DE69705471T2

DE69705471T2 - Vorrichtung zur erfassung von ereignissen in verfahrenssystemen

Info

Publication number: DE69705471T2
Application number: DE69705471T
Authority: DE
Inventors: Evren Eryurek; Jogesh Warrior
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: US6532392B1; JP3923529B2; BR9702223A; US6397114B1; EP0829038B1; CN1185841A; US6017143A; JP2001501754A; US6119047A; CN1188759C; DE69705471D1; EP0829038A1; WO1997036215A1; BR9702223B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht auf Vorrichtungen, die mit Prozeßregelschleifen des in der Industrie verwendeten Typs verbunden sind. Genauer bezieht sich die Erfindung auf die Erfassung von Ereignissen in einem Prozeßsteuersystem durch Überwachen von Prozeßsignalen.
Prozeßregelschleifen werden in der Industrie verwendet, um die Operation eines Prozesses, wie z. B. einer Ölraffinerie, zu regeln. Ein Übertrager ist ein typischer Teil der Schleife und ist im Feld angeordnet, um eine Prozeßvariable, wie z. B. einen Druck, einen Fluß oder eine Temperatur, zu messen und z. B. zur Steuerraumanlage zu übertragen. Eine Steuervorrichtung, wie z. B. eine Ventilsteuervorrichtung ist ebenfalls Teil der Prozeßregelschleife und steuert die Position eines Ventils auf der Grundlage eines Steuersignals, das über die Regelschleife empfangen wird oder intern erzeugt wird. Andere Steuervorrichtungen steuern z. B. Elektromotoren oder Magnetventile. Die Steuerraumanlage ist ebenfalls Teil der Prozeßregelschleife, so daß ein Operator oder ein Computer im Steuerraum den Prozeß überwachen kann auf der Grundlage der Prozeßvariablen, die von den Übertragern im Feld empfangen werden, und zum reaktiven Steuern des Prozesses durch Senden von Steuersignalen zu den geeigneten Steuervorrichtungen. Eine weitere Prozeßvorrichtung, die Teil einer Regelschleife sein kann, ist ein tragbarer Fernmelder, der Prozeßsignale auf der Prozeßregelschleife überwachen und übertragen kann. Diese werden typischerweise verwendet, um Vorrichtungen zu konfigurieren, die die Schleife bilden.
"The performance of control charts for monitoring process variation", C. Lowry u. a., Commun. Statist.-Simula., Bd. 24, Nr. 2, 1965, USA, S. 409- 437, XP000675273, offenbart mehrere statistische Verfahren zum Verbessern der Empfindlichkeit von Shewart-R- und S-Diagrammen unter Verwendung von Laufregeln. Genauer offenbart dieses Dokument Diagramme mit verbesserter Empfindlichkeit gegenüber einer reduzierten Prozeßänderung.
DE 44 33 593 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Maschine, insbesondere einer Stranggußmaschine. Auf der Grundlage der experimentellen Prozeßvariablendaten und eines Expertenwissens werden die Daten ausgedruckt, um gewünschte Steuersignale zu erzeugen, wobei die Regelung der Produktqualität von diesen gewünschten Steuersignalen abhängt. Mittels dieser Steuersignale wird ein "Arbeitspunkt" optimiert und stabilisiert. Eine in die Maschinensteuerung integrierte Steuervorrichtung kann somit eine statische Prozeßsteuerung verwenden, um den Maschinenprozeß zu steuern, indem eine Vielzahl statistischer Funktionen und Fuzzy-Logik verwendet wird.
US 5053815 offenbart ein Reproduktionsgerät mit einer Echtzeit-Statistikprozeßsteuerung. Das Gerät umfaßt mehrere Sensoren zum Messen von Variablen im Reproduktionsprozeß, wie z. B. die Zeit, die für ein Blatt erforderlich ist, um durch jede Stufe des Gerätes zu laufen. Die aufgenommenen Daten werden statistisch mit vorgegebenen Referenzwerten oder Steuergrenzen verglichen, um mögliche Probleme vorherzusehen, bevor Fehler auftreten. Die Operation des Reproduktionsgerätes wird optimiert in Reaktion auf Differenzen zwischen den aufgenommen Daten und den vorgegebenen Referenzwerten oder Steuergrenzen.
US 5440478 offenbart ein Prozeßsteuerverfahren zum Steuern eines Herstellungsprozesses, in welchem statistische Prozeßsteuerdaten und Spezifikationsdaten beide in Tabellen und Balkengraphen angezeigt werden. Dies erlaubt einem Produktionsmanager, den Herstellungsprozeß geeignet anzupassen, bevor der Produktionslauf abgeschlossen ist.
Es ist erwünscht, das Auftreten eines Ereignisses im Prozeßsteuersystem zu erfassen. Der Stand der Technik war typischerweise auf einfache Erfassungstechniken beschränkt. Zum Beispiel wird eine Prozeßvariable wie z. B. ein Druck überwacht, wobei ein Alarm ertönt oder eine Sicherheitsabschaltung eingeleitet wird, wenn die Prozeßvariable vorgegebene Grenzen überschreitet. Um jedoch zu identifizieren, welches Ereignis den Alarm ausgelöst hat, ist es erforderlich, komplexe Modelle zu verwenden, die schwierig in einer Prozeßumgebung zu implementieren sind, in denen begrenzte Leistungen und Betriebsmittel für große Berechnungen zur Verfügung stehen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Prozeßvorrichtung geschaffen, die mit einer Industrieprozeß-Regelschleife verbunden ist und umfaßt:
eine Signaleingangseinrichtung zum Liefern eines Signals, das sich auf einen Prozeß bezieht;
einen Speicher zum Halten eines trainierten Parameters, eines Empfindlichkeitsparameters und einer Regel; und
eine Berechnungsschaltung,
dadurch gekennzeichnet, daß:
das Signal, das sich auf einen Prozeß bezieht, ein Prozeßsignal ist;
der trainierte Parameter eine statistische Funktion eines beobachteten Prozeßsignals darstellt;
der Empfindlichkeitsparameter eine zulässige Schwankung einer statistischen Funktion des beobachteten Prozeßsignals darstellt;
die Berechnungsschaltung dazu dient, einen aktuellen Parameter zu berechnen, der eine statistische Funktion des Prozeßsignals darstellt, um einen Vergleich des aktuellen Parameters und des trainierten Parameters auf der Grundlage des Empfindlichkeitsparameters und der Regel durchzuführen, um somit ein Muster im Prozeßsignal zu erkennen, das einem Fehlerereignis zugeordnet ist, und um ein Fehlerereignis-Ausgangssignal in Reaktion auf ein Ereignis im Prozeß, das auf der Grundlage des Vergleichs erfaßt wird, zu erzeugen, und
die Prozeßvorrichtung ferner eine Ausgangsschaltung umfaßt zum Ausgeben des Fehlerereignis-Ausgangssignals.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, das in einer Prozeßvorrichtung ausgeführt wird, um ein Prozeßfehlerereignis in einem Industrieprozeßsteuersystem zu erfassen, und das umfaßt:
Erhalten eines Prozeßsignals, das sich auf eine Prozeßvariable bezieht;
Wiedergewinnen einer Regel aus einem Speicher;
Wiedergewinnen eines trainierten Parameters, der eine statistische Funktion einer beobachteten Prozeßvariable darstellt, aus dem Speicher;
Wiedergewinnen eines Empfindlichkeitsparameters, der eine zulässige Schwankung einer statistischen Funktion der beobachteten Prozeßvariablen darstellt, aus dem Speicher;
Berechnen eines aktuellen Parameters, der eine statistische Funktion des Prozeßsignals darstellt;
Vergleichen des aktuellen Parameters mit dem trainierten Parameter gemäß einer Beziehung, die durch den Empfindlichkeitsparameter und die Regel definiert wird, um somit ein Muster im Prozeßsignal zu erkennen, das einem Fehlerereignis zugeordnet ist; und
in Reaktion hierauf Liefern eines Prozeßfehlerereignis-Ausgangssignals auf der Grundlage des Vergleichsschrittes.
Eine Vorrichtung in einem Prozeßsteuersystem enthält einen Eingang, der ein Prozeßsignal empfängt. Die Vorrichtung enthält einen Speicher, der Nenn-Parameterwerte und Regeln beinhaltet. In einer Ausführungsform bezieht sich ein Nenn-Parameterwert auf trainierte Werte des Prozeßsignals und auf Empfindlichkeitsparameter. Eine Berechnungsschaltung in der Vorrichtung berechnet statistische Parameter des Prozeßsignals und verarbeitet die statistischen Parameter und die gespeicherten Nenn-Parameterwerte auf der Grundlage der gespeicherten Regeln. Die Berechnungsschaltung liefert ein Ereignisausgangssignal, das sich auf ein Ereignis im Prozeßsteuersystem bezieht, auf der Grundlage der Bewertung der Regeln. Die Ausgangsschaltung liefert ein Ausgangssignal in Reaktion auf das Ereignisausgangssignal. In einer Ausführungsform werden die statistischen Parameter aus der Gruppe ausgewählt, die die Standardabweichung, den Mittelwert, die Stichprobenvarianz, den Wertebereich, das quadratische Mittel und die Änderungsrate umfaßt. In einer Ausführungsform sind die Regeln so gewählt, daß sie Ereignisse aus der Gruppe umfassen, die Signalspitzen, Signaldrift, Signalvorspannung, Signalrauschen, Signalklemmen, Signal-Hartlage, zyklisches Signal, fehlerhaftes Signal und nichtlineares Signal umfaßt.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält irgendeine Prozeßvorrichtung, wie z. B. einen Übertrager, eine Steuervorrichtung, einen Motor, einen Sensor, ein Ventil, einen Fernmelder oder eine Steuerraumanlage.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein vereinfachtes Schaubild, das eine Prozeßregelschleife zeigt, die einen Übertrager, eine Steuervorrichtung, einen Hand-Fernmelder und einen Steuerraum zeigt.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Prozeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist ein Schaubild, das die Anwendung der Regeln auf berechnete statistische Parameter und Empfindlichkeitsparameter zeigt, um ein Prozeßereignis-Ausgangssignal zu erzeugen.
Fig. 4 ist ein Graph eines Prozeßsignalausgangs über der Zeit, der verschiedene Ereignistypen zeigt.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das eine Schlußfolgerungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die die Prozeßereignisse verarbeitet.
Fig. 6 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Schlußfolgerungsmaschine für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Prozeßvariablen sind typischerweise die Hauptvariablen, die in einem Prozeß gesteuert werden. Der Begriff Prozeßvariable, wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine beliebige Variable, die den Zustand des Prozesses beschreibt, wie z. B. Druck, Fluß, Temperatur, Produktpegel, pH-Wert, Turbulenz, Schwingung, Position, Motorstrom und irgendeine andere Eigenschaft des Prozesses und dergleichen. Der Begriff Steuersignal bezeichnet irgendein Signal (außer einer Prozeßvariablen), das verwendet wird, um den Prozeß zu steuern. Zum Beispiel bedeutet Steuersignal einen gewünschten Prozeßvariablenwert (d. h. einen Sollwert), wie z. B. eine gewünschte Temperatur, ein Druck, ein Fluß, ein Produktpegel, ein pH-Wert oder ein Turbulenzwert und dergleichen, der von einer Steuervorrichtung eingestellt wird oder verwendet wird, um den Prozeß zu steuern. Außerdem bezeichnet der Begriff Steuersignal Kalibrierungswerte, Alarme, Alarmbedingungen, das einem Steuerelement zugeführte Signal, wie z. B. ein Ventilpositionssignal, das einem Ventilbetätigungselement zugeführt wird, einen Energiepegel, der einem Heizelement zugeführt wird, ein Magnetventil-Ein/Aus-Signal und dergleichen, oder ein beliebiges anderes Signal, das sich auf die Steuerung des Prozesses bezieht. Der Begriff Diagnosesignal, wie er hier verwendet wird, umfaßt Informationen, die sich auf die Operation von Vorrichtungen und Elementen in der Prozeßregelschleife beziehen, jedoch keine Prozeßvariablen oder Steuersignale enthalten. Diagnosesignale umfassen z. B. die Ventilkörperposition, ein ausgeübtes Drehmoment oder eine Kraft, einen Betätigungselementdruck, einen Druck eines unter Druck gesetzten Gases, das zum Betätigen eines Ventils verwendet wird, elektrische Spannung, Strom, Leistung, Widerstand, Kapazität, Induktivität, eine Vorrichtungstemperatur, Haftreibung, Gleitreibung, Voll-Ein- und Voll-Aus-Positionen, Wandern, Frequenz, Amplitude, Spektrum und Spektralkomponenten, Steifigkeit, elektrische oder magnetische Feldstärke, Dauer, Intensität, Bewegung, elektromotorische Gegenkraft, Motorstrom, schleifenbezogene Parameter (wie z. B. Regelschleifenwiderstand, Spannung oder Strom) oder irgendwelche anderen Parameter, die im System erfaßt oder gemessen werden. Ferner bezeichnet der Begriff Prozeßsignal irgendein Signal, das sich auf den Prozeß oder ein Element im Prozeß bezieht, wie z. B. eine Prozeßvariable, ein Steuersignal oder ein Diagnosesignal. Prozeßvorrichtungen umfassen irgendwelche Vorrichtungen, die einen Teil einer Prozeßregelschleife bilden oder mit dieser verbunden sind und in der Steuerung oder Überwachung eines Prozesses verwendet werden.
