EP4200680A1 - Verfahren zur diagnose eines steuer- und/oder regelungssystems sowie steuer- und/oder regelungssystem - Google Patents

Verfahren zur diagnose eines steuer- und/oder regelungssystems sowie steuer- und/oder regelungssystem

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EP4200680A1
EP4200680A1 EP21759090.0A EP21759090A EP4200680A1 EP 4200680 A1 EP4200680 A1 EP 4200680A1 EP 21759090 A EP21759090 A EP 21759090A EP 4200680 A1 EP4200680 A1 EP 4200680A1
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EP
European Patent Office
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diagnostic
control
code
diagnosis
actuator
Prior art date
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Pending
Application number
EP21759090.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian FIEBIGER
David Wagner-Stürz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samson AG
Original Assignee
Samson AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Samson AG filed Critical Samson AG
Publication of EP4200680A1 publication Critical patent/EP4200680A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a control and/or regulation system for a process engineering plant, such as a chemical plant, for example a petrochemical plant, a power plant, for example a nuclear power plant, a food processing plant, for example a brewery, or the like.
  • a process engineering plant such as a chemical plant, for example a petrochemical plant
  • a power plant for example a nuclear power plant
  • a food processing plant for example a brewery, or the like.
  • the invention also relates to methods for diagnosing a control and/or regulation system.
  • Typical applications in process control use field devices with control valves, so-called actuators, in order to influence a downstream process towards a specified stationary or dynamic target via changes in the volume or mass flows passing through.
  • Process controllers used for process control do not directly control the mechanical position of the control valve. This is implemented using control routines of subordinate actuators.
  • the control difference formed as the difference between a process setpoint signal and an actual process value is supplied as an input signal to the higher-level, figuratively the outer control loop, of the process controller.
  • a control method implemented in the process controller is used to generate an output variable from the process control difference, which can be referred to as the process control signal and describes the target position of the control valve. This process control signal is fed to the control device.
  • the actuator detects a signal representing the actual position of the control valve. From this, the control electronics of the control device determine a control signal for controlling an actuator, for example a control drive of a process fluid pump or a control valve. The control routine of the actuator is set up to compensate for local disturbance variables.
  • EP 1 451 649 B1 relates to the detection and differentiation of instabilities in an actuator.
  • actuator and control valve should be able to detect whether an undesired vibration occurs due to a mechanical fault in the control system or due to an incorrect configuration of a positioner.
  • EP 1 451 649 Bi proposes detecting signals within the actuator and using an assessment unit to determine the presence and source of instabilities.
  • the assessment unit In order to detect the presence of an instability, the assessment unit should carry out statistical analyses.
  • the assessment unit should use phase angles of causally correlated signals to check whether there is a limit cycle in the control circuit of the actuator. If necessary, the time lag between the signal pressure and the valve position should be determined in order to localize the cause of the error in the actuator.
  • the diagnostic routines described in EP 1 451 649 Bi are typically aimed at causes of errors located within the actuator.
  • US 7,085,610 B2 relates to an industrial process diagnostic device for identifying a source or root cause of an anomaly in an industrial process.
  • a diagnosis of the process control loops in a process plant is to be determined based on a plurality of process signals in a process plant (including process variables, control signals and diagnostic signals) using a root cause calculation device.
  • the root cause calculation device should carry out an analysis to determine the root cause of an anomaly, for example based on rules or by means of regressive learning, fuzzy logic or a neural network.
  • the root cause calculation device is to be implemented in any process device of a process engineering installation, for example in a transmitter, a controller, a mobile communication device or a computer in a central control room. Often, however, there is not a sufficient number of communication interfaces available for the transmission of a wide variety of process signals. Even if all the required interfaces were available, many process signals cannot be provided arbitrarily due to the limited bandwidth available in typical communication networks of process engineering systems, especially not in real time.
  • a method for diagnosing a control and/or regulation system of a process engineering installation with a plurality of actuators for adjusting a process fluid and a central unit.
  • a process plant can be a chemical plant, for example a petrochemical plant, a power plant, for example a nuclear power plant, a food processing plant, for example a brewery, or the like.
  • a process engineering system includes a central unit and a large number of active and/or passive field devices which are connected to the central unit, in particular unidirectionally or bidirectionally, for signal transmission.
  • An active field device can be implemented, for example, by an actuator for adjusting a process fluid of the process plant.
  • Active field devices are generally set up as actuators to intervene directly or indirectly in a process or sub-process of the process plant in order to influence a process state, for example to stabilize a process state or to bring about a change in the process.
  • An example of an actuator is a valve actuator.
  • a valve actuator comprises a control valve or an open/close valve, it being possible for the control valve to be designed as a lift valve that can be moved in translation or as a swivel valve that can be moved in rotation.
  • a process fluid flow can be interrupted or set to a desired desired value, for example a desired pressure, a desired temperature, a desired speed, a desired volume flow or the like, with a control valve.
  • the process plant can have passive field devices, for example in the form of sensors related to one or different status variables of the process plant or parts thereof.
  • the multiple active field devices of the process engineering system include multiple actuators for adjusting a process fluid.
  • a control device generally has a computing unit, for example position controller electronics, a microcontroller or the like.
  • the central unit also has at least one computing unit, such as a processor.
  • the computing units in the multiple actuators or the central unit can be designed to exchange data with one another. If data from a specific processing unit of a specific actuator is processed exclusively by this specific actuator and/or the origin of the data is not clearly recognizable for another processing unit as originating from the specific actuator, the term “local” data is used in the following.
  • the procedure for diagnosing a control and/or regulation system of a process plant with multiple actuators includes the following steps:
  • a step (a) it is provided that at least one actuator-specific raw control data, such as a target value, an actual value, a target/actual difference value or a control value is recorded.
  • a control device can be set up to receive a setpoint value, for example, from the central unit of a central control room of the process engineering installation or from a higher-level controller in a cascade-like manner.
  • the actuator can be set up to record an actual value, for example based on a process state, such as a state of a process medium, for example the process fluid, or a state of a part of the process plant or a component thereof.
  • An actual value can be determined, for example, by a sensor and made available to the actuator.
  • the sensor can be part of the actuator.
  • An example of an actual value can be a position of a valve actuator, a temperature, a pressure, a noise level, a volume flow or the like, for example of the process fluid.
  • a target/actual differential value can be determined using a comparison or differential value formation based on a target value and an actual value.
  • a target/actual difference value can be, for example, a qualitative value such as "too large” or “too small” or “within a permissible range", or a quantitative target/actual difference value, for example a numerical difference between a numerically specified target value and a numerically specified actual value.
  • the control device is set up to determine a control value that is transferred to an actuator of the control device in order to bring about a desired setting of a process fluid.
  • a control value may be determined based on a target value according to a predetermined control routine. It is conceivable that a control value is determined based on a target/actual difference using a control routine. Alternatively, a control value can be calculated directly on the basis of a Nes target value and an actual value are determined according to another control routine.
  • the control raw data is generally actuator-specific insofar as it relates to a section of the process plant or process that interacts with the specific actuator. In particular, such raw control data are actuator-specific with regard to a specific actuator, which undergo processing on a computing device of the specific actuator.
  • a control device-specific raw control data of a specific control device is preferably sent by the specific control device and/or received by the specific control device and/or generated by the specific control device.
  • the method for diagnosing a control and/or regulation system also includes a step (b) according to which at least one preferably local diagnosis code relating in particular to an anomaly is generated by one of the multiple actuators on the basis of the at least one detected raw regulation data.
  • the local diagnosis code relates to the one specific one of the several actuators that generates the local diagnosis code.
  • Step (b) is preferably carried out subsequent to step (a). It should be appreciated that a variety of raw control data may be generated according to step (a) before a local diagnostic code is generated according to step (b). The generation of a local diagnostic code can be based on one or more raw control data previously generated by the actuator.
  • a diagnostic code may contain a qualitative or quantitative diagnostic statement related to the particular actuator.
  • the local diagnostic code can correspond to a simple binary diagnostic statement such as “error-free” or “incorrect”.
  • the local diagnosis code can refer to the entire actuator, the entire function of the actuator, a part of the actuator or a partial function of the actuator.
  • a diagnostic code can include a quantitative diagnostic statement, for example the behavior of an actuator designed as a control valve during a partial stroke test (so-called partial stroke test, PST) or a full stroke test (full stroke test, FST). characterized.
  • a diagnosis code can characterize the response behavior of the actuator, in particular a regulation routine or a control routine of the actuator, for example with regard to an oscillating, for example overshooting, behavior being recognizable when the actuator is used; regarding the reaction on time between the specification of a specific target value or target value profile with regard to an intended actual value or actual value profile; for example a step response or the like.
  • a diagnosis code can be related to a particularly critical malfunction of the actuator, for example an interruption, such as a break in the actuator rod or/and shaft.
  • a diagnostic code may relate to a process variable that is outside of a permissible range, for example a pneumatic supply pressure, a supply voltage, a temperature, vibration or the like.
  • the diagnostic code preferably includes an anomaly-specific diagnostic statement that identifies the anomaly.
  • the method for diagnosing a control and/or regulation system includes a step (c), the at least one diagnosis code being transmitted from the respective specific actuator to the central unit.
  • the step (c) of transmitting is performed following a step (b) of generating the diagnostic code by one of the plurality of actuators. It can be preferred that the transmission according to step (c) takes place immediately, ie in a short time after a generation step (b) has been completed, for example within less than an hour, in particular less than 30 minutes, preferably less than 10 minutes. more preferably less than 1 minute, more preferably less than 30 seconds and most preferably less than 5 seconds.
  • each diagnosis code generated by the actuators of the process engineering system can be transmitted from the respective actuator to the central unit.
  • a first group consisting of one or more critical actuators is set up to transmit each diagnosis code generated by the group of actuators from the respective critical actuator to the central unit.
  • a second group consisting of at least one or more other actuators is set up to transmit the respective diagnosis code of the other actuator to the central unit only if a specific further transmission criterion is present.
  • the respective control device can be set up to transmit a local or a global diagnosis code to the central unit.
  • the method for diagnosing a control and/or regulation system also includes a step (d), wherein a local diagnostic code originating from a specific actuator and/or relating to a specific actuator is transformed into a global diagnostic code by the local diagnostic code with a actuator-specific identifier is linked. It is conceivable that the central unit is set up to link a transmitted local diagnostic code with an actuator-specific identifier, for example if the central unit can clearly assign a received diagnostic code to a specific actuator using a particular time and/or syntactic assignment .
  • the method for diagnosing a control and/or regulation system includes defining at least one logical condition for a diagnosis deduction logic, so that with the diagnosis deduction logic when the at least one logical condition is applied to the at least one diagnosis code, preferably to multiple diagnostic codes, a predetermined diagnostic result is determined.
  • a deduction logic can be defined according to an if-then logic, the deduction logic being based on the presence of a specific diagnostic code, in particular a specific global diagnostic code considers an if-condition as fulfilled and determines an associated then-deduction result.
  • Logical conditions for the diagnosis deduction logic can be defined according to a binary logic, a so-called fuzzy logic, or the like.
  • a diagnostic deduction logic can be defined, for example, based on two-way match rules, three-way match rules, multiple match rules, non-match rules, group (wildcard) rules, etc. according to one or more logical conditions.
  • a two-match rule can, for example, assign a specific deduction result to the presence of two specific diagnosis codes. The same applies to a rule of three or other multiple matches.
  • a non-match rule can define as logical conditions that a predetermined inference result is assigned to the non-existence of a combination of different specific diagnosis codes.
  • a group (wildcard) rule can, for example, define logical conditions such that when a predetermined minimum number of a predetermined set of specific diagnostic codes is present, for example at least two specific diagnostic codes of a predetermined set consisting of three specific diagnostic codes, an associated specific deduction result is determined.
  • the diagnosis deduction logic preferably implements a persistent mapping of expert knowledge. Defining diagnostic deduction logic includes providing machine-coded rule descriptions, in particular based on expert knowledge, for describing the behavior of one or more components of a process engineering installation, in particular in interaction with one another.
  • the central processing unit is set up to implement the diagnosis deduction logic.
  • At least one deduction result is determined by the central unit using the diagnostic deduction logic on the basis of the local or preferably global diagnostic codes that are available to the central unit.
  • the central unit applies the one logical condition or the several ren logical conditions of the diagnosis deduction logic on at least one, preferably several, in particular related to anomalies, diagnosis code to determine one or more deduction results.
  • step (f) includes the determination of at least one deduction result that the determination takes into account at least a first global diagnostic code from a first actuator and at least a second global diagnostic code from a second actuator.
  • a large number of different global diagnostic codes from a large number of different actuators can be taken into account in step (f) determining.
  • step (f) determining at least one inference result can include the central unit considering a set of global diagnostic codes in order to form an inference result from a modified set of the diagnostic codes considered.
  • the modified set of diagnostic codes corresponds to the set of global diagnostic codes minus at least one of the global diagnostic codes of the set and/or plus at least one central diagnostic code.
  • a modified set of diagnostic codes can be formed from an existing set of global diagnostic codes by deleting a global diagnostic code and/or adding a central diagnostic code by the central unit and/or replacing a global diagnostic code with a central diagnostic code.
  • the deduction logic can, for example, be equipped with a logical condition which, given a predetermined constellation of specific global diagnosis codes, recognizes that a diagnosis result is falsely positive and deletes the global diagnosis codes recognized as falsely positive.
  • the deduction logic could be set up to recognize a predetermined constellation of global diagnostic codes in a set of global diagnostic codes that there is another error that is not manifested in the global diagnostic codes, and to assign a new central diagnostic code with regard to this additional error respectively.
  • step (b) includes generating that the at least one local or global diagnosis code is related to an anomaly on the basis of the at least one raw control data.
  • Step (b) also includes an anomaly description step, in which at least one indication of the anomaly is determined on the basis of raw control data.
  • Step (b) generating the at least one diagnostic code includes that the diagnostic code is given information, in particular a diagnostic statement, about the type of anomaly, the cause of the anomaly and/or about a diagnostic and corrective measure relating to the anomaly will.
  • the central unit can use the diagnostic statement as an identifier of the diagnostic code for clear assignment to a specific actuator.
  • the method also includes a quality determination step, in which at least one quality index is calculated on the basis of raw control data, step (b) generating the at least one diagnostic code including a quality index being impressed on the diagnostic code.
  • a quality index can, for example, be a statistical control deviation, reaction time, a number of overshoots, an amplitude of a maximum overshoot, an integral value with regard to the amount of the control deviation, a statistical moment, in particular the nth statistical moment of the control deviation and/or fuzzy Set assignments affect.
  • a quality number can be related to a local time or a global time.
  • Generating the diagnostic codes can include the calculation of at least one quality number or a plurality of quality numbers from the raw control data, in particular after the raw control data have been recorded.
  • the diagnosis deduction logic can be set up to take a quality index into account.
  • Using a diagnostic routine to generate a diagnostic code can include loading data for describing analysis rules from a particularly local memory of an actuator, preferably a valve position controller, and processing a quality index according to the loaded analysis rules.
  • the global diagnosis code is formed by the actuator when generating or sending the local diagnosis code.
  • the global diagnostic code can be changed from a Communication device are preferably formed when transmitting the local diagnostic code in particular re from the actuator to the central unit.
  • the global diagnosis code is formed by the central unit when receiving a local diagnosis code or when determining the at least one deduction result.
  • an actuator is set up to link the diagnostic code to an actuator-specific identifier as early as step (b) of generating a diagnostic code, so that the diagnostic code is already in step (c) of transmitting the diagnostic code from the specific actuator the central unit is implemented as a global diagnosis code and can thus be clearly assigned by the central unit to the actuator on whose actuator-specific raw control data it is based.
  • the transformation of the local diagnostic code related to a specific actuator or originating from a specific actuator can take place during step (c) when the diagnostic code is transmitted to the central unit, for example by sending the diagnostic code via a dedicated signal transmission line from one actuator to the receiving central unit is transmitted, so that based on the signal input of the central unit, an identifier is available for the central unit, which can be used to understand a clear assignment of a diagnostic code to a specific actuating device for the central unit.
  • the transformation of a local diagnostic code according to step (d) takes place between the generation of the local diagnostic code according to step (b) and its transmission according to step (c), for example by a generated diagnosis code is linked to an identifier.
  • step (b) generating the at least one diagnosis code includes taking into account a temporal relationship, such as simultaneity, sequence or time series, of at least two control raw data for generating the diagnosis code.
  • a sequence can in particular relate to at least three, at least five, at least seven or more control raw data occurring one after the other.
  • a time relation can be related to a global time, which is taken into account by the central unit, for example, or to a local time of a specific actuator.
  • the at least one in particular local diagnostic code generated by a specific actuator can be correlated to an actuator-specific local time, in particular in step (b) of generating the diagnostic code.
  • a local time can be defined by a timer of the actuator itself, for example.
  • a local time can be defined as a local point in time, for example using an actuator-specific time stamp, as a local time period, for example from a local start time to a local end time, as a local time window after an actuator-specific event and/or as a local periodic time interval.
  • the central unit can be set up to apply at least one temporal condition, for example based on a simultaneity, an order or a succession of diagnostic codes based on a local time on the respective specific actuator.
  • the central deduction logic can be set up, for example, to diagnose diagnostic codes of the same actuator over time, for example over the course of a month or a year, taking local time information into account, in order to detect a change in the behavior of the actuator during its service life.
  • At least one diagnostic code is correlated to a global, in particular absolute, time.
  • a global time can relate to a global time stamp, a global time period from a global start time to a global end time, a global time window after a specific event or a specific periodic time interval.
  • the correlation of a diagnostic code to a global time can be performed when generating (b) the diagnostic code, when transmitting (c) the diagnostic code or when determining (d) the inference result.
  • diagnostic codes are correlated to a global time, it can be preferred that all diagnostic codes taken into account by the deduction logic or at least some of the diagnostic codes taken into account by the deduction logic are correlated to a respective global time.
  • the diagnosis of the deduction logic can in particular be designed to apply at least one or more logical rules with time criteria (for example relating to simultaneity, a sequence or the like) exclusively to global diagnosis codes in particular that are correlated to a global time.
  • time criteria for example relating to simultaneity, a sequence or the like
  • an error cascade can be detected early, which is in the Occurrence of certain system component errors in a certain sequence.
  • step (f) determining at least one inference result includes the diagnostic inference logic being associated with and applied to a set of global diagnostic codes, the diagnostic inference logic taking into account at least one temporal condition related to global time, for example a temporal one Simultaneity, sequence or time series of at least two predetermined global diagnostic codes.
  • the inference logic can be set up to apply temporal conditions related to global diagnostic codes of the same actuator.
  • the deduction logic can be set up to apply at least one temporal condition related to at least two global diagnosis codes of different actuators.
