[发明专利]用于过程工厂内数据驱动的故障检测的改进故障变量识别技术

说明书

实时控制系统包括用以实现数据驱动的故障检测功能的故障变量识别技术，该功能向操作员提供了实现对过程工厂当前的和可能的将来操作状况的较高水平的态势感知的信息。故障变量识别技术使得操作员能够识别出何时过程工厂部件表现异常，以便在当前的时间步骤中潜在采取动作来缓解问题的根本原因，因此降低过程控制系统的停滞或者过程工厂部件的故障的可能性或者阻止该停滞或故障。

技术领域

本发明总体上涉及诸如发电厂和工业制造厂之类的过程工厂，更具体地，涉及一种基于多变量统计的模式识别和故障检测系统，该系统执行高度准确的、健壮的故障变量识别来检测和表征过程工厂操作中的故障。

背景技术

分布式过程控制系统，比如那些典型应用于发电、化学制造、石油加工或者其他过程工厂的系统，通常包括一个或者多个过程控制器，该过程控制器通过模拟、数字、或者组合的模拟/数字总线与一个或者多个现场设备通信耦合。现场设备(其可以是例如阀、阀定位器、开关、变送器(例如，温度、压力、液位和流速传感器)、燃烧器等)位于过程环境中，并且执行过程功能，诸如响应于由过程控制器形成和发送的控制信号而打开或者关闭阀、测量过程参数等。智能现场设备(例如符合任何公知的现场总线(Fieldbus)协议的现场设备)也可执行控制计算、报警功能以及通常在过程控制器中实现或者由过程控制器实现的其他功能。过程控制器(其通常也位于工厂环境中)接收指示由现场设备进行的过程测量的信号和/或与现场设备有关的其他信息，并执行控制应用，该控制应用运行例如不同的控制模块，该不同的控制模块进行过程控制决策，基于接收到的信息生成过程控制信号，并与在诸如HART和现场总线现场设备之类的现场设备中执行的控制模块或块协调。控制器内的控制模块通过通信线路将过程控制信号发送给现场设备，从而控制过程的操作。

通常使得来自现场设备和控制器的信息通过数据高速公路对于一个或者多个其他计算机设备可用，这些计算机设备例如是通常被放置在远离较为恶劣的工厂环境的控制室或者其他位置的操作员工作站、个人计算机、数据历史库、报告生成器、集中式数据库等。这些计算机设备还可以运行应用，该应用例如可使得操作员执行关于过程的功能，诸如改变过程控制例程的设置、修改控制器内或者现场设备内控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的警报、保持和更新配置数据库等。

作为示例，由Emerson自动化解决方案公司出售的控制系统包括在位于过程工厂中的各个位置处的不同设备中存储并由其执行的多个应用。配置应用(其驻留于一个或者多个工程师工作站中)使得用户可以创建或者改变过程控制模块，并且通过数据高速公路将这些过程控制模块下载到专用的分布式控制器。通常，这些控制模块由通信互联的功能块组成，功能块是面向对象编程协议中的对象，并且基于对其的输入执行控制方案中的功能并向控制方案中的其他功能块提供输出。配置应用还可允许设计者创建或者改变操作员界面，操作员界面由查看应用所使用以便向操作员显示数据并且使得操作员可以改变过程控制例程中的诸如设定点之类的设置。每一个专用的控制器以及在某些情况下的现场设备存储并且执行控制器应用，控制器应用运行分配和下载到其的控制模块以便实现实际的过程控制功能。查看应用(其可运行在一个或多个操作员工作站上)通过数据高速公路接收来自控制器应用的数据，并向过程控制系统设计者、操作员或者使用用户界面的用户显示该数据，并且可以提供多种不同视图的任何视图，例如操作员视图、工程师视图、技术人员视图等。数据历史库应用通常存储在数据历史库设备中并由其执行，数据历史库设备收集并存储跨数据高速公路所提供的一些或者全部数据，而配置数据库应用可在附接到数据高速公路的另一台计算机上执行，以存储当前过程控制例程配置和与之相关联的数据。或者，配置数据库可与配置应用位于相同的工作站。