Fig. 1 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines Prozeßsteuersystems 2 zeigt, das eine Prozeßrohrleitung 4 enthält, die ein Prozeßfluid führt, sowie eine 2- Draht-Prozeßregelschleife 6, die einen Schleifenstrom I führt. Ein Übertrager 8, eine Steuervorrichtung 10, die mit einem End-Steuerelement in der Schleife, wie z. B. einem Betätigungselement, einem Ventil, einer Pumpe, einem Motor oder einem Magnetventil, verbunden ist, ein Fernmelder 12 und ein Steuerraum 14 sind jeweils Teil der Prozeßregelschleife 6. Es ist klar, daß die Schleife 6 in einer Konfiguration gezeigt ist und eine beliebige geeignete Prozeßregelschleife verwendet werden kann, wie z. B. eine 4-20 mA-Schleife, eine 2-, 3- oder 4-Draht-Schleife, eine Mehrfachanschlußschleife und eine Schleife, die gemäß den Protokollen HART®, Feldbus oder einem anderen digitalen oder analogen Kommunikationsprotokoll arbeitet. Im Betrieb erfaßt der Übertrager 8 eine Prozeßvariable, wie z. B. einen Fluß, unter Verwendung des Sensors 16 und überträgt die erfaßte Prozeßvariable über die Schleife 6. Die Prozeßvariable kann vom Steuervorrichtungs/Ventil- Betätigungselement 10, vom Fernmelder 12 und/oder von der Steuerraumanlage 14 empfangen werden. Die Steuervorrichtung 10 ist mit dem Ventil 18 verbunden gezeigt und kann den Prozeß steuern durch Einstellen des Ventils 18, wodurch der Fluß in der Rohrleitung 4 verändert wird. Die Steuervorrichtung 10 empfängt ein Steuereingangssignal über die Schleife 6 z. B. vom Steuerraum 14, vom Übertrager 8 oder vom Fernmelder 12 und stellt in Reaktion hierauf das Ventil 18 ein. In einer weiteren Ausführungsform erzeugt die Steuervorrichtung 10 intern das Steuersignal auf der Grundlage der über die Schleife 6 empfangenen Prozeßsignale. Der Fernmelder 12 kann ein in Fig. 1 gezeigter tragbarer Fernmelder sein oder kann eine permanent montierte Prozeßeinheit sein, die den Prozeß überwacht und Berechnungen durchführt. Die Prozeßvorrichtungen umfassen z. B. den Übertrager 8 (wie z. B. einen 3095-Übertrager, erhältlich von Rosemount Inc.), eine Steuervorrichtung 10, einen Fernmelder 12 und einen Steuerraum 14, wie in Fig. 1 gezeigt. Ein weiterer Typ von Prozeßvorrichtung ist ein PC, eine programmierbare Logikeinheit (PLC) oder ein anderer Computer, der mit der Schleife unter Verwendung einer geeigneten E/A-Schaltung verbunden ist, um ein Überwachen, Managen und/oder Übertragen auf der Schleife zu ermöglichen.
Jede der in Fig. 1 gezeigten Prozeßvorrichtungen 8, 10, 12 oder 14 kann eine Ereignisüberwachungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten. Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Prozeßvorrichtung 40, die Teil der Schleife 6 ist. Die Vorrichtung 40 ist generisch gezeigt und kann irgendeine Prozeßvorrichtung umfassen, wie z. B. einen Übertrager 8, eine Steuervorrichtung 10, einen Fernmelder 12 oder eine Steuerraumanlage 14. Die Steuerraumanlage 14 kann z. B. ein DCS-System umfassen, das mit einer PLC implementiert ist, während die Steuervorrichtung 10 ebenfalls einen "kleinen" Motor und eine Pumpe umfassen kann. Die Prozeßvorrichtung 40 enthält eine E/A-Schaltung 42, die an den Anschlüssen 44 mit der Schleife 6 verbunden ist. Die E/A-Schaltung besitzt eine vorgegebene Eingangs- und Ausgangsimpedanz, wie im Stand der Technik bekannt ist, um eine geeignete Kommunikation von und zur Vorrichtung 40 zu erleichtern. Die Vorrichtung 40 enthält einen Mikroprozessor 46, der mit der E/A-Schaltung 42 verbunden ist, einen Speicher 48, der mit dem Mikroprozessor 46 verbunden ist, sowie eine Uhr 50, die mit dem Mikroprozessor 46 verbunden ist. Der Mikroprozessor 46 empfängt ein Prozeßeingangssignal 52. Der Blockeingang soll die Eingabe irgendeines Prozeßsignals melden, und, wie oben erläutert worden ist, die Prozeßsignaleingabe kann eine Prozeßvariable oder ein Steuersignal sein und kann von der Schleife 6 unter Verwendung der E/A-Schaltung 42 empfangen werden oder kann intern innerhalb der Feldvorrichtung 40 erzeugt werden. Die Feldvorrichtung 40 ist mit einem Sensoreingangskanal 54 und einem Steuerkanal 56 gezeigt. Typischerweise enthält ein Übertrager, wie z. B. der Übertrager 8, ausschließlich den Sensoreingangskanal 54, während eine Steuervorrichtung, wie z. B. die Steuervorrichtung 10 ausschließlich einen Steuerkanal 56 enthält. Andere Vorrichtungen an der Schleife 6, wie z. B. der Fernmelder 12 und die Steuerraumanlage 14, brauchen keine Kanäle 54 und 56 enthalten. Es ist klar, daß die Vorrichtung 40 mehrere Kanäle enthalten kann, um mehrere Prozeßvariablen zu überwachen und/oder mehrere Steuerelemente geeignet zu steuern.
Der Sensoreingangskanal 54 enthält einen Sensor 16, der eine Prozeßvariable erfaßt und ein Sensorausgangssignal zum Verstärker 58 liefert, der einen Ausgang aufweist, der vom Analog/Digital-Umsetzer 60 digitalisiert wird. Der Kanal 54 wird typischerweise in Übertragern wie z. B. dem Übertrager 8 verwendet. Eine Kompensationsschaltung 62 kompensiert das digitale Signal und liefert ein digitalisiertes Prozeßvariablensignal zum Mikroprozessor 46.
In einer Ausführungsform umfaßt der Kanal 54 einen Diagnosekanal, der ein Diagnosesignal empfängt.
Wenn die Prozeßvorrichtung 40 als Steuervorrichtung arbeitet, wie z. B. als Steuervorrichtung 8, enthält die Vorrichtung 40 einen Steuerkanal 56 mit dem Steuerelement 18, wie z. B. einem Ventil. Das Steuerelement 18 ist mit dem Mikroprozessor 46 über den Digital/Analog-Umsetzer 64, den Verstärker 66 und das Betätigungselement 68 verbunden. Der Digital/Analog-Umsetzer 64 digitalisiert einen vom Mikroprozessor 46 ausgegebenen Befehl, der vom Verstärker 66 verstärkt wird. Das Betätigungselement 68 steuert das Steuerelement 18 auf der Grundlage des Ausgangs vom Verstärker 66. In einer Ausführungsform ist das Betätigungselement 68 direkt mit der Schleife 6 verbunden und steuert eine Quelle eines unter Druck gesetzten Gases (nicht gezeigt), um das Steuerelement 18 in Reaktion auf den durch die Schleife 6 fließenden Strom I zu positionieren. In einer Ausführungsform enthält die Steuervorrichtung 10 den Steuerkanal 56 zum Steuern eines Steuerelements und enthält ferner den Sensoreingangskanal 54, der ein Diagnosesignal liefert, wie z. B. eine Ventilkörperposition, eine Kraft, ein Drehmoment, einen Betätigungselementdruck, einen Druck einer Druckgasquelle und dergleichen.
In einer Ausführungsform liefert die E/A-Schaltung 42 einen Leistungsausgang, der verwendet wird, um eine andere Schaltung in der Prozeßvorrichtung 40 vollständig mit Leistung zu versorgen unter Verwendung der von der Schleife 6 aufgenommenen Leistung. Typischerweise werden Feldvorrichtungen, wie z. B. der Übertrager 8 oder die Steuervorrichtung 10, von der Schleife 6 mit Strom versorgt, während der Fernmelder 12 oder der Steuerraum 14 eine separate Stromquelle besitzen. Wie oben beschrieben worden ist, liefert der Prozeßsignaleingang 52 ein Prozeßsignal zum Mikroprozessor 46. Das Prozeßsignal kann eine Prozeßvariable vom Sensor 16, der zum Steuerelement 18 gelieferte Steuerausgang, ein vom Sensor 16 erfaßtes Diagnosesignal oder ein Steuersignal, eine Prozeßvariable oder ein Diagnosesignal sein, das über die Schleife 6 empfangen wird, oder ein Prozeßsignal, das von einer anderen Einrichtung wie z. B. einem weiteren E/A-Kanal empfangen oder erzeugt wird.
