用于过程控制系统中的执行机构性能监测的设备和方法.pdf

提供了一种用于执行机构性能监测的方法、设备、以及计算机程序。诸如当检测到执行机构(116～124)或与执行机构(116～124)相关联的机器(102)的操作中断时，能够启动过程控制系统(100)中的执行机构(116～124)的测试。该测试可以包括向执行机构(116～124)提供变化的控制信号(诸如变化的压力信号)。分析执行机构(116～124)对该控制信号的响应以确定执行机构(116～124)是否正在经受一种或多种故障。所述分析响应可以包括生成第一加压曲线，其标识执行机构(116～124)中的压力如何响应于该压力信号而随时间改变。分析响应还可以包括将第一加压曲线与第二加压曲线相比较，所述第二加压曲线诸如为在过程控制系统(100)中第一次试运行执行机构(116～124)时所生成的基线加压曲线。

1.  一种方法，包括：
启动过程控制系统(100)中的执行机构(116～124)的测试，其中，所述测试包括向所述执行机构(116～124)提供变化的控制信号；
分析所述执行机构(116～124)对所述变化的控制信号的响应以确定所述执行机构(116～124)是否正经受一个或多个故障；以及
提供至少一个标识任何已标识故障的通知。

2.  如权利要求1所述的方法，其中：
所述变化的控制信号包括变化的压力信号；以及
分析所述执行机构(116～124)的响应包括生成所述执行机构(116～124)的第一加压曲线，所述第一加压曲线标识所述执行机构(116～124)中的压力如何响应于所述变化的控制信号而随时间改变。

3.  如权利要求2所述的方法，其中，分析所述执行机构(116～124)的响应还包括：
将所述第一加压曲线与第二加压曲线相比较；
基于所述比较生成时间差图，所述时间差图标识所述第一加压曲线随着时间而如何不同于所述第二加压曲线；以及
分析所述时间差图以确定所述执行机构(116～124)是否正经受任何故障。

4.  如权利要求3所述的方法，其中，分析所述时间差图至少包括以列之一：
确定所述时间差图是否表明所述执行机构(116～124)常开、常闭、或部分地打开；
确定所述时间差图是否表明所述执行机构(116～124)不能完全扩展或缩回；以及
确定所述时间差图是否表明所述执行机构(116～124)具有损坏的复位弹簧。

5.  如权利要求3所述的方法，其中：
生成所述时间差图包括生成与所述执行机构(116～124)的多次测试相关联的多个时间差图；以及
分析所述时间差图包括分析所述多个时间差图以确定水分是否积聚在所述执行机构(116～124)的控制线路中。

6.  如权利要求3所述的方法，其中：
执行机构(116～124)表示多个执行机构(116～124)之一；
所述测试表示多次测试之一；
生成所述时间差图包括对于每次测试生成与所述执行机构(116～124)相关联的多个时间差图；
分析所述时间差图包括确定所述多个时间差图中的每一个的宽度以及分析所述时间差图的所述宽度如何随时间而改变。

7.  如权利要求1所述的方法，还包括检测所述执行机构(116～124)或与所述执行机构(116～124)相关联的机器(102)的操作中断；
其中，启动所述执行机构(116～124)的所述测试包括响应于检测到的中断而启动所述执行机构(116～124)的所述测试。

8.  一种包括至少一个处理器(130)的设备(106)，所述至少一个处理器(130)可用于：
启动过程控制系统(100)中的执行机构(116～124)的测试，其中，所述测试包括向所述执行机构(116～124)提供变化的控制信号；
分析所述执行机构(116～124)对所述变化的控制信号的响应以确定所述执行机构(116～124)是否正经受一个或多个故障；以及
提供至少一个标识任何已标识故障的通知。

9.  如权利要求8所述的装置(106)，其中：
所述变化的控制信号包括变化的压力信号；以及
所述至少一个处理器(130)可用于通过生成所述执行机构(116～124)的第一加压曲线来分析所述执行机构(116～124)的所述响应，所述第一加压曲线标识所述执行机构(116～124)中的压力如何响应于所述变化的控制信号而随时间改变。

10.  如权利要求9所述的设备(106)，还包括可用于存储第二加压的至少一个存储器(132)；以及
其中，所述至少一个处理器(130)可用于通过下列来分析所述执行机构(116～124)的所述响应：
生成标识所述第一加压曲线如何随时间而不同于所述第二加压曲线的时间差图；以及
分析所述时间差图以确定所述执行机构(116～124)是否正经受任何故障。

11.  包含在计算机可读媒体上并可用于由处理器来执行的计算机程序，该计算机程序包括用于下列的计算机可读程序代码：
启动过程控制系统(100)中的执行机构(116～124)的测试，其中，所述测试包括向所述执行机构(116～124)提供变化的控制信号；
分析所述执行机构(116～124)对所述变化的控制信号的响应以确定所述执行机构(116～124)是否正经受一个或多个故障；以及
提供至少一个标识任何已标识故障的通知。

用于过程控制系统中的执行机构性能监测的设备和方法
技术领域
[0001]本公开内容总体上涉及控制系统，更具体地涉及用于过程控制系统中的执行机构(actuator)性能监测的设备和方法。
背景技术
[0002]常常使用过程控制系统来管理处理设施。处理设施的例子包括制造厂、化学工厂、原油精炼厂以及矿石处理工厂。除其它操作之外，过程控制系统典型地还管理处理设施中的阀门、执行机构、以及其它工业装置的使用。
[0003]在许多常规处理设施中，工业装置常常难以接近、检查和维修。例如，在纸张生产过程中，常常将蒸汽执行机构设置在造纸机内的有害环境中。为了接近蒸汽执行机构，维修或其它人员常常必须拆卸一部分造纸机，这是耗时且昂贵的劳动密集型努力。结果，维修或其它人员在物理上检查和确定蒸汽执行机构的状态常常是麻烦或不理想的。
发明内容
[0004]本公开内容提供了一种用于过程控制系统中执行机构性能监测的装置和方法。
[0005]在第一实施例中，一种方法包括启动过程控制系统中的执行机构的测试。该测试包括向执行机构提供变化的控制信号。该方法还包括分析执行机构对所述变化的控制信号的响应以确定执行机构是否正经受一个或多个故障。另外，该方法包括提供至少一个标识任何已标识故障的通知。
[0006]在特定实施例中，所述变化的控制信号可以包括变化的压力信号(pressure signal)。此外，分析执行机构的响应可以包括生成该执行机构的第一加压曲线。该第一加压曲线标识执行机构中的压力如何响应于所述变化压力信号而随时间变化。分析执行机构的响应还包括将第一加压曲线与第二加压曲线相比较并基于该比较而生成时间差图。该时间差图标识第一加压曲线如何随时间而不同于第二加压曲线。分析执行间差图标识第一加压曲线如何随时间而不同于第二加压曲线。分析执行机构的响应还包括分析所述时间差图以确定执行机构是否正经受任何故障。所述第二加压曲线可以包括执行机构第一次在过程控制系统中试运行时生成的基线加压曲线。
[0007]在第二实施例中，一种设备包括至少一个可用于启动过程控制系统中的执行机构测试的处理器。所述测试包括向执行机构提供变化的控制信号。所述至少一个处理器还可用于分析执行机构对所述变化的控制信号的响应以确定执行机构是否正经受一个或多个故障。另外，所述至少一个处理器可用于提供至少一个标识任何已标识故障的通知。
[0008]在第三实施例中，计算机程序被包含在计算机可读媒体上并可由处理器来执行。所述计算机程序包括用于启动过程控制系统中的执行机构测试的计算机可读程序代码。所述测试包括向执行机构提供变化的控制信号。所述计算机程序还包括用于分析执行机构对所述变化的控制信号的响应以确定执行机构是否正经受一个或多个故障的计算机可读程序代码。另外，所述计算机程序包括用于提供至少一个标识任何已标识故障的通知的计算机可读程序代码。
[0009]其它技术特征可以通过以下附图、说明、以及权利要求书而变得对本领域的技术人员来说显而易见。
附图说明
[0010]为了更彻底地理解本公开内容，现在将参考结合附图所进行的以下描述，在附图中：
[0011]图1图示了依照本公开内容的示例过程控制系统；
[0012]图2～4图示了依照本公开内容的用于过程控制系统中的执行机构性能监测的示例图形用户界面；
[0013]图5～37图示了依照本公开内容的用于标识执行机构故障的示例信号分析；以及
[0014]图38图示了依照本公开内容的用于过程控制系统中的执行机构性能监测的示例方法。
具体实施方式
[0015]图1图示了依照本公开内容的示例过程控制系统100。图1所示的过程控制系统100的实施例仅用于举例说明。在不脱离本公开内容的范围的情况下可以使用过程控制系统100的其它实施例。
[0016]在本示例实施例中，过程控制系统100包括造纸机102、控制器104、执行机构性能监测器106、以及网络108。造纸机102包括用来生产纸制品的各种组件。在本示例中，所述各种组件可以用来制造收集在卷筒(reel)112处的纸张(paper sheet)110。
[0017]如图1所示，造纸机102包括流浆箱(headbox)114，流浆箱114将浆料悬浮液均匀地穿过机器分布到连续移动的金属丝筛或网上。所述进入流浆箱114的浆料悬浮液例如包含0.2～3％的木质纤维和/或其它固体，悬浮液的其余部分是水。流浆箱114可以包括稀释执行机构116阵列，其将稀释水横过