  • the local time can be defined as a local time window with an opening time that is determined as a function of a predetermined process signal result or raw control data, for example a predetermined signal curve of a setpoint value, such as a step response, a sine response or a ramp response or, for example, a predetermined signal curve of an actual signal, such as a sudden change in load.
  • the local time window can also be defined with an opening period.
  • a local time can be defined as a particularly periodically recurring local time interval, such as a discrete control cycle of a digital control device, with a constant manipulated variable of one control being used in particular during the discrete control cycle - And/or control electronics of the controller are provided to a controller actuator of the controller.
  • the manipulated variable is calculated using a target value, an actual value, a system deviation defined by the difference between the actual value and the target value, and a control routine that takes the system deviation into account, such as a PID control routine.
  • a computing unit of an individual specific actuator is used both for generating (b) at least one diagnostic code, in particular local, and for determining (f) a deduction result, taking into account at least one other diagnostic code from at least one other actuator.
  • an actuator of the process engineering system can be used in functional union both as an actuator and as a central unit.
  • the invention also relates to an open-loop and/or closed-loop control system for a process engineering installation that includes a number of actuators, a central unit and a communication unit for transmitting at least one diagnostic code from the number of actuators to the central unit.
  • Each actuator comprises a control valve for setting a process fluid flow and a computing unit that is set up to actuate the control valve on the basis of at least one raw control data according to a control and/or regulation routine.
  • the arithmetic unit is also set up to generate at least one, in particular local, diagnosis code, preferably relating to an anomaly, on the basis of at least one raw control data item according to a diagnosis routine.
  • the central unit is set up to receive at least one logical condition for application to at least one diagnosis code as diagnosis deduction logic and to determine a diagnosis deduction result according to the diagnosis deduction logic on the basis of the diagnosis codes provided by the multiple actuators.
  • the central unit is integrated in one of the actuators, in particular in an arithmetic unit specific to the actuator.
  • the central unit is implemented separately from the actuators in a computer, such as a process control computer, a remote server, a workstation computer, a tablet computer or the like.
  • the central processing unit can be configured in such a way that the diagnostic deduction logic is only applied after the central processing unit has a predetermined minimum number of, in particular, global diagnostic codes.
  • a minimum threshold can be defined, for example, as the product of the number of actuators that communicate with the central unit with a a predetermined factor such as 5, 10, 50, 100 or 1000 in relation to the number of diagnostic codes from the actuator.
  • a minimum threshold value can be defined on the basis of a minimum period of time, such as an hour, a day, a week or a month, within which the diagnostic codes were continuously transmitted from the control devices of the process engineering system to the central unit.
  • control and/or regulation system is configured to carry out the method described above.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a control and/or regulation system
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a method for diagnosing a control and/or regulation system
  • FIG. 3 shows an exemplary input mask of a user interface of a control and/or regulation system.
  • the invention generally relates to carrying out a control loop analysis based on diagnostic codes from different actuators, which were generated in the individual actuators based on raw control data from the respective actuator.
  • the control loop analysis is to apply a deduction logic to the diagnosis codes for diagnosis in order to infer a diagnosis deduction result. It won't be the real one Control raw data but diagnostic codes of the control loop analysis based.
  • the raw control data is either not available at all or the technical effort required to acquire the raw control data cannot be implemented for economic or technical reasons, for example because the required bandwidth for transmitting the raw control data is not available in the process plant or because the available bandwidth is absolutely necessary for the operational control and/or regulation of the components of the process engineering system.
  • the diagnosis deduction logic maps expert knowledge relating to a process plant.
  • the expert user maps his knowledge of relationships between diagnosis codes of the actuators, in particular valve position controllers, persistently in the form of one or more logical conditions and actions derived therefrom, which form the diagnosis deduction logic.
  • diagnosis deduction logic Using the diagnosis deduction logic, a consolidated diagnosis statement about an appropriate overall measure at a hierarchical level of the process plant, for example for troubleshooting or prevention, can be derived on the basis of a collection of received and stored, in particular global, diagnosis codes in a central unit.
  • the application of diagnostic deduction logic to one or more diagnostic codes thus implements a type of meta-diagnosis in order to support the user of a central unit, for example monitoring personnel in a control room, in assessing a system status.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a process plant 100 by way of example.
  • the representation of the process engineering plant is reduced to selected components for monitoring and influencing the plant process.
  • the process engineering system includes numerous other components, not shown, for carrying out the system process, such as safety devices, containers, heaters, reactors and pipelines, which are not shown in detail here.
  • the process engineering system 100 includes a plurality of actuators 1i, 1x, 1y, IZ and a central unit 3 connected thereto.
  • the index i, with which the control devices 1 and their components 13, 15 are labeled, is a placeholder for a to understand actuator-specific identifiers.
  • the indices x, y and z designate different actuators 1.
  • a control device 1i is preferably set up as a control valve lii for setting a process fluid flow.
  • a computing unit 13i or control and/or regulation electronics is set up to actuate the control valve 11i on the basis of raw control data according to a control and/or regulation routine.
  • the arithmetic unit 13i can provide a pneumatic control signal g, for example, to a pneumatic control actuator 15i, for example, which causes a control travel and/or a control force of the control valve lii.
  • the arithmetic unit 13i can have one or more sensors, not shown in detail, which detect actual values s, such as an actual position of the control valve 11i.
  • the actuator 1i can be connected to a central control room 103 which provides the actuator 1i with a command signal w via the communication network 5 .
  • the computing unit 13i can be designed to generate the control signal g on the basis of the reference signal w and an actual signal s.
  • the actual signal s, the command signal w or setpoint signal and the control signal g produce raw control data for the control valve 11i.
  • a computing unit upstream of the actuating device 1i receives the setpoint variable or the command signal w from the control room 103 and an actual value s from a sensor in order to calculate a setpoint-actual difference d to form, which can be transferred to the processing unit 13i.
  • the arithmetic unit 13i can be designed to carry out a control routine R on the basis of a received target/actual difference d in order to determine the control signal.
  • a target/actual difference d can also be considered as raw control data of the actuating device 1i.
  • the signal processed by the arithmetic unit 13i for example an actual signal s, a target signal w, a target/actual difference d and a control signal g, are raw control data specific to the actuator 1i.
  • the computing unit 13i is also designed to carry out one or more diagnostic routines R in order to generate diagnostic codes Dj, Dij based on the raw control data.
  • the diagnostic codes relate to the actuator 1i and can, for example, indicate either correct or incorrect behavior of the actuator 1i cha- characterize.
  • a diagnostic code Dj, Dij specific to the actuator 1i can describe the behavior of the entire actuator 1i or only part of the components and/or functions of the actuator 1i.
  • the computing unit 13i can include a processor 133 and a memory 130 as well as a network interface 134, for example.
  • the computing device 13i can be implemented as a microcontroller, for example.
  • the arithmetic unit 13i of the actuator 1i is set up to perform various functions, for example a control routine R and at least one diagnostic routine(s) D. Both the control routine R and the diagnostic routines D are executed by the arithmetic unit 13i on the basis of the raw control data w , s, d and g performed.
  • the diagnostic routine D can, as shown in FIG.
  • the quality index Q can characterize the quality of the control routine R, for example.
  • the diagnostic routine D can be related, for example, to the step response of a control signal g to a step-like changing target signal w over the course of the global time T between a global start time Tstart and a global end time Tend.
  • the valve actuating device 11i can comprise the electrically controllable supply and/or discharge of a medium, in particular a pneumatic fluid, to and/or from the in particular pneumatic actuator 15i.
  • the position controller electronics 13i can comprise an electropneumatic converter and/or a pneumatic relay.
  • an electric actuator such as an electric setting drive can be provided as the actuator 15i.
  • a hydraulic actuator such as a hydraulic servo drive can be provided as actuator 15i.
  • the control room 103 of the process plant 100 also has a central processing unit 113.
  • the central processing unit 113 includes a memory 140 and a processor 141.
  • Processor 141 and memory 140 of the central processing unit 113 the numerous actuators 1i, 1x, 1y, 1Z can be set up to implement process control functions R p and/or control circuit diagnosis functions D p that are higher in level.
  • the central processing unit 113 can generate one or more reference variables w by using a process control routine R p .
  • the reference variables w are made available to the individual control devices 1i via the communication network 5 from the control room 103 .
  • the control devices 1i can transmit their local or global diagnostic codes Dj, Dijj to the control room 103, which are stored in a central memory 140 of the control room 103 as a set of diagnosis codes can be stored.
  • the set of diagnostic codes of the in the memory 140 of the control room 103 according to FIG. 1 is stored in such a way that each diagnostic code Dijj is assigned an actuator-specific identifier L, so that it is a global diagnostic code Dijj.
  • the global diagnosis codes Dijj are each assigned global time information T, with the example shown in FIG.
  • the global diagnosis codes D stored as a set by the control room 103 are generated by the actuators 1i in the examples shown in FIG. 1 and linked to an actuator-specific identifier li when generated by the respective actuator 1i and assigned a global time Tstart, Tend.
  • the diagnostic codes Dijj generated in this way are transferred from the actuating device 1i to the communication network 5 for transmission to the control room 103 by means of a network interface 134 of the processing unit 13i.
  • the process engineering installation 100 has a central unit 3 with a control database RDB, in which a diagnosis deduction logic ⁇ manifests itself.
  • the diagnostic deduction logic ⁇ can be defined as a set of logical rules or conditions BED, with each of the logical rules being assigned a predetermined action AKT.
  • the diagnosis deduction logic ⁇ By applying the diagnosis deduction logic ⁇ to the set including numerous diagnosis codes D the conditions BED of the diagnosis deduction logic ⁇ are applied to the diagnosis codes D. If one or more of the conditions BED is met by the set of diagnosis codes D, each of a specific condition is BED associated action AKT implemented to determine a diagnosis deduction result K.
  • the central unit 3 is formed as a separate unit relative to the actuating devices 1i. It should be clear that a central unit 3 can also be implemented as part of a specific one of the many actuators, for example the actuator 1z marked with the index z, which can be referred to as the central actuator. Alternatively, the central unit 3 can be implemented as part of the processing unit 113 of the control room 103 . It is conceivable that a central unit 3 is implemented by a workstation computer 105, for example.
  • An expert and other users of the process plant can interact with the process plant 100 using one or more workstation computers 105 .
  • the workstation computer 105 in the previous example according to FIG. 1 is connected to the same communication network 5 as the other parts of the process engineering installation 100 shown.
  • hierarchically structured networks or can have a different network topology than the one shown.
  • the control room 103 can be connected to the workstation computer 105 via a first network and to the actuators 1i via a second network.
  • the communication network 5, which connects the actuators 1i and the control room 103 is shown according to a bus topology.
  • the communication network 5 can be partially or fully implemented according to another topology, for example ring-shaped, linear, meshed, star-shaped or tree-shaped.
  • the communication between the actuators 1i and the control room 103 can be implemented as direct single-hop communication from each individual actuator to the control room or as multi-hop communication, with one or more actuators as a communication link between the Control room 103 and the specific actuator are provided.
  • mixed forms of topology and/or signal transmission can also be implemented.
  • the bandwidth available for data transmission is particularly limited in the case of process engineering systems that work at least partially with multi-hop signal transmission limited by the actuators to a central unit 3, so that the diagnostic method according to the invention can be useful.
  • the diagnosis deduction logic ⁇ can be defined by an expert user with the aid of the workstation computer 105, for example.
  • the definition of the diagnostic deduction logic ⁇ can be implemented by defining a logical condition that determines an assignment of one or more diagnostic codes Dijj to a deduction result K.
  • the diagnosis deduction logic ⁇ can include a multiplicity of different logical conditions BED. Each logical condition BED can be associated with an action AKT, which indicates the deduction result K of the respective condition BED. The sum of the actions AKT determines the entire deduction result K.
  • the number of actuators 1i, in particular the valve actuators lii, and process computer 103 and the topological design of the network 5 are examples and should not be understood as a limitation of the method according to the invention for diagnosing the system 100.
  • Process computer 103 can be implemented as a DCS or PLC, for example.
  • the central processing unit 3 and the management device 103 can be set up to exchange data between the diagnosis deduction routine and the control program.
  • a data exchange between the central unit and the central computing device 113 can be implemented in particular when the control room 103 and the central unit 3 are implemented in a functional union.
  • the diagnosis deduction routine can be designed to accept and/or store process data from the control program RP ZU and/or to correlate, in particular with diagnosis codes, for example in terms of time, and to use this as a basis for determining a diagnosis deduction result K.
  • the logical conditions BED and the actions AKT assigned to them can be stored as machine-coded rule descriptions in the rule database RDB of the central unit 3 .
  • the machine coding can be implemented by externally structured and, in particular, firmly formatted data records or by explicitly structured data records such as XML, for example.
  • the diagnostic deduction logic ⁇ can be defined, for example, on the basis of conditions that determine the behavior of multiple diagnostic codes with a logical relationship, such as an "AND” relationship, a logical "OR” relationship, a logical "EXCLUSIVE-OR” link relationship.
  • Logical conditions BED of the diagnostic deduction logic ⁇ can include logical operators such as “NOT” or “EXCLUSIVELY” in relation to at least one diagnostic code Dijj.
  • Logical conditions BED of the diagnostic deduction logic ⁇ can include links, groupings, parentheses and other semantic structuring.
  • a control program Rp can be contained in the memory 140 of the control room 103 or another central unit 3, which is continuously executed in order to monitor and/or influence the system process or a part thereof.
  • the control room 103 can provide reference variables w for the various actuators on the basis of the control program Rp.
  • the memory 140 of the control room 103 can also contain a diagnostic program which implements functions A for receiving local diagnostic codes Dj and/or global diagnostic codes Dijj and rule processing.
  • a reporting unit C can be provided, with which a diagnosis result can be further processed into a desired representation, for example for a workstation computer 105 .
  • At least one diagnostic result K can be displayed on the workstation computer 105 in an obvious graphical representation.
  • the diagnosis result K can be supplemented by data elements with which a direct influencing of the process plant 100 can be effected by machine processing.
  • FIG. 2 shows a schematic flowchart of an embodiment of a method according to the invention for diagnosing a control and/or regulation system of a process engineering installation.
  • the flowchart shown in FIG. 2 represents a greatly simplified sequence in which only the method steps carried out by a first actuator 1i and a central unit 3 are shown. It should be clear that the steps or similar steps shown here only with regard to a single exemplary actuator 1i can be implemented by the many different actuators 1i, 1x, 1y, IZ, et cetera of the process engineering system 100.
  • the steps carried out by the various units of the system can be carried out independently of one another by independent computing units of the various system components, in particular independently of one another in terms of time, for example simultaneously or one after the other. It should be clear that method steps that are carried out in cooperation by several system components, namely the communication 400 between a control device 1i and a central unit 3, take place in particular with the components involved being coordinated in terms of time.
  • the step 400 of communication or transmission of at least one diagnostic code Dijj from the actuator 1i to the central unit 3 includes the sending 401 of the diagnostic code Dijj by the actuator 1i and the reception 403 of the diagnostic code Dijj by the central unit 3.
  • the transmission step 400 or its sub-steps Sending 401 and/or receiving 403 include that an actuator-specific identifier Ii is impressed 404 on a transmitted local diagnostic code Dj in order to upgrade the diagnostic code to a global diagnostic code Dijj.
  • the linking of the actuator-specific identifier Ii to the local diagnostic code Dj can be performed on the software side, for example by a transformation routine linking a local diagnostic code Dj without an identifier to one on the actuator li to which the local diagnostic code Dj belongs.
  • the transformation step can be performed on the hardware side, for example by transmitting a local diagnostic code Dj from a specific actuator 1i to the central unit 3 by means of a dedicated signal input of the central unit 3 or one of the central unit 3 upstream, not shown Component takes place, so that the receipt of a local diagnostic code Dj without a device-specific identifier at a signal input exclusively assigned to the control device 1i causes a transformation of the local diagnostic code into a global diagnostic code Dij.
  • the position controller 13 Before a local diagnosis code Dj is transmitted from the actuating device 1i to the central unit 3 in accordance with step 400, the position controller 13 must first be made available for dispatch 401.
  • the diagnosis codes are upgraded to global diagnosis codes Dijj, which can be traced back to a specific device 1i within the process engineering system 100.
  • the central unit 3 can use the identifier Ii to classify a global diagnosis code Dijj in a technical context, which can be assigned, for example, to a model of the overall technical process of the process engineering installation 100 or parts thereof. In this way, a causality between an observed behavior of different actuators 1i can be derived. In this way, it is easier to draw conclusions about the causation of an abnormal behavior of an actuator than with exclusively local data.
  • a reference to a specific actuator 1i, on which abnormal behavior is observed can simplify a diagnosis with regard to the question of whether the abnormal behavior of the specific actuator is solely due to its specific deviation from a good state for the anomaly is the cause or whether a contribution from another actuator or another area of the process engineering system is at least partly the cause.
  • a local time t is defined by the actuating device.
  • this can be done, for example, by using a timer or the like of the computing unit 13i.
  • the control unit 1i can be provided with a definition of a global time T by the central unit 3 or the process control room 103, in particular at regular intervals or at specific times or events 1i can serve as an alternative to or in addition to a local time t (not shown in detail).
  • At least one raw control data item specific to the control device is detected in a detection step 200 by the control device 1i. It is clear that an actuator 1i can carry out a large number of detection steps 200 .
  • the composition 200 can, for example, receive a target value w, receive or measure an actual value s, receive or determine a target-actual difference value d and/or determine a Control value g include in particular by means of a control routine or a control routine R.
  • the control routine R can be implemented in a method step 250 together with the detection 200 or subsequent thereto.
  • the regulation generally takes place in that a control value g is calculated on the basis of a target value w and, if applicable, an actual value s or on the basis of a prepared target/actual difference d.
  • the control value g can be calculated, for example, according to a so-called proportional-integral-derivative control (PID control).
  • PID control proportional-integral-derivative control
  • the actuator 1i also carries out a method step according to which a diagnosis code Dj, Dij is generated.
  • FIG. 2 shows an example of how a local diagnosis code Dj is generated with the actuator 1i in step 300 and its substeps. It should be understood that generating 300 the diagnostic code can include, as an optional step 304, transforming the diagnostic code Dj generated by the actuator with an actuator-specific identifier Ii so that the actuator immediately generates a global diagnostic code Dij.
  • the diagnosis code can be generated 300 by means of a diagnosis routine D. It is clear that the actuator 1i can be set up to carry out at least one diagnostic routine D or a large number of different diagnostic routines relating to the entire actuator or only to parts of the actuator or partial functions of the actuator. In the exemplary embodiment shown here, to generate 300 the local diagnostic code Dj, the local time t previously defined by the actuator is correlated to the diagnostic code Dj. In many digital actuators, in many cases, work in control cycles, with a diagnostic routine within be carried out in a control cycle and can thus be assigned to it, with a diagnostic routine R being able to correspond to a sequence of several control cycles.
  • the diagnostic code Dj (or Dij)j generated by the diagnostic routine D can be generated at a local time t ( or a global time T) can be correlated.
  • a diagnosis code can be correlated to a local time t, for example, in relation to a time t or a very special periodically recurring time interval d or a time window with an opening time tFij and an opening duration dtFij.
  • the diagnostic routine D can be set up to take into account a temporal relationship between a number of different raw control data relative to one another in a diagnostic step 309 .
  • An exemplary example is a diagnostic routine that relates a time profile of a setpoint value w or a control difference d on the one hand to an actual value s or a control signal g on the other hand for a predetermined point in time or period of time, in particular for a diagnosis with regard to the control response effected in the actuating device 1i to a specified setpoint signal curve.
  • Another example of a consideration 309 of a temporal correlation of raw control data can include that at regular intervals, in particular, an assignment of certain target signals w (e.g.
  • the consideration 309 of the temporal relationship of raw control data can be connected with the collection 303 of an indication of an anomaly, for example in the form of a diagnostic statement.
  • the actuator can determine an anomaly from the raw control data and according to diagnostic routine step 303 impress a diagnostic code on one or more specific detected anomalies, for example as a diagnostic statement.
  • a diagnosis routine D can alternatively come to the conclusion as a result of the diagnosis and thus as a diagnosis code that there is normal behavior and therefore no anomaly.
  • An anomaly generally describes a deviation from error-free normal behavior of an actuator.
  • An anomaly can be present, for example, in the form of a control response to a setpoint value w or a control difference d (for example, the control response can exhibit overshooting behavior).
  • an anomaly can be detected if the control response to a specified target signal w or a control difference d is slower than expected.
  • the diagnostic routine D can be implemented, for example, as a partial stroke test, it being possible to determine whether, for example, there is an undesired behavior of the mechanics and/or the pneumatics of a control valve lii.
  • the diagnosis routine D can include a quality determination step 307, in which a quality index Q is calculated on the basis of the raw control data and is applied to the diagnosis code Dj, Dijj.
  • the quality indicator Q can characterize the quality of the controls implemented in practice compared to an ideal situation. It is clear that the diagnostic routine for generating a single diagnostic code can determine several quality indicators Q and impress them on the diagnostic code Dijj. For example, in step 307 a predetermined number of quality indicators Q can be calculated. As an alternative or in addition, the calculation of one or more further quality indicators Q can be carried out as a function of conditions on the previously calculated quality indicators Q.
  • the assignment of one or more calculated quality parameters Q to one or more diagnosis codes Dj can be implemented by using a local memory 130 of the electronic control system 13i as a program part or a decision tree stored as a parameter set.
  • a local memory 130 of the electronic control system 13i For example, for valve positioner 13, reference is made to Samson TROVIS VIEW and Samson SAM CHEMICALS for exemplary diagnostic routines.
  • the product names may be registered trademarks.
  • the initial definition 609 of at least one global time T is carried out with the central unit 3 .
  • a global time T can be implemented in a simple case using an unambiguous date and time specification. Numerous other approaches are conceivable.
  • a global time T can be defined as a system time depending on a global event relating to the process plant 100, for example an initiation event, a maintenance time or the like.
  • This data packet can contain additional information about a time, for example a time interval of the acquisition of the underlying raw process data, in order to allow a chronological classification of the various diagnostic codes relative to the absolute time T or to a synchronized time based on a local time t - ben, which can be used as a common pseudo-global time of the various actuators.
  • a diagnosis deduction logic Y is defined with the inclusion of the central unit 3.
  • the definition 603 of the diagnosis deduction logic ⁇ comprises the assignment of at least one logical condition BED to at least one preferably global diagnosis code Dijj and at least one action AKT resulting from the present condition BED for generating a diagnosis deduction result K.
  • the definition 603 of the diagnosis deduction logic ⁇ can include that a multiplicity of conditions BED related to one or more diagnostic codes Dijj and actions AKT resulting from the presence of the respective conditions are determined.
  • the central unit 3 is set up to carry out a determination of a diagnosis result K in a method step 500 .
  • determining 500 becomes the diagnostic deduction logic ⁇ is applied to the diagnostic codes Dijj present in the central unit in order to determine which conditions BED are met and to derive the resulting actions AKT.
  • the diagnosis deduction result K results from all of the actions AKT to be implemented.
  • the diagnosis code Dijj is assigned to a respective diagnosis code-specific global time T.
  • a global time T for a respective diagnosis code Dijj can be defined, for example, as at least one point in time T, a regularly recurring interval, or using a one begin at a specific point in time Tstart and a time window lasting for a specific period of time dT can be defined.
  • the assignment 506 of a global time T to a diagnosis code Dijj can be omitted within the framework of the determination 500 if a corresponding assignment has already taken place, for example, in the individual actuators 1i.
  • the determination 500 also includes forming a set of jj from particular global diagnosis codes in order to apply the diagnosis deduction logic ⁇ to this diagnosis code set.
  • the determination 500 of the diagnostic result K includes in particular the application 505 of at least one condition BED to the at least one diagnostic code Dijj and the implementation 509 of the resulting actions AKT.
  • An action AKT can specify, for example, that one or more predetermined diagnostic codes Dijj be deleted when a specific condition BED is present. This can be useful, for example, to eliminate diagnostic codes recognized as false positives.
  • an action AKT can determine that a specific central diagnosis code D c is generated by the central unit 3 when a specific condition BED is present.
  • Such a generation of a central diagnosis code can be expedient, for example, if it is clear from expert knowledge that the presence of one or more specific diagnosis codes Dijj is another or another undesired state in the process plant 100 to which the central diagnosis code Dc relates. Another action can cause the replacement of a diagnostic code Dijj with a central diagnostic code D c in the presence of certain conditions BED, which can be considered a combination of the deletion and addition described above.
  • Such an action can be implemented, for example, as part of the determination of a diagnosis deduction result K if it is clear to the expert based on existing diagnosis codes Dijj that a different state than that specified in the specific global diagnosis code Dijj is present, which is evident from the Combination of this specific diagnostic code Dijj with one or more other predetermined diagnostic codes Dijj can be seen.
  • FIG. 3 shows an exemplary input mask for display on a workstation computer 105.
  • an expert user can recognize that two changes made in the configuration of different actuators 1x, 1y that are closely correlated in terms of time have often proven to be incompatible. Based on this finding, a rule BED can be generated with which, when global diagnosis codes Dyj, DXj occur with regard to the actuators 1y, 1x, which indicate the incompatible measure, an action AKT is derived with the aid of the diagnosis deduction logic, which has a central Diagnostic code D c is generated, which as a diagnostic statement includes a measure that promises success in order to eliminate an undesired system status. Based on this condition BED, the global diagnosis codes D yi , D zj , which indicate the incompatible measures, can also be deleted from the actuators 1y, 1z.
  • an expert user may have recognized that following a change to the configuration of a specific actuator 1z, observing the relevant diagnostic code D ZJ , further changes to the configuration of other actuators 1y, 1x were regularly required in order to ensure trouble-free operation to ensure or restore.
  • the diagnostic sededuction logic ⁇ are defined such that starting from the diagnostic code DZj related to the actuating device 1z as action AKT, both a diagnostic statement for rectifying the anomaly in this actuating device 1z as well as supplementary central diagnostic statements relating to the other actuating devices 1y, 1x are generated.
  • oscillating valves can develop an air consumption that jeopardizes the compressed air supply in the plant part of these actuators.
  • one or more of the actuators 1x, 1y, 1z can report a supply air pressure that is too low with a corresponding diagnostic code as a diagnostic code.
  • an expert user can define rules in the diagnostic deduction logic ⁇ to the effect that, if at least one diagnostic code is present, related to one or more actuators with a common pneumatic supply, which indicate that the pneumatic supply air pressure is too low, in combination with at least a diagnostic code that indicates an oscillating valve that an action AKT generates a central diagnostic code D c that informs the user that a fault cause for the low supply air pressure can be caused by the oscillating valve behavior.
  • the exemplary input mask shown in FIG. 3 can be displayed on a screen terminal on a workstation computer 103.
  • the expert user can select rule descriptions including conditions BED and associated actions AKT.
  • An operating part is displayed in the upper part of the input mask, while an action part is shown below the horizontal line.
  • selection lists in the form of drop-down menus or the like can be offered to the expert user in order to define the conditions BED in a permissible manner.
  • the condition for the presence of two specific diagnosis codes is established in order to trigger the defined action AKT by the diagnosis deduction logic.
  • the actuator which is identified here with the identifier I x "GT-003819" must have the predetermined diagnosis code "high-frequency continuous oscillation: reduce P component". Furthermore, because of the selected logical "AND" operation, a second actuator with the identifier I y "VS-1203819" must also have a diagnostic code of the same type. When these conditions BED are present, the action AKT is to delete the two aforementioned diagnostic codes relevant to the condition from the entire set of diagnostic codes Traj. A new central diagnosis code D c is also added, which refers to another actuator with the identifier I z "GT-0200790".
  • a time relation of simultaneity other than that described here can, for example, relate to the occurrence of two specific diagnosis codes within a specified period of time, for example “And then in 2 to 5 seconds”.
  • RBD rule database s actual signal ti local time tFy local time window dtFy local opening time local time interval

Landscapes

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems einer prozesstechnischen Anlage mit mehreren Stellgeräten (1i) zum Einstellen eines Prozessfluids und einer Zentraleinheit, sind die Schritte (a) Erfassen (200) wenigstens eines stellgerätespezifischen Regelungsrohdatums, wie ein Soll-Wert (w), ein Ist-Wert (s), einen Soll-Ist-Differenzwert (d) oder ein Steuerwert (g); (b) Erzeugen (300) wenigstens eines insbesondere lokalen Diagnosecodes (Dj, Dij) durch eines der mehreren Stellgeräte (1i) auf Basis des wenigstens einen erfassten Regelungsrohdatums; (c) Übermitteln (400) des wenigstens einen Diagnosecodes (Dj, Dij) von dem jeweiligen Stellgerät (1i) an eine Zentraleinheit (3); (d) Transformieren (304, 404) eines von einem bestimmten Stellgerät (1i) entstammenden und/oder eines auf ein bestimmtes Stellgerät (1i) bezogenen, lokalen Diagnosecodes (Dj) in einen globalen Diagnosecode (Dij), indem der lokale Diagnosecode (Dj, Dij) mit einem stellgerätespezifischen Bezeichner (Ii) verknüpft wird, (e) Definieren (603) wenigstens einer logischen Bedingung für eine Diagnosededuktionslogik (γ), sodass die Diagnosededuktionslogik (γ) bei Anwendung der wenigstens einen logischen Bedingung auf wenigstens einen Diagnosecode (Dj, Dij) ein vorbestimmtes Deduktionsergebnis (K) bestimmt wird, und (f) Bestimmen (500) wenigstens eines Deduktionsergebnisses (K) mittels der Diagnosededuktionslogik (γ) auf Basis des wenigstens einen Diagnosecodes (Dj, Dij) in der Zentraleinheit (3) vorgesehen.

Description

Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems sowie Steuer- und/oder Regelungssystem
Die Erfindung betrifft ein Steuer- und/oder Regelungssystem für eine prozesstechni- sche Anlage, wie eine Chemieanlage, beispielsweise eine petrochemische Anlage, ein Kraftwerk, beispielsweise ein Atomkraftwerk, eine Lebensmittel verarbeitende Anlage, beispielsweise eine Brauerei, oder dergleichen. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems.
Typische Anwendungen in der Prozessregelung nutzen Feldgeräte mit Stellventil, soge- nannte Stellgeräte, um über Änderungen in den durchtretenden Volumen- oder Mas- senströmen einen nachgelagerten Prozess auf ein vorgegebenes stationäres oder dyna- misches Ziel hin zu beeinflussen. Zur Prozessregelung eingesetzte Prozessregler steuern die mechanische Stellung des Stellventils nicht direkt. Dies wird mithilfe von Rege- lungsroutinen untergeordneter Stellgeräte umgesetzt. In einer so gebildeten Regler- kaskade wird in der übergeordneten, bildlich der äußeren Regelschleife, dem Prozess- regler die als Differenz aus einem Prozesssollsignal und einem Prozessistwert gebildete Regeldifferenz als Eingangssignal zugeführt. Über ein im Prozessregler implementier- tes Regelungsverfahren wird aus der Prozessregeldifferenz eine Ausgangsgröße erzeugt, die als Prozessstellsignal bezeichnet werden kann und die Zielposition des Stellventils beschreibt. Dieses Prozessstellsignal wird dem Stellgerät zugeführt. Zusätzlich erfasst das Stellgerät ein die tatsächliche Position des Stellventils repräsentierendes Signal. Daraus ermittelt die Regelungselektronik des Stellgeräts ein Stellsignal zur Ansteue- rung eines Aktuators, beispielsweise ein Stellantrieb einer Prozessfluidpumpe oder ei- nes Stellventils. Die Regelungsroutine des Stellgeräts ist dazu eingerichtet, lokal wir- kende Störgrößen zu kompensieren.
EP 1 451 649 B1 betrifft das Erkennen und Unterscheiden von Instabilitäten in einem Stellgerät. Bei einem in einer Prozessumgebung installierten Stellgerät mit Stellungs- regier, Aktuator und Stellventil soll erkannt werden, ob eine unerwünschte Schwingung aufgrund einer mechanischen Störung des Steuerungssystems oder aufgrund einer feh- lerhaften Konfiguration eines Stellungsreglers auftritt. Dazu schlägt EP 1 451 649 Bi vor, Signale innerhalb des Stellgeräts zu erfassen und mittels einer Einschätzungsein- heit das Vorliegen und die Quelle von Instabilitäten zu ermitteln. Zur Erkennung des Vorliegens einer Instabilität soll die Einschätzungseinheit statistische Analysen durch- führen. Um die Ursache der erkannten Instabilität zu erkennen, soll die Einschätzungs- einheit anhand von Phasenwinkeln kausal korrelierter Signale prüfen, ob im Regelkreis des Stellgeräts ein Grenzzyklus vorliegt. Gegebenenfalls soll der zeitliche Versatz zwi- schen Stelldruck und Ventilstellung bestimmt werden, um die Fehlerursache im Stell- gerät zu lokalisieren. Die in EP 1 451 649 Bi beschriebenen Diagnoseroutinen sind ty- pisch auf innerhalb des Stellgeräts lokalisierte Fehlerursachen gerichtet.
Effekte, die sich aus dem Zusammenspiel eines Stellgeräts und seiner Peripherie erge- ben, beispielsweise anderen Stellgeräten oder einem übergeordnetem Prozessregler, können oft nur unvollständig berücksichtigt werden. Das erschwert die Diagnose von Problemursächlichkeiten in Situationen, in denen mehrere Regelschleifen einer Reg- lerkaskade ein unerwünschtes Verhalten zeigen. Zudem kann die Diagnose eines ver- meintlich in einem bestimmte Stellgerät verorteten Fehlers ein Artefakt infolge einer Fehlfunktion eines anderen Stellgeräts oder infolge eines dem Stellgerät über den Pro- zessregler aufgeprägten Betriebsverhaltens sein. Solche Artefakte können das Vertrau- en des Bedienpersonals auf die Diagnosefunktion eines bestimmten Geräts beeinträch- tigen. Ferner können solche Artefakte zur Folge haben, dass Anstrengungen zur Fehlerbehebung auf einen unzweckmäßigen Ansatz gelenkt werden. Dadurch kann sich unter Umständen eine zeitliche Verzögerung in der Fehlerbehebung oder ein überflüs- siger Aufwand durch den irrtümlichen Ersatz eines an sich intakten Stellgeräts erge- ben. Erfahrenes Bedienpersonal ist in manchen Fällen dazu in der Lage, aufgrund von persönlichem Erfahrungswissen unter Berücksichtigung weiterer Umstände zu erah- nen, dass ein Artefakt vorliegt, welches auf eine stille Problemursache in einem ande- ren Teil der technischen Infrastruktur hindeutet. Demnach erscheint eine Problem- oder Fehlerdiagnose wünschenswert, die eine zielsicherere Identifikation einer tatsäch- lichen Fehlerursache auch ungeübtem Bedienpersonal erlaubt. US 7,085,610 B2 betrifft eine industrielle Prozessdiagnosevorrichtung zum Identifizie- ren einer Quelle oder Grundursache für eine Anomalie in einem industriellen Prozess. Eine Diagnose der Prozessregelkreise in einer prozesstechnischen Anlage soll auf Basis einer Vielzahl von Prozesssignalen in einer prozesstechnischen Anlage (einschließlich Prozessvariablen, Regelsignale und Diagnosesignalen) mithilfe einer Grundursachen- berechnungsvorrichtung bestimmt werden. Die Grundursachenberechnungs- vorrichtung soll zur Bestimmung der Grundursache einer Anomalie eine Analyse durchführen, beispielsweise regelbasiert oder mittels regressiven Lernens, Fuzzy-Logik oder eines neuronalen Netzwerks. Die Grundursachenberechnungsvorrichtung soll in einer beliebigen Prozessvorrichtung einer prozesstechnischen Anlage implementiert werden, beispielsweise in einem Transmitter, einem Regler, einem mobilen Kommuni- kationsgerät oder einem Computer in einer zentralen Leitwarte. Oftmals steht jedoch keine hinreichende Menge von Kommunikationsschnittstellen zur Übermittlung ver- schiedenster Prozesssignale bereit. Selbst wenn alle erforderlichen Schnittstellen be- reitstünden, können viele Prozesssignale aufgrund der begrenzten verfügbaren Band- breite in typischen Kommunikationsnetzen prozesstechnischer Anlagen praktisch nicht beliebig bereitgestellt werden, insbesondere nicht in Echtzeit.
Es kann daher als eine Aufgabe der Erfindung gesehen werden, die Probleme des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere ein Diagnoseverfahren und/oder ein Steuer- und/oder Regelungssystem bereitzustellen, das auf Basis einer beschränkten Menge zur Verfügung stehender Daten eine zielsichere Aussage über Fehlerursachen sowohl innerhalb einer prozesstechnischen Anlage ermöglicht und/oder Problem- oder Fehlerdiagnose wünschenswert, die eine zielsicherere Fehlerbehebung insbesondere unter Berücksichtigung von Erfahrungswerten erlaubt.
Diese Aufgabe löst der Gegenstand der unabhängigen Ansprüche.
Demnach ist ein Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystem ei- ner prozesstechnischen Anlage mit mehreren Stellgeräten zum Einstellen eines Pro- zessfluids und einer Zentraleinheit vorgesehen. Eine prozesstechnische Anlage kann eine Chemieanlage, beispielsweise eine petroche- mische Anlage, ein Kraftwerk, beispielsweise ein Atomkraftwerk, eine lebensmittelver- arbeitende Anlage, beispielsweise eine Brauerei, oder dergleichen sein. Eine prozess- technische Anlage umfasst eine Zentraleinheit und eine Vielzahl von aktiven und/oder passiven Feldgeräten, die mit der Zentraleinheit, insbesondere uni- oder bidirektional, signalübertragungsgemäß verbunden sind. Ein aktives Feldgerät kann beispielsweise durch ein Stellgerät zum Einstellen eines Prozessfluids der prozesstechnischen Anlage realisiert sein. Aktive Feldgeräte sind im Allgemeinen als Stellgeräte dazu eingerichtet, unmittelbar oder mittelbar in einen Prozess oder Teilprozess der prozesstechnischen Anlage einzugreifen, um Einfluss auf einen Prozesszustand zu nehmen, beispielsweise um einen Prozesszustand zu stabilisieren oder um eine Änderung in dem Prozess her- vorzurufen. Ein Beispiel für ein Stellgerät ist ein Ventilstellgerät. Ein Ventilstellgerät umfasst ein Stellventil oder ein Auf-/Zu-Ventil, wobei das Stellventil als translations- bewegliches Hubventil oder als rotationsbewegliches Schwenkventil ausgestaltet sein kann. Mit einem Stellventil kann eine Prozessfluidströmung unterbrochen oder auf einen gewünschten Soll-Wert, beispielsweise einen Soll-Druck, eine Soll-Temperatur, eine Soll-Geschwindigkeit, ein Soll-Volumenstrom oder dergleichen, eingestellt wer- den. Die prozesstechnische Anlage kann über passive Feldgeräte verfügen, beispiels- weise in Form von Sensoren bezogen auf eine oder verschiedene Zustandsgrößen der prozesstechnischen Anlage oder Teile davon. Die mehreren aktiven Feldgeräte der pro- zesstechnischen Anlage umfassen mehrere Stellgeräte zum Einstellen eines Prozessflu- ids. Ein Stellgerät verfügt im Allgemeinen über eine Recheneinheit, beispielsweise eine Stellungsreglerelektronik, einen Mikrokontroller oder dergleichen. Auch die Zentral- einheit verfügt über wenigstens eine Recheneinheit, wie einen Prozessor. Gemäß einer Ausgestaltung können die Recheneinheiten in den mehrere Stellgeräten oder den Zent- raleinheit dazu ausgelegt sein, Daten untereinander auszutauschen. Soweit Daten einer spezifischen Recheneinheit eines spezifischen Stellgeräts ausschließlich durch dieses spezifische Stellgerät verarbeitet werden und/oder der Ursprung der Daten nicht ein- deutig für andere Recheneinheit als von dem spezifischen Stellgerät stammend erkenn- bar ist, wird im Folgenden von „lokalen“ Daten gesprochen. Soweit insbesondere anla- genweit beispielsweise mit Hilfe eines speziellen Bezeichners, eines eindeutigen Signal- übertragungsweges oder dergleichen für wenigstens ein anderes Stellgerät oder die Zentraleinheit ersichtlich bestimmt ist, welchem spezifischen Stellgerät ein Datum oder dergleichen zuzuordnen ist, kann im Folgenden von einem „globalen“ Datum gespro- chen werden. Der Fachmann versteht, dass bei einem allgemeinen Verweis auf einen Wert, ein Signal, ein Datum der dergleichen ohne ausdrückliche Kennzeichnungen des- selben als „global“ oder „lokal“, das in dem jeweiligen Kontext beschriebene Datum oder ähnliches entsprechend geeigneter Einrichtung wahlweise als lokales oder als glo- bales Datum etc. behandelt wird.
Das Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems einer prozess- technischen Anlage mit mehreren Stellgeräten umfasst die folgenden Schritte:
Gemäß einem Schritt (a) ist vorgesehen, dass wenigstens ein stellgerätespezifisches Regelungsrohdatum, wie ein Soll-Wert, ein Ist-Wert, ein Soll-Ist-Differenzwert oder ein Steuerwert erfasst wird. Ein Stellgerät kann dazu eingerichtet sein, einen Soll-Wert beispielsweise von der Zentraleinheit einer zentralen Leitwarte der prozesstechnischen Anlage oder einem kaskadenartig übergeordnetem Regler zu empfangen. Das Stellgerät kann dazu eingerichtet sein, einen Ist-Wert beispielsweise bezogen auf einen Prozess- zustand, etwa einen Zustand eines Prozessmediums, beispielsweise des Prozessfluides, oder einen Zustand eines Teils der prozesstechnischen Anlage oder einer Komponente davon zu erfassen. Ein Ist-Wert kann beispielsweise von einem Sensor ermittelt und dem Stellgerät bereitgestellt werden. Der Sensor kann Teil des Stellgerätes sein. Ein Beispiel für einen Ist-Wert kann eine Position eines Ventil-Stellgliedes, eine Tempera- tur, ein Druck, ein Geräuschpegel, ein Volumenstrom oder dergleichen beispielsweise des Prozessfluides sein. Ein Soll-Ist-Differenzwert kann anhand einer Vergleich- bzw. einer Differenzwertbildung ausgehend von einem Soll-Wert und einem Ist-Wert be- stimmt werden. Ein Soll-Ist-Differenzwert kann beispielsweise ein qualitativer Wert, wie „zu groß“ oder „zu klein“ oder „innerhalb eines zulässigen Bereichs“ sein, oder ein quantitativer Soll-Ist-Differenzwert, beispielsweise eine numerische Differenz zwischen einem numerisch vorgegebenen Soll-Wert und einem numerisch vorgegebenen Ist- Wert. Das Stellgerät ist dazu eingerichtet, einen Steuerwert zu bestimmen, der an einen Aktuator des Stellgerätes übergeben wird, um eine gewünschte Einstellung eines Pro- zessfluides zu bewirken. Ein Steuerwert kann beispielsweise basierend auf einen Soll- Wert gemäß einer vorbestimmten Steuerungsroutine bestimmt werden. Es ist denkbar, dass ein Steuerwert basierend auf einem Soll-Ist-Differenzwert anhand einer Rege- lungsroutine bestimmt wird. Alternativ kann ein Steuerwert unmittelbar auf Basis ei- nes Soll-Wertes und eines Ist-Wertes entsprechend einer anderen Regelungsroutine bestimmt werden. Das Regelungsrohdatum ist im Allgemeinen insofern stellgerätespe- zifisch, als es sich auf einen Abschnitt der prozesstechnischen Anlage oder des Prozes- ses bezieht, welcher in einer Wechselwirkung mit dem spezifischen Stellgerät steht. Insbesondere sind solche Regelungsrohdaten stellgerätespezifisch bezüglich eines be- stimmten Stellgerätes, die eine Verarbeitung an einer Rechenvorrichtung des bestimm- ten Stellgerätes erfahren. Ein stellgerätespezifisches Regelungsrohdatum eines be- stimmten Stellgerätes wird vorzugsweise von dem bestimmten Stellgerät versandt und/oder von dem bestimmten Stellgerät empfangen und/oder von dem bestimmten Stellgerät erzeugt.
Das Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems umfasst ferner einen Schritt (b) gemäß dem wenigstens ein insbesondere eine Anomalie betreffender vorzugsweise lokaler Diagnosecode durch eines der mehreren Stellgeräte auf Basis des wenigstens einen erfassten Regelungsrohdatums erzeugt wird. Der lokale Diagnosecode betrifft das eine bestimmte der mehreren Stellgeräte, welches den lokalen Diagnoseco- de erzeugt. Vorzugsweise wird Schritt (b) im Anschluss an Schritt (a) durchgeführt. Es sei klar, dass eine Vielzahl von Regelungsrohdaten gemäß Schritt (a) erzeugt werden können, bevor ein lokaler Diagnosecode gemäß Schritt (b) erzeugt wird. Die Erzeugung eines lokalen Diagnosecodes kann auf einem oder mehreren zuvor von dem Stellgerät erzeugten Regelungsrohdaten basieren. Ein Diagnosecode kann eine qualitative oder quantitative Diagnostikaussage bezüglich des bestimmten Stellgerätes enthalten. In einem besonders einfachen Fall kann der lokale Diagnosecode einer einfachen binären Diagnostikaussage wie „fehlerfrei“ oder „fehlerhaft“ entsprechen. Der lokale Diagnose- code kann sich auf das gesamte Stellgerät, die gesamte Funktion des Stellgeräts, einen Teil des Stellgerätes oder eine Teilfunktion des Stellgerätes beziehen. Ein Diagnosecode kann eine quantitative Diagnostikaussage umfassen, die beispielsweise das Verhalten eines als Stellventil ausgeführten Stellgerätes bei einem Teil-Hub-Test (sogenannter Partial-Stroke-Test, PST) oder einem Voll-Hub-Test (Full-Stroke-Test, FST) charakte- risiert. Ein Diagnosecode kann das Ansprechverhalten des Stellgerätes, insbesondere eine Regelungsroutine oder eine Steuerungsroutine des Stellgerätes charakterisieren, beispielsweise im Hinblick darauf, bei Verwendung des Stellgerätes ein schwingendes, beispielsweise überschwingendes, Verhalten zu erkennen ist; hinsichtlich der Reakti- onszeit zwischen der Vorgabe eines bestimmten Soll-Wertes oder Soll-Werte-Verlaufes im Hinblick auf einen beabsichtigten Ist-Wert oder Ist-Werte-Verlauf; beispielsweise eine Sprungantwort oder dergleichen. Dem Fachmann sind eine Vielzahl verschiedener Diagnoseverfahren und/oder Diagnostikaussagen in Bezug auf Stellgeräte bekannt. Ein Diagnosecode kann bezogen sein auf eine insbesondere kritische Fehlfunktion des Stellgerätes, beispielsweise einer Unterbrechung, wie einem Bruch der Stellstange o- der/und -welle. Ein Diagnosecode kann sich auf eine außerhalb eines zulässigen Be- reichs liegende Prozessgröße beziehen, beispielsweise einen pneumatischen Versor- gungsdruck, eine Versorgungsspannung, eine Temperatur, Vibration oder dergleichen. Der Diagnosecode enthält vorzugsweise eine Anomalie-spezifische Diagnostikaussage, die die Anomalie identifiziert.
Ferner umfasst das Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems einen Schritt (c), wobei der wenigstens eine Diagnosecode von dem jeweiligen be- stimmten Stellgerät an die Zentraleinheit übermittelt wird. Bei dem Verfahren wird der Schritt (c) des Übermittelns im Anschluss an einen Schritt (b) des Erzeugens des Diag- nosecodes durch eines der mehreren Stellgeräte durchgeführt. Dabei kann es bevorzugt sein, dass die Übermittlung gemäß Schritt (c) unmittelbar, d.h. in kurzer zeitlicher Fol- ge nach Absolvieren eines Erzeugungsschrittes (b), beispielsweise innerhalb weniger als einer Stunde, insbesondere weniger als 30 Minuten, vorzugsweise weniger als 10 Minuten, besonders bevorzugt weniger als 1 Minute, weiter bevorzugt weniger als 30 Sekunden und ganz besonders bevorzugt weniger als 5 Sekunden, stattfindet. Es sei klar, dass in einer prozesstechnischen Anlage eine Vielzahl von Diagnosecodes erzeugt werden können, bevor wenigstens ein bestimmter Diagnosecode von einem jeweiligen Stellgerät an die Zentraleinheit übermittelt wird. Alternativ kann jeder von den Stellge- räten der prozesstechnischen Anlage erzeugte Diagnosecode von dem jeweiligen Stell- gerät an die Zentraleinheit übermittelt werden. Es ist denkbar, dass eine erste Gruppe bestehend aus einem oder mehreren kritischen Stellgeräten dazu eingerichtet ist, jeden von der Gruppe der Stellgeräten erzeugten Diagnosecode von dem jeweiligen kritischen Stellgerät an die Zentraleinheit zu übermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist es denk- bar, dass eine zweite Gruppe bestehend aus wenigstens einem oder mehreren anderen Stellgeräten dazu eingerichtet ist, den jeweiligen Diagnosecode des anderen Stellgeräts an die Zentraleinheit nur bei dem Vorliegen eines bestimmten weiteren Sendekriteri- ums zu übermitteln, beispielsweise in Reaktion auf eine Anfrage an das Stellgerät vor- zugsweise von der Zentraleinheit, in Reaktion auf das Vorliegen eines vorbestimmten Diagnosecodes, beim Vorliegen einer Kombination vorbestimmter Diagnosecodes, in vorbestimmten Zeitabständen oder zu vorbestimmten Zeitpunkten, oder bei einer Kombination der vorgenannten Sendekriterien. Das jeweilige Stellgerät kann dazu ein- gerichtet sein, einen lokalen oder einen globalen Diagnosecode an die Zentraleinheit zu übermitteln.
Das Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems umfasst auch einen Schritt (d), wobei ein von einem bestimmten Stellgerät entstammender und/oder ein auf ein bestimmtes Stellgerät bezogener lokaler Diagnosecode in einen globalen Diagnosecode transformiert wird, indem der lokale Diagnosecode mit einem stellgerä- tespezifischen Bezeichner verknüpft wird. Es ist denkbar, dass die Zentraleinheit dazu eingerichtet ist, einen übermittelten lokalen Diagnosecode mit einem stellgerätespezifi- schen Bezeichner zu verknüpfen, beispielsweise wenn anhand einer insbesondere zeit- lichen und/oder syntaktischen Zuordnung die Zentraleinheit einen empfangenen Diag- nosecode eindeutig einem bestimmten Stellgerät zuordnen kann. Die Bereitstellung eines Bezeichners und Verknüpfung eines eindeutigen Bezeichners mit lokalen Diagno- secodes, um einen lokalen Diagnosecode zu einem globalen Diagnosecode aufzuwerten, ist insbesondere in solchen prozesstechnischen Anlagen zweckmäßig, bei denen die Zentraleinheit verbunden ist mit mehreren gleichen oder ähnlichen Stellgeräten, die beispielsweise baugleich, typengleich oder ähnliches sein können und/oder in deren jeweilige lokale Diagnosecodes ähnlich oder gleichartig formatiert sind
Außerdem umfasst das Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssys- tem gemäß Schritt (e) das Definieren wenigstens einer logischen Bedingung für eine Diagnosededuktionslogik, sodass mit der Diagnosededuktionslogik bei Anwendung der wenigstens einen logischen Bedingung auf den wenigstens einen Diagnosecode, vor- zugsweise auf mehrere Diagnosecodes, ein vorbestimmtes Diagnoseergebnis bestimmt wird. In einem einfachen Fall kann eine Deduktionslogik gemäß einer Wenn-Dann- Logik definiert werden, wobei ausgehend vom Vorliegen eines bestimmten Diagnose- codes, insbesondere eines bestimmten globalen Diagnosecodes, die Deduktionslogik ein Wenn-Bedingung als erfüllt ansieht und ein ihr zugeordnetes Dann- Deduktionsergebnis bestimmt.
Logische Bedingungen für die Diagnosededuktionslogik können gemäß einer binären Logik, einer sogenannten Fuzzy-Logic, oder ähnlichem definiert werden. Eine Diagno- sededuktionslogik kann beispielsweise basierend auf Zweier-Match-Regeln, Dreier- Match-Regeln, Vielfach-Match-Regeln, Non-Match-Regeln, Gruppen (Wildcard)- Regeln, etc. gemäß einer oder mehrerer logischer Bedingungen definiert werden. Eine Zweier-Match-Regel kann beispielsweise ein bestimmtes Deduktionsergebnis dem Vor- liegen zweier bestimmter Diagnosecodes zuordnen. Analoges gilt für eine Dreier- oder anderer Mehrfach-Match-Regeln. Eine Non-Match-Regel kann als logische Bedingun- gen definieren, dass dem Nicht-Vorliegen einer Kombination verschiedener bestimmter Diagnosecodes ein vorbestimmtes Deduktionsergebnis zugeordnet wird. Eine Gruppen (Wildcard)-Regel kann beispielsweise dahingehend logische Bedingungen definieren, dass, wenn eine vorgegebene Mindestanzahl einer vorbestimmten Menge bestimmter Diagnosecodes vorliegt, beispielsweise wenigstens zwei bestimmte Diagnosecodes einer vorbestimmten Menge bestehend aus drei bestimmten Diagnosecodes, ein zugeordne- tes bestimmtes Deduktionsergebnis bestimmt wird. Die Diagnosededuktionslogik reali- siert vorzugsweise eine persistente Abbildung von Expertenwissen. Das Definieren ei- ner Diagnosededuktionslogik umfasst das Bereitstellen maschinenkodierter Regelbe- schreibungen, insbesondere auf Basis von Expertenwissen, zur Beschreibung des Ver- haltens einer oder mehrerer Komponenten einer prozesstechnischen Anlage insbeson- dere in Wechselwirkung miteinander.
Gemäß dem Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems wird nach dem Definieren der einen oder mehreren logischen Bedingung(en) für die Diag- nosededuktionslogik in Schritt (e) basierend auf der vorgenommen Definition ein in Schritt (f) wenigstens ein Deduktionsergebnis mittels der Deduktionslogik auf Basis des wenigstens einen Diagnosecodes in der Zentraleinheit bestimmt. Die Zentraleinheit ist zur Umsetzung der Diagnosededuktionslogik eingerichtet. Mittels der Diagnosededuk- tionslogik wird durch die Zentraleinheit auf Basis der lokalen oder vorzugsweise globa- len Diagnosecodes, die der Zentraleinheit vorliegen, wenigstens ein Deduktionsergeb- nis bestimmt. Die Zentraleinheit wendet die eine logische Bedingung oder die mehre- ren logischen Bedingungen der Diagnosededuktionslogik auf wenigstens einen, vor- zugsweise mehrere, insbesondere auf Anomalien bezogene, Diagnosecodes an, um ein oder mehrere Deduktionsergebnisse zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführung umfasst der Schritt (f) die Bestimmung wenigstens eines De- duktionsergebnisses, dass das Bestimmen wenigstens einen ersten globalen Diagnose- codes von einem ersten Stellgerät und wenigstens einem zweiten globalen Diagnoseco- de von einem zweiten Stellgerät berücksichtigt. Insbesondere kann beim Schritt (f) Be- stimmen eine Vielzahl verschiedener globaler Diagnosecodes von einer Vielzahl ver- schiedener Stellgeräte berücksichtigt werden.
