用于具有接至多个现场设备的控制器的过程设备中的系统.pdf

1、10申请公布号CN101937225A43申请公布日20110105CN101937225ACN101937225A21申请号201010270157822申请日2004073060/491,06620030730US10/798,10120040311US200410103816320040730G05B19/41820060171申请人费舍柔斯芒特系统股份有限公司地址美国得克萨斯州72发明人马里恩A凯斯马克尼克松特伦斯布莱文斯74专利代理机构北京市柳沈律师事务所11105代理人邵亚丽54发明名称用于具有接至多个现场设备的控制器的过程设备中的系统57摘要一种过程控制系统，包括被设置为与过程控

2、制模块以及与诸如成本、吞吐量和利润数据的经济数据源进行通信的经济模型，并使用该经济模型来确定与设备正在运行时的过程设备的实际操作相关联的有用的经济参数或信息。该经济模型可以被用于基于过程的实际的当前运行状态以及与成品、原材料等相关联的商业数据来实时地提供诸如利润率、生产产品的成本等的金融统计。这些金融统计可以被用于在过程网络中发出警报和报警，并被用作到过程设备优化器等的输入，以提供更好或更优化的过程控制以及提供对导致设备的最大利润率的状况进行的较好理解。30优先权数据62分案原申请数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书23页附图8页CN10193

3、7226A1/3页21一种在具有与多个现场设备相连接的控制器的过程设备中使用的系统，包括数据源，包括涉及所述过程设备的操作的经济数据；诊断应用程序，被可通信地连接到所述控制器，其中所述诊断应用程序适于采集在所述过程设备的运行期间涉及所述过程设备的操作的诊断数据；经济模型，与所述数据源和所述诊断应用程序相连接，以接收和使用所述诊断数据和所述经济数据，来开发出关于所述过程设备的操作的经济参数；以及控制应用程序，适于利用所述经济参数来执行所述过程设备中的控制活动。2根据权利要求1所述的系统，其中所述控制应用程序是优化器应用程序，该优化器应用程序用于生成一组在控制所述过程设备中使用的控制目标参数，从而

4、基于所述经济参数来优化所述过程设备的操作。3根据权利要求2所述的系统，还包括显示应用程序，适于使得用户能够选择一个或多个在生成控制目标参数组中由所述优化器应用程序所使用的优化器因素。4根据权利要求1所述的系统，其中所述控制应用程序是过程控制例行程序，该过程控制例行程序适于在控制器上被执行，以使用所述经济参数来生成将要发送给过程设备中的多个现场设备中的一个的控制信号，从而控制所述过程设备的操作。5根据权利要求1所述的系统，还包括与适于将所述经济参数显示给用户的经济模型相连接的显示应用程序。6根据权利要求5所述的系统，其中所述显示应用程序适于结合所述经济参数的显示，来显示一个或多个与所述诊断数据相

5、关联的诊断参数。7根据权利要求6所述的系统，其中所述一个或多个诊断参数包括与所述过程设备中的控制循环的操作相关联的参数。8根据权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个诊断参数包括在控制循环中的一个或多个控制信号的可变性测量。9根据权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个诊断参数包括在控制循环中的一个或多个控制块的操作模式指示。10根据权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个诊断参数包括用于控制循环中的一个或多个控制信号的限制指示。11根据权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个诊断参数包括与控制循环中的一个或多个控制块相关联的一个或多个报警。12根据权利要求1所述的系统，其中所述数据源适于通过

6、无线通信信道与所述经济模型进行通信。13根据权利要求1所述的系统，其中所述数据源适于通过在所述数据源和所述经济模型之间设置的路由器来与所述经济模型进行通信。14根据权利要求12所述的系统，其中所述数据源是手持数据源，该手持数据源适于通过无线通信信道与所述路由器进行通信。15根据权利要求1所述的系统，还包括执行引擎，用于在过程设备的运行期间执行所述经济模块，以开发出用于发送给所述控制应用程序的经济参数。16一种用于协助进行过程设备控制的方法，包括在过程设备的运行期间，根据在服务供应商站点的规则，采集涉及与过所述程设备的权利要求书CN101937225ACN101937226A2/3页3运行相关联

7、的经济因素的经济数据；在过程设备的运行期间，根据在服务供应商站点的规则，采集涉及所述过程设备中的控制操作的过程控制数据；在服务供应商站点处运行用于通过使用所述经济数据和所述过程控制数据来模拟所述过程设备的操作的计算机模型，以生成模型输出；使用在服务供应商站点处的模型输出，来在所述过程设备的运行期间，确定将要相对于所述过程设备的操作来执行的一个或多个活动；以及从服务供应商站点将所述一个或多个活动的指示提供给所述过程设备，以用于控制所述过程设备的操作。17根据权利要求16所述的方法，还包括收取一次或多次运行所述计算机模型的费用；使用所述计算机模型来确定所述一个或多个活动；以及将所述一个或多个活动的

8、指示提供给所述过程设备。18根据权利要求17所述的方法，其中采集所述经济数据和采集所述过程控制数据包括在可通信地连接在第一和第二数据源以及所述计算机模型之间的一个或多个信息服务器处采集所述经济数据和所述过程控制数据；以及自动地将所述经济数据和所述过程控制数据从所述一个或多个信息服务器发送到在服务供应商站点处的计算机模型中。19根据权利要求17所述的方法，其中采集经济数据包括采集关于在所述过程设备中使用的材料成本的数据。20根据权利要求17所述的方法，其中采集经济数据包括采集关于所述过程设备的吞吐量的数据。21根据权利要求17所述的方法，其中采集过程控制数据包括采集设置在所述过程设备中的现场设备

9、处的过程控制数据。22根据权利要求17所述的方法，其中采集过程控制数据包括采集在与设置在过程设备中的一个或多个现场设备可通信地连接的过程控制器处的过程控制数据。23根据权利要求17所述的方法，其中使用所述模型输出包括使用所述模型输出来确定一个活动，该活动被指定来对关于特定标准的过程设备的操作进行优化。24根据权利要求23所述的方法，其中所述特定标准是成本或利润之一。25根据权利要求23所述的方法，其中所述特定标准是吞吐量。26根据权利要求23所述的方法，其中所述特定标准是特定原材料的消耗。27根据权利要求17所述的方法，其中使用所述模型输出包括使用所述模型输出来确定涉及过程设备中的警报存在或纠

10、正过程设备中检测到的问题的活动。28根据权利要求27所述的方法，其中涉及警报存在或修改检测到的问题的所述活动包括生成将要传递给用户的警报。29根据权利要求17所述的方法，其中使用所述模型输出包括将用于显示的信息提供给用户，以指示所述过程设备的操作。30根据权利要求17所述的方法，其中使用所述计算机模型包括运行所述计算机模型，来生成指示与过程设备中的多个控制循环之一相关联的经济运行参数的模型输出，以及其中所述一个或多个活动包括生成显示屏幕，该显示屏幕用于将与所述控制循环之一相关联的所述经济运行参数显示给用户。权利要求书CN101937225ACN101937226A3/3页431根据权利要求30

11、所述的方法，还包括在所述显示屏幕上，与和所述控制循环之一相关联的所述经济运行参数一道，来显示与所述控制循环之一相关联的其它参数。32根据权利要求30所述的方法，其中所述经济运行参数指示所述控制循环之一的利用率。33根据权利要求30所述的方法，其中所述经济运行参数指示所述过程设备的至少一部分的效率。34根据权利要求30所述的方法，其中所述经济运行参数指示过程设备的产品生产成本。35根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个活动包括在过程设备中执行控制功能。36根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个活动包括提供一个显示，该显示使得用户能够根据所述模型输出来选择满足控制应用程序的控制参数

12、。37根据权利要求36所述的方法，其中提供所述显示包括显示与由用户选择的控制参数相关联的经济参数。38根据权利要求37所述的方法，其中所述经济参数是涉及在不同控制设置的情况下运行所述设备的不同成本的节约参数。39根据权利要求36所述的方法，其中提供所述显示包括使得用户能够选择吞吐量参数和受控参数中的至少一个，来作为所述控制参数。40根据权利要求36所述的方法，其中提供所述显示包括使得用户能够指定一个或多个与过程设备的操作相关联的经济因素，以便在计算所述经济参数中使用。41根据权利要求40所述的方法，其中所述一个或多个经济因素包括每一单位因素的利润以及每一单位因素的成本中的一个。权利要求书CN1

13、01937225ACN101937226A1/23页5用于具有接至多个现场设备的控制器的过程设备中的系统0001本申请是申请日为2004年7月30日、申请号为2004101038163、发明名称为“过程控制系统中的经济核算”的发明专利申请的分案申请。0002相关的申请0003这是美国专利申请第10/123445号的部分继续申请，该申请的标题为“WEBSERVICESBASEDCOMMUNICATIONSFORUSEWITHPROCESSCONTROLSYSTEMS”，于2002年4月15日提交，其公开的整个内容在这里被特别地引用作参考，并且这还是美国专利申请第09/953,811号的部分继续申

14、请，该申请的标题为“FUSIONOFPROCESSPERFORMANCEMONITORINGWITHPROCESSEQUIPMENTMONITORINGANDCONTROL”，于2001年9月17日提交，其公开的整个内容在这里被特别地引用作参考，其按照35USC119E的规定要求美国临时申请序列第60/273164号的优先权，该申请的标题为“ASSETUTILIZATIONEXPERTINAPROCESSCONTROLPLANT”，于2001年3月1日提交，其公开的整个内容在这里被特别地引用作参考。此外，本申请要求得到美国临时专利申请第60/491066号的优先权，该申请于2003年7月30日

15、提交，其公开的整个内容在这里被特别引用作参考。技术领域0004本发明一般涉及过程控制系统以及，更具体地，涉及通过使用经济核算来便利并提供更好的过程或设备的控制。背景技术0005过程控制系统PROCESSCONTROLSYSTEM，像在化工、石油或者其它的生产过程中使用的那些一样，典型地包含一个或多个的集中过程控制器，该控制器被通过模拟、数字或者模拟/数字组合的总线可通信地连接到至少一个主机或操作者工作站上以及连接到一个或多个现场设备上。这些现场设备，可以是例如阀门、阀门定位器、开关和发送器例如，温度、气压和流速传感器，执行在过程中的功能，诸如，打开或关闭阀门以及测量过程参数。过程控制器接收指示

16、由现场设备进行的过程测量的信号和/或其它与现场设备有关的信息，使用这个信息来执行控制例程然后并产生控制信号，该控制信号被通过总线或其它的通信线路发送到现场设备，以控制过程的操作。来自现场设备和控制器的信息可用于由操作员工作站执行的一个或多个应用程序，这样就可以使操作员执行所期望的关于过程的功能，诸如察看过程的当前状态，修改过程的操作等。0006典型地，一种过程控制系统可以在包括有几个过程控制设备、部件和/或服务供应商和消费者的商业公司内运行，这些设备、部件和/或服务供应商和消费者都可以分布在一个大的地理区域内，或者在一些情况下，可以分布在整个世界范围内。过程控制设备、供应商和消费者可以使用各种

17、通信介质和技术或平台例如网络、卫星链路、基于地面的无线传输、电话线等进行彼此之间的相互通信。当然，国际互连网对于许多商业公司来说已经成为一个优选的通信平台，这是因为已经建立了通信基础设施，这就使得对于公司来说通说明书CN101937225ACN101937226A2/23页6信基础设施的成本接近于零，并且用于经由英特网进行通信的信息的技术是容易理解的、稳定的、安全的等。0007公司内的过程设备可以包含一种或多种过程控制系统以及大量的其它与商业相关的或者信息技术的系统，这些系统是用来支持或维护或者是用来影响过程设备的运行。通常，在过程设备中的信息技术系统可以包括制造执行系统，例如，维护管理系统，

18、并且也可以包括公司资源计划系统，例如，调度SCHEDULING、会计ACCOUNTING和采购PROCUREMENT系统。尽管这些信息技术系统可以在物理上位于一个设备之中或在其附近，但是，在一些情况下，这些系统的几个或可能所有可以位于离设备较远的位置并可以使用英特网或任何其它合适的通信链路与该设备进行通信。0008每一个过程设备也可以包括用户交互式应用程序，该应用程序可以在可通信地连接到用于协调或执行设备内的过程控制系统的活动的一个或多个服务器、工作站或者其它的计算机上的服务器或工作站上被执行。这样的用户交互式应用程序可以执行商业活动管理功能、历史数据管理功能、资产管理功能、批管理功能、诊断功

19、能等。此外，设备中的每一个过程控制系统都可以包括过程管理应用程序，该过程管理应用程序可以，例如，管理与报警和/或其它过程事件相关的信息的通信并提供该信息，提供与过程的状况或正在由过程设备执行的过程相关的信息或数据，提供与有关与过程控制设备相关联的设备的状况或性能的信息或数据，等。特别地，过程管理应用程序可以包括振动监视应用程序、实时优化应用程序、专家系统应用程序、预定维护应用程序、控制循环监测应用程序、或者其它的与控制、监测和/或维护过程控制系统或设备有关的应用程序。仍进一步地，一个过程设备或者公司可以包括一个或多个通信应用程序，该应用程序可以通过各种不同的通信介质和平台将信息从过程控制系统或

20、者设备传送给用户。例如，这些通信应用程序可以包括电子邮件应用程序、寻呼应用程序、语音消息应用程序、基于文件的应用程序等，所有的这些应用程序都可以被用来通过无线或者硬连线介质将信息发送给台式计算机、膝上型计算机，个人数据助理，蜂窝电话或寻呼机、或者任何其它类型的设备或硬件平台。0009尽管现在复杂的信息技术系统通常与过程设备相关联并且大批的数据也与此相关联，但是为了优化设备输出，用于控制设备的方式通常已经基于相同的原理，即，在某些质量限制中增加设备的吞吐量。然而传统上存在一种从利润或者经济角度上来优化地运行设备的尝试，这样做已经有些困难，这是因为已经使用金融和结算信息以及最好是保守的其它数据来进

21、行利润分析。例如，在相关执行之后的两周到一个月的时间内，利润率、成本、存货、运行效率、废物、废料、质量、以及其它的产业管理信息就已经被合计报告了。结果是，这种信息就不适于与时间相关的方式，或者与其它的测量及分析或者外部环境、市场因素或信息相集成。因此，当前的设备控制方法很少或者没有为在线或者最新的过程或商业管理提供支持，并且缺少封闭的循环控制的概念以及对正在被管理的实体的任何部分或方面的优化。发明内容0010一种过程控制系统包括与过程控制模块和经济数据源进行通信中所设置的经济模型，并在设备正在运行时，使用该经济模型来确定与过程设备的实际运行相关联的有用的经济参数或信息。该经济模型也能用来根据过

22、程的实际的当前运行状态以及与完成的说明书CN101937225ACN101937226A3/23页7产品、原材料等相关联的商业数据，来实时地提供诸如利润率、生产产品的成本等的金融统计。这些金融统计能被用来在过程网络中驱动报警和警告，并被用作对过程设备优化器等的输入，以便提供更好或更优化的过程控制以及提供对导致设备的最大利润率的条件的更好的理解。附图说明0011图1是一个过程设备的方块图，该过程设备具有相互可通信地连接的过程控制系统、过程设备监测系统以及商业系统，以便提供在设备中的在线的金融核算FINANCIALCALCULATION和分析；0012图2是用来说明图1的设备中的数据流的数据流程图

23、；0013图3是通过通信调度器系统与多个数据用户可通信地相互连接的多个数据源的图；0014图4是用来说明图3的系统中的数据流的数据流程图；0015图5是说明一种方式的功能性方框图，在该方式中，商业系统能与过程控制以及过程监测系统可通信地相互连接，以便用来提供在过程设备中的在线金融核算和分析；0016图6是由图1的过程控制系统中的诊断应用程序所提供的第一示例性屏幕视图，该图用于说明其中金融或经济数据可以被用来将过程控制诊断信息提供给用户的方式；0017图7是另一个示例性屏幕视图，可以通过图1的设备的图形用户接口之一将该屏幕视图显示给用户，以向用户提供在控制图1的过程设备中所使用的在线金融信息；0

24、018图8是一个示例性屏幕视图，可以通过图1的设备的图形用户接口之一将该屏幕视图显示给用户，以使用户能够通过使用根据当前正在运行的过程所产生的经济数据来改变或影响设备的运行；以及0019图9是另一个示例性屏幕视图，可以通过图1的设备的图形用户接口之一将该屏幕视图显示给用户，以通过使用根据当前正在运行的过程所产生的经济数据来察看设备的最佳操作状态。具体实施方式0020现在参照图1，过程控制设备10包括大量的通过一个或多个通信网络与大量的控制和维护系统相互连接的商业和其它计算机系统。图1中说明的过程控制设备10包括一个或多个过程控制系统14，该过程控制系统14可以是，例如，分布式过程控制系统或者任

25、何其它期望类型的过程控制系统。过程控制系统14包括一个或多个操作员接口14A，该操作员接口14A通过总线，例如以太网总线连接到一个或多个分布式控制器14B。控制器14B可以是，例如由EMERSONPROCESSMANAGEMENT公司销售的DELTAVTM控制器或是任何其它期望类型的控制器。控制器14B可以通过I/O设备被连接到一个或多个现场设备16上，例如HART或FOUNDATIONFIELDBUS现场设备或者包括，例如使用ASINTERFACE以及CAN协议中的任何一个的任何其它的智能或非智能的现场设备。众所周知，现场设备16可以将模拟或数字信息提供给与过程变量相关以及与其它的设备信息相

26、关的控制器14B。操作员接口14A可以储存和执行对过程控制操作员有效的工具，以便用于控制过程的操作，包括，例如控制优化器、说明书CN101937225ACN101937226A4/23页8诊断专家、神经网络、调谐器等。0021更进一步地，维护系统，诸如执行由EMERSONPROCESSMANAGEMENT公司销售的AMS资产管理解决方案系统或者其它设备或任何其它的设备或装备监测和通信应用程序的计算机，可以被连接到过程控制系统14上或者被连接到其中的个别设备上，以进行维护和监测活动。例如，诸如AMS应用程序的维护应用程序可以被安装到一个或多个与分布式过程控制系统14相关联的用户接口14A中并由其

27、执行，以执行维护和监测功能，其中包括与设备16的运行状态相关的数据采集。当然，这些维护应用程序可以在过程设备10中的其它的计算机或接口中被实现。0022过程控制设备10也包括多种旋转设备20，例如涡轮、马达等，它们可以通过永久的或临时的通信链路诸如总线、无线通信系统或连接到设备20进行读取然后就被移除的手持设备与维护计算机22相连。维护计算机22可以存储和执行由例如，CSI系统提供的已知的监测和诊断应用程序23或者任何其它用来诊断、监测和优化旋转设备20的运行状态的已知应用程序。维护人员通常使用应用程序23来维护和监测在设备10中的旋转设备20的性能，并来确定旋转设备20的问题，以及确定什么时

28、候和是否必须对旋转设备20进行修理或替换。在一些情况下，外部咨询人员或服务组织可以临时采集或测量属于设备20的数据，并使用这个数据来对设备20进行分析，以检测问题、拙劣的性能、或者影响设备20的其它问题。在这些情况下，进行分析的计算机不必通过任何通信线路连接到系统10的其它部分上或者仅是临时性的连接。0023类似地，具有与设备10相关联的发电和分布设备25的发电和分布系统24通过，例如总线被连接到用于运行并监测设备10中的发电和分布设备25的运行的另一个计算机26上。计算机26可以执行已知的功率控制和诊断应用程序27，例如由LIEBERT和ASCO或者其它的服务公司提供的那些，以便控制和维护发

29、电和分布设备25。再者，在许多情况下，外部咨询人员或服务组织可以暂时获取或测量关于设备25的数据，并且使用这个数据来对设备25进行分析，以检测问题、拙劣的性能、或者影响设备20的其它问题。在这些情况下，进行分析的计算机例如计算机26可以通过通信线路连接到系统10的剩余部分上或者可以仅仅是临时性地连接。0024如图1中所说明的，设备10也可以包括商业系统计算机和计划维护计算机35和36，它们可以执行，例如企业资源计划ERP、物料资源规划MRP、用于性能模拟的过程建模、结算、产品和客户定购系统、维护计划系统或者任何其它期望的商业应用程序诸如零件、供应品、原材料定购应用程序、产品进度应用程序等。工厂

30、范围的LAN37、公司的WAN38以及能够对来自远处的设备10进行远程监测或者与来自远处的设备10进行远程通信的计算机系统40可以通过通信总线42连接到商业系统35和36上。0025当然，任何其它的设备和过程控制设备都可以附加到或者成为设备10的一部分，并且这里描述的设备并不特别限于图1中所示的设备，但是可以，代替地或者例外地，包含任何其它类型的过程控制设备或装备、商业系统、数据采集系统等。0026如图1所述，计算机系统45可以通过总线或其它的通信链路45可通信地连接到分布式过程控制系统14的过程控制和/或维护接口14A、旋转设备维护计算机22、发电和分布计算机26、以及所有的商业系统上。通信

31、系统或者链路45可以使用任何期望的或合适的局域网LAN或广域网WAN协议，来提供通信。当然，计算机系统45可以通过其它的说明书CN101937225ACN101937226A5/23页9通信链路与设备10中的那些不同部分相连接，该其它的通信链路包括固定的或间歇的链路、硬连线的或无线的链路、或者其它的任何物理介质，例如有线、无线、同轴电缆、电话调制解调器、光纤、光学、流星猝发METEORBURST、使用FIELDBUS、IEEE8023、蓝牙、X25或X400通信协议的卫星介质等等。0027过去，各种过程控制系统14和商业系统35、36等并没有彼此相互连接，或者与商业系统以一种使它们用一种有用的

32、方式分享这些系统中的每一个所产生或收集的数据的方式相连。结果是，过程控制功能在某种假设下运行，该假设为假设设备的最高利润化的运行状态就是最大化一些变量，例如吞吐量。在一些情况下，系统是基于利润率来运行的，该收益率是经过对先前的测量或获得的数据进行计算或者核算得出的，所述数据为例如与过去的过程运行周相关联的数据，而不是基于当前正运行的过程相关联的数据。0028为了克服这个问题，部分利润或者经济模型被产生并可通信地连接到过程控制网络，以进行在线的利润率分析。该经济模型自动地与过程控制系统进行通信，以存取和使用过程控制数据，并被配置来自动从商业系统或其它数据源接收关于过程控制系统的经济数据，这些商业

33、系统或其它数据源过去是不能用来在在线的基础上确定过程控制系统的利润率的。0029在过程10中，可以在任何地方提供经济模型，但是在图1中，是作为用户接口或过程控制系统的其它计算机14A中的模型55而被说明的。而且，这里更详细地描述的数据通信系统59被提供在计算机45中，其中该计算机45可以是任何类型的计算机系统，例如服务器。该数据通信系统59被配置来从该数据的各种源中接收金融或其它商业或利润数据，并自动地将该数据提供给在过程控制计算机14A中的经济模型55。该经济模型55可以是独立的模型，或者是集成在其它的应用程序，诸如诊断或优化应用程序中的模型，该经济模型55使用这个数据，与来自过程控制系统1

34、4的数据一起来以在线的方式确定设备10的利润率。0030虽然数据通信系统59如所示那样被提供在计算机45中，但是，它可以在整个过程网络10的多个不同地点处被提供和执行，以从任何数据源，例如控制器系统14、监测系统22和26、以及金融系统35、36等中获取和处理数据。数据通信系统59也可以从各种其它的数据源获取数据，例如从PDA或者其它的手持设备或便携式计算机、从数据史家HISTORIAN或从任何其它的数据电子源，特别是利润相关的数据，例如与生产产品的销售价格相关联的数据、合同价格和数量、与生产产品相关联的成本，诸如原材料的成本、能源例如电、气、煤等、管理成本、设备运行成本等。0031如果数据通

35、信系统59位于计算机45之中，则它可以从根本不同的数据源接收数据，例如控制器、设备监测以及单独使用不同的数据格式或使用公共格式的金融应用程序。在一个实施例中，在总线42上进行的通信将会使用如下面详细描述的XML协议来进行。这里，来自每一个计算机14A、22、26、35、36等的数据被包在一个XML包装中，并被发送到位于例如计算机45中的XML数据服务器。因为XML是一种描述性语言，因此计算机45可以处理任何类型的数据。在计算机45中，如果需要，则数据会被封装并映射到一个新的XML包装，即，这个数据从一个XML模式SCHEMA映射到一个或多个其它的为每个接收应用程序而产生的XML模式SCHEMA

36、。一种提供该通信的方法在共同审理中COPENDING的美国申请序列第09/902201号中被说明，该申请于2001年7月10日提交，标题为“TRANSACTIONAL说明书CN101937225ACN101937226A6/23页10DATACOMMUNICATIONSFORPROCESSCONTROLSYSTEMS”，其已经被转让到本申请的受让人并在这里特别地被引用作参考。通过这个系统，每一个数据源都可以使用对于该设备和应用程序来说是可以理解的或方便的模式来包装它的数据。计算机45可以被配置来根据数据源和目的地将一个模式映射为其它的模式。如果希望的话，计算机45也可以根据接收到的数据执行某些

37、数据处理功能或其它的功能。在进行如这里所述的一套数据集成应用程序的操作之前，先在计算机45中建立和存储映射和处理功能规则。通过这种方式，数据可以被从任何一个应用程序发送到一个或多个其它的应用程序。0032一般来说，这里描述的系统的目的是能够用来提供精确的和即时的利润或其它的经济核算，以提供更好的利润信息，并根据该利润信息当控制设备10的运行时做出决定。这些经济核算将过程测量与软件部件和商业交易服务组合在一块，以便利用用于过程的数据验证、确认、协调、归档、警告和支持分析、报告、显示、查询和搜索功能来提供一种在线、实时金融、结算账目以及质量测量系统。0033在控制策略的设计过程中经常做处的假设是最

38、大的吞吐量等同于最大的利润。虽然这个假设有时是正确的，特别是在过程被一个特定的设备约束的地方，但是它一直都是对的。为了提供更好的经济信息，这里描述的系统可以根据全部或大多数与现在正生产的产品相关联的实际成本来计算利润。0034现在参看图2，数据流程图65说明了到系统中的不同实体的数据流，其中该系统能够使经济核算被集成到和用在一个过程控制网络中，以指导或者控制该过程控制网络的运行。特别是，包括经济数据源66和过程控制数据源68的不同的数据源采集不同类型的数据并将其提供给数据操作模块或方块70。经济数据源66可以提供任何类型的经济数据，同时过程控制数据源68提供任何类型的典型的过程控制数据诸如设备

39、和控制器数据，这些数据指示，例如过程控制设备、单元、循环等的状态以及过程参数和在过程控制系统中采集的任何其它数据。0035该数据可以直接在线从过程设备、控制器、传感器、发送器、试验室设备、分析仪、视频设备、成像设备、麦克风以及数据库例如市场和日用品、给料、原材料数据库中获得，并且可以表示，例如由过程或设备测量或服务所测量或确定的流量、温度、压力、成分和其它的变量。经济数据可以是，例如供应成本信息、销售和销售价格信息、税、关税、运输和处理成本等等，适于管理实体的职员状态和位置等。0036如果需要，本地的数据归档存储器可以被用来例如在数据采集器中确保没有丢失数据通信或者其它的系统部件故障或出于某种

40、原因不可用。也可以使用任何期望的数据压缩技术，例如摇摆门SWINGINGDOOR或递归小波异常发送、数据转换、过滤等，由数据采集器对数据进行本地压缩，以减少所需要的通信带宽，并增加系统的响应速度，同时最小化归档存储需求。0037可选的数据操作方块可以包括一个或多个出于不同目的从各种源修改MASSAGE数据的应用程序。例如，数据操作方块70可以使用神经网络或其它的模型或估计技术来提供丢失的数据，例如，该数据可以是由于丢失而没有显示的数据或是故障测量、原本不能被直接测量的分析仪或者仪器或测量。虽然在数据采集之后才被执行如所示的，但是数据操作级70可以本地部分或全部的出现在可以测量或者获取数据的发送

41、器、分析仪、智能设备或者其它的设备中。说明书CN101937225ACN101937226A7/23页110038如图2中所说明的，在处理了数据之后，该数据被提供给一个或多个的模型72，这些模型可以对经济和过程数据进行不同的经济核算，以提供信息，其中该信息可以被提供给一个或多个服务程序或服务应用程序74并被其所使用，该内容将在下面得到更加详细的描述。模型72的目的是用来设计，例如一种可以确定每轮班/天和/或每一个产品所消耗的生产和支持资源的多少百分比的方法。作为一个简单的例子，生产运行需要根据生产运行时所消耗的资源来进行收费不是在成本汇总和再次分配之后的月底。同样，当产品完成时或者当产品在完成

42、或未完成都被出售时，成本需要在未完成和完成的产品成本中心之间进行传递。0039当然，在构建模型以准确地反映过程的经济状态时，需要思考和考虑许多其它的因素。事实上，存在许多影响成本的因素，包括例如物料成本、设备效率、利用成本对气、油、循环材料的加热等。模型72可以用来提供或确定被用作过程控制系统的一部分的那些效率数字和成本，以监测和改变过程的操作，从而获得更多的利润。理想地，利润核算需要包含付给特定用户订单的价格以及生产产品时的成本。0040当然，在确定利润时存在许多潜在的不同方面。例如，利润核算需要详细的关于客户要支付的价格的知识。如果生产份额依赖于客户订单，那么就可以从销售价中计算出利润。如

43、果生产继续，那么利润就取决于产品价格。当然，每一个成本和利润核算将会根据环境和生产产品的属性、以及营销和使用的销售策略而发生变化。然而，通常地说，构建模型72以用来计算变化性、运行约束、能源和材料平衡，从而在线确定经济、金融和设备健康性能，以用于快速决定支持、控制以及其它方面的使用。模块72也可以为每一个产品、等级、商业活动或批管理运行提供利润率、成本以及财政反馈，并可以在这些过程中使用所有的派生物DERIVATIVES来估计来自基本临界成本或利润值的变化。当测量错误或测量速度将要降低或拖延结果时，该技术有助于直接计算所需的变量。这样一个全部的派生方法论DERIVATIVEMETHODOLOG

44、Y允许在从成分变量中所测量到的变化中快速和准确地计算所需变量中的变化。如果需要，模型72可以调节核算，以最小化闭合误差CLOSUREERROR即，将核算与实际实现的利润值相比较，并改变核算来最小化在所核算的利润和实际利润之间的误差。0041如果需要，模型72也可以连接到一个控制器引擎76，该控制器引擎76可以有意地为过程控制系统内部的元件或循环提供干扰，以达到校验、验证和协调测量、分析仪、传感器等，以及运行成本、利润率、质量以及设备健康性能数据的目的。在这种方式中，提供一个已知干扰在已知利润率中的变化的帮助下能够被用于测试和确定是否一个或多个模型72计算利润率中相同或相似的变化，用以确定如何利

45、用由模型72做出的核算来协调利润率测量。0042另外，如果需要的话，数据操作块70以及一个或多个经济模型72可以被一起连接到单个过程模块73之内，如图2中所示。当在图2中说明了仅仅一个过程模块73时，则任何数量的不同过程模块都可以被创建和在过程设备中运行，并且这里每一个过程模块都具有不同的经济模型，并被连结到相同的或不同的数据源66和68。同样地，每一个过程模块73可以被储存在或者在过程设备中任何希望位置的处理器上被执行，例如在用户接口、控制器或甚至现场设备中。一般来说，过程模块73是自我包含的或者是单独的对象，诸如面向对象编程语言中的对象，该对象运行以使用经济模块72来执行数据采集和处理的功

46、能。说明书CN101937225ACN101937226A8/23页12如果需要，过程模块73可以使用在配置过程模块期间建立的预建通信链路自动与数据源66和68以及服务程序74进行自动通信。而且，可以建立与在用户接口、控制器等中执行的其它编程方框相似的过程模块73。结果是，过程模块73可以包括模型、执行速率、报警等等，并可以加入控制范围例如，经受安全限制等。当过程模块73是可以在过程设备中的任何方便位置中执行的单独单元时，则它们很容易地实现执行这里描述的经济功能。0043服务程序或服务应用程序74可以包含任何数量的不同应用程序，该应用程序使用由模型72所产生的信息或经济核算。例如，该服务应用程

47、序74可以包含一个或多个报告应用程序80，该报告应用程序80可以用任何希望的方式将报告提供给用户。这个报告可以使用实时电子数据表的方式，允许对数据进行分析、倾向TRENDED、划分、纪录，并呈现给用户，以允许基于当前和历史信息的决策支持，还有基于派生的措施例如成本、利润率、投资回报、设备性能、质量等的决策支持。报告可以将正在被监测的过程控制系统实体的历史数据、当前的和预言的相对设备性能、可靠性、安全性、质量、成本、利润率、吞吐量、资产利用率、存货INVENTORY、接收账单、支付账单、现金循环时间、资产收益率、现金的流动、和/或其它参数，与其它实体、维护设备、公司、过程、设备地点、单元等进行比

48、较，这两者都是用于当前的状况以及用于过去和预计的未来性能。如果需要，这些采用例如电子数据表形式的报告可以被嵌入到运行时间控制器、设备、装置中，并且用户可以采用任何现有技术中当前执行的产生报告的方式来配置电子数据表。这些报告产生应用程序可以嵌入到实时系统中来运行，以自动产生期望的报告。0044服务应用程序74也可以包括一个或多个任何期望类型的预测应用程序82。高级预测技术，例如ARIMA，傅立叶移动视窗或其它的数据转换方法论、统计趋势、基于以前行动的将来反应的核算、当前测量值以及实时模型例如过程模块都可以被用来计算测量、成分、性能数据、成本、利润率等中任何一个的未来值。该预测未来数据可以被提供给

49、控制器、报警应用程序等，以使能不被当前的方法或系统所允许的预想报警、控制、紧急响应等。0045更进一步，通过按照提供更完善的诊断分析的方式来使用经济数据，可以提供一个或多个诊断应用程序来执行诊断过程。在一个例子中，诊断应用程序可以访问与功能块或在控制系统中的其它控制块相关联的动态参数，例如DELTAV和FIELDBUS功能块，并提供对于该数据的高速分析。在这个应用程序中，所选的大量参数可以在控制模块或功能块的每个执行周期期间或之后被访问。该诊断应用程序可以使用任何希望的功率谱、相关和统计技术来趋向这些值或分析这些值。同样，该诊断应用程序可以允许用户直接访问由其它的诊断应用程序，例如AMS诊断所提供的其它诊断数据。对于控制块来说，诊断应用程序可以提供对与例如调谐应用程序等相关联的诊断数据的访问。0046当然，诊断应用程序可以提供附加的分析工具，例如对任何所需变量进行功率谱、交叉相关以及自动相关的工具。该诊断应用程序也可以进一步向用户指示适当的解决方法，例如指示一个或多个的调谐应用程序等，还可以基于控制器中的传统的输入/输出I/O来利用由FIELDBUS趋向对象或虚拟趋向对象所提供的高速数据，还可以采集正需要的趋向信息或执行任何其它所需的过程。0047如果需要，该诊断应用程序可以支持对于异常状况的连续监测和检测，该异常状况可以存在于过程控制系统中的控制块以及输入/输出块或者其它的块中