用于监控调节回路的运行的诊断装置和诊断方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于监控自动化系统的调节回路的运行的诊断装置以及诊断方法。诊断装置包括评估装置和数据存储器，其中至少能存储要监控的调节回路的实际值数据的序列。在预设或能预设的激发中，通过改变一对要监控的调节回路的一个调节回路的额定值预设，将用于各另一个调节回路的实际值数据的序列的正时间偏移的互相关函数的最大绝对值确定为第一度量值，并还取决于第一度量值确定和显示用于评估一个调节回路对另一个调节回路的相互作用的特性参量。除相应的相互作用的强度，能通过适当选择符号表示相互作用的有效方向。当对于全部可能的调节回路实现该情况并将结果清楚地示出在矩阵中时，将获得关于全部调节回路极好的概况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于监控自动化系统的调节回路的运行的诊断装置，及一种相应的诊断方法。
技术介绍
当监控部分设备或者组件的正确功能时，将会更好地维修和维护自动化技术设备。在可靠性性能下降时，能够利用用于维修、维护或排除故障的措施在设备的正确位置处有针对性地进行干预。自动化技术设备的组件经常在调节回路中互相连接。因此在可靠性性能下降时，能够利用用于维护或优化控制器的措施在设备的正确位置处及时地和有针对性地干预各个调节回路，当在调节回路的调节质量方面持久地和自动地监控调节回路，将会是有利的。从EP 1 528 447 B1中已知了一种用于监控调节回路的运行的诊断方法。在基本上稳定的状态、即尽量恒定的额定值预设的情况下，将实际值数据的序列的方差(Varianz)确定为随机的特征，并且为分析调节回路的状态而对其进行评估。在调节回路的激发相当于额定值阶跃的情况下，为了分析调节回路状态而将过度振荡宽度或起振比例、即调节参量的上升时间与起振时间的商评估为确定性的特征。在配置有自动化系统的工艺或过程技术设备中，大多数单环的调节回路例如利用PID控制器通过相应的全过程的物理学的、热力学的、化学的或者生物学的相互影响而彼此连接。因此，一个调节回路中的每个运动能
够在其它调节回路的情况下作为干扰起作用。因为在本申请中也称为横向影响、耦合或相互作用的调节回路的相互影响在设备运行中基本上未示出问题，设备操作员大多数情况下并不仔细考虑该相互影响，并且不将该相互影响包括在调节回路的运行的监控之中。然而在考虑调节回路的相互影响时，也许能够实现明显地改进设备运行，例如在借助于设备生产的产品的能效或者质量方面。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提出一种用于监控调节回路的运行的诊断装置和诊断方法，其显示了相应的一个调节回路对另一个调节回路的相互作用，并且因此允许直接评估各个调节回路彼此间的相互作用。本专利技术的优点在于，其实现了关于调节回路彼此间的相互作用的调节回路的监控，并且实现了对其通过监控结果的特别直观的表示的评估。由此能够实现设备表现的明显改进。因此在对设备的尽可能全部调节回路的调节质量进行监控和优化的范畴内，这种相互作用的认知是有利于能够更精确地定位问题原因和有针对性地规划措施。由于耦合到多个另外的调节回路之中，在一个调节回路中大多存在麻烦。通过评估相互影响来改善这种情况，找出实际产生麻烦的调节回路。相互影响分析在此也能够表明，一些调节回路比另外的有更大的影响。在此，设备中的各个调节回路的关于其重要性的评估是十分有用的。也就是为了基于调节回路的相互影响表现的评估的维护，能够给设备的在此意义上最重要的调节回路分配更高的优先级，以便尽快达到设备表现的改进。本专利技术的优点还在于，为了应用诊断方法或者为了应用诊断装置而根本不需要刻度因数，并且此外不需要关于在设备上运行的过程的或者关于自动化设备的背景知识。因此，通过使用者能够以特别简单的方式执行诊断。为了诊断，能够以有利的方式使用时间离散的互相关函数，在两个时间离散的信号x和y之间利用各一个长度为N的数据序列如下地定义该互相关函数： R x y ( τ ) = 1 N Σ i = 0 N - 1 - τ x ( i + τ ) * y ( i ) σ x 2 * σ y 2 , ( τ = 0 , ... , N - 1 ) . ]]>在此，τ代表关于采样间隔的时长的、信号x相对于信号y的正时间偏移，代表信号x的方差，并且代表信号y的方差。为了评估一个调节回路对另一个调节回路的相互作用，有利地使用具有相应的另一个调节回路的调节参量的正时间偏移τ的调节参量的互相关函数。