Eine Benutzer-E/A-Schaltung 76 ist ebenfalls mit dem Mikroprozessor 46 verbunden und bewerkstelligt die Kommunikation zwischen der Vorrichtung 40 und einem Benutzer. Typischerweise enthält die Benutzer-E/A-Schaltung 76 eine Anzeige und einen Lautsprecher für die Ausgabe sowie ein Tastenfeld für die Eingabe. Der Fernmelder 12 und der Steuerraum 14 enthalten typischerweise eine E/A-Schaltung 76, die einem Benutzer erlaubt, Prozeßsignale zu überwachen und einzugeben, wie z. B. Prozeßvariablen, Steuersignale (Sollwerte, Kalibrierungswerte, Alarme, Alarmbedingungen und dergleichen) zusammen mit Regeln, Empfindlichkeitsparametern und trainierten Werten, wie im folgenden beschrieben wird. Ein Benutzer kann ferner die Schaltung 76 im Fernmelder 12 oder im Steuerraum 14 verwenden, um solche Prozeßsignale zum Übertrager 8 und zur Steuervorrichtung 10 über die Schleife 6 zu senden oder von diesen zu empfangen. Ferner kann eine solche Schaltung direkt im Übertrager 8, der Steuervorrichtung 10 oder in irgendeiner anderen Prozeßvorrichtung 40 implementiert sein.
Der Mikroprozessor 46 wirkt gemäß den im Speicher 48 gespeicherten Befehlen. Der Speicher 48 enthält ferner trainierte Werte 78, Regeln 80 und Empfindlichkeitsparameter 82 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Kombination der Empfindlichkeitsparameter 82 und der trainierten Werte 78 ergibt einen Nennwert 79. Fig. 3 ist ein Blockschaltbild 83, das eine logische Implementierung der Vorrichtung 40 zeigt. Der logische Block 84 empfängt Prozeßsignale und berechnet statistische Parameter für die Prozeßsignale. Diese statistischen Parameter enthalten z. B. die Standardabweichung, den Mittelwert, die Stichprobenvarianz, das quadratische Mittel (RMS), den Wertebereich (ΔR) und die Änderungsrate (ROC) des Prozeßsignals. Diese sind gegeben durch folgende Gleichungen:
ΔR = XMAX - XMIN (Gl. 5)
Hierbei ist N die Gesamtzahl der Datenpunkte in der Stichprobenperiode, xi und xi-1 sind zwei aufeinanderfolgende Werte des Prozeßsignals, und T ist das Zeitintervall zwischen den beiden Werten. Ferner sind xMAX und xMIN jeweils das Maximum und das Minimum des Prozeßsignals über eine Stichproben- oder Trainingszeitperiode. Diese statistischen Parameter werden allein oder in einer beliebigen Kombination berechnet. Es ist klar, daß die Erfindung irgendwelche anderen statistischen Parameter enthält als diejenigen, die explizit erwähnt sind, welche implementiert sein können, um ein Prozeßsignal zu analysieren. Die berechnete statistischen Parameter werden vom Regelberechnungsblock 86 empfangen, der gemäß den im Speicher 48 gespeicherten Regeln 80 arbeitet. Der Regelblock 86 empfängt ferner trainierte Werte 78 vom Speicher 48. Trainierte Werte sind der Nennwert oder (d. h. typischerweise) der statistische Parameterwert für das Prozeßsignal und umfassen die gleichen statistischen Parameter (Standardabweichung, Mittelwert, Stichprobenvarianz, quadratisches Mittel (RMS), Wertebereich und Änderungsrate und dergleichen), die im logischen Block 84 verwendet werden. In einer Ausführungsform werden die trainierten Werte vom Hersteller zur Verfügung gestellt und sind im Speicher 48 des Übertragers 40 während der Herstellung gespeichert. In einer weiteren Ausführungsform werden die trainierten Werte periodisch aktualisiert durch Adressieren der Vorrichtung 40 über die Schleife 6. In einer weiteren Ausführungsform kann die Eingangsschaltung 76 die trainierten Werte erzeugen oder empfangen oder kann verwendet werden, um die trainierten Werte über die Schleife 6 zu einer weiteren Prozeßvorrichtung zu übertragen. In einer weiteren Ausführungsform werden die trainierten Werte vom statistischen Parameter-Logikblock 84 erzeugt, der die Nenn- oder Normal-Statistikparameter während des Normalbetriebs des Prozesses erzeugt oder diese lernt. Diese statistischen Parameter werden verwendet, um die trainierten Werte 78 im Speicher 48 für die zukünftige Verwendung zu erzeugen. Dies erlaubt eine dynamische Einstellung der trainierten Werte 78 für jede spezifische Schleife und jeden Betriebszustand. In dieser Ausführungsform werden die statistischen Parameter 84 für eine vom Benutzer wählbare Zeitperiode überwacht auf der Grundlage der dynamischen Ansprechzeit des Prozesses.
Der Regelblock 86 empfängt Empfindlichkeitsparameter 82 vom Speicher 48. Der Regellogikblock 86 liefert Beispiele für mehrere unterschiedliche Regeln. Jeder Empfindlichkeitsparameterwert 82 liefert einen annehmbaren Wertebereich oder eine Beziehung, wie von der geeigneten Regel bestimmt, zwischen den berechneten statistischen Parametern 84 und den geeigneten trainierten Werten 78. Die Empfindlichkeitsparameterwerte 82 können vom Hersteller gesetzt, über die Schleife 6 empfangen oder unter Verwendung der Eingangsschaltung 76 eingegeben worden sein. Die Empfindlichkeitsparameter werden für die spezifische Anwendung angepaßt. Zum Beispiel sind in Prozeßsteueranwendungen, in denen eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, die Empfindlichkeitsparameter so gesetzt, daß sie nur kleine Änderungen der Prozeßsignale relativ zu den trainierten Werten erlauben. Die Verwendung von Empfindlichkeitsparametern ermöglicht, daß die Diagnose und die Ereigniserfassungs-Entscheidung auf der Grundlage des jeweiligen Prozesses und der Anforderungen des Benutzers gesteuert werden können.
Fig. 4 ist ein Beispiel eines Prozeßsignals über der Zeit, welches unterschiedliche Prozeßereignisse (z. B. Normal, Vorspannung, Drift, Rauschen, Spitzen und Klemmen) zeigt, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erfaßt werden. Das in Fig. 4 gezeigte Prozeßsignal befindet sich anfangs in einem Normalzustand und bewegt sich anschließend in einen Vorspannungszustand. Als nächstes durchläuft das Prozeßsignal einen Drift- Zustand, gefolgt von einem Rauschsignalzustand. Schließlich tritt im Prozeßsignal eine Serie von Spitzen auf, gefolgt von einem Klemmzustand. Die Regeln, die zum Erfassen dieser Ereignisse verwendet werden, werden im folgenden beschrieben.

Drift

Drift tritt auf, wenn ein Prozeßsignal sich im Verlauf der Zeit von seinem Sollwert (d. h. Nennwert) entfernt. Eine Ausführungsform der Erfindung enthält eine Regel, die mit einem statistischen Parametermittelwert (u) dem trainierten Parametermittelwert (u') und einem Abstimmparameter Alpha (α) arbeitet, um eine Drift zu erfassen.
Die Driftempfindlichkeit wird durch einen einzelnen Empfindlichkeitsparameter Alpha (α) gesteuert. Alpha (α) stellt einen Prozentsatz oberhalb oder unterhalb des normalen mittleren Signalpegels dar, der tolerierbar ist, bevor eine Drift oder ein Ereignis erfaßt wird. Die folgende Regel, die vom Regelberechnungsblock 86 ausgeführt wird, erfaßt ein Drift-Ereignis:
wenn u < u'(1 - α), dann liegt ein negatives Drift-Ereignis vor,
wenn u > u'(1 + α), dann liegt ein positives Drift-Ereignis vor,
wobei u der aktuelle Mittelwert des Prozeßsignals aus 84 ist, u' der trainierte Mittelwert aus 78 ist und α der Empfindlichkeitsparameter aus 82 ist, der die annehmbaren Abweichungen vom Mittelwert definiert. Zusätzlich wird der Mittelwert im Zeitverlauf überwacht. Ein Drift-Ereignis wird nur dann erfaßt, wenn über eine Serie aufeinanderfolgender Stichprobenperioden der Mittelwert sich von seinem trainierten Wert wegbewegt. Der trainierte Mittelwert (u') kann gelernt werden durch Trainieren der Vorrichtung 40 während des Normalbetriebs des Prozesses.

Vorspannung

Die Vorspannung ist das Ergebnis einer vorübergehenden Drift, die sich bei einem bestimmten Pegel oberhalb oder unterhalb des erwarteten Signalpegels "stabilisiert". Sobald die Drift stoppt, weist das resultierende Signal eine Vorspannung auf, die manchmal auch als Offset (Versatz) gegenüber dem Soll/Nenn-Wert bezeichnet wird. Eine Vorspannung wird unter Verwendung derselben Regel erfaßt, die für die Drift verwendet wird. Zusätzlich wird der Mittelwert im Zeitverlauf überwacht. Wenn der Mittelwert sich nicht fortlaufend vom trainierten Mittelwert (u') wegbewegt, wird festgestellt, daß das Ereignis eine Vorspannung und keine Drift ist.

Rauschen

Eine andere Kombination einer Regel, von Abstimmparametern und trainierten Werten erfaßt Rauschen im Prozeßsignal. Die Rauscherfassungsempfindlichkeit wird eingestellt durch Einstellen des Empfindlichkeitsparameters Beta (β). Beta (β) ist das Maß der aktuellen Standardabweichung (σ) und kann oberhalb der trainierten Standardabweichung (σ') vor der Erfassung eines Rauschereignisses liegen. Wenn der Benutzer z. B. wünscht, ein Rauschereignis zu erfassen, wenn das Prozeßsignal doppelt so rauschhaltig ist wie der trainierte Wert, dann sollte β auf 2,0 gesetzt sein. Der Wertebereich (ΔR) wird ebenfalls von der Regel verwendet, um Rauschen von normalen Signalschwankungen zu unterscheiden. Ein Beispiel für eine Regel zur Rauscherfassung ist:
wenn σ > βσ' und
wenn ΔR > ΔR', dann wird Rauschen erfaßt.
Hierbei sind σ und σ' die aktuelle und die trainierte Standardabweichung, ΔR und ΔR' der aktuelle und der trainierte Wertebereich, und β ist der Rauschempfindlichkeitsparameter.

Klemmen

Eine weitere Kombination einer Regel, eines statistischen Wertes, der Abstimmparameter und der trainierten Werte erfaßt eine Klemmbedingung in einem Prozeßsignal. Ein "klemmendes" Prozeßsignal ist ein Signal, bei dem ein Zustand des Prozeßsignals sich im Zeitverlauf nicht ändert. Die Klemm- Empfindlichkeit wird gesteuert durch Anpassen des Empfindlichkeitsparameters 82 Gamma (γ). Ein Wert für Gamma (γ) wird ausgedrückt als ein Prozentsatz der trainierten Standardabweichung (σ') und stellt dar, wie klein eine Änderung in der Standardabweichung vom trainierten Wert sein darf, um die Erfassung eines Klemmereignisses auszulösen. Wenn z. B. ein Benutzer wünscht, eine Klemmbedingung zu erfassen, wenn der Prozeßsignalrauschpegel die Hälfte des trainierten Wertes ausmacht, sollte γ gleich 50% (0,5) gesetzt sein. Ferner kann der Wertebereich des Signals (ΔR) verwendet werden, um Fehler zu beseitigen, die bei kleinen Signalen entstehen. Ein Beispiel einer Regel ist:
wenn (σ + ΔR) ≤ γ(σ' + ΔR'),
dann wird ein Klemmereignis erfaßt.

Spitze

Eine andere Kombination aus einer Regel, einem statistischen Wert, einem trainierten Wert und einem Empfindlichkeitsparameter wird verwendet, um ein Spitze-Ereignis zu erfassen. Ein Spitze-Ereignis tritt auf, wenn das Signal vorübergehend einen extremen Wert annimmt. Die Empfindlichkeit für Spitzen im Prozeßsignal wird gesteuert durch Einstellen eines Empfindlichkeitsparameters δ, der in 82 gespeichert ist. δ ist die annehmbare trainierte maximale Änderungsrate (ΔPmax) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Datenpunkten. Wenn z. B. der Benutzer wünscht, alle Spitzen zu erfassen, die eine Änderungsrate (ROC) aus Block 84 aufweisen, die 30% größer ist als Δrmax aus Block 78 relativ zum trainierten Wert, sollte δ aus 82 auf 1,30 gesetzt sein. Ein Beispiel einer Regel ist:
wenn ROC > δ · ΔrMAX, dann wird ein Spitze-Ereignis erfaßt.
Andere Regeln umfassen eine zyklische Regel zum Erfassen zyklischer Schwingungen im Prozeßsignal, sowie eine Fehlerhaft-Regel zum Erfassen eines fehlerhaften Verhaltens im Prozeßsignal. Es ist klar, daß andere Regeln implementiert werden können, um andere Ereignisse im Prozeßsignal zu beobachten, wobei andere Formeln oder Berechnungstechniken zum Erfassen des Ereignisses verwendet werden können. Eine Regel kann mit mehr als einem statistischen Parameter und mit mehr als einem Prozeßsignal arbeiten. Wenn z. B. eine Prozeßvariable, wie z. B. eine Strömungsrate, eine vorgegebene Grenze überschreitet, während eine weitere Prozeßvariable, wie z. B. eine Prozeßtemperatur, eine Spitze ausbildet, kann eine Regel feststellen, daß der Prozeß überhitzt ist und eine Notfallabschaltungs- Bedingung bestehen könnte. Ferner ist ein weiterer Typ von Regel in Fuzzy- Logik implementiert, bei der der statistische Parameter mittels eines Empfindlichkeitsparameters verarbeitet wird, der eine Mitgliedschaftsfunktion ist, die auf die trainierten Werte angewendet wird.
Alle hier beschriebenen Regeln liefern ein Prozeßereignisausgangssignal auf der Grundlage der Operation der Regel. Es ist klar, daß das Prozeßereignisausgangssignal mehrere diskrete oder kontinuierliche Werte aufweisen kann, auf der Grundlage der Operation der Regel. Es ist zu beachten, daß die Kombination des Empfindlichkeitsparameters und des trainierten Werts einen Nenn-Parameterwert liefert, und daß die Regel mit dem Nenn-Parameterwert und dem statistischen Parameter arbeitet. Die verschiedenen Prozeßsignale, Parameter und trainierten Werte können unter Verwendung gewichteter Mittelwerte oder geeigneter Fuzzy-Logik kombiniert werden. Mitgliedschaftsfunktionen umfassen z. B. trapezförmige und dreieckige Funktionen. Zum Beispiel kann der statistische Parameter auf die gewählte Mitgliedschaftsfunktion abgebildet werden. Dieser werden dann während des Trainings verwendet, um die trainierten Werte zu erzeugen und um die statistischen Parameter für die Verwendung durch die Regeln zu erzeugen.
In einer Ausführungsform werden die trainierten Werte erhalten durch die Feststellung, daß der Prozeß stabil ist, und durch Erzeugen der statistischen Parameter über eine wählbare Zeitperiode. Diese werden als die trainierten Werte gespeichert. Die wählbare Zeitperiode sollte ungefähr genauso lang sein wie die Abtastperiode oder der Block, der zum Erzeugen der statistischen Parameter während des Betriebs verwendet wird. Dieser Prozeß kann vom Benutzer eingeleitet werden oder automatisiert sein.
Der Ausgang einer Regel kann über die Schleife 6 übertragen, an der Benutzer-E/A-Schaltung 76 ausgegeben und für die zukünftige Verwendung gespeichert werden und als Eingabe für eine weitere Berechnung wie z. B. eine weitere Regel oder eine Kontrollfunktion verwendet werden, oder kann in irgendeiner geeigneten Weise genutzt werden. In einer weiteren Ausführungsform überwacht die vorliegende Erfindung verwandte Prozeßsignale und führt Vergleiche und Korrelationen zwischen diesen Signalen durch. Zum Beispiel können in Fig. 2 Prozeßsignale, wie z. B. der Ausgang des A/D- Umsetzers 60, der Kompensationsschaltung 62 und der Strom I durch die Schleife 6, gemäß Fig. 3 analysiert werden. Die mehreren Prozeßsignale sollten z. B. alle innerhalb einer gewünschten Toleranz zueinander liegen, wie durch eine geeignete Kombination von Empfindlichkeitsparametern, Regeln und trainierten Werten festgelegt wird.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild 100, das eine Schlußfolgerungsmaschine 102 zeigt. Die Schlußfolgerungsmaschine 102 befindet sich in der Prozeßvorrichtung 40, ist Teil der Schleife 6 und empfängt Prozeßvariablen 104, Steuersignale 106 und Prozeßereignisse 108. Prozeßereignisse werden gemäß der vorliegenden Erfindung erfaßt. Die Schlußfolgerungsmaschine 102 enthält eine Berechnungsschaltung 110 und Prozeßdaten 112. Die Prozeßdaten können z. B. Prozeß-Historie-Informationen umfassen, wie z. B. aufgezeichnete Prozeßvariablen, Steuersignale, Prozeßereignisse und andere Prozeßsignale, und können prozeßspezifische Informationen enthalten, die den überwachten Prozeß genauer definieren. Nach Auftreten eines Prozeßereignisses ermittelt die Schlußfolgerungsmaschine 102, welche Komponente in den verschiedenen Prozeßvorrichtungen fehlerhaft ist. Die Berechnungsschaltung 110 analysiert die Prozeßvariablen 104, die Steuersignale 106, die Prozeßereignisse 108 und andere Prozeßsignale, um die Ursache des Prozeßereignisses zu ermitteln. Die Berechnungsschaltung arbeitet entsprechend einer Serie von Regeln, wie z. B. denjenigen, die in der bekannten Technik eines Expertensystems verwendet werden. Die Berechnungsschaltung 110 arbeitet mit allen Eingaben, einschließlich den Prozeßdaten 112, und liefert ein Fehlerelement-Ausgangssignal, wie z. B. ein Warnsignal. Wenn z. B. ein Drift-Ereignis erfaßt wird, ermittelt die Schlußfolgerungsmaschine 102 die Ursache der Drift. Zum Beispiel kann die Drift aufgrund eines Steuer-Sollwertes auftreten, der geändert wurde, wobei in diesem Fall die Berechnungsschaltung 110 ermittelt, daß die Regelschleife richtig arbeitet. Wenn jedoch der Sollwert nicht geändert wurde, analysiert die Schlußfolgerungsmaschine ferner die verschiedenen Eingänge und prüft z. B. die Integrität der Vorrichtung, die ein Prozeßereignis meldet, wie z. B. einen Ventilmotor, eine Pumpe, eine Schwingungsanlage und dergleichen, anhand einer geeigneten Diagnostik. Wenn das Ventil z. B. anzeigt, daß das Ventil richtig arbeitet, kann die Schlußfolgerungsmaschine anschließend eine Übertragerdiagnose durchführen, um zu ermitteln, ob ein Übertrager und zugehörige Sensoren richtig arbeiten. Diese Diagnose kann Informationen von dem spezifischen Element beobachten, das untersucht wird, und kann ferner Informationen beobachten, die von anderen Quellen an der Regelschleife empfangen werden, wie z. B. vorgelagerten oder nachgelagerten Sensoren und dergleichen. Die Berechnungsschaltung 110 verwendet irgendeine geeignete Berechnungstechnik, wie z. B. eine Serie von Regeln, Fuzzy-Logik oder neuronale Netze. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schlußfolgerungsmaschine mit einem Mikroprozessor und einem Speicher implementiert und kann in einem Steuerraum, an irgendeinem entfernten Ort oder im Feld selbst angeordnet sein. Die Schlußfolgerungsmaschine 102 kann in irgendeiner der Prozeßvorrichtungen 8, 10, 12 oder 14 implementiert sein, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Das Fehlerelement-Ausgangssignal kann einem Operator zugeführt werden oder kann von einer zusätzlichen Berechnungsschaltung verwendet werden, die eine weitere Diagnose in der Schleife durchführt.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild 200 einer vereinfachten Beispiel-Schlußfolgerungsmaschine, wie z. B. der Maschine 102, die gemäß einer Regelbasis arbeitet. Nach Auftreten eines Prozeßereignisses untersucht die Schlußfolgerungsmaschine 102 im Block 202 das Prozeßereignis, um das spezifische Ereignis zu identifizieren, das erfaßt worden ist. Wenn das Ereignis ein Drift- Ereignis war, geht die Steuerung zum Block 204 über. Wenn das Ereignis ein anderes Ereignis war, wie z. B. eine Spitze, ein Rauschen oder eine Vorspannung, geht die Steuerung zu einer Regelbasis über, die gemäß dem spezifischen Ereignis konstruiert ist, das erfaßt worden ist. Im Block 204 prüft die Schlußfolgerungsmaschine, ob der Sollwert des Prozesses vor kurzem geändert wurde. Wenn der Sollwert vor kurzem geändert wurde, wird ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, daß der Prozeß innerhalb seines normalen Bereichs arbeitet und daß die Drift, die erfaßt worden ist, aufgrund der Änderung des Sollwertes entstanden ist. Wenn jedoch der Sollwert nicht geändert wurde, rückt die Schlußfolgerungsmaschine zum Block 206 vor, um eine weitere Diagnose durchzuführen. Im Block 206 weist die Schlußfolgerungsmaschine die Prozeßvorrichtung 40 an, die Diagnose auf der eigenen Platine durchzuführen, um ferner die Ursache der Drift zu ermitteln. Wenn im Block 208 der Diagnoseverlauf seitens der Vorrichtung 40 die Ursache der Drift identifiziert, liefert die Schlußfolgerungsmaschine ein Ausgangssignal, das eine fehlerhafte Komponente identifiziert. Wenn jedoch die Diagnose anzeigt, daß die Vorrichtung 40 richtig arbeitet, weist die Schlußfolgerungsmaschine im Block 210 verwandte Vorrichtungen an, eine Diagnose durchzuführen. Zum Beispiel können verwandte Vorrichtungen vorgelagerte oder nachgelagerte Steuervorrichtungen oder Übertrager sein. Im Block 212 ermittelt die Schlußfolgerungsmaschine, ob eine der verwandten Prozeßvorrichtungen die fehlerhafte Vorrichtung ist. Wenn der Fehler, der die Drift verursacht hat, eine der verwandten Vorrichtungen ist, liefert die Schlußfolgerungsmaschine ein Ausgangssignal, das die Vorrichtung und die fehlerhafte Komponente identifiziert. Wenn keine der verwandten Vorrichtungen fehlerhaft ist, beobachtet die Schlußfolgerungsmaschine andere Prozeßsignale im Block 214, um zu versuchen, bekannte Prozeßbedingungen im Block 216 zu identifizieren. Wenn die Ursache der Drift eine bekannte Prozeßbedingung ist, wie z. B. ein Fluiddruckabfall, der durch das Füllen eines Reservetanks mit Prozeßfluid hervorgerufen wird, oder wenn die Prozeßbedingung bekannt ist, wird die spezifische Bedingung identifiziert. Wenn die Prozeßbedingung nicht bekannt ist, wird der Operator informiert, daß ein Drift-Ereignis erfaßt worden ist, dessen Ursache nicht identifiziert werden kann. An einem beliebigen Punkt im Flußdiagramm 200 kann die Schlußfolgerungsmaschine auf der Grundlage irgendeiner der verschiedenen Regeln eine Abschaltprozedur einleiten, um den Prozeß herunterzufahren. Wie oben beschrieben worden ist, halten Schlußfolgerungsmaschinen eine sehr viel höher entwickelte Regelbasis und/oder verwenden höher entwickelte Formen von Logik, wie z. B. eine Fuzzy-Logik und neuronale Netze, die für jede Prozeßsteueranwendung spezifisch sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennen Fachleute, daß Änderungen an der Form und an Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können alle verschiedenen Funktionen und Schaltungen, die hier beschrieben worden sind, in einer beliebigen geeigneten Schaltung implementiert werden, einschließlich Software, ASICs, Fuzzy-Logik-Techniken oder auch analoge Implementierungen. Ferner kann die Prozeßvorrichtung eine beliebige Anzahl oder Kombination von Eingangs- und Steuerkanälen aufweisen und kann mit einer beliebigen Anzahl von Prozeßsignalen arbeiten, allein oder in deren Kombination, wobei die Regeln dementsprechend arbeiten können.

Claims

1. Prozeßvorrichtung, die mit einer Industrieprozeßregelschleife (2) verbunden ist und umfaßt:

eine Signaleingangseinrichtung (52) zum Liefern eines Signals, das sich auf einen Prozeß bezieht;

einen Speicher (48) zum Halten eines trainierten Parameters (78), eines Empfindlichkeitsparameters (82) und einer Regel (80); und

eine Berechnungsschaltung (46),

dadurch gekennzeichnet, daß:

das Signal, das sich auf einen Prozeß bezieht, ein Prozeßsignal ist;

der trainierte Parameter (78) eine statistische Funktion eines beobachteten Prozeßsignals darstellt;

der Empfindlichkeitsparameter (82) eine zulässige Schwankung einer statistischen Funktion des beobachteten Prozeßsignals darstellt;

die Berechnungsschaltung (46) dazu dient, einen aktuellen Parameter zu berechnen, der eine statistische Funktion des Prozeßsignals darstellt, um einen Vergleich des aktuellen Parameters und des trainierten Parameters (78) auf der Grundlage des Empfindlichkeitsparameters (82) und der Regel (80) durchzuführen, um somit ein Muster im Prozeßsignal zu erkennen, das einem Fehlerereignis zugeordnet ist, und um ein Fehlerereignis-Ausgangssignal in Reaktion auf ein Ereignis im Prozeß, das auf der Grundlage des Vergleichs erfaßt wird, zu erzeugen, und

die Prozeßvorrichtung ferner eine Ausgangsschaltung (42, 44) umfaßt zum Ausgeben des Fehlerereignis-Ausgangssignals.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die statistische Funktion aus der Gruppe gewählt wird, die die Standardabweichung, den Mittelwert, die Stichprobenvarianz, das quadratische Mittel (RMS), den Wertebereich und die Änderungsrate umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Regel aus der Gruppe gewählt wird, die Spitze, Drift, Vorspannung, Rauschen und Klemmen umfaßt.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Berechnungsschaltung eine Fuzzy-Logik umfaßt und die Regel eine Mitgliedschaftsfunktion verwendet.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Signaleingabeeinrichtung einen Sensoreingangskanal umfaßt und das Prozeßsignal eine Prozeßvariable umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Sensor aus der Gruppe gewählt wird, die Druck, Temperatur, pH-Wert, Fluß, Turbulenz, Pegelsensoren, Position, Leitfähigkeit, Motorstrom, elektromotorische Gegenkraft und Schwingung umfaßt.

7. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Signaleingabeeinrichtung einen Steuerkanal (56) umfaßt und das Prozeßsignal ein Steuersignal umfaßt.

8. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Signaleingabeeinrichtung eine Eingangsschaltung umfaßt, die mit der Regelschleife verbunden ist, um das Prozeßsignal von der Industrieprozeßregelschleife zu empfangen.

9. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Signaleingabeeinrichtung einen Diagnosekanal umfaßt und das Prozeßsignal ein Diagnosesignal umfaßt, das sich auf ein Steuerelement bezieht, das zum Steuern des Prozesses verwendet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der das Diagnosesignal aus der Gruppe gewählt wird, die eine Ventilkörperposition, eine Kraft und einen Druck umfaßt.

11. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, die ferner eine Schlußfolgerungsmaschine (102) umfaßt, die mit dem Fehlerereignisausgang verbunden ist, um eine Diagnose für die Industrieprozeßregelschleife durchzuführen.

12. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Berechnungsschaltung den aktuellen Parameter während des Normalbetriebs der Industrieprozeßregelschleife überwacht und somit den trainierten Parameter erzeugt.

13. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Berechnungsschaltung ein Fehlerereignis-Ausgangssignal auf der Grundlage mehrerer statistischer Funktionen liefert.

14. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Ausgangsschaltung mit der Industrieprozeßregelschleife verbunden ist und das Fehlerereignis-Ausgangssignal über die Industrieprozeßregelschleife überträgt.

15. Verfahren, das in einer Prozeßvorrichtung ausgeführt wird zum Erfassen eines Prozeßfehlerereignisses in einem Industrieprozeßsteuersystem, und das umfaßt:

Erhalten eines Prozeßsignals, das sich auf eine Prozeßvariable bezieht;

Wiedergewinnen einer Regel (80) aus einem Speicher (48);

Wiedergewinnen eines trainierten Parameters (78), der eine statistische Funktion einer beobachteten Prozeßvariable darstellt, aus dem Speicher;

Wiedergewinnen eines Empfindlichkeitsparameters (82), der eine zulässige Schwankung einer statistischen Funktion der beobachteten Prozeßvariablen darstellt, aus dem Speicher;

Berechnen eines aktuellen Parameters, der eine statistische Funktion des Prozeßsignals darstellt;

Vergleichen des aktuellen Parameters mit dem trainierten Parameter (78) gemäß einer Beziehung, die durch den Empfindlichkeitsparameter (82) und die Regel (80) definiert wird, um somit ein Muster im Prozeßsignal zu erkennen, das einem Fehlerereignis zugeordnet ist; und

in Reaktion hierauf Liefern eines Prozeßfehlerereignis-Ausgangssignals auf der Grundlage des Vergleichsschrittes.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Prozeßsignal eine Prozeßvariable umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Prozeßsignal ein Steuersignal umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Prozeßsignal ein Diagnosesignal umfaßt.

19. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 18, das ferner das Berechnen eines aktuellen Parameters der Prozeßvariablen während des Normalbetriebs und das Speichern des aktuellen Parameters im Speicher als den trainierten Parameter umfaßt.

20. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem die Regeln aus einer Gruppe gewählt werden, die Spitze, Drift, Vorspannung, Rauschen und Klemmen umfaßt.

21. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem die statistische Funktion aus der Gruppe gewählt wird, die die Standardabweichung, den Mittelwert, die Stichprobenvarianz, das quadratische Mittel (RMS), den Wertebereich und die Änderungsrate umfaßt.

22. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem der Schritt des Vergleichens das Durchführen einer Fuzzy-Logikoperation enthält.