Gemäß einer anderen Ausführung, die mit der Vorherigen kombinierbar ist, kann der Schritt (f) Bestimmen wenigstens eines Deduktionsergebnisses umfassen, dass die Zentraleinheit einen Satz globaler Diagnosecodes berücksichtigt, um ein Deduktionser- gebnis aus einer modifizierten Menge der berücksichtigten Diagnosecodes zu bilden. Die modifizierte Menge der Diagnosecodes entspricht dem Satz globaler Diagnosecodes abzüglich wenigstens einem der globalen Diagnosecodes des Satzes und/oder zuzüglich wenigstens einem zentralen Diagnosecode. Aus einem vorliegenden Satz globaler Diag- nosecodes kann durch eine Streichung eines globalen Diagnosecodes und/oder die Hinzufügung eines zentralen Diagnosecodes durch die Zentraleinheit und/oder einen Austausch eines globalen Diagnosecodes durch einen zentralen Diagnosecode eine mo- difizierte Menge an Diagnosecodes gebildet werden. Die Deduktionslogik kann bei- spielsweise mit einer logischen Bedingung ausgestattet sein, die bei einer vorbestimm- ten Konstellation bestimmter globaler Diagnosecodes erkennt, dass ein Diagnoseer- gebnis falsch-positiv ist und die als falsch-positiv erkannten globalen Diagnosecodes streichen. Alternativ oder zusätzlich könnte die Deduktionslogik dazu eingerichtet sein, eine vorbestimmten Konstellation globaler Diagnosecodes in einer Menge globaler Di- agnosecodes zu erkennen, dass ein weiterer Fehler vorliegt, der nicht in den globalen Diagnosecodes manifestiert ist, und bezüglich dieses weiteren Fehlers einen neuen zentralen Diagnosecode zu erzeugen. Gemäß einer weiteren Ausführung umfasst der Schritt (b) Erzeugen, dass der wenigs- tens eine lokale oder globale Diagnosecode auf Basis des wenigstens einen Regelungs- rohdatums auf eine Anomalie bezogen ist. Schritt (b) umfasst ferner einen Anomaliebe- schreibungs-Schritt, in dem wenigstens eine Angabe zur Anomalie auf Basis von Rege- lungsrohdaten bestimmt wird. Der Schritt (b) Erzeugen des wenigstens einen Diagno- secodes umfasst, dass dem Diagnosecode eine Angabe, insbesondere eine Diagnos- tikaussage, zur Art der Anomalie, zur Ursache der Anomalie und/oder zu einer Diagno- se- und Behebungsmaßnahme bezüglich der Anomalie aufgeprägt wird. Die Zentral- einheit kann die Diagnostikaussage unter Umständen als Bezeichner des Diagnoseco- des zur eindeutigen Zuordnung zu einem bestimmten Stellgerät verwenden.
Gemäß einer Ausführung umfasst das Verfahren ferner einen Qualitätsbestimmungs- schritt, in dem wenigstens eine Qualitätskennzahl auf Basis von Regelungsrohdaten berechnet wird, wobei der Schritt (b) Erzeugen des wenigstens einen Diagnosecodes umfasst, dass dem Diagnosecode eine Qualitätskennzahl aufgeprägt wird. Eine Quali- tätskennzahl kann beispielsweise eine statistische Regelabweichung, Reaktionszeit, eine Anzahl von Überschwingern, eine Amplitude eines maximalen Überschwingers, einen Integralwert bezüglich des Betrags der Regelabweichung, ein statistisches Mo- ment, insbesondere n-tes statistisches Moment der Regelabweichung und/oder Fuzzy- Set Zuordnungen betreffen. Eine Qualitätszahl kann auf eine lokale Zeit oder eine glo- bale Zeit bezogen sein. Das Erzeugen der insbesondere lokalen Diagnosecodes kann das Berechnen von wenigstens einer Qualitätszahl oder mehreren Qualitätszahlen aus den Regelungsrohdaten, insbesondere nach der Erfassung der Regelungsrohdaten, umfas- sen. Die Diagnosededuktionslogik kann dazu eingerichtet sein, eine Qualitätskennzahl zu berücksichtigen. Das Anwenden einer Diagnoseroutine zur Erzeugung eines Diagno- secodes kann das Laden von Daten zur Beschreibung von Analyseregeln aus einem ins- besondere lokalen Speicher eines Stellgeräts, vorzugsweise eines Ventilstellungsreglers, und das Verarbeiten einer Qualitätskennzahl gemäß der geladenen Analyseregeln um- fassen.
Gemäß einer Ausführung des Verfahrens wird der globale Diagnosecode von dem Stell- gerät beim Erzeugen oder beim Versenden des lokalen Diagnosecodes gebildet. Alter- nativ kann bei dem oben beschriebenen Verfahren der globale Diagnosecode von einer Kommunikationseinrichtung beim Übermitteln des lokalen Diagnosecodes insbesonde- re von dem Stellgerät vorzugsweise zu der Zentraleinheit gebildet werden. Alternativ wird der globale Diagnosecode von der Zentraleinheit beim Empfangen eines lokalen Diagnosecodes oder beim Bestimmen des wenigstens einen Deduktionsergebnisses gebildet. Es ist denkbar, dass ein Stellgerät dazu eingerichtet ist, bereits während des Schrittes (b) des Erzeugens eines Diagnosecodes sogleich den Diagnosecode mit einem stellgerätespezifischen Bezeichner zu verknüpfen, sodass der Diagnosecode bereits beim Schritt (c) des Übermittelns des Diagnosecodes von dem bestimmten Stellgerät an die Zentraleinheit als globaler Diagnosecode realisiert und so von der Zentraleinheit eindeutig dem Stellgerät zuordenbar ist, auf dessen stellgerätespezifischen Regelungs- rohdaten er basiert. Alternativ oder zusätzlich kann die Transformation des auf ein bestimmtes Stellgerät bezogenen oder der einem bestimmten Stellgerät entstammende lokalen Diagnosecodes während Schritt (c) beim Übermitteln des Diagnosecodes an die Zentraleinheit erfolgen, beispielsweise indem der Diagnosecode über eine dedizierte Signalübertragungsleitung von dem einen Stellgerät an die empfangende Zentraleinheit übermittelt wird, sodass anhand des Signaleingangs der Zentraleinheit für die Zentral- einheit ein Bezeichner bereit steht, anhand dessen sich eine eindeutige Zuordnung ei- nes Diagnosecodes zu einem bestimmten Stellgerät für die Zentraleinheit nachvollzie- hen lässt. Es ist denkbar, dass das Transformieren eines lokalen Diagnosecodes gemäß Schritt (d) zwischen dem Erzeugen des lokalen Diagnosecodes gemäß Schritt (b) und dessen Übermittlung gemäß Schritt (c) erfolgt, beispielsweise indem vor dem Übermit- teln des Diagnosecodes vermittels einer Stellgeräteelektronik ein erzeugter Diagnose- code mit einem Bezeichner verknüpft wird.
Gemäß einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Schritt (b) Erzeugen des wenigstens einen Diagnosecodes, dass zum Erzeugen des Diagnosecodes eine zeitliche Relation, wie eine Simultanität, Abfolge oder Zeitreihe, von wenigstens zwei Regelungsrohdaten berücksichtigt wird. Eine Abfolge kann insbesondere auf we- nigstens drei, wenigstens fünf, wenigstens sieben oder mehr nacheinander auftretende Regelungsrohdaten bezogen sein. Es sei klar, dass eine zeitliche Relation bezogen sein kann auf eine globale Zeit, die beispielsweise von der Zentraleinheit berücksichtigt wird, oder auf eine lokale Zeit eines bestimmten Stellgeräts. Gemäß einer Ausführung kann der wenigstens ein von einem bestimmten Stellgerät erzeugte insbesondere lokaler Diagnosecode, insbesondere beim Schritt (b) des Erzeu- gens des Diagnosecodes, zu einer stellgerätespezifischen lokalen Zeit korreliert werden. Eine lokale Zeit kann beispielsweise durch einen Zeitgeber des Stellgeräts selbst defi- niert sein. Eine lokale Zeit kann definiert sein als ein lokaler Zeitpunkt, beispielsweise mittels eines stellgerätespezifischen Zeitstempels, als lokaler Zeitraum, beispielsweise von einem lokalen Startzeitpunkt bis zu einem lokalen Endzeitpunkt, als lokales Zeit- fenster nach einem stellgerätespezifischen Ereignis und/oder als lokales periodisches Zeitintervall. Die Zentraleinheit kann dazu eingerichtet sein, wenigstens eine temporale Bedingung beispielsweise bezogen auf eine Simultanität, eine Reihenfolge oder eine Abfolge von Diagnosecodes bezogen auf eine lokale Zeit auf das jeweilige spezifische Stellgerät anzuwenden. Die zentrale Deduktionslogik kann beispielsweise dazu einge- richtet sein, Diagnosecodes desselben Stellgerätes im Verlauf der Zeit, beispielsweise im Verlauf eines Monats oder eines Jahres, unter Berücksichtigung lokaler Zeitangaben zu diagnostizieren, um eine Veränderung des Verhaltens des Stellgeräts während des- sen Lebensdauer zu erfassen.
Gemäß einer Ausführung des Verfahrens wird wenigstens ein Diagnosecode zu einer globalen insbesondere absoluten Zeit korreliert. Eine globale Zeit kann einen globalen Zeitstempel, einen globalen Zeitraum von einem globalen Anfangszeitpunkt bis zu ei- nem globalen Endzeitpunkt, ein globales Zeitfenster nach einem bestimmten Ereignis oder einem bestimmten periodischen Zeitintervall betreffen. Die Korrelation eines Di- agnosecodes zu einer globalen Zeit kann vorgenommen werden beim Erzeugen (b) des Diagnosecodes, beim Übermitteln (c) des Diagnosecodes oder beim Bestimmen (d) des Deduktionsergebnisses. Bei einem Verfahren, bei welchem Diagnosecodes zu einer glo- balen Zeit korreliert werden, kann bevorzugt sein, dass alle von der Deduktionslogik berücksichtigten Diagnosecodes oder zumindest ein Teil der von der Deduktionslogik berücksichtigten Diagnosecodes zu einer jeweiligen globalen Zeit korreliert werden. Die Diagnose der Deduktionslogik kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, wenigstens eine oder mehrere logische Regeln mit zeitlichen Kriterien (beispielsweise betreffend eine Simultanität, eine Abfolge oder dergleichen) ausschließlich auf insbesondere glo- bale Diagnosecodes anzuwenden, die zu einer globalen Zeit korreliert sind. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Fehlerkaskade frühzeitig erkannt werden, die sich im Auftreten bestimmter Anlagen-Komponenten-Fehler in einer bestimmten Abfolge an- kündigt.
Gemäß einer Ausführung umfasst der Schritt (f) Bestimmen wenigsten eines Dedukti- onsergebnisses, dass die Diagnosededuktionslogik einem Satz globaler Diagnosecodes zugeordnet und darauf angewendet wird, wobei die Diagnosededuktionslogik wenigs- ten eine temporale Bedingung bezogen auf die globale Zeit berücksichtigt, beispielswei- se eine zeitliche Simultanität, Abfolge oder Zeitreihe, von wenigstens zwei vorbestimm- ten globalen Diagnosecodes. Die Deduktionslogik kann dazu eingerichtet sein, tempo- rale Bedingungen bezogen auf globale Diagnosecodes desselben Stellgeräts anzuwen- den. Alternativ oder zusätzlich kann die Deduktionslogik dazu eingerichtet sein, we- nigstens eine temporale Bedingung bezogen auf wenigstens zwei globale Diagnosecodes verschiedener Stellgeräte anzuwenden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann die lokale Zeit definiert werden als ein lokales Zeitfenster mit einem Öffnungszeitpunkt, der abhängig von einem vorbestimm- ten Prozesssignal-Ergebnis oder Regelungsrohdatum bestimmt wird, beispielsweise einem vorbestimmten Signalverlauf eines Soll-Wertes, wie einer Sprungantwort, einer Sinusantwort oder einer Rampenantwort oder beispielsweise einem vorbestimmten Signalverlaufes eines Ist-Signals, wie ein Lastsprung. Das lokale Zeitfenster kann ferner mit einer Öffnungsdauer definiert werden.
Gemäß einer anderen Weiterbildung, die mit der vorherigen kombinierbar ist, kann eine lokale Zeit definiert werden als ein insbesondere periodisch wiederkehrendes loka- les Zeitintervall, wie ein diskreter Regelzyklus eines digitalen Stellgeräts, wobei insbe- sondere während dem diskreten Regelzyklus eine konstante Stellgröße von einer Stell- und/oder Regelungselektronik des Stelleräts an einen Stellaktor des Stellgeräts bereit- gestellt wird. Insbesondere wird die Stellgröße anhand eines Soll-Wertes, eines Ist- Wertes, einer durch die Differenz zwischen Ist-Wert und Soll-Wert definierten Regel- abweichung, und einer die Regelabweichung berücksichtigenden Regelungsroutine, wie einer PID-Regelungsroutine, berechnet. Gemäß einer Ausführung eines Verfahrens wird eine Recheneinheit eines einzelnen bestimmten Stellgeräts sowohl für die Erzeugung (b) wenigstens eines insbesondere lokalen Diagnosecodes sowohl als auch für die Bestimmung (f) eines Deduktionsergeb- nisses unter Berücksichtigung wenigstens eines anderen Diagnosecodes von wenigstens einem anderen Stellgerät verwendet. Anders gesagt kann ein Stellgerät der prozess- technischen Anlage in Funktionsunion sowohl als Stellgerät als auch als Zentraleinheit eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Steuer- und/oder Regelungssystem für eine prozess- technische Anlage, die mehrere Stellgeräte, eine Zentraleinheit und eine Kommunikati- onseinheit zum Übermitteln wenigstens eines Diagnosecodes von den mehreren Stell- geräten zu der Zentraleinheit umfasst. Jedes Stellgerät umfasst je ein Stellventil zum Einstellen einer Prozessfluidströmung und je eine Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, das Stellventil auf Basis von wenigstes einem Regelungsrohdatum gemäß einer Steuer- und/oder Regelungsroutine zu betätigen. Die Recheneinheit ist ferner dazu eingerichtet, auf Basis von wenigstens einem Regelungsrohdatum gemäß einer Diagno- seroutine wenigstens einen insbesondere lokalen Diagnosecode vorzugsweise betref- fend einer Anomalie zu erzeugen. Die Zentraleinheit ist dazu eingerichtet wenigstens eine logische Bedingung zur Anwendung auf wenigstens einen Diagnosecode als Diag- nosededuktionslogik zu erhalten sowie dazu auf Basis der von den mehreren Stellgerä- ten bereitgestellten Diagnosecodes ein Diagnose-Deduktionsergebnis gemäß der Diag- nosededuktionslogik zu bestimmen.
Gemäß einer Weiterbildung eines Steuer- und/oder Regelungssystems ist die Zentral- einheit in eines der Stellgeräte, insbesondere in einer stellgerätespezifischen Rechen- einheit, integriert. Gemäß einer anderen Ausführung eines Steuer- und/oder Rege- lungssystems ist die Zentraleinheit separat zu den Stellgeräten in einem Rechner, wie einem Prozessleitrechner, einem entferntem Server, einem Arbeitsplatzrechner, einem Tablet-Rechner oder dergleichen, implementiert. Die Zentraleinheit kann derart konfi- guriert sein, dass die Diagnosededuktionslogik erst angewendet wird, nachdem der Zentraleinheit eine vorbestimmte Mindestanzahl insbesondere globaler Diagnosecodes zur Verfügung steht. Ein Mindestschwellwert kann beispielsweise definiert sein als das Produkt der Anzahl der Stellgeräte, die mit der Zentraleinheit kommunizieren, mit ei- nem vorbestimmten Faktor, wie 5, 10, 50, 100 oder 1000 bezüglich der Anzahl der Di- agnosecodes von dem Stellgerät. Ein Mindestschwellwert kann alternativ oder zusätz- lich definiert sein auf Basis eines Mindestzeitraumes, wie eine Stunde, ein Tag, eine Woche oder ein Monat, innerhalb dem kontinuierlich die Diagnosecodes von den Stell- geräten der prozesstechnischen Anlage an die Zentraleinheit übermittelt wurden.
Gemäß einer anderen Ausführung eines Steuer- und/oder Regelungssystems, die mit den vorherigen kombinierbar ist, ist das Steuer- und/oder Regelungssystem zur Durch- führung des oben beschriebenen Verfahrens konfiguriert.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die fol- gende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung deutlich gemacht, in denen zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Steuer- und/oder Regelungssys- tems;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems; und
Figur 3 eine exemplarische Eingabemaske einer Benutzerschnittstelle eines Steuer- und/oder Regelungssystems.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführung anhand der Figuren wer- den für dieselben oder ähnliche Komponenten dieselben oder ähnliche Bezugszeichen verwendet.
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen die Durchführung einer Regelkreisanalyse basie- rend auf Diagnosecodes unterschiedlicher Stellgeräte, die in den einzelnen Stellgeräten basierend auf Regelungsrohdaten des jeweiligen Stellgeräts erzeugt wurden. Die Regel- kreisanalyse soll zur Diagnose eine Deduktionslogik auf die Diagnosecodes anwenden, um auf ein Diagnosededuktionsergebnis zu schließen. Es werden nicht die eigentliche Regelungsrohdaten sondern Diagnosecodes der Regelkreisanalyse zugrunde gelegt. Die Regelungsrohdaten sind in vielen Fällen entweder gar nicht verfügbar oder der techni- sche Aufwand zum Erfassen der Regelungsrohdaten ist aus wirtschaftlichen Gründen oder aus technischen Gründen nicht umsetzbar, etwa weil die erforderliche Bandbreite zur Übertragung der Regelungsrohdaten in der prozesstechnischen Anlage nicht vor- handen ist oder weil die verfügbare Bandbreite zur operativen Steuerung und/oder Regelung der Komponenten der prozesstechnischen Anlage zwingend erforderlich ist. Die Diagnosededuktionslogik bildet Expertenwissen betreffend eine prozesstechnische Anlage ab. Der Expertennutzer bildet sein Wissen über Zusammenhänge zwischen Di- agnosecodes der Stellgeräte, insbesondere Ventilstellungsregler, persistent in Form einer oder mehrerer logischer Bedingungen und sich daraus ableitender Aktionen ab, die die Diagnosededuktionslogik bilden. Mithilfe der Diagnosededuktionslogik kann auf Basis einer Sammlung in einer Zentraleinheit empfangener und gespeicherter ins- besondere globaler Diagnosecodes eine konsolidierte Diagnoseaussage über eine auf einer Hierarchieebene der prozesstechnischen Anlage angemessene Gesamtmaßnahme beispielsweise zur Fehlerbehebung oder -Prävention abgeleitet werden. Somit realisiert die Anwendung einer Diagnosededuktionslogik auf einen oder mehrere Diagnosecodes eine Art Metadiagnose, um den Verwender einer Zentraleinheit, beispielsweise Über- wachungspersonal in einer Leitwarte, bei der Einschätzung eines Anlagenzustandes zu unterstützen.
In Figur i ist exemplarisch eine schematische Darstellung einer prozesstechnischen Anlage 100 gezeigt. Die Darstellung der prozesstechnischen Anlage ist reduziert auf ausgewählte Komponente zur Überwachung und Beeinflussung des Anlagenprozesses. Dem Fachmann ist klar, dass die prozesstechnische Anlage zahlreiche weitere, nicht abgebildete Komponenten zur Durchführung des Anlagenprozesses, wie beispielsweise Sicherheitseinrichtungen, Behälter, Heizungen, Reaktoren und Rohrleitungen umfasst, die hier nicht im Detail dargestellt sind.
Die prozesstechnische Anlage 100 umfasst mehrere Stellgeräte 1i, 1x, 1y, IZ und eine damit verbundenen Zentraleinheit 3. Die in der Figur 1 dargestellten Stellgeräte 1 sind rein exemplarisch als baugleiche Stellgeräte dargestellt. Der Index i, mit dem die Stell- geräte 1 und deren Komponenten 13, 15 beschriftet sind, ist als Platzhalter für einen stellgerätespezifischen Bezeichner zu verstehen. Die Indizes x, y und z bezeichnen ver- schiedene Stellgeräte 1.
Vorzugsweise ist ein Stellgerät 1i als Stellventil lii zum Einstellen einer Prozessflu- idströmung eingerichtet. Eine Recheneinheit 13i beziehungsweise eine Steuerung- und/oder Regelungselektronik ist dazu eingerichtet, das Stellventil 11i auf Basis von Regelungsrohdaten gemäß einer Steuer- und/oder Regelungsroutine zu betätigen. Die Recheneinheit 13i kann zu diesem Zweck ein beispielsweise pneumatisches Steuersig- nal g an einen beispielsweise pneumatischen Stellaktor 15i bereitstellen, der ein Stell- weg und/oder eine Stellkraft des Stellventils lii bewirkt. Die Recheneinheit 13i kann über einen oder mehrere nicht näher dargestellte Sensoren verfügen, die Ist-Werte s, wie eine Ist-Position des Stellventils 11i, erfassen.
Das Stellgerät 1i kann mit einer zentralen Leitwarte 103 verbunden sein, die dem Stell- gerät 1i mittels des Kommunikationsnetzes 5 ein Führungssignal w bereitstellt. Die Recheneinheit 13i kann dazu ausgebildet sein, auf Basis des Führungssignales w und eines Ist-Signales s das Steuersignal g zu erzeugen. Das Ist-Signal s, das Führungssignal w oder Soll-Signal und das Steuersignal g realisieren in diesem Beispiel Regelungsroh- daten des Stellventils 11i. Es ist denkbar, dass eine dem Stellgerät 1i vorgelagerte Re- cheneinheit (nicht näher dargestellt), die Soll-Größe oder das Führungssignal w von der Leitwarte 103 und einen Ist-Wert s von einem Sensor erhält, um eine Soll-Ist- Differenz d zu bilden, die an die Recheneinheit 13i übergeben werden kann. Die Re- cheneinheit 13i kann dazu ausgebildet sein, eine Regelungsroutine R auf Basis einer empfangenen Soll-Ist-Differenz d durchzuführen, um das Steuersignal zu bestimmen. Auch eine Soll-Ist-Differenz d kann als Regelungsrohdatum des Stellgerätes 1i betrach- tet werden. Das von der Recheneinheit 13i verarbeitete Signal, also beispielsweise ein Ist-Signal s, ein Soll-Signal w, eine Soll-Ist-Differenz d und ein Steuersignal g, sind spe- zifisch auf das Stellgerät 1i bezogene Regelungsrohdaten.
Die Recheneinheit 13i ist ferner dazu ausgestaltet, eine oder mehrere Diagnoseroutinen R durchzuführen, um auf Basis der Regelungsrohdaten Diagnosecodes Dj, Dij zu erzeu- gen. Die Diagnosecodes sind auf das Stellgerät 1i bezogen und können beispielsweise entweder ein ordnungsgemäßes oder ein fehlerhaftes Verhalten des Stellgeräts 1i cha- rakterisieren. Ein bezüglich des Stellgerät 1i stellgerätespezifischer Diagnosecode Dj, Dij kann das Verhalten des gesamten Stellgeräts 1i beschreiben oder nur einen Teil der Komponenten und/oder Funktionen des Stellgeräts 1i.
Die Recheneinheit 13i kann beispielsweise einen Prozessor 133 und einen Speicher 130 sowie eine Netzwerkschnittstelle 134 umfassen. Die Recheneinrichtung 13i kann bei- spielsweise als Microcontroller realisiert sein. Die Recheneinheit 13i des Stellgeräts 1i ist dazu eingerichtet, verschiedene Funktionen auszuführen, beispielsweise eine Rege- lungsroutine R und wenigstens eine Diagnoseroutine(n) D. Sowohl die Regelungsrouti- ne R als auch die Diagnoseroutinen D werden von der Recheneinheit 13i auf Basis der Regelungsrohdaten w, s, d und g durchgeführt.
Die Diagnoseroutine D kann wie in Figur 1 exemplarisch dargestellt einen Signalverlauf eines Regelungsrohdatums in Relation zu einer Zeit betrachten, um beispielsweise eine Qualitätskennzahl Q zu bestimmen. Die Qualitätskennzahl Q kann beispielsweise die Güte der Regelungsroutine R charakterisieren. Bei dem vorliegendem Beispiel kann die Diagnoseroutine D beispielswiese bezogen sein auf die Sprungantwort eines Steuersig- nales g auf ein stufenförmiges sich ändernden Soll-Signal w im Verlauf der globalen Zeit T zwischen einem globalen Startzeitpunkt Tstart und einem globalen Endzeitpunkt Tend.
Das Ventilstellgerät 11i kann in einer exemplarischen Ausführung zur elektrisch steuer- baren Zu- und/oder Abfuhr eines Mediums, insbesondere eines Pneumatikfluids, zu und/oder von dem insbesondere pneumatischen Aktuator 15i umfassen. Zu diesem Zweck kann die Stellungsreglerelektronik 13i einen elektropneumatischen Wandler und/oder ein penumatisches Relais umfassen. Gemäß einer alterativen Ausführung kann ein elektrischer Aktuator wie ein elektrischer Stellantrieb als Aktor 15i vorgesehen sein. Gemäß einer anderen alterativen Ausführung kann ein hydraulischer Aktuator wie ein hydraulischer Stellantrieb als Aktor 15i vorgesehen sein.
Die Leitwarte 103 der prozesstechnischen Anlage 100 verfügt ebenfalls über eine zent- rale Recheneinheit 113. Die zentrale Recheneinheit 113 umfasst einen Speicher 140 und einen Prozessor 141. Prozessor 141 und Speicher 140 der zentralen Recheneinheit 113 können den zahlreichen Stellgeräten 1i, 1x, 1y, 1Z übergeordnete Prozessregelungsfunk- tionen Rp und/oder Regelkreisdiagnose-Funktionen Dp umzusetzen eingerichtet sein. Die zentrale Recheneinheit 113 kann durch Anwendung einer Prozessregelungsroutine Rp eine oder mehrere Führungsgrößen w erzeugen. Von der Leitwarte 103 werden die Führungsgrößen w den einzelnen Stellgeräten 1i über das Kommunikationsnetz 5 zur Verfügung gestellt.
Die Stellgeräte 1i können der Leitwarte 103 ihre lokalen oder globalen Diagnosecodes Dj, Dijj übermitteln, die in einem zentralen Speicher 140 der Leitwarte 103 als Satz von Diagnosecodes gespeichert werden kann. Der Satz von Diagnosecodes der in dem Speicher 140 der Leitwarte 103 gemäß Figur 1 abgelegt ist, ist derart, dass jedem Diagnosecode Dijj ein stellgerätespezifischer Bezeichner L zugeordnet ist, sodass es sich um globale Diagnosecodes Dij hjandelt. Die globalen Diagnosecodes Dijj sind jeweils glo- bale Zeitangaben T zugeordnet, wobei das in Figur 1 dargestellte Beispiel jedem globa- len Diagnosecode Dijj im Speicher 140 der Leitwarte 103 einen globalen Startzeitpunkt Tstart und einen globalen Endzeitpunkt Tend zugeordnet ist.
Die von der Leitwarte 103 als Satz abgespeicherten globalen Diagnosecodes D wer- den bei den in Figur 1 dargestellten Beispielen von den Stellgeräten 1i erzeugt und bei der Erzeugung durch das jeweilige Stellgerät 1i mit einem stellgerätespezifischen Be- zeichner li verknüpft und einer globalen Zeit Tstart, Tend zugeordnet. Von dem Stellgerät 1i werden die auf diese Weise erzeugten Diagnosecodes Dijj mittels einer Netzwerk- schnittstelle 134 der Recheneinheit 13i an das Kommunikationsnetzwerk 5 zur Über- mittlug an die Leitwarte 103 übergeben.
Die prozesstechnische Anlage 100 verfügt über eine Zentraleinheit 3 mit einer Regelda- tenbank RDB, in der sich eine Diagnosededuktionslogik γ manifestiert. Die Diagnosde- duktionslogik γ kann definiert sein als Satz von logischen Regeln oder Bedingungen BED, wobei jeder der logischen Regeln eine vorbestimmte Aktion AKT zugeordnet ist. Durch Anwendung der Diagnosdeduktionslogik γ auf den zahlreiche Diagnosecodes D umfassenden Satz werden die Bedingungen BED der Diagnosdeduktionslogik γ auf die Diagnosecodes D angewendet. Falls eine oder mehrere der Bedingungen BED durch den Satz der Diagnosecodes D erfüllt ist, wird die jeweils einer bestimmten Bedin- gung BED zugeordnete Aktion AKT umgesetzt, um ein Diagnosededuktionsergebnis K zu bestimmen.
Bei dem Beispiel gemäß Figur i ist die Zentraleinheit 3 als relativ zu den Stellgeräten 1i separate Einheit gebildet. Es sei klar, dass eine Zentraleinheit 3 auch als Teil eines be- stimmten der vielen Stellgeräte, beispielsweise des mit dem Index z gezeichnete Stell- geräts 1z realisiert sein kann, welches als zentrales Stellgerät bezeichnet sein kann. Al- ternativ kann die Zentraleinheit 3 als Teil der Recheneinheit 113 der Leitwarte 103 rea- lisiert sein. Es ist denkbar, dass eine Zentraleinheit 3 beispielsweise durch einen Ar- beitsplatzrechner 105 realisiert ist.
Ein Experte und andere Benutzer der prozesstechnischen Anlage können mittels eines oder mehrerer Arbeitsplatzrechner 105 mit der prozesstechnischen Anlage 100 intera- gieren. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der Arbeitsplatzrechner 105 bei den vor- herigen Beispiel gemäß Figur 1 an das selbe Kommunikationsnetzwerk 5 angeschlos- sen, wie die übrigen dargestellten Teile der prozesstechnischen Anlage 100. Es sei klar, dass die prozesstechnische Anlage verschiedene voneinander getrennte Netzwerke um- fassen, hierarchisch gegliederte Netzwerke, oder eine andere als die dargestellte Netz- werktopologie haben kann. Beispielsweise kann die Leitwarte 103 mit einem ersten Netzwerk mit dem Arbeitsplatzrechner 105 verbunden sein und über ein zweites Netz- werk mit den Stellgeräten 1i. In Figur 1 ist das Kommunikationsnetzwerk 5, welches die Stellgeräte 1i und die Leitwarte 103 verbindet gemäß einer Bus-Topologie dargestellt. Es sei klar, dass das Kommunikationsnetzwerk 5 teilweise oder vollständig gemäß einer anderen, beispielsweise ringförmigen, linearen, vermaschten, stern- oder baumförmi- gen Topologie realisiert sein kann. Die Kommunikation zwischen den Stellgeräten 1i und der Leitwarte 103 kann als direkte Single-Hop-Kommunikation von jedem einzel- nen Stellgerät zu der Leitwarte realisiert sein oder als Multi-Hop-Kommunikation, wo- bei eines oder mehrere Stellgeräte als Kommunikations-Bindeglied zwischen der Leit- warte 103 und dem bestimmten Stellgerät vorgesehen sind. Es sei klar, dass auch Topo- logie- und/oder Signalübertragungs-Mischformen realisiert sein können. Insbesondere bei prozesstechnischen Anlagen, die zumindest teilweise mit einer Multi-Hop- Signalübertragung arbeiten, ist die verfügbare Bandbreite zur Übertragung von Daten von den Stellgeräten zu einer Zentraleinheit 3 begrenzt, sodass das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren zweckmäßig sein kann.
Die Diagnosededuktionslogik γ kann beispielsweise mithilfe des Arbeitsplatzrechners 105 durch einen Expertennutzer definiert werden. Die Definition der Diagnosededukti- onslogik γ kann umgesetzt werden, indem eine logische Bedingung definiert wird, die eine Zuordnung von einem oder mehreren Diagnosecodes Dijj zu einem Deduktionser- gebnis K bestimmt. Die Diagnosededuktionslogik γ kann eine Vielzahl verschiedener logischer Bedingungen BED umfassen. Jede logische Bedingung BED kann einer Akti- on AKT zugeordnet sein, welche das Deduktionsergebnis K der jeweiligen Bedingung BED angibt. Die Summe der Aktionen AKT bestimmt das gesamte Deduktionsergebnis K.
Die Anzahl der Stellgeräte 1i, insbesondere der Ventilstellgeräte lii, und Prozessrech- ner 103 sowie die topologische Auslegung des Netzwerks 5 sind exemplarisch und nicht als Beschränkung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose der Anlage 100 zu verstehen. Der Prozessrechner 103 kann beispielsweise als DCS oder PLC realisiert sein.
Die Zentraleinheit 3 und die Leiteinrichtung 103 können dazu eingerichtet sein, Daten zwischen der Diagnosededuktionsroutine und dem Kontrollprogramm auszutauschen. Ein Datenaustausch zwischen Zentraleinheit und zentraler Recheneinrichtung 113 kann besonders dann realisiert sein, wenn Leitwarte 103 und Zentraleinheit 3 in Funkti- onsunion realisiert sind. Beispielsweise kann die Diagnosededuktionsroutine dazu aus- gestaltet sein, Prozessdaten des Kontrollprogramms RP ZU übernehmen und/oder abzu- speichern insbesondere mit Diagnosecodes beispielsweise zeitlich zu korrelieren, und dies der Bestimmung eines Diagnosededuktionsergebnisses K zu Grunde zu legen.
In der Regeldatenbank RDB der Zentraleinheit 3 können die logischen Bedingungen BED und die ihnen zugeordneten Aktionen AKT als maschinencodierte Regelbeschrei- bungen hinterlegt sein. In Ausführungen kann die Maschinenkodierung durch extern strukturierte und insbesondere fest formatierte Datensätze oder durch explizit struktu- rierte Datensätze wie beispielsweise XML implementiert sein. Die Diagnosededuktionslogik γ kann beispielsweise definiert sein auf Basis von Bedin- gungen, welche das Verhalten von mehreren Diagnosecodes mit einer logischen Bezie- hung, wie einer „UND“-Beziehung, einer logischen „ODER“-Beziehung, einer logischen „EXKLUSIV-ODER“ Beziehung verknüpfen. Logische Bedingungen BED der Diagno- sededuktionslogik γ können logische Operatoren wie „NICHT“ oder „AUSSCHLIESS- LICH“ in Bezug auf wenigstes einen Diagnosecode Dijj umfassen. Logische Bedingungen BED der Diagnosededuktionslogik γ können Verknüpfungen, Gruppierungen, Klamme- rungen und sonstige semantische Strukturierungen umfassen.
Im Speicher 140 der Leitwarte 103 oder einer anderen Zentraleinheit 3 kann ein Kon- trollprogramm Rp enthalten sein, das kontinuierlich ausgeführt wird, um den Anlagen- prozess oder einen Teil davon zu Überwachen und/oder zu Beeinflussen. Die Leitwarte 103 kann auf Basis des Kontrollprogramms Rp Führungsgrößen w für die verschiede- nen Stellgeräte bereitstellen. In dem Speicher 140 der Leitwarte 103 kann ferner ein Diagnoseprogramm enthalten sein, das Funktionen A zum Empfangen von lokalen Di- agnosecodes Dj und/oder globalen Diagnosecodes Dijj und eine Regelverarbeitung im- plementiert. Ferner kann eine Berichtseinheit C vorgesehen sein, mit der ein Diagno- seergebnis in eine gewünschte Darstellung beispielsweise für einen Arbeitsplatzrechner 105 weiterverarbeitet wird. An dem Arbeitsplatzrechner 105 kann wenigstens ein Diag- noseergebnis K in sinnfälliger graphischer Darstellung angezeigt werden. Das Diagno- seergebnis K kann ergänzt sein um Datenelemente, mit denen durch eine maschinelle Verarbeitung eine direkte Beeinflussung der prozesstechnischen Anlage 100 bewirkt werden kann.
Figur 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführung eines erfindungs- gemäßen Verfahrens zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelsystems einer prozess- technischen Anlage. Das in Figur 2 dargestellte Ablaufdiagramm stellt einen stark ver- einfachten Ablauf dar, bei dem nur die durch ein erstes Stellgerät 1i und eine Zentral- einheit 3 durchgeführte Verfahrensschritte dargestellt sind. Es sei klar, dass die hier nur bezüglich eines einzelnen exemplarischen Stellgerätes 1i dargestellten Schritte oder ähnliche Schritte jeweils durch die vielen verschiedenen Stellgeräte 1i, 1x, 1y, IZ, et cete- ra, der prozesstechnischen Anlage 100 umgesetzt werden können. Die von den verschiedenen Einheiten des Systems, also den vielen verschiedenen Stell- geräten und der Zentraleinheit 3 durchgeführten Schritte können durch unabhängige Recheneinheiten der verschiedenen Anlagenkomponenten unabhängig voneinander, insbesondere zeitlich unabhängig voneinander, beispielsweise gleichzeitig oder nachei- nander, durchgeführt werden. Es sei klar, dass Verfahrensschritte, die kooperierend durch mehrere Anlagenkomponenten durchgeführt werden, namentlich die Kommuni- kation 400 zwischen einem Stellgerät 1i und einer Zentraleinheit 3, in insbesondere zeitlicher Abstimmung der beteiligten Komponenten miteinander erfolgen.
Der Schritt 400 der Kommunikation beziehungsweise Übermitteln wenigstens eines Diagnosecodes Dijj von dem Stellgerät 1i zu der Zentraleinheit 3 umfasst das Versenden 401 des Diagnosecodes Dijj durch das Stellgerät 1i und das Empfangen 403 des Diagno- secodes Dijj durch die Zentraleinheit 3. Der Übermittlungsschritt 400 beziehungsweise dessen Teilschritte Versenden 401 und/oder Empfangen 403 umfassen, dass einen übermittelten lokalen Diagnosecode Dj ein stellgerätespezifischer Bezeichner Ii aufge- prägt wird 404, um den Diagnosecode zu einem globalen Diagnosecode Dijj aufzuwer- ten.
Die Verknüpfungen des stellgerätespezifischen Bezeichners Ii zu dem lokalen Diagno- secode Dj können softwareseitig vollzogen werden, beispielsweise indem eine Trans- formationsroutine einen lokalen Diagnosecode Dj ohne Bezeichner mit einem auf das Stellgerät li, zu dem der lokale Diagnosecode Dj gehört, verknüpft. Alternativ oder zu- sätzlich kann der Transformationsschritt hardwareseitig vollzogen werden, indem bei- spielsweise die Übermittlung eines lokalen Diagnosecodes Dj von einem bestimmten Stellgerät 1i an die Zentraleinheit 3 mittels eines dedizierten Signaleingangs der Zent- raleinheit 3 oder einer der Zentraleinheit 3 vorangestellten, nicht näher dargestellte Komponente, erfolgt, sodass aus dem Erhalt eines lokalen Diagnosecodes Dj ohne stell- gerätespezifischen Bezeichner an einem dem Stellgerät 1i exklusiv zugeordneten Sig- naleingang eine Transformation des lokalen Diagnosecodes in einen globalen Diagno- secode Dij bewirkt. Bevor ein lokaler Diagnosecode Djvon dem Stellgerät 1i gemäß Schritt 400 an die Zent- raleinheit 3 übermittelt wird, muss zunächst durch den Stellungsregler 13 zum Versand 401 bereitgestellt werden.
Durch die Verbindung eines lokalen Diagnosecodes Dj mit einem stellgerätespezifi- schen Bezeichner Ii werden die Diagnosecodes zu globalen Diagnosecodes Dijj aufgewer- tet, die innerhalb der prozesstechnischen Anlage 100 auf ein bestimmtes Stellgerät 1i zurück verfolgbar sind. Mit Hilfe des Bezeichners Ii kann die Zentraleinheit 3 einen globalen Diagnosecode Dijj in einen technischen Kontext einordnen, der sich beispiels- weise auf ein Modell des technischen Gesamtprozesses der prozesstechnischen Anlage 100 oder Teilen davon zuordnen lässt. Auf diese Weise kann eine Ursächlichkeit zwi- schen einem beobachteten Verhalten verschiedener Stellgeräte 1i hergeleitet werden. So kann ein Rückschluss auf die Ursächlichkeit eines anormalen Verhaltens eines Stell- gerätes einfacher möglich sein als mit ausschließlich lokalen Daten. So lässt sich bei- spielsweise ein Bezug auf ein bestimmtes Stellgerät 1i, an dem ein anormales Verhalten beobachtet wird, eine Diagnose vereinfachen in Bezug auf die Frage, ob das anormale Verhalten des bestimmten Stellgeräts allein auf dessen spezifischer Abweichung von einem Gut-Zustand für die Anomalie ursächlich ist oder ob ein Beitrag aus einem ande- ren Stellgerät oder einem sonstigen Bereich der prozesstechnischen Anlage zumindest mitursächlich ist.
Gemäß einer Ausführung eines erfindergemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zunächst einmal von dem Stellgerät eine lokale Zeit t definiert wird. Bei einem Stellgerät 1i mit einer Stellgerätelektronik 13i, die sich eines Microcontrollers oder Ähn- lichem bedient, kann dies beispielsweise durch die Verwendung eines Timers oder Ähnlichem der Recheneinheit 13i erfolgen. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass es denkbar ist, das dem Stellgerät 1i von der Zentraleinheit 3 oder der Prozessleit- warte 103 insbesondere in regelmäßigen Abständen oder zu bestimmten Zeitpunkten oder Ereignissen eine Definition einer globalen Zeit T bereit gestellt werden kann, der sich das Stellgerät 1i alternativ zu oder ergänzend zu einer lokalen Zeit t bedienen kann (nicht näher dargestellt). Durch das Stellgerät 1i wird in einem Erfassungsschritt 200 wenigstens ein stellgerä- tespezifisches Reglungsrohdatum erfasst. Es sei klar, dass ein Stellgerät 1i eine Vielzahl von Erfassungsschritten 200 durchführen kann. Im Sinne des Vorliegenden erfin- dungsgemäßen Verfahrens kann das Verfassen 200 beispielsweise den Empfang eines Soll-Werts w, den Empfang oder die Messung eines Ist-Werts s, den Empfang oder die Bestimmung eines Soll-Ist-Differenzwerts d und/oder die Bestimmung eines Steuer- werts g insbesondere mittels einer Steuerungsroutine oder einer Regelungsroutine R umfassen.
Zusammen mit dem Erfassen 200 oder im Anschluss daran kann die Regelungsroutine R in einem Verfahrensschritt 250 umgesetzt werden. Wie oben dargelegt, erfolgt die Regelung im Allgemeinen dadurch, dass auf Basis eines Soll-Werts w sowie gegeben falls eines Ist-Werts s oder auf Basis einer vorbereiteten Soll-Ist-Differenz d ein Steu- erwert g berechnet wird. Die Berechnung des Steuerwerts g kann beispielsweise gemäß einer sogenannten Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung) erfol- gen.
Das Stellgerät 1i führt ferner einen Verfahrensschritt durch, gemäß dem ein Diagnose- code Dj, Dij erzeugt wird. In Figur 2 wird exemplarisch dargestellt, wie ein lokaler Diag- nosecode Dj mit dem Stellgerät 1i in Schritt 300 und dessen Teilschritten erzeugt wird. Es sei klar, dass das Erzeugen 300 des Diagnosecodes als optionaler Schritt 304 das Transformieren des durch das Stellgerät erzeugten Diagnosecodes Dj mit einem stellge- rätespezifischen Bezeichner Ii umfassen kann, sodass das Stellgerät sogleich einen glo- balen Diagnosecode Dij erzeugt.
Die Erzeugung 300 des Diagnosecodes kann mittels einer Diagnoseroutine D erfolgen. Es sei klar, dass das Stellgerät 1i dazu eingerichtet sein kann, wenigstens eine Diagno- seroutine D oder eine Vielzahl verschiedener Diagnoseroutinen bezüglich des gesamten Stellgeräts oder bezogen lediglich auf Teile des Stellgeräts oder Teilfunktionen des Stellgeräts durchführen kann. In der hier dargestellten exemplarischen Ausführung wird zur Erzeugung 300 des lokalen Diagnosecodes Dj die zuvor vom Stellgerät defi- nierte lokale Zeit t korreliert zu dem Diagnosecode Dj. In vielen digitalen Stellgeräten arbeiten in vielen Fällen in Regelungszyklen, wobei eine Diagnoseroutine innerhalb eines Regelungszyklus durchgeführt werden und diesem somit zugeordnet werden kann wobei eine Diagnoseroutine R zu einer Abfolge mehrerer Regelungszyklen kor- respondieren kann. Durch die Korrelation der Regelungsroutine R zu einem oder meh- rere Regelungszyklen oder einer auf andere Weise definierten lokal (oder globalen) Zeit t (oder T) kann der durch die Diagnoseroutine D erzeugte Diagnosecode Dj (oder Dij)j zu einer lokalen Zeit t (oder einer globalen Zeit T) korreliert werden.
Die Korrelation eines Diagnosecodes zu einer lokalen Zeit t kann beispielsweise in Be- zug auf einen Zeitpunkt t oder ein ganz besonderes periodisch wiederkehrendes Zeitin- tervall d oder ein Zeitfenster mit einem Öffnungszeitpunkt tFij und einer Öffnungs- dauer dtFij erfolgen.
Ausgehend von der Korrelation zu einer insbesondere lokalen Zeit t kann die Diagnose- routine D dazu eingerichtet sein, in einem Diagnoseschritt 309 eine zeitliche Relation mehrerer verschiedener Regelungsrohdaten relativ zueinander zu berücksichtigen. Ein exemplarisches Beispiel sei verwiesen auf eine Diagnoseroutine die einen zeitlichen Verlauf eines Soll-Wertes w oder einer Regeldifferenz d einerseits, zu einem Ist-Wert s oder einem Steuersignal g andererseits für einen vorbestimmten Zeitpunkt oder Zeit- raum in Relation setzt, insbesondere um eine Diagnose hinsichtlich der in das Stellge- rät 1i bewirkten Regelantwort auf einen vorgegebenes Soll-Signal-Verlauf durchführen. Ein anderes Beispiel für eine Berücksichtigung 309 einer zeitlichen Korrelation von Regelungsrohdaten kann umfassen, dass in insbesondere regelmäßigen Abständen eine Zuordnung bestimmter Soll-Signale w (beispielsweise eine Soll-Position) zu dem vom zugehörigen Stellgerät 1i erzeugten Steuersignal g (beispielsweise ein Steuerdruck für einen pneumatischen Stellaktor 15i) betrachtet wird, um zu prüfen, ob das Verhalten des Stellventils 11i sich im Verlauf der Zeit ändert. So können beispielsweise Ver- schleißerscheinungen der Stellgerätemechanik oder Leckagen der Pneumatikversor- gung erkannt werden. In vielen Fällen kann die Berücksichtigung 309 der zeitlichen Relation von Regelungsrohdaten mit der Erhebung 303 einer Angabe zu einer Anoma- lie, beispielsweise in Form einer Diagnostikaussage, zusammen hängen.
Das Stellgerät kann bei der Durchführung einer Diagnoseroutine D im Schritt 300 eine Anomalie aus den Regelungsrohdaten ermitteln und gemäß Diagnoseroutineschritt 303 einen Diagnosecode eine oder mehrere bestimmte erfasste Anomalien beispielsweise als Diagnostikaussage aufprägen. Es sei klar, dass eine Diagnoseroutine D alternativ als Ergebnis der Diagnose und somit als Diagnosecode zu dem Ergebnis kommen kann, dass ein normales Verhalten und somit keine Anomalie vorliegt. Eine Anomalie be- zeichnet im Allgemeinen eine Abweichung von einem fehlerfreien normalen Verhalten eines Stellgeräts. Eine Anomalie kann beispielsweise sich in Form einer Regelantwort auf einen Soll-Wert w oder eine Regeldifferenz d vorliegen (beispielsweise kann die Regelantwort ein überschwingendes Verhalten zeigen). Alternativ kann eine Anomalie erkannt werden, wenn die Regelantwort auf ein vorgegebenes Soll-Signal w oder eine Regel-Differenz d langsamer als erwartet ausfällt. Die Diagnoseroutine D kann bei- spielsweise als Teil-Hub-Test realisiert sein, wobei festgestellt werden kann, ob bei- spielsweise ein unerwünschtes Verhalten der Mechanik und/oder der Pneumatik eines Stellventils lii vorliegt.
Die Diagnoseroutine D kann einen Qualitätsbestimmungsschritt 307 umfassen, in dem eine Qualitätskennzahl Q auf Basis der Regelungsrohdaten berechnet wird und dem Diagnosecode Dj, Dijj aufgeprägt wird. Die Qualitätskennzahl Q kann die Güte der in der Praxis realisierten Regelungen im Vergleich zu einem Idealzustand charakterisieren. Es sei klar, dass die Diagnoseroutine zur Erzeugung eines einzigen Diagnosecodes mehre- re Qualitätskennzahlen Q bestimmen und diese dem Diagnosecode Dijj aufprägen kann. Beispielsweise kann in Schritt 307 eine vorgegeben Anzahl von Qualitätskennzahlen Q berechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Berechnung einer oder mehrerer weiterer Qualitätskennzahlen Q in Abhängigkeit von Bedingungen an die zuvor berech- neten Qualitätskennzahlen Q durchgeführt werden. Die Zuweisung einer oder mehrerer berechneter Qualitätskennzahlen Q auf einen oder mehrere Diagnosecodes Dj kann durch die Anwendung eines lokalen Speicher 130 der Regelelektronik 13i als Pro- grammteil oder Parametersatz hinterlegten Entscheidungsbaumes verwirklicht sein. Als exemplarische Diagnoseroutinen sei beispielsweise für Ventilstellungsregler 13 auf Samson TROVIS VIEW und Samson SAM CHEMICALS verwiesen. Die Produktnamen können geschützte Marken sein. Nachdem das Stellgerät 1i einen oder mehrere Diagnosecodes Dijj in wenigstens einem oder einer Vielzahl von Erzeugungsschritten 300 generiert hat, kann die oben be- schrieben Übermittlung 400 von Diagnosecodes Dijj durchgeführt werden.
Mit der Zentraleinheit 3 wird die initiale Definition 609 wenigstens einer globalen Zeit T durchgeführt. Eine globale Zeit T kann in einem einfachen Fall Mit Hilfe einer ein- deutigen Datums- und Uhrzeit-Angabe durchgeführt werden. Zahlreiche andere Her- angehensweisen sind denkbar. Beispielsweise kann eine globale Zeit T als eine System- zeit in Abhängigkeit von einem globalen, die prozesstechnische Anlage 100 betreffen- den Ereignis, beispielsweise einem Initiierungsereignis, einem Wartungszeitpunkt oder dergleichen definiert werden.
Mehrere verschiedene lokale Diagnosecodes unterschiedlicher Stellgeräte 1i, 1y, 1x, 1Z aus demselben Testzeitraum können von der Zentraleinheit 3 zu einem Datenpaket aggregiert werden. Dieses Datenpaket kann weitere Informationen über eine Zeit, bei- spielsweise ein Zeitintervall der Erfassung der unterliegenden Prozessrohdaten enthal- ten, um eine zeitliche Einordnung der verschiedenen Diagnosecodes relativ zu der ab- soluten Zeit T oder zu einer synchronisierten Zeit auf Basis einer lokalen Zeit t erlau- ben, die als gemeinsame pseudo-globale Zeit der verschiedenen Stellgeräte verwendet werden kann.
Unter Einbeziehung der Zentraleinheit 3 wird in einem Schritt 603 eine Diagnosede- duktionslogik Y definiert. Das Definieren 603 der Diagnosededuktionslogik γ umfasst die Zuordnung wenigstens einer logischen Bedingung BED zu wenigstens einem vor- zugsweise globalen Diagnosecode Dijj und wenigstens einer sich bei vorliegender Bedin- gung BED ergebenden Aktion AKT zur Erzeugung eines Diagnosededuktionsergebnis- ses K. Das Definieren 603 der Diagnosededuktionslogik γ kann umfassen, dass eine Vielzahl von Bedingungen BED bezogen auf je einen oder mehrere Diagnosecodes Dijj und sich bei Vorliegen der jeweiligen Bedingungen ergebenen Aktionen AKT bestimmt werden.
Die Zentraleinheit 3 ist dazu eingerichtet, in einem Verfahrensschritt 500 eine Be- stimmung eines Diagnoseergebnisses K durchzuführen. Bei der Bestimmung 500 wird die Diagnosdeduktionslogik γ auf die der Zentraleinheit vorliegenden Diagnosecodes Dijj angewendet, um zu ermitteln, welche Bedingungen BED erfüllt sind und um die sich daraus ergebenden Aktionen AKT abzuleiten. Das Diagnosededuktionsergebnis K ergibt sich aus der Gesamtheit der umzusetzenden Aktionen AKT.
Zur Bestimmung 500 des Diagnoseergebnisses K erfolgt eine Zuordnung der Diagnose- codes Dijj zu einer jeweiligen Diagnosecode-spezifischen globalen Zeit T. Eine globale Zeit T für einen jeweiligen Diagnosecode Dijj kann beispielsweise als wenigstens ein Zeitpunkt T, ein regelmäßig wiederkehrendes Intervall oder mit Hilfe eines zu einem bestimmten Zeitpunkt Tstart beginnen und für einen bestimmten Zeitdauer dT andau- erndes Zeitfenster definiert werden. Die Zuordnung 506 einer globalen Zeit T zu einem Diagnosecode Dijj kann im Rahmen der Bestimmung 500 entfallen, falls eine entspre- chende Zuordnung beispielsweise in den einzelnen Stellgeräten 1i bereits erfolgt ist.
Die Bestimmung 500 umfasst auch das Bilden eines Satzes von jj von insbesondere globalen Diagnosecodes, um die Diagnosededuktionslogik γ auf diesen Diagnosecode- Satz zur Anwendung zu bringen.
Die Bestimmung 500 des Diagnoseergebnisses K umfasst insbesondere die Anwendung 505 wenigstens einer Bedingung BED auf den wenigstens einen Diagnosecode Dijj und die Umsetzung 509 der sich daraus ergebenden Aktionen AKT. Eine Aktion AKT kann beispielsweise vorgeben, dass beim Vorliegen einer bestimmten Bedingung BED eine oder mehrere vorbestimmte Diagnosecodes Dijj gestrichen werden. Dies kann beispiels- weise sinnvoll sein, um als falsch-positiv erkannte Diagnosecodes auszumerzen. Alter- nativ oder zusätzlich kann eine Aktion AKT bestimmen, dass bei dem Vorliegen einer bestimmten Bedingung BED durch die Zentraleinheit 3 ein bestimmter zentraler Diag- nosecode Dc erzeugt wird. Eine derartige Erzeugung eines zentralen Diagnosecodes kann beispielsweise zweckmäßig sein, wenn anhand des Expertenwissens klar ist, dass beim Vorliegen eines oder mehrerer bestimmter Diagnosecodes Dijj ein weiterer oder anderer unerwünschter Zustand in der prozesstechnischen Anlage 100 vorliegt, auf den sich der zentrale Diagnosecode Dc bezieht. Eine andere Aktion kann das Ersetzen eines Diagnosecodes Dijj durch einen zentralen Diagnosecode Dc beim Vorliegen bestimmter Bedingungen BED bewirken, was als einer Kombination der zuvor beschriebenen Streichung und Hinzufügung betrachtet werden kann. Eine derartige Aktion kann beispielsweise umgesetzt werden als Teil der Be- stimmung eines Diagnosededuktionsergebnisses K, wenn anhand vorliegender Diagno- secodes Dijj für den Experten klar ist, dass ein anderer als der in dem bestimmten globa- len Diagnosecode Dijj angegebene Zustand vorliegt, was aus der Kombination dieses bestimmten Diagnosecodes Dijj mit einem oder mehreren anderen vorbestimmten Di- agnosecodes Dijj ersichtlich sein kann.
Figur 3 zeigt eine exemplarische Eingabemaske zur Darstellung an einem Arbeitsplatz- rechner 105. Mit der Eingabemaske gemäß Figur 3 können neue Regelbeschreibungen für die Bedingungen BED der Diagnosededuktionslogik definiert werden oder beste- hende Regelbeschreibungen der Bedingungen BED der Diagnosededuktionslogik γ ver- ändert werden.
Gemäß einem Beispiel kann ein Expertennutzer erkennen, dass zwei zeitlich eng korre- liert vorgenommene Änderungen in der Konfiguration verschiedener Stellgeräte 1x, 1y sich oftmals als unverträglich erwiesen haben. Basierend auf dieser Erkenntnis kann eine Regel BED generiert werden, mit der beim Auftreten von globalen Diagnosecodes Dyj, DXj bezüglich der Stellgeräte 1y, 1x, die auf die unverträgliche Maßnahme hindeu- ten, mit Hilfe der Diagnosededuktionslogik eine Aktion AKT abgeleitet wird, die einen zentralen Diagnosecode Dc erzeugt, der als Diagnostikaussage eine Erfolg versprechen- de Maßnahme umfasst, um einen unerwünschten Anlagenzustand auszuräumen. Aus- gehend von dieser Bedingung BED können auch die auf die unverträglichen Maßnah- men hinweisenden globalen Diagnosecodes Dyi, Dzj von den Stellgeräten 1y, 1z, gelöscht werden.
Gemäß einem anderen Fall kann ein Expertennutzer erkannt haben, dass im Abschluss an eine Änderung an der Konfiguration eines bestimmten Stellgeräts 1z in Beobachtung des diesbezüglichen Diagnosecodes DZJ regelmäßig weitere Änderungen an der Konfigu- ration anderer Stellgeräte 1y, 1x erforderlich wurden, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten oder wieder herzustellen. Für einen solchen Fall kann die Diagno- sededuktionslogik γ dahingehend definiert werden, dass ausgehend von dem auf das Stellgerät 1z bezogenen Diagnosecode DZj als Aktion AKT sowohl eine Diagnostikaussa- ge zur Behebung der Anomalie je an diesem Stellgerät 1z wie auch ergänzende zentrale Diagnostikaussagen bezüglich der anderen Stellgeräte 1y, 1x erzeugt werden.
Gemäß einem dritten Beispiel können schwingende Ventile einen Luftverbrauch entwi- ckeln, der die Druckluftversorgung in dem Anlagenteil dieser Stellgeräte gefährdet. In einem solchen Fall kann als Diagnosecode von einem oder mehreren der Stellgeräte 1x, 1y, 1z ein zu niedriger Versorgungsluftdruck mit einem entsprechendem Diagnosecode gemeldet werden. Alternativ oder zusätzlich kann es aus den Stellgeräten 1x, 1y und/oder 1z Meldungen geben, die auf Schwingungen hinweisen. Mitunter würde ein Nutzer diese auf Schwingungen hinweisenden Diagnosecodes ausblenden, weil in man- chen Situationen ein schwingendes Ventil hingenommen werden kann. Ein Benutzer der prozesstechnischen Anlage 100 könnte bei einer derartigen Fehlerkonstellation die Ursache des Luftdruckabfalls unzutreffend in der Luftversorgung der Stellgeräte ver- muten. Ein Expertennutzer kann bei einer derartigen Risikolage in der Diagnosededuk- tionslogik γ dahingehende Regeln definieren, dass bei dem Vorliegen von wenigstens einem Diagnosecode bezogen auf eines oder mehrere Stellgeräte mit gemeinsamer pneumatischer Versorgung, die einen zu niedrigen pneumatischen Versorgungsluft- druck anzeigen, in Kombination mit wenigstens einem Diagnosecode, der auf ein schwingendes Ventil hinweist, der eine Aktion AKT ein zentraler Diagnosecode Dc er- zeugt wird, den Benutzer darauf hinweist, dass eine Fehlerursache für den niedrigen Versorgungsluftdruck ursächlich in dem schwingenden Ventilverhalten begründet sein kann.
Die in Figur 3 dargestellte exemplarische Eingabemaske kann auf einem Bildschirm- terminal an einem Arbeitsplatzrechner 103 angezeigt werden. Mit Hilfe der Eingabe- maske kann der Expertennutzer Regelbeschreibungen umfassend Bedingungen BED und zugeordnete Aktionen AKT auswählen. Im oberen Teil der Eingabemaske ist ein Bedienungsteil angezeigt, während ein Aktionsteil unterhalb des waagerechten Striches dargestellt ist. Dem Expertennutzer können beispielsweise Auswahllisten in Form von Drop-Down-Menüs oder Ähnliches angeboten werden, um die Bedingungen BED in zulässiger Weise zu definieren. In dem Beispiel gemäß Figur 3 wird als Bedingung des Vorliegen zweier bestimmter Diagnosecodes festgelegt, um durch die Diagnosededuktionslogik die definierte Aktion AKT auszulösen. Zunächst muss bei dem Stellgerät, das hier mit dem Bezeichner Ix „GT-003819“ bezeichnet ist, der vorbestimmte Diagnosecode „hochfrequente Dauer- schwingung: P- Anteil reduzieren“ vorliegen. Ferner muss zugleich wegen der gewähl- ten logischen „UND“-Verknüpfung für ein zweites Stellgerät mit dem Bezeichner Iy „VS-1203819“ ein gleichartiger Diagnosecode vorliegen. Beim Vorliegen dieser Bedin- gungen BED wird als Aktion AKT aus dem gesamten Satz Traj der Diagnosecodes zum einen die beiden vorgenannten bedingungsrelevanten Diagnosecodes gelöscht. Ferner wird ein neuer zentraler Diagnosecode Dc hinzugefügt, der sich auf ein anderes Stellge- rät mit dem Bezeichner Iz „GT-0200790“ bezieht.
Eine andere als die hier beschriebene zeitliche Relation der Simultanität kann bei- spielsweise bezogen sein auf das Auftreten zwei bestimmter Diagnosecode innerhalb eines vorgegeben Zeitraums, beispielsweise „Und nachfolgend in 2 bis 5 Sekunden“.
Nachfolgend werden verschiedene Beispiele für Diagnosecodes mit ihnen zugeordneten Diagnostikaussagen aufgelistet:
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisie- rung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichen:
1i, 1X, 1y Stellgerät
3 Zentraleinheit
5 Kommunikationsnetz
11i Stellventil
13i Stell- und/oder Regelungselektronik
15i Stellaktor
100 prozesstechnische Anlage
103 Leitwarte
113 zentrale Recheneinheit
130. 140 Speicher
131. 141 Prozessor
134, 144 Netzwerkanschluss
200 Erfassen
250 Betätigen
300 Erzeugen
303 Anomaliebeschreibung
304, 404 Transformieren
306 Korrellieren zur lokalen Zeit
307 Qualitätsbestimmung
309 Berücksichtigung einer zeitlichen Relation
400 Übermitteln
401 Versenden
403 Empfangen
500 Bestimmen
503 modifizierte Menge Bilden
505 Bedingung anwenden
506 Korrellieren zur globalen Zeit
509 Aktion durchführen
601 lokale Zeit definieren
603 Diagonosededuktionslogik definieren
609 globale Zeit definieren
35 AKT Aktion
BED Bedingung d Soll-Ist-Differenzwert
D Diagnoseroutine
Dc zentraler Diagnosecode
DP Regelkreisdiagnoseroutine
Dj lokaler Diagnosecode
Dij, Dxj, Dyj globaler Diagnosecode Satz Diagnosecodes modifizierte Menge g Steuersignal li, Ix, ly, Iz stellgerätespezifischer Bezeichner
K Deduktionsergebnis
Q Qualitätskennzahl
R Regelungsroutine
Rp Prozessregelungsroutine
RBD Regeldatenbank s Ist-Signal ti lokale Zeit tFy lokales Zeitfenster dtFy lokale Öffnungsdauer lokales Zeitintervall
T globale Zeit
Tstart Startzeitpunkt
Tend Endzeitpunkt w Soll-Signal γ Diagnosededuktionlogik

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zur Diagnose eines Steuer- und/oder Regelungssystems einer prozesstechnischen Anlage mit mehreren Stellgeräten (1i) zum Einstellen eines Prozessfluids und einer Zentraleinheit, umfassend die Schritte a) Erfassen (200) wenigstens eines stellgerätespezifischen Regelungsrohdatums, wie ein Soll-Wert (w), ein Ist-Wert (s), einen Soll-Ist-Differenzwert (d) oder ein Steuerwert Cg); b) Erzeugen (300) wenigstens eines insbesondere lokalen Diagnosecodes (Dj, Dij) durch eines der mehreren Stellgeräte (1i) auf Basis des wenigstens einen erfassten Regelungsrohdatums; c) Übermitteln (400) des wenigstens einen Diagnosecodes (Dj, Dij)j von dem jeweiligen Stellgerät (1i) an eine Zentraleinheit (3); d) Transformieren (304, 404) eines von einem bestimmten Stellgerät (1i) entstammenden und/ oder eines auf ein bestimmtes Stellgerät (1i) bezogenen, lokalen Diagnosecodes (Dj) in einen globalen Diagnosecode (Dij)j, indem der lokale Diagnosecode (Dj, Dij)j mit einem stellgerätespezifischen Bezeichner (Ii verknüpft wird, e) Definieren (603) wenigstens einer logischen Bedingung für eine Diagnosededuktionslogik (y), sodass die Diagnosededuktionslogik (y) bei Anwendung der wenigstens einen logischen Bedingung auf wenigstens einen Diagnosecode (Dj, Dij )j ein vorbestimmtes Deduktionsergebnis (K) bestimmt wird, f) Bestimmen (500) wenigstens eines Deduktionsergebnisses (K) mittels der Diagnosededuktionslogik (y) auf Basis des wenigstens einen Diagnosecodes (Dj, Dij)j in der Zentraleinheit (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt Bestimmen (500) wenigstens eines Konsolidierungsergebnisses (K) umfasst, dass das Bestimmen wenigstens einen ersten globalen Diagnosecode (Di=xj) von einem ersten Stellgerät (ii=x) und wenigstens einen zweiten globalen Diagnosecode (Di=yj) von einem zweiten Stellgerät (ii=y) berücksichtigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt Bestimmen (500) wenigstens eines Deduktionsergebnisses (K) umfasst, dass die Zentraleinheit (3) einen Satz globaler Diagnosecodes (Dij) berücksichtigt, um ein Deduktionsergbnis (K) aus einer modifizierten Menge der berücksichtigten globalen Diagnosecodes (Dij)j zu bilden,
37 wobei die modifizierte Menge dem Satz abzüglich wenigstens einem globalen Diagnosecode und/oder zuzüglich wenigstens einem zentralen Diagnosecode (Dzj) entsprechen kann. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Deduktionslogik mit einer logischen Bedingung ausgestattet ist, die bei einer vorbestimmten Konstellation bestimmter globaler Diagnosecodes erkennt, dass ein Diagnoseergebnis falsch-positiv ist und den als falsch- positiv erkannte globalen Diagnosecodes streicht. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Zentraleinheit die eine logische Bedingung oder die mehreren logischen Bedingungen auf mehrere Diagnosecodes anwendet , um ein Deduktionsergebnis zu bestimmen Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt Bestimmen (500) wenigstens eines Deduktionsergebnisses (K) umfasst, dass die Zentraleinheit (3) einen Satz (Dij) globaler Diagnosecodes (Dij) berücksichtigt, um ein Deduktionsergbnis (K) aus einer modifizierten Menge der berücksichtigten globalen Diagnosecodes (Dij) zu bilden, wobei die modifizierte Menge dem Satz zuzüglich wenigstens einem zentralen Diagnosecode (Dzj) entsprechen kann. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt Erzeugen (300) umfasst, dass der wenigstens eine Diagnosecodes (Dj,Dij) auf Basis des wenigstens einen Regelungsrohdatums auf eine Anomalie bezogen ist; ferner umfassend einen Anomaliebeschreibungs-Schritt (303), in dem wenigstens eine Angabe zur Anomalie auf Basis von Regelungsrohdaten bestimmt wird, wobei der Schritt Erzeugen (300) des wenigstens einen Diagnosecodes (Dj, Dij) umfasst, dass dem Diagnosecode (Dj, Dij) eine Diagnostikaussage, wie eine Angabe zur Art der Anomalie, zur Ursache der Anomalie und/oder zur zu einer Diagnose- und Behebungsmaßnahme bezüglich der Anomalie, aufgeprägt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Qualitätsbestimmungsschritt (307), in dem wenigstens eine Qualitätskennzahl (Q) auf Basis von Regelungsrohdaten berechnet wird, wobei der Schritt Erzeugen (300) des wenigstens einen Diagnosecodes (Dj, Dij) umfasst, dass dem Diagnosecode (Dj, Dij) eine Qualitätskennzahl (Q) aufgeprägt wird, die insbesondere die Güte der Regelungsroutine (R) charakterisiert. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der globale Diagnosecode (Dij ) gebildet wird
38 (i) von dem Stellgerät (1i) beim Erzeugen (300) oder beim Versenden (401) des lokalen Diagnosecodes (Dj),
(ii) von einer Kommunikationseinrichtung (5) beim Übermitteln (400) des lokalen Diagnosecodes (Dj), oder
(iii) von der Zentraleinheit beim Empfangen (403) eines lokalen Diagnosecodes (Dj) oder beim Bestimmen (500) des wenigstens einen Deduktionsergebnisses (K). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt Erzeugen (300) des wenigstens einen Diagnosecodes (Dj, Dij) umfasst, dass zum Erzeugen des Diagnosecodes (Dj, Dij) eine zeitliche Relation, wie eine Simultanität, Abfolge oder Zeitreihe, von wenigstens zwei Regelungsrohdaten berücksichtigt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Diagnosecode (Dj, Dij) zu einer globalen, insbesondere absoluten Zeit (T) korreliert wird. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt Bestimmen (500) wenigstens eines Deduktionsergebnisses (K) umfasst, dass die Diagnosededuktionslogik (y) einem Satz globaler Diagnosecodes (Dij) ein Deduktionsergbnis (K) zugeordnet wird, wobei die Diagnosededuktionslogik (y) wenigstens eine temporale Bedingung bezogen auf die globale Zeit (T) berücksichtigt. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt Bestimmen (500) eines Deduktionsergebnisses (K) umfasst, dass die Diagnosededuktionslogik (y) einem Satz globaler Diagnosecodes (Dij) ein Deduktionsergbnis (K) zugeordnet wird, wobei die Diagnosededuktionslogik (y) wenigstens eine temporale Bedingung hinsichtlich einer zeitliche Simultanität, Abfolge oder Zeitreihe, von wenigstens zwei vorbestimmten globalen Diagnosecodes (Dij) bezogen auf die globale Zeit (T) berücksichtigt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine von einem Stellgerät (ii) erzeugte insbesondere lokale Diagnosecode (Dj, Dij), insbesondere beim Schritt des Erzeugens (300) des Diagnosecodes (Dj, Dij), zu einer stellgerätespezifischen lokalen Zeit (ti) korreliert wird. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die lokale Zeit (ti) definiert wird als ein Zeitfenster mit einem Öffnungszeitpunkt (tFij), der abhängig wird von einem vorbestimmten Prozesssignal-Ereignis bestimmt wird, beispielsweise einem vorbestimmten Signalverlauf eines Soll-Werts, wie einer Sprungantwort, einer Sinusantwort, oder einer Rampenantwort, oder einem vorbestimmten Signalverlauf eines Ist-Signals, wie ein Lastsprung, und mit einer Öffnungsdauer (dtFij). 9erfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die lokale Zeit (ti) definiert wird als ein insbesondere periodisch wiederkehrendes Zeitintervall (dfi ), wie ein diskreter Regelzyklus eines digitalen Stellgeräts, wobei insbesondere während dem diskreten Regelzyklus eine konstante Stellgröße von einer Stell- und/oder Regelungselektronik (13i des Stellgeräts (1i an einen Stellaktor (15i des Stellgeräts (10 bereitgestellt, wobei insbesondere die Stellgröße berechnet wird anhand eines Soll-Werts (w), eines Ist-Werts (s), einer durch die Differenz zwischen Ist-Wert und Soll-Wert definierten Regelabweichung, und einer die Regelabweichung berücksichtigenden Regelungsroutine, wie einer PID-Regelungsroutine. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Rechnereinheit (13z) eines einzelnen bestimmten Stellgeräts (1z) sowohl für die Erzeugung (300) wenigstens eines Diagnosecodes (Di=zj) als auch für die Bestimmung (500) eines Deduktionsergbnisses (K) unter Berücksichtigung wenigstens eines Diagnosecodes (Di*z,j) von wenigstens einem anderen Stellgerät (1iǂz) verwendet wird. Steuer- und/oder Regelungssystem (100) für eine prozesstechnische Anlage, umfassend mehrere Stellgeräte (10, eine Zentraleinheit (3) und eine Kommunikationseinrichtung (5) zum Übermitteln wenigstens eines Diagnosecodes (Dj, Dij) von den Stellgeräten (10 zur Zentraleinheit (3), wobei jedes Stellgerät (10 je ein Stellventil (ui) zum Einstellen einer Prozessfluidströmung und je eine Recheneinheit (13i) umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Stellventil (11i auf Basis von wenigstens einem Regelungsrohdatum gemäß einer Steuer- und/oder Regelungsroutine (250) zu betätigen, und wobei die Recheneinheit (13i ferner dazu eingerichtet ist, auf Basis von wenigstens einem Regelungsrohdatum gemäß einer Diagnoseroutine (300) Diagnosecodes (Dj, Dji), insbesondere lokale Diagnosecodes (Dj), vorzugsweise betreffend eine Anomalie zu erzeugen, wobei die Zentraleinheit (3) dazu eingerichtet ist, wenigstens eine logische Bedingung zur Anwendung auf wenigstens einen Diagnosecode (Dj, Dij) als Diagnosededuktionslogik zu erhalten, und dazu, auf Basis, insbesondere von wenigstens zwei, der von den Stellgeräten (1i) bereitgestellten Diagnosecodes (Dj, Dij) ein Deduktionsergbnis (K) gemäß der Diagnosededuktionslogik (y) zu bestimmen. Steuer- und/oder Regelungssystem nach Anspruch 18, wobei die Zentraleinheit (3) in einem der Stellgeräte (1i=z), insbesondere der stellgerätespezifischen Recheneinheit (13i=z), integriert ist oder wobei die Zentraleinheit (3) separat zu den Stellgeräten (1i) in einem Rechner, wie einem Prozessleitrechner (103), einem Arbeitsplatzrechner (105), einem Tablet-Rechner oder dergleichen, implementiert ist. Steuer- und/oder Regelungssystem nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei das Steuer- und/oder Regelungssystem (100) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 konfiguriert ist.
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