[发明专利]用于过程控制的方法和系统

说明书

技术领域

本公开大体上涉及过程控制系统，并且更加具体地涉及用于过程 控制的方法和系统。

背景技术

例如制造工厂、化学工厂和炼油厂等工艺过程设施典型地使用过 程控制系统管理。阀门、泵、电机、加热/冷却装置以及其他工业设备 典型地执行在工艺过程设施中加工材料所需要的动作。在其他功能 中，过程控制系统常常管理在工艺过程设施中的工业设备的使用。

在常规过程控制系统中，控制器常常用于控制在工艺过程设施中 的工业设备的运转。控制器可以典型地监测工业设备的运转、向工业 设备提供控制信号、和/或当探测到故障时生成警报。高级控制器可以 常常使用基于模型的控制技术以控制工业设备的运转。基于模型的控 制技术典型地涉及使用模型以分析输入数据，其中该模型基于正接收 的输入数据识别工业设备应该如何被控制。

过程控制系统典型地包括一个或多个过程控制器和输入/输出 (I/O)装置，该输入/输出(I/O)装置通信耦合于至少一个工作站和 一个或多个现场装置(例如通过模拟和/或数字总线)。现场装置可以 包括传感器(例如，温度、压力和流量传感器)，以及其他无源和/ 或有源装置。该过程控制器可以接收过程信息(例如由现场装置做出 的现场测量等)，以便实现基于控制模型的控制例程。然后可以生成 控制信号并且将其发送到工业设备以控制过程的运转。

许多过程控制系统还包括应用站。应用站可以执行软件应用程 序，其执行各种不同的过程功能，例如在过程控制系统中的维护管理 功能、诊断功能、监测功能和安全相关功能等(例如基于控制模型等)。

对正控制的特定过程典型地定制软件应用程序。该过程控制系统 应用程序、数据库服务和运行时间服务高度互相依赖。对共有数据成 分的变化可能需要客户应用程序重建。要求过程控制软件开发者密切 协调数据库、运行时间和系统软件的开发使得软件以统一的方式建立 和发布。同样，因为建模应用程序集成在特定控制软件中，由于施加 在不同工艺过程设施上的特定控制中有差别，有效模型的重新使用常 常受到限制。

因此，需要有用于灵活的非线性过程控制的方法和系统。还需要 有便于和/或加快控制技术的开发的这样的方法和系统。

发明内容

提供本发明内容以遵守37C.F.R.§1.73，其中要求本发明的发明 内容简洁地指出本发明的实质和主旨。提交本发明内容，其中认识到 本发明内容将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。

提供了用于过程控制的方法和系统。该方法和系统可以包括建模 模块和计算模块，它们通过协调模块与用户界面和一个或多个控制装 置通信。建模模块可以提供过程模型并且计算模块可以提供与控制装 置关联的控制算法。模块，并且特别地协调模块，的使用可以在开发 和实现对过程的控制中提供灵活性。该方法和系统可以实现对非线性 系统的控制，例如通过线性模型、线性分段模型和/或非线性模型来控 制。

在本公开的一个示范性实施例中，提供了控制非线性过程的方 法。该方法可以包括：提供至少部分基于该非线性过程的模型，其中 该模型由控制系统的建模模块提供；提供与该非线性过程的控制装置 关联的控制器算法，其中该控制器算法由控制系统的计算模块提供； 在用户界面上呈现至少部分基于模型和控制器算法的控制器信息，其 中该用户界面由用户界面模块提供；使用控制系统的协调模块使建模 模块、计算模块和用户界面模块处于通信中；并且通过从该协调模块 发送一个或多个控制信号到至少一个控制装置而控制非线性过程。

在另一个示范性实施例中，提供了可操作式地耦合于工艺过程系 统的控制系统。该控制系统可以包括：可操作式地耦合于工艺过程系 统的控制装置；提供至少部分基于工艺过程系统的模型的建模模块； 提供与控制装置关联的控制器算法的计算模块；在用户界面呈现至少 部分基于模型和控制器算法的控制器信息的用户界面模块；和用于在 建模模块、计算模块和用户界面模块之间建立通信的协调模块。一个 或多个控制信号可以提供给这些控制装置中至少一个用于控制工艺 过程系统。建模模块和计算模块可以利用不同的应用平台操作。