[发明专利]过程分析模型与实际过程运转的在线对齐

说明书

技术领域

本发明一般地涉及过程控制系统，更具体地涉及用于批次建模系统的数据对齐技术的实现，该批次建模系统辅助分析和预测在线或者进行中的批次过程的质量。

背景技术

过程控制系统，例如用于化学、石油或者其他过程的过程控制系统，通常包括一个或者更多个过程控制器，以及通过模拟、数字或者结合的模拟/数字总线通信地耦接到至少一个主机或者操作者工作站和一个或者多个现场设备的输入/输出(I/O)设备。现场设备，可以是，例如，阀，阀定位器，开关和传感器(例如，温度，压力和流速传感器)，在过程中执行过程控制功能例如打开或者关闭阀以及测量过程控制参数。过程控制器接收表示现场设备所做的过程测量的信号，处理该信息以实施控制例程，并且生成控制信号，该控制信号通过总线或者其他通信线被发送至现场设备以控制该过程的运转。以此方式，过程控制器可以通过总线和/或其他通信线使用现场设备执行和协调控制策略。

来自现场设备和控制器的过程信息可以是由操作者工作站(例如，基于处理器的系统)执行的一个或更多应用软件(即，软件例程，程序，等)可获得的，以使得操作者能够执行关于过程的所需的功能，例如观察过程的当前状态(例如，通过图形用于界面)，评估该过程，修改该过程的运行(例如，通过可视的对象图)，等。很多过程控制系统也包括一个或者更多应用软件站(例如，工作站)，其通常使用个人电脑、笔记本、或者类似的实现并且通过局域网(LAN)通信地耦接至控制器、操作者工作站、和过程控制系统内的其他系统。每个应用软件站可以包括图形用户界面，其显示包括过程变量值、与过程关联的质量参数值的过程控制信息，过程故障检测信息，和/或过程状态信息。

通常，在图形用户界面显示过程信息限制在显示与过程相关联的每个过程变量的值。此外，一些过程控制系统可以表征一些过程变量之间的简单关系以确定与过程关联的质量度量。然而，在该过程的直接产品不符合预定的质量控制度量的情形下，该过程和/或其他过程变量只能在完成一个批次、过程、和/或该直接产品的组装之后分析。虽然在完成该过程之后观察该过程和/或质量变量使得能够实现对后续产品的制造或者过程的改进，这些改进不能纠正当前完成的超出规格的产品。

该问题在批次过程中尤其严重，也即在实现批次过程的批次过程控制系统中。如所知的，批次过程通常运行以通过多个阶段或者步骤来处理作为一个“批次”的同一组原料，以制造产品。批次过程的多个阶段或者步骤可以在一个仪器中执行，例如槽，而其他阶段或者步骤可以在其他仪器中执行。由于相同的原料随着时间在批次过程的不同的阶段或者步骤被不同地处理，在同一件仪器内的很多情形中，很难在该批次过程的任何阶段或者步骤，准确地确定该批次内的材料是否被以合适的方式处理，该方式将可能产生具有所需或者充分质量度量的最终产品的制造。也就是说，因为被处理的材料的温度、压力、浓度、pH或者其他参数在批次运转过程中随着时间改变，当该材料保持在相同位置的很多时候，难以在批次运行中的任何具体时间确定该批次过程是否以可能产生具有所需质量度量的最终产品的方式运行。

一种已知的确定当前运行批次是否进展正常或者出于所需规范内(从而可能产生具有所需质量度量的终产品)的方法是比较正在进行的批次的运转中所做的不同过程变量测量和“理想批次”的运转中所做的类似测量。在此，理想批次是预定的、先前运行的批次，其被选为代表批次的正常或者预期运转并且产生具有所需质量度量的最终产品的批次运行。然而，过程的批次运行通常在时间长度中变化，即在用于完成批次的时间中改变，使得难以知道理想批次中的哪个时间最适合于正在进行的批次的当前测量的参数。而且，在很多情形中，与最终产品的质量没有显著退化的选定的理想批次的过程变量相比，批次过程变量在批次运转中会显著变化。因此，如果不是操作上不可能的，通常难以确定能够在所有情形中用作所有其他批次运行应该与之比较的理想批次的一个具体批次运行。