如果通过改变额定值预设、例如具有斜坡形状的曲线或优选地具有相当于阶跃函数的曲线的一个调节回路的激发对相应的另一个调节回路的调节参量有影响，就能够在互相关函数中发现很大的值。耦合越强，互相关函数的函数值就越大。如果相反地没有影响，互相关函数就只有相对小的值。在此对于评估相互作用特别有说服力的是第一度量值，为其在正时间偏移τ中寻找互相关函数在绝对值最大的值。正时间偏移的原因在于如下的因果关系：不可能得到例如对于额定值阶跃的反应，如果额定值阶跃没有发生的话。在此在一个调节回路上的额定值阶跃中，对于正时间偏移τ形成了在该调节回路的调节参量的曲线、即该调节回路的实际值数据的序列与同一时刻在相应的另一个调节回路处测得的调节参量的曲线、即相应的另一个调节回路的实际值数据的序列之间的互相关函数。对于通过改变该调节回路的额定值预设激发一个调节回路，原则上有多个曲线是适合的，例如预设了高度和宽度的矩形脉冲、额定值阶跃或者
斜坡形状的曲线。然而，通过预设大小的额定值阶跃的激发在诊断结果的说服力和可靠性方面显示了其是特别有利的。根据本专利技术的特别有利的改进方案，在数据存储器中能够附加地存储要监控的调节回路的驱控值数据的序列，并且与确定第一度量值类似地、即按照相同的计算步骤然而利用另外的信号，根据驱控值数据确定第二度量值，并且计算这两个度量值的算术平均值。如果相对快地设置了一个调节回路的控制器，该控制器将立即调节另一个调节回路的横向影响，这能够导致在调节参量的运行中识别没有相互影响。由于快速控制器、即对可能的调节误差具有快速反应的控制器的主动干预，能够在通过横向影响产生的驱控参量中清楚地看到横向影响。因此有利的是，这对要监控的调节回路的驱控参量同样地彼此关联，以便进一步加强诊断结果的说服力。能够有利地将调节参量和驱控参量的两个互相关函数的绝对值的平均值确定和显示为特性参量用于评估相互作用。因为通过噪声效应和另外的干扰一直能够得到信号的小的随机的相似性，能够有利地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监控自动化系统的调节回路的运行的诊断装置，具有数据存储器(DS)，在所述数据存储器中能够存储要监控的调节回路的实际值数据的序列，并且具有评估装置(AE)，通过所述评估装置，在预设的或能预设的激发中，通过改变一对要监控的调节回路中的一个调节回路(RK1)的额定值预设，根据所述一对要监控的调节回路的实际值数据的序列的至少各一个片段，能够将用于所述一对要监控的调节回路中的相应的另一个调节回路(RK2)的实际值数据的序列的正时间偏移的互相关函数的最大绝对值确定为第一度量值，并且通过所述评估装置，能够取决于所述第一度量值地确定和显示用于评估所述一个调节回路(RK1)对所述另一个调节回路(RK2)的相互作用的特性参量(KKF)。

【技术特征摘要】
2015.03.04 EP 15157643.61.一种用于监控自动化系统的调节回路的运行的诊断装置，具有数据存储器(DS)，在所述数据存储器中能够存储要监控的调节回路的实际值数据的序列，并且具有评估装置(AE)，通过所述评估装置，在预设的或能预设的激发中，通过改变一对要监控的调节回路中的一个调节回路(RK1)的额定值预设，根据所述一对要监控的调节回路的实际值数据的序列的至少各一个片段，能够将用于所述一对要监控的调节回路中的相应的另一个调节回路(RK2)的实际值数据的序列的正时间偏移的互相关函数的最大绝对值确定为第一度量值，并且通过所述评估装置，能够取决于所述第一度量值地确定和显示用于评估所述一个调节回路(RK1)对所述另一个调节回路(RK2)的相互作用的特性参量(KKF)。2.根据权利要求1所述的诊断装置，其特征在于，预设的或能预设的所述激发是预设或能预设高度的额定值阶跃。3.根据权利要求1或2所述的诊断装置，其特征在于，在所述数据存储器(DS)中能够存储要监控的调节回路的驱控值数据的序列，从而能够与确定所述第一度量值类似地根据驱控值数据确定第二度量值，并且所述特性参量(KKF)是所述第一度量值和所述第二度量值的算术平均值。4.根据前述权利要求中任一项所述的诊断装置，其特征在于，当所述特性参量(KKF)超过预设的或能预设的界限值时，能够输出报警信号(W)。5.根据前述权利要求中任一项所述的诊断装置，其特征在于，在所述互相关函数的最大绝对值时算出为了确定所述第一度量值而计算的所述互...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·海勒尔，贝恩德马库斯·普费菲尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE