer-Wert-Flag dem Differenzialblock 432 wie in 10 gezeigt bereitstellen. Alternative Beispiele können die Erkennung eines neuen Messwerts, oder eine Aktualisierung, auf der Basis seines Wertes beinhalten oder involvieren. Der Prozessmesswert kann auch anstelle des Fehlers bei der Berechnung der Proportional- oder Differenzialkomponente benutzt werden. Allgemeiner, der Kommunikationsstapel 380 kann beliebige Software, Hardware oder Firmware (oder eine beliebige Konbination davon) zum Implementieren einer Kommunikationsschnittstelle mit dem Prozess 301 beinhalten oder integrieren, einschließlich beliebiger Feldgeräte in dem Prozess 301, Prozessregelelementen außerhalb des Controllers usw. Im Controller 400 von 10 arbeiten das kontinuierlich aktualisierte Filter 316 und das Schaltmodul 318 jedoch auf dieselbe Weise wie oben mit Bezug auf den Controller 300 von 9 beschrieben, um eine robuste Regelung als Reaktion auf Sollwertänderungen bereitzustellen. To facilitate the determination of elapsed time, the communication stack may 80 the above-described new value flag the differential block 432 as in 10 provide shown. Alternative examples may include or involve detection of a new measurement, or update, based on its value. The process measurement may also be used instead of the error in the calculation of the proportional or derivative component. More generally, the communication stack 380 may be any software, hardware or firmware (or any combination thereof) for implementing a communication interface with the process 301 include or integrate, including any field devices in the process 301 , Process control elements outside the controller, etc. in the controller 400 from 10 work the continuously updated filter 316 and the switching module 318 however, in the same way as above with respect to the controller 300 from 9 to provide robust control in response to setpoint changes.

Die praktische Umsetzung der hierin beschriebenen Regelverfahren, Systeme und Techniken sind nicht auf ein(e) bestimmte(s) drahtlose(s) Architektur oder Kommunikationsprotokoll begrenzt. Geeignete beispielhafte Architekturen und Kommunikationsunterstützungsschemata sind in der am 17. Juni 2005 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/156,215 mit dem Titel “Wireless Architecture and Support for Process Control Systems” beschrieben, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist. In der Tat sind die Modifikationen an den Regelroutinen für jeden Kontext gut geeignet, in dem die Regelroutine auf eine periodische Weise implementiert wird, aber ohne Prozessvariablen-Messwertaktualisierungen für jede Regeliteration. Andere Zusammenhänge beinhalten die, bei denen ein abgetasteter Wert unregelmäßig oder seltener beispielsweise durch einen Analysator bereitgestellt wird, oder über Laborproben.The practical implementation of the control methods, systems and techniques described herein are not limited to any particular wireless architecture or communication protocol. Suitable exemplary architectures and communication support schemes are described in U.S. Patent Application Serial No. 11 / 156,215, filed June 17, 2005, entitled "Wireless Architecture and Support for Process Control Systems," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. In fact, the modifications to the control routines are well suited for any context in which the control routine is implemented in a periodic fashion but without process variable metric updates for each control iteration. Other relationships include those where a sampled value is provided irregularly or less frequently by, for example, an analyzer, or via laboratory samples.

Die praktische Umsetzung der Regeltechnik ist nicht auf die Verwendung von Einzeleingang/Einzelausgang-PID-Regelroutinen (einschließlich PI-und PD-Routinen) begrenzt, sondern kann auf eine Reihe von unterschiedlichen Multieingang- und/oder Multiausgang-Regelschemata und kaskadierte Regelschemata angewendet werden. Allgemeiner, die Regeltechnik kann auch im Zusammenhang mit einer beliebigen geschlossen-schleifigen modellbasierten Regelroutine angewendet werden, an der ein oder mehrere Prozessvariablen, ein oder mehrere Prozesseingänge oder andere Regelsignale beteiligt sind, wie zum Beispiel modellprädiktive Regelung (MPC).The practical implementation of the control technique is not limited to the use of single input / single output PID control routines (including PI and PD routines) but may be applied to a variety of different multi-input and / or multi-output control schemes and cascaded control schemes. More generally, the control technique may also be applied in the context of any closed-loop model-based control routine involving one or more process variables, one or more process inputs, or other control signals, such as Model Predictive Control (MPC).

1114 zeigen grafische Darstellungen eines simulierten Betriebs der hierin beschriebenen Regelroutinen (insbesondere der von 10) im Vergleich zu einem Controller des Standes der Technik, der eine Standardgeschwindigkeitsform eines PID-Regelalgorithmus benutzt, zum Illustrieren der Wirksamkeit der derzeitigen Regelroutine in Situationen, in denen die Prozessantwortzeit ähnlich wie, oder sogar geringer als, die Zeit zwischen Aktualisierungen des Messwerts der geregelten Prozessvariable ist. Die Kurven der 1114 illustrieren simulierte Regelbeispiele unter Anwendung nur von Primärregelung, obwohl auch andere Regeltypen angewendet werden könnten, zum Beispiel Override-Regelung. Allgemein ausgedrückt, jede der Kurven in den 11A, 12A, 13A und 14A illustriert die Operation des standardmäßigen geschwindigkeitsbasierten PID-Regelalgorithmus des Standes der Technik unter Verwendung einer verdrahteten Feedback-Konfiguration (diese Operation ist auf der linken Seite der Kurve illustriert), in der ein neuer Prozessvariablenmesswert bei jeder Controller-Iteration zur Verfügung steht, und einer drahtlosen Konfiguration (diese Operation ist auf der rechten Seite der Kurve illustriert). Die 11A und 13A illustrieren jedoch Regelsituationen, in denen die Feedback-Rate oder -Zeit zwischen Prozessvariablenmesswerten 8 Sekunden beträgt und in denen die Prozessantwortzeit 8 Sekunden beträgt, während die 12A und 14A die Operation des Controllers des Standes der Technik illustrieren, in denen die Feedback-Rate oder -Zeit zwischen Prozessvariablenmesswerten 8 Sekunden beträgt und in denen die Prozessantwortzeit 3 Sekunden beträgt. Ebenso illustrieren die 11 und 12 die Controller-Operation als Reaktion auf Sollwertänderungen, während die 13 und 14 die Operation derselben Controller als Reaktion auf Störgrößenänderungen illustrieren. Zum Vergleich, die Kurven der 11B, 12B, 13B und 14B illustrieren die Operation des hierin beschriebenen geschwindigkeitsbasierten PID-Algorithmus in denselben Prozessregelsituationen wie denen jeweils der 11A, 12A, 13A und 14A. 11 - 14 12 show diagrams of a simulated operation of the control routines described herein (in particular those of FIG 10 ) in comparison to a prior art controller using a standard speed scheme of a PID control algorithm to illustrate the effectiveness of the current control routine in situations where the process response time is similar to, or even less than, the time between updates of the measured value of the regulated one Process variable is. The curves of 11 - 14 illustrate simulated control examples using only primary control, although other types of control could be used, for example override control. Generally speaking, each of the curves in the 11A . 12A . 13A and 14A illustrates the operation of the prior art standard speed-based PID control algorithm using a wired feedback configuration (this operation is illustrated on the left side of the graph) in which a new process variable reading is available at each controller iteration and a wireless one Configuration (this operation is illustrated on the right side of the curve). The 11A and 13A however, illustrate control situations in which the feedback rate or time between process variable measurements is 8 seconds and in which the process response time is 8 seconds while the 12A and 14A illustrate the operation of the prior art controller in which the feedback rate or time between process variable measurements is 8 seconds and in which the process response time is 3 seconds. Likewise illustrate the 11 and 12 the controller operation in response to setpoint changes while the 13 and 14 illustrate the operation of the same controllers in response to disturbance changes. For comparison, the curves of 11B . 12B . 13B and 14B illustrate the operation of the speed-based PID algorithm described herein in the same process control situations as those of FIG 11A . 12A . 13A and 14A ,

Allgemein ausgedrückt, die folgenden Parameter wurden in den in den 1114 veranschaulichten simulierten Regeloperationen benutzt, und diese Tests wurden für verdrahtete und drahtlose Eingänge und für Änderungen des Sollwerts und von ungemessenen Störgrößen wie oben erläutert abgearbeitet. Die in dem Test benutzten Regel- und Prozesssimulationen wurden wie folgt eingerichtet:Generally speaking, the following parameters have been included in the 11 - 14 Simulated rule operations were used and these tests were run for wired and wireless inputs and for changes in set point and unmeasured disturbances as explained above. The control and process simulations used in the test were set up as follows:

Test für Prozessantwort von 8 Sekunden Test for process response of 8 seconds

  • Primäre Prozesse (selbe(r) Gewinn und Dynamik) Prozessgewinn = 1 Prozesszeitkonstante = 8 Sekunden Prozesstotzeit = 0 SekundenPrimary processes (same profit and dynamics) Process gain = 1 Process time constant = 8 seconds Process dead time = 0 seconds
  • PID-Tuning für Primär (Lambda-Faktor 1,0) Proportionalgewinn = 1 Integralgewinn = 7,5 Wiederholungen/minPID tuning for primary (lambda factor 1.0) Proportional gain = 1 Integral gain = 7.5 repetitions / min

Test für Prozessantwort von 3 SekundenTest for process response of 3 seconds

  • Primärprozess (selbe(r) Gewinn und Dynamik) Prozessgewinn = 1 Prozesszeitkonstante = 3 Sekunden Prozesstotzeit = 0 SekundenPrimary process (same profit and dynamics) Process gain = 1 Process time constant = 3 seconds Process dead time = 0 seconds
  • PID-Tuning für Primär (Lambda-Faktor 1,0) Proportionalgewinn = 1 Integralgewinn = 20 Wiederholungen/minPID tuning for primary (lambda factor 1.0) Proportional gain = 1 Integral gain = 20 repetitions / min

Modulablaufrate Module flow rate

  • 0,5 sec für alle Tests0.5 sec for all tests

Drahtlose Kommunikationsaktualisierungsrate Wireless communication update rate

  • 8 sec periodisch für alle Tests8 sec periodically for all tests

Störgrößeneingangdisturbance input

  • Beeinflusst nur primäre MesswerteAffects only primary readings
  • Gewinn = 1Profit = 1

Wie in den 11A und 13A illustriert, arbeitet der geschwindigkeitsbasierte PID-Regelalgorithmus des Standes der Technik einigermaßen zufriedenstellend als Reaktion auf Sollwertänderungen (11A) und auf Störgrößenänderungen (13A) sowohl in der verdrahteten Konfiguration als auch in einer drahtlosen Konfiguration, in der die Prozessantwortzeit gleich dem Intervall zwischen Prozessvariablenmesswerten (beide auf 8 Sekunden gesetzt) ist. Wie jedoch durch die eingekreisten Teile der Kurven der 11A und 13A angedeutet, hat diese Regeltechnik zur Folge, dass die Ventilposition erhebliche Änderungen während der Antwort bei drahtloser Regelung erfährt. Wie in den 11B und 13B illustriert, arbeitet die hierin beschriebene aktuelle Regeltechnik in diesen Situationen etwas besser (Sollwertänderung in 11B und Störgrößenänderung in 13B) und sehr ähnlich wie die Operation der verdrahteten Konfiguration. As in the 11A and 13A illustrates, the state-of-the-art speed-based PID control algorithm works reasonably satisfactorily in response to setpoint changes (FIG. 11A ) and on disturbance variable changes ( 13A ) in both the wired configuration and in a wireless configuration where the process response time equals the interval between process variable measurements (both set to 8 seconds). However, as by the circled parts of the curves of 11A and 13A implied, this control technique results in the valve position undergoing significant changes during the wireless control response. As in the 11B and 13B illustrates, the current control technique described herein works slightly better in these situations (setpoint change in FIG 11B and disturbance change in 13B ) and very similar to the operation of the wired configuration.

Wie jedoch in den 12A und 14A illustriert, arbeitet der geschwindigkeitsbasierte PID-Controller des Standes der Technik sehr schlecht und wird in der Tat instabil bei drahtloser Regelung als Reaktion auf Sollwertänderungen und Störgrößenänderungen, wenn die Prozessantwortzeit 3 Sekunden ist und die Prozessvariablenaktualisierungsrate 8 Sekunden ist. Wie jedoch in den 12B and 14B illustriert, arbeitet die derzeitige geschwindigkeitsbasierte Regelroutine weiterhin sehr zufriedenstellend in diesen Situationen, was die Wirksamkeit der derzeit beschriebenen Regelroutine illustriert, wenn die Prozessvariablen-Messwertaktualisierung-Intervallzeit größer (länger) und sogar erheblich (z.B. 2–4 mal) größer ist als die Prozessantwortzeit.However, as in the 12A and 14A As illustrated, the state-of-the-art speed-based PID controller operates very poorly and indeed becomes unstable in wireless control in response to setpoint changes and disturbance changes when the process response time is 3 seconds and the process variable update rate is 8 seconds. However, as in the 12B and 14B As illustrated, the current rate-based control routine continues to operate very satisfactorily in these situations, illustrating the effectiveness of the currently described control routine when the process variable measured value update interval time is greater (longer) and even significantly (eg, 2-4 times) greater than the process response time.

Der hierin verwendete Begriff "Feldgerät" ist in einem breiten Sinne so zu verstehen, dass er eine Anzahl von Geräten oder Gerätekombinationen (d.h. Geräte, die mehrere Funktionen bieten, wie z.B. ein Sender/Aktuator-Hybrid) sowie (ein) beliebige(s) andere(s) Gerät(e) beinhaltet, die eine Funktion in einem Regelsystem durchführen. In jedem Fall können Feldgeräte beispielsweise Eingabegeräte (z.B. Geräte wie Sensoren und Instrumente, die Status-, Messwert- oder andere Signale bereitstellen, die Prozessregelparameter wie Temperatur, Druck, Durchflussrate usw. anzeigen), sowie Regeloperatoren oder -aktuatoren beinhalten, die Aktionen als Reaktion auf Befehle durchführen, die von Konsolen und/oder anderen Feldgeräten wie Ventile, Schalter, Durchflussregelgeräte usw. empfangen werden.As used herein, the term "field device" is to be understood in a broad sense to include a number of devices or device combinations (ie, devices that provide multiple functions, such as a transmitter / actuator hybrid), as well as any (s). includes other device (s) performing a function in a control system. In either case, field devices may include, for example, input devices (eg, devices such as sensors and instruments that provide status, measured value, or other signals indicative of process control parameters such as temperature, pressure, flow rate, etc.), as well as control operators or actuators that respond in response to commands received from consoles and / or other field devices such as valves, switches, flow controllers, and so forth.

Es ist zu bemerken, dass Teile von beliebigen hierin beschriebenen Regelroutinen oder -modulen auf verteilte Weise über mehrere Geräte implementiert oder ausgeführt werden können. Folglich können Teile einer/s Regelroutine oder -moduls durch unterschiedliche Controller, Feldgeräte (z.B. Smart-Feldgeräte) oder andere Geräte oder Regelelemente implementiert sein, wenn dies gewünscht ist. Ebenso können die hierin beschriebenen Regelroutine oder -module, die in dem Prozessregelsystem implementiert werden sollen, jede beliebige Form annehmen, einschließlich Software, Firmware, Hardware usw. Jedes Gerät oder Element, das an der Bereitstellung solcher Funktionalität beteiligt ist, kann hierin allgemein als „Regelelement“ bezeichnet werden, unabhängig davon, ob die damit assoziierte Software, Firmware oder Hardware in einem Controller, Feldgerät oder einem anderen Gerät (oder einer Ansammlung von Geräten) in dem Prozessregelsystem angeordnet ist. Ein Regelmodul kann ein beliebiger Teil eines Prozessregelsystem sein, einschließlich zum Beispiel eine Routine, ein Block oder ein beliebiges Element davon, gespeichert auf einem beliebigen computerlesbaren Medium. Solche Regelmodule, Regelroutinen oder beliebige Teile davon (z.B. ein Block) können durch ein beliebiges Element oder Gerät des Prozessregelsystems implementiert oder ausgeführt werden, das hierin allgemein als Regelelement bezeichnet wird. Regelroutinen, die Module oder ein beliebiger Teil einer Regelprozedur sein können, wie zum Beispiel eine Subroutine, Teile einer Subroutine (wie z.B. Code-Zeilen) usw., können in einem beliebigen gewünschten Software-Format implementiert werden, wie beispielsweise mittels objektorientierter Programmierung, mit Leiterlogik, sequenziellen Funktionsübersichten, Funktionsblockdiagrammen, oder mit einer beliebigen anderen Software-Programmiersprache oder einem Design-Paradigma. Ebenso können die Regelroutinen zum Beispiel in ein oder mehrere EPROMS, EEPROMs, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) oder beliebige andere Hardware- oder Firmware-Elemente festcodiert sein. Darüber hinaus können die Regelroutinen mit beliebigen Design-Werkzeugen entworfen werden, einschließlich grafischen Design-Werkzeugen oder einem beliebigen anderen Typ von Software/Hardware/Firmware-Programmier- oder Design-Werkzeugen. So kann der Controller 11 zum Implementieren einer Regelstrategie oder Regelroutine auf eine beliebige gewünschte Weise implementiert werden.It should be understood that portions of any of the control routines or modules described herein may be implemented or executed in a distributed fashion across multiple devices. Thus, portions of a control routine or module may be implemented by different controllers, field devices (eg, smart field devices), or other devices or control elements, if desired. Similarly, the control routines or modules described herein that are to be implemented in the process control system may take any form, including software, firmware, hardware, etc. Any device or element involved in providing such functionality may be generally referred to herein as " Regardless of whether the associated software, firmware or hardware is located in a controller, field device or other device (or collection of devices) in the process control system. A rule module may be any part of a process control system, including, for example, a routine, block, or any element thereof stored on any computer-readable medium. Such control modules, control routines, or any portions thereof (eg, a block) may be implemented or executed by any element or device of the process control system, referred to herein generally as a control element. Rule routines, which may be modules or any part of a rule procedure, such as a subroutine, parts of a subroutine (such as code lines), etc., may be implemented in any desired software format, such as using object-oriented programming, ladder logic, sequential function maps, function block diagrams, or any other software programming language or design paradigm. Likewise, the control routines may, for example, be hard-coded into one or more EPROMS, EEPROMs, application specific integrated circuits (ASICs), or any other hardware or firmware elements. In addition, the control routines can be designed with any design tools, including graphical design tools or any other type of software / hardware / firmware programming or design tools. So can the controller 11 for implementing a control strategy or control routine in any desired manner.

Alternativ oder zusätzlich können die Funktionsblöcke in den Feldgeräten selbst oder in anderen Regelelementen des Prozessregelsystems gespeichert oder darin implementiert sein, was bei Systemen der Fall sein kann, die Feldbus-Geräte nutzen. Das Regelsystem wurde zwar hierin mit einer Funktionsblockregelstrategie beschrieben, aber die Regeltechniken und das Regelsystem können auch mit anderen Konventionen implementiert oder ausgelegt sein, wie zum Beispiel Leiterlogik, sequenzielle Funktionsübersichten usw., oder mit einer/einem beliebigen anderen gewünschten Programmiersprache oder Paradigma.Alternatively or additionally, the functional blocks may be stored in or implemented in the field devices themselves or in other control elements of the process control system, which may be the case with systems using fieldbus devices. While the control system has been described herein with a functional block control strategy, the control techniques and system may also be implemented or designed with other conventions, such as ladder logic, sequential function maps, etc., or any other desired programming language or paradigm.

Wenn implementiert, kann beliebige der hierin beschriebenen Software in eine beliebigen computerlesbaren Speicher gespeichert sein, wie beispielsweise auf einer Magnetplatte, einer Laserplatte, oder einem anderen Speichermedium, in einem RAM oder ROM eines Computers oder Prozessors usw. Ebenso kann diese Software einem Benutzer, einer Prozessanlage oder einer Operator-Workstation mit einem beliebigen bekannten oder gewünschten Lieferverfahren geliefert werden, wie zum Beispiel auf einer computerlesbaren Diskette oder einem anderen transportablen Computerspeichermechanismus oder über einen Kommunikationskanal wie zum Beispiel eine Telefonleitung, das Internet, das World Wide Web, ein beliebiges anderes lokales Netzwerk oder Weitbereichsnetz usw. (wobei eine solche Lieferung als gleich oder austauschbar mit der Bereitstellung einer solchen Software über ein transportables Speichermedium angesehen wird). Ferner kann diese Software direkt ohne Modulation oder Verschlüsselung bereitgestellt werden oder kann mit einer beliebigen geeigneten Modulationsträgerwelle und/oder Verschlüsselungstechnik moduliert und/oder verschlüsselt werden, bevor sie über einen Kommunikationskanal übertragen wird.When implemented, any of the software described herein may be stored in any computer-readable memory, such as a magnetic disk, a laser disk, or other storage medium, in RAM or ROM of a computer or processor, etc. Similarly, this software may be provided to a user, a computer Processor or an operator workstation can be provided by any known or desired delivery method, such as on a computer-readable floppy disk or other portable computer storage mechanism or via a communication channel such as a telephone line, the Internet, the World Wide Web, any other local Network or wide area network, etc. (where such delivery is considered to be the same as or interchangeable with the provision of such software via a portable storage medium). Further, this software may be provided directly without modulation or encryption, or may be modulated and / or encrypted with any suitable modulation carrier wave and / or encryption technique before being transmitted over a communication channel.

Die vorliegende Erfindung wurde zwar mit Bezug auf spezifische Beispiele beschrieben, die aber die Erfindung nur illustrieren und nicht begrenzen sollen, und es wird für die durchschnittliche Fachperson offensichtlich sein, dass Änderungen, Hinzufügungen oder Löschungen an den Regeltechniken vorgenommen werden können, ohne von Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.While the present invention has been described with reference to specific examples, which are intended to illustrate and not limit the invention, it will be obvious to those of ordinary skill in the art that changes, additions or deletions to the control techniques can be made without departing from the spirit and the art Deviating scope of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7587252 [0012, 0061, 0096] US 7587252 [0012, 0061, 0096]
  • US 7620460 [0012, 0013, 0061, 0096] US 7620460 [0012, 0013, 0061, 0096]

Claims (31)

Verfahren zum Regeln eines Prozesses, das Folgendes beinhaltet: Implementieren, auf einem Computerverarbeitungsgerät, mehrerer Iterationen einer Regelroutine zum Erzeugen eines Regelsignals, das bei jeder Iteration der Regelroutine Folgendes beinhaltet: Erzeugen, mit einem Computerverarbeitungsgerät, eines Integral-Feedback-Beitrags zur Verwendung beim Erzeugen des Regelsignals, einschließlich der Verwendung, bei jeder der mehreren Iterationen, eines iterativen Filters zum Bestimmen eines aktuellen Integral-Feedback-Beitragswerts für die aktuelle Iteration der Regelroutine von einem Integral-Feedback-Beitragswert einer vorhergehenden Iteration der Regelroutine und einem Wert des Regelsignals; und Verwenden des aktuellen Integral-Feedback-Beitrags zum Erzeugen des Regelsignals für die aktuelle Iteration der Regelroutine bei jeder Controller-Iteration, bei der eine neue Prozessantwortanzeige empfangen wird, und Nichtbenutzen des aktuellen Integral-Feedback-Beitrags zum Erzeugen des Regelsignals bei Controller-Iterationen, bei denen keine neue Prozessantwortanzeite auf das Regelsignal empfangen wird; und Benutzen des Regelsignals zum Regeln des Prozesses.Method for regulating a process that includes: Implement, on a computer processing device, a plurality of iterations of a control routine for generating a control signal that includes at each iteration of the control routine: Generating, with a computer processing device, an integral feedback contribution for use in generating the control signal, including using, at each of the plurality of iterations, an iterative filter to determine a current integral feedback contribution value for the current iteration of the control routine from an integral Feedback contribution value of a previous iteration of the control routine and a value of the control signal; and Using the current integral feedback contribution to generate the control signal for the current iteration of the control routine at each controller iteration receiving a new process response indication, and not using the current integral feedback contribution to generate the control signal during controller iterations; where no new process response indication is received on the control signal; and Use the control signal to control the process. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Erzeugen eines Proportionalbeitrags bei jeder Iteration und das Verwenden des Proportionalbeitrags bei jeder Iteration zum Erzeugen des Regelsignals beinhaltet.The method of claim 1, further comprising generating a proportional contribution at each iteration and using the proportional contribution at each iteration to generate the control signal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die Prozessantwortanzeige ein Messwert für einen Prozessparameter ist, der durch das Regelsignal beeinflusst wird, wobei vorzugsweise der Prozessparameter eine Prozessvariable ist, die durch ein Feldgerät geregelt wird, das auf das Regelsignal anspricht.Method according to one of the preceding claims, in particular claim 1, wherein the process response display is a measured value for a process parameter, which is influenced by the control signal, wherein preferably the process parameter is a process variable which is controlled by a field device, which responds to the control signal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Integral-Feedback-Beitrags das Erzeugen des Integral-Feedback-Beitragswertes auf der Basis der Differenz zwischen dem Regelsignal für die aktuelle Iteration der Regelroutine und dem Integral-Feedback-Beitragswert der vorherigen Iteration der Regelroutine multipliziert mit einem Faktor in Abhängigkeit von einer Reset-Zeit und einer Controller-Ablaufperiode beinhaltet.The method of claim 1, wherein determining the integral feedback contribution comprises generating the integral feedback contribution value based on the difference between the control signal for the current iteration of the control routine and the integral feedback contribution value includes the previous iteration of the control routine multiplied by a factor in response to a reset time and a controller expiration period. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Implementieren mehrerer Iterationen einer Regelroutine zum Erzeugen eines Regelsignals bei jeder Iteration der Regelroutine das Erzeugen des Regelsignals auf der Basis eines Sollwertes, eines jüngsten Messwertes einer Prozessvariablen und des Integral-Feedback-Beitrags beinhaltet.The method of claim 1, wherein implementing multiple iterations of a control routine for generating a control signal at each iteration of the control routine generates the control signal based on a setpoint, a most recent measurement of a process variable, and the integral feedback contribution includes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Implementieren mehrerer Iterationen einer Regelroutine zum Erzeugen eines Regelsignals bei jeder Iteration der Regelroutine das Erzeugen einer Proportionalkomponente von einem Sollwert, einer zuletzt empfangenen Prozessantwortanzeige und eines Proportionalgewinnwerts und das Erzeugen des Regelsignals mit einer Differenz zwischen der bei der aktuellen Iteration erzeugten Proportionalkomponente und der bei einer vorherigen Iteration erzeugten Proportionalkomponente beinhaltet.Method according to one of the preceding claims, in particular claim 1, wherein implementing a plurality of iterations of a control routine for generating a control signal in each iteration of the control routine generating a proportional component of a setpoint, a last received process response display and a proportional gain value and generating the control signal with a Difference between the proportional component generated at the current iteration and the proportional component generated at a previous iteration. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, wobei das Erzeugen des Integral-Feedback-Beitrags zur Verwendung beim Erzeugen des Regelsignals das Bestimmen eines aktuellen Integral-Feedback-Beitragswertes für die aktuelle Iteration der Regelroutine von einem Integral-Feedback-Beitragswert einer vorherigen Iteration der Regelroutine und einem summierten Wert des Regelsignals für alle vorherigen Iterationen seit der letzten Iteration beinhaltet, bei der eine neue Prozessantwortanzeige empfangen wurde.The method of claim 1, wherein generating the integral feedback contribution for use in generating the control signal comprises determining a current integral feedback contribution value for the current iteration of the control routine from an integral feedback contribution value includes prior iteration of the control routine and a summed value of the control signal for all previous iterations since the last iteration at which a new process response indication was received. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen des Integral-Feedback-Beitrags zur Verwendung beim Erzeugen des Regelsignals das Bestimmen eines aktuellen Integral-Feedback-Beitragswertes für die aktuelle Iteration der Regelroutine von einem Integral-Feedback-Beitragswert einer vorherigen Iteration der Regelroutine und einem summierten Wert des Regelsignals für alle vorherigen Iterationen seit der letzten Iteration beinhaltet, bei der eine neue Prozessantwortanzeige empfangen wurde. The method of claim 1, wherein generating the integral feedback contribution for use in generating the control signal comprises determining a current integral feedback contribution value for the current iteration of the control routine from an integral feedback contribution value includes prior iteration of the control routine and a summed value of the control signal for all previous iterations since the last iteration at which a new process response indication was received. Prozess-Controller, der ein Regelsignal zum Regeln einer Prozessvariablen bei jeder aus einer Vielzahl von Controller-Iterationen des Prozess-Controller erzeugt, der Folgendes umfasst: eine Kommunikationseinheit, die einen neuen Wert der Prozessvariablen bei weniger als jeder aus der Vielzahl von Iterationen des Prozess-Controller empfängt; eine Proportionalregelkomponente, die einen Proportionalregelsignalwert bei jeder der Iterationen des Prozess-Controller erzeugt, einschließlich: einem ersten Summierer, der eine Differenz zwischen einem Sollwert für die Prozessvariable und einem empfangenen Wert einer Prozessvariablen bestimmt, und einer mit dem Summierer gekoppelten Proportionalgewinneinheit; eine Integralregelkomponente, die einen Integralregelsignalwert bei jeder der Iterationen des Prozess-Controllers erzeugt, einschließlich einem iterativen Filter, das eine vorläufige Integralregelkomponente bei jeder Iteration des Prozess-Controllers auf der Basis eines vorherigen Wertes des bei einer vorherigen Integration des Prozess-Controllers erzeugten vorläufigen Integralregelkomponente und auf der Basis des Regelsignals für die aktuelle Iteration des Prozess-Controllers bestimmt; und einem Schalter, der mit dem interaktiven Filter gekoppelt ist, das die vorläufige Integralregelkomponente und einen weiteren Wert empfängt, wobei der Schalter die Aufgabe hat, die von dem interaktiven Filter bei Prozess-Controller-Iterationen, die mit dem Empfang eines neuen Wertes der Prozessvariablen an der Kommunikationseinheit als Integralregelsignalwert assoziiert sind, erzeugte vorläufige Integralregelkomponente bereitzustellen, und das den weiteren Wert als den Integralregelsignalwert bei Controller-Iterationen bereitstellt, die nicht mit dem Empfang eines neuen Wertes der Prozessvariablen an der Kommunikationseinheit assoziiert sind; und einen zweiten Summierer, der den Proportionalregelsignalwert und den Integralregelsignalwert bei jeder Prozess-Controller-Iteration summiert, um das Regelsignal zu erzeugen.A process controller that generates a control signal for controlling a process variable at each of a plurality of controller iterations of the process controller, comprising: a communication unit that receives a new value of the process variable less than each of the plurality of iterations of the process Controller receives; a proportional control component that generates a proportional control signal value at each of the iterations of the process controller, including: a first summer that determines a difference between a setpoint for the process variable and a received value of a process variable, and a proportional gain unit coupled to the summer; an integral control component that generates an integral control signal value at each of the iterations of the process controller including an iterative filter that provides a preliminary integral control component at each iteration of the process controller based on a previous value of the preliminary integral control component generated at a previous integration of the process controller and determined based on the control signal for the current iteration of the process controller; and a switch coupled to the interactive filter receiving the preliminary integral control component and another value, the switch having the function of performing the task of the interactive filter in process controller iterations associated with receiving a new value of the process variable at the communication unit as an integral control signal value, to provide generated preliminary integral control component and which provides the further value as the integral control signal value in controller iterations not associated with the receipt of a new value of the process variable at the communication unit; and a second summer that sums the proportional control signal value and the integral control signal value at each process controller iteration to generate the control signal. Prozess-Controller nach Anspruch 9, wobei die Integralregelkomponente ferner einen dritten Summierer aufweist, der mit dem iterativen Filter gekoppelt ist, wobei der dritte Summierer das Regelsignal für vorherige Controller-Iterationen summiert, um einen summierten Regelsignalwert bereitzustellen, und wobei der dritte Summierer den summierten Regelsignalwert als Eingang zum iterativen Filter bereitstellt.The process controller of claim 9, wherein the integral control component further comprises a third summer coupled to the iterative filter, the third summer summing the control signal for previous controller iterations to provide a summed control signal value, and wherein the third summer summed the one Provides control signal value as input to the iterative filter. Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 9 oder 10, insbesondere nach Anspruch 10, wobei der dritte Summierer das summierte Regelsignal nach Empfang eines neuen Wertes der Prozessvariablen an der Kommunikationseinheit zurücksetzt, wobei vorzugsweise der dritte Summierer das summierte Regelsignal auf null zurücksetzt.The process controller of any of claims 9 or 10, in particular claim 10, wherein the third summer resets the summed control signal upon receipt of a new value of the process variable at the communication unit, preferably wherein the third summer resets the summed control signal to zero. Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 9 bis 11, insbesondere nach Anspruch 10, wobei der weitere Wert null ist.Process controller according to one of claims 9 to 11, in particular according to claim 10, wherein the further value is zero. Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 9 bis 12, insbesondere nach Anspruch 10, wobei die Proportionalregelkomponente eine mit der Proportionalgewinneinheit gekoppelte Differenzeinheit beinhaltet, wobei vorzugsweise die Differenzeinheit zwischen der Proportionalgewinneinheit und dem zweiten Summierer gekoppelt ist und einen Differenzwert zwischen dem Ausgang der Proportionalgewinneinheit von einer vorherigen Controller-Iteration und dem Ausgang der Proportionalgewinneinheit an der aktuellen Controller-Iteration bestimmt und den Differenzwert dem zweiten Summierer als Proportionalregelsignalwert bereitstellt.The process controller of any one of claims 9 to 12, in particular claim 10, wherein the proportional control component includes a difference unit coupled to the proportional gain unit, preferably wherein the difference unit is coupled between the proportional gain unit and the second summer and a difference value between the output of the proportional gain unit determines the previous controller iteration and the output of the proportional gain unit at the current controller iteration and provides the difference value to the second summer as a proportional control signal value. Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 9 bis 13, insbesondere nach Anspruch 9, der ferner eine mit dem zweiten Summierer gekoppelte Regelsignalumwandlungseinheit beinhaltet, die das Regelsignal in ein Ausgangsregelsignal umwandelt, das zum Regeln eines Geräts innerhalb eines Prozesses zu senden ist, wobei vorzugsweise das Regelsignal eine Änderung des Ausgangsregelsignals repräsentiert, das zu dem Prozess zu senden ist.The process controller of any one of claims 9 to 13, in particular claim 9, further including a control signal conversion unit coupled to the second summer that converts the control signal into an output control signal to be sent to control a device within a process, preferably Control signal represents a change of the output control signal to be sent to the process. Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 9 bis 14, insbesondere nach Anspruch 9, der ferner eine Differenzialregelkomponente, die einen Differenzialregelsignalwert bestimmt, wobei die Differenzialregelkomponente eine mit dem ersten Summierer gekoppelte Differenzialgewinneinheit beinhaltet, und eine zweite Differenzeinheit beinhaltet, die mit der Differenzialgewinneinheit gekoppelt ist, die einen weiteren Differenzwert zwischen dem Ausgang der Differenzialgewinneinheit von einer vorherigen Controller-Iteration und dem Ausgang der Differenzialgewinneinheit bei der aktuellen Controller-Iteration bestimmt, und die weitere Differenz dem zweiten Summierer als Differenzialregelsignalwert bereitstellt, und wobei der zweite Summierer den Differenzialregelsignalwert mit dem Integralregelsignalwert und dem Proportionalregelsignalwert summiert, um das Regelsignal zu erzeugen.The process controller of claim 9, further comprising a differential control component that determines a differential control signal value, the differential control component including a differential gain unit coupled to the first summer, and a second differential unit coupled to the differential gain unit which determines a further difference value between the output of the differential gain unit from a previous controller iteration and the output of the differential gain unit at the current controller iteration, and provides the further difference to the second summer as the differential control signal value, and wherein the second summer outputs the differential control signal value with the integral control signal value and the proportional control signal value to generate the control signal. Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 9 bis 15, insbesondere nach Anspruch 9, wobei der weitere Wert ein Integralregelsignalwert ist, der von dem Schalter in einer vorherigen Controller-Iteration ausgegeben wurde.The process controller of any one of claims 9 to 15, in particular claim 9, wherein the further value is an integral control signal value output by the switch in a previous controller iteration. Verfahren zum Erzeugen eines geschwindigkeitsbasierten Prozessregelsignals bei jeder aus einer Vielzahl von Iterationen einer Regelroutine, das Folgendes beinhaltet: Empfangen, über ein Computerverarbeitungsgerät, eines neuen Wertes der geregelten Prozessvariablen bei weniger als jeder aus der Vielzahl von Iterationen der Regelroutine; Erzeugen, mit einem Computerverarbeitungsgerät, bei jeder aus der Vielzahl von Iterationen der Regelroutine, eines differenzbasierten Integral-Feedback-Beitrags zur Verwendung beim Erzeugen des Regelsignals, einschließlich des Summierens des bei jeder Iteration der Regelroutine erzeugten Regelsignals seit der letzten Iteration der Regelroutine, bei der ein neuer Prozessvariablenwert empfangen wurde, um ein summiertes Regelsignal zu erzeugen, Bereitstellen des summierten Regelsignals einem iterativen Filter, und Verwenden, bei jeder aus der Vielzahl von Iterationen, des iterativen Filters zum Bestimmen eines aktuellen Integral-Feedback-Beitragswertes für die aktuelle Iteration der Regelroutine von einem Integral-Feedback-Beitragswert einer vorherigen Iteration der Regelroutine und des summierten Regelsignals; und Benutzen des aktuellen Integral-Feedback-Beitragswertes zum Erzeugen des Regelsignals für die aktuelle Iteration der Regelroutine bei jeder Iteration, bei der ein neuer Prozessvariablenwert empfangen wird, und Nichtverwenden des aktuellen Integral-Feedback-Beitragswerts zum Erzeugen des Regelsignals bei Iterationen, bei der kein neuer Prozessvariablenwert von dem Prozess empfangen wird; und Benutzen des Regelsignals zum Regeln der Prozessvariablen.A method of generating a rate-based process control signal at each of a plurality of iterations of a control routine, comprising: receiving, via a computer processing device, a new value of the controlled process variable at less than each of the plurality of iterations of the control routine; Generating, with a computer processing device, at each of the plurality of iterations of the control routine, a difference-based integral feedback contribution for use in generating the control signal, including summing the control signal generated at each iteration of the control routine since the last iteration of the control routine, at a new process variable value was received to generate a summed control signal, providing the summed control signal to an iterative filter, and using, at each of the plurality of iterations, the iterative filter to determine a current integral feedback contribution value for the current iteration of the control routine from an integral feedback contribution value of a previous iteration of the control routine and the summed control signal; and using the current integral feedback contribution value to generate the control routine for the current iteration of the control routine at each iteration at which a new process variable value is received, and not using the current integral feedback contribution value to generate the control signal during iterations in which no new process variable value is received from the process; and using the control signal to control the process variable. Verfahren zum Erzeugen eines geschwindigkeitsbasierten Prozessregelsignals nach Anspruch 17, das ferner das Erzeugen, mit einem Computerverarbeitungsgerät, eines differenzbasierten Proportionalbeitrags bei jeder der Iterationen der Regelroutine und das Verwenden des Proportionalbeitrags bei jeder der Iterationen der Regelroutine zum Erzeugen des Regelsignals beinhaltet.The method of generating a velocity-based process control signal of claim 17, further comprising generating, with a computer processing device, a differential-based proportional contribution in each of the iterations of the control routine and using the proportional contribution in each of the iterations of the control routine to generate the control signal. Verfahren zum Erzeugen eines geschwindigkeitsbasierten Prozessregelsignals nach einem der Ansprüche 17 oder 18, insbesondere nach Anspruch 17, wobei der neue Prozessvariablenwert ein Messwert eines durch das Regelsignal beeinflussten Prozessparameters ist.Method for generating a speed-based process control signal according to one of claims 17 or 18, in particular claim 17, wherein the new process variable value is a measured value of a process parameter influenced by the control signal. Verfahren zum Erzeugen eines geschwindigkeitsbasierten Prozessregelsignals nach einem der Ansprüche 17 bis 19, insbesondere nach Anspruch 17, wobei das Bestimmen des Integral-Feedback-Beitrags das Erzeugen des aktuellen Integral-Feedback-Beitragswertes auf der Basis der Differenz zwischen dem summierten Regelsignal für die aktuelle Iteration der Regelroutine und dem Integral-Feedback-Beitragswert der vorherigen Iteration der Regelroutine multipliziert mit einem Faktor beinhaltet, der von einer Reset-Zeit und einer Controller-Ablaufperiode abhängig ist.A method of generating a velocity-based process control signal according to any one of claims 17 to 19, in particular claim 17, wherein determining the integral feedback contribution comprises generating the current integral feedback contribution value based on the difference between the summed control signal for the current iteration the control routine and the integral feedback contribution value of the previous iteration of the control routine multiplied by a factor that depends on a reset time and a controller expiration period. Verfahren zum Erzeugen eines geschwindigkeitsbasierten Prozessregelsignals nach einem der Ansprüche 17 bis 20, insbesondere nach Anspruch 17, wobei die Nichtbenutzung des aktuellen Integral-Feedback-Beitragswerts zum Erzeugen des Regelsignals bei Iterationen, bei denen kein neuer Prozessvariablenwert von dem Prozess empfangen wird, das Benutzen eines festen Wertes als den aktuellen Integral-Feedback-Beitrag zum Erzeugen des Regelsignals bei Iterationen beinhaltet, bei denen kein neuer Prozessvariablenwert von dem Prozess empfangen wird.A method for generating a velocity-based process control signal according to any one of claims 17 to 20, in particular claim 17, wherein the non-use of the current integral feedback contribution value for generating the control signal in iterations in which no new process variable value is received by the process, using a fixed value as the current integral feedback contribution to generating the control signal in iterations where no new process variable value is received by the process. Verfahren zum Erzeugen eines geschwindigkeitsbasierten Prozessregelsignals nach einem der Ansprüche 17 bis 21, insbesondere nach Anspruch 17, wobei der feste Wert null ist.A method of generating a velocity-based process control signal according to any one of claims 17 to 21, in particular claim 17, wherein the fixed value is zero. Geschwindigkeitsbasierter Prozess-Controller, der ein Regelsignal zum Regeln einer Prozessvariablen bei jeder aus einer Vielzahl von Controller-Iterationen des Prozess-Controllers erzeugt, der Folgendes umfasst: eine Kommunikationseinheit, die einen neuen Wert der Prozessvariablen bei weniger als jeder aus der Vielzahl von Iterationen des Prozess-Controllers empfängt: eine Integralregelkomponente, die einen Integralregelsignalwert bei jeder der Iterationen des Prozess-Controllers erzeugt, einschließlich eines iterativen Filters, das eine vorläufige Integralregelkomponente bei jeder Iteration des Prozess-Controllers auf der Basis eines vorherigen Wertes des bei einer vorherigen Iteration des Prozess-Controller erzeugten vorläufigen Integralregelkomponente und auf der Basis des Regelsignals für die aktuelle Iteration des Prozess-Controllers bestimmt; und eines mit dem iterativen Filter gekoppelten Schalters, der die vorläufige Integralregelkomponente und einen weiteren Wert empfängt, wobei der Schalter die Aufgabe hat, die von dem iterativen Filter bei Prozess-Controller-Iterationen erzeugte vorläufige Integralregelkomponente bereitzustellen, die mit dem Empfang eines neuen Wertes der Prozessvariablen an der Kommunikationseinheit als den Integralregelsignalwert assoziiert ist, und die den weiteren Wert als Integralregelsignalwert bei Controller-Iterationen bereitstellt, die nicht mit dem Empfang eines neuen Wertes der Prozessvariablen an der Kommunikationseinheit assoziiert sind; und einen Regelsignalgenerator, der zum Empfangen des Integralregelsignalwertes gekoppelt ist, um ein Regelsignal zur Verwendung beim Regeln des Prozesses bei jeder der Controller-Iterationen zu erzeugen.A velocity-based process controller that generates a control signal for controlling a process variable at each of a plurality of controller iterations of the process controller, comprising: a communication unit that receives a new value of the process variable on less than each of the plurality of process controller iterations: an integral control component that generates an integral control signal value at each of the iterations of the process controller, including an iterative filter that determines a preliminary integral control component at each iteration of the process controller based on a previous value of the preliminary integral control component generated at a previous iteration of the process controller and based on the current process controller iteration control signal; and a switch coupled to the iterative filter receiving the preliminary integral control component and another value, the switch having the task of providing the temporary integral control component generated by the iterative filter in process controller iterations that receives a new value of the process variable is associated at the communication unit as the integral control signal value and which provides the further value as an integral control signal value in controller iterations not associated with the receipt of a new value of the process variable at the communication unit; and a control signal generator coupled to receive the integral control signal value to generate a control signal for use in controlling the process at each of the controller iterations. Geschwindigkeitsbasierter Prozess-Controller nach Anspruch 23, der ferner eine Proportionalregelkomponente umfasst, die einen Proportionalregelsignalwert bei jeder der Iterationen des Prozess-Controllers umfasst, einschließlich, eines ersten Summierers, der eine Differenz zwischen einem Sollwert für die Prozessvariablen und einem empfangenen Wert der Prozessvariablen bestimmt, und einer mit dem Summierer gekoppelten Proportionalgewinneinheit; und wobei der Regelsignalgenerator einen zweiten Summierer beinhaltet, der den Proportionalregelsignalwert und den Integralregelsignalwert bei jeder Prozess-Controller-Iteration summiert, um das Regelsignal zu erzeugen.The velocity-based process controller of claim 23, further comprising a proportional control component including a proportional control signal value at each of the iterations of the process controller, including, a first summer determining a difference between a set value for the process variable and a received value of the process variable, and a proportional gain unit coupled to the summer; and wherein the control signal generator includes a second summer that sums the proportional control signal value and the integral control signal value at each process controller iteration to generate the control signal. Geschwindigkeitsbasierter Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 23 oder 24, insbesondere nach Anspruch 24, wobei die Proportionalregelkomponente eine mit der Proportionalgewinneinheit gekoppelte Differenzeinheit beinhaltet, wobei vorzugsweise die Differenzeinheit mit der Proportionalgewinneinheit und dem zweiten Summierer gekoppelt ist und einen Differenzwert zwischen dem Ausgang der Proportionalgewinneinheit von einer vorherigen Controller-Iteration und dem Ausgang der Proportionalgewinneinheit an der aktuellen Controller-Iteration bestimmt und den Differenzwert dem zweiten Summierer als Proportionalregelsignalwert bereitstellt.A speed-based process controller according to any of claims 23 or 24, in particular claim 24, wherein the proportional control component includes a difference unit coupled to the proportional gain unit, wherein Preferably, the difference unit is coupled to the proportional gain unit and the second summer and determines a difference value between the output of the proportional gain unit from a previous controller iteration and the output of the proportional gain unit at the current controller iteration and provides the difference value to the second summer as a proportional control signal value. Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 23 bis 25, insbesondere nach Anspruch 24, der ferner eine Differenzialregelkomponente beinhaltet, die einen Differenzialregelsignalwert bestimmt, wobei die Differenzialregelkomponente eine mit dem ersten Summierer gekoppelte Differenzialgewinneinheit beinhaltet, und eine mit der Differenzialgewinneinheit gekoppelte zweite Differenzeinheit, die einen weiteren Differenzwert zwischen dem Ausgang der Differenzialgewinneinheit von einer vorherigen Controller-Iteration und dem Ausgang der Differenzialgewinneinheit an der aktuellen Controller-Iteration bestimmt und den weiteren Differenzwert dem zweiten Summierer als Differenzialregelsignalwert bereitstellt, und wobei der zweite Summierer den Differenzialregelsignalwert mit dem Integralregelsignalwert und dem Proportionalregelsignalwert summiert, um das Regelsignal zu erzeugen.The process controller of claim 23, further comprising a differential control component that determines a differential control signal value, wherein the differential control component includes a differential gain unit coupled to the first summer, and a second differential unit coupled to the differential gain unit determining a further difference value between the output of the differential gain unit from a previous controller iteration and the output of the differential gain unit at the current controller iteration, and providing the further difference value to the second summer as the differential control signal value, and wherein the second summer sums the differential control signal value with the integral control signal value and the proportional control signal value to generate the control signal. Geschwindigkeitsbasierter Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 23 bis 26, insbesondere nach Anspruch 23, wobei die Integralregelkomponente einen weiteren mit dem iterativen Filter gekoppelten Summierer beinhaltet, wobei der Summierer das Regelsignal für vorherige Controller-Iterationen summiert, um einen summierten Regelsignalwert zu erzeugen, und wobei der Summierer den summierten Regelsignalwert als Eingang in das iterative Filter bereitstellt.The velocity-based process controller of any one of claims 23 to 26, in particular claim 23, wherein the integral control component includes another summer coupled to the iterative filter, the summer summing the control signal for previous controller iterations to produce a summed control signal value, and wherein the summer provides the summed control signal value as an input to the iterative filter. Geschwindigkeitsbasierter Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 23 bis 27, insbesondere nach Anspruch 27, wobei der Summierer das summierte Regelsignal nach dem Empfang eines neuen Wertes der Prozessvariablen an der Kommunikationseinheit zurücksetzt, wobei vorzugsweise der Summierer das summierte Regelsignal auf null zurücksetzt.The speed-based process controller of any of claims 23 to 27, in particular claim 27, wherein the summer resets the summed control signal upon receipt of a new value of the process variable at the communication unit, preferably wherein the summer resets the summed control signal to zero. Geschwindigkeitsbasierter Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 23 bis 28, insbesondere nach Anspruch 23, wobei der weitere Wert null ist. A speed-based process controller according to any of claims 23 to 28, in particular claim 23, wherein the further value is zero. Geschwindigkeitsbasierter Prozess-Controller nach einem der Ansprüche 23 bis 29, insbesondere nach Anspruch 23, der ferner eine mit dem Regelsignalgenerator gekoppelte Regelsignalumwandlungseinheit beinhaltet, die das von dem Regelsignalgenerator erzeugte Regelsignal in ein Ausgangsregelsignal umwandelt, das zum Regeln eines Gerätes innerhalb eines Prozesses zu senden ist, wobei vorzugsweise das Regelsignal eine Änderung in dem zu dem Prozess zu sendenden Ausgangsregelsignal repräsentiert.A speed-based process controller according to any one of claims 23 to 29, in particular claim 23, further including a control signal conversion unit coupled to the control signal generator which converts the control signal generated by the control signal generator into an output control signal to be sent for controlling a device within a process , wherein preferably the control signal represents a change in the output control signal to be sent to the process. Computer-lesbares Speichermedium, welches Instruktionen enthält, die mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder 17 bis 22 zu implementieren, wenn die Instruktionen durch den mindestens einen Prozessor ausgeführt werden.A computer-readable storage medium containing instructions that cause at least one processor to implement a method as claimed in any one of claims 1 to 8 and / or 17 to 22 when the instructions are executed by the at least one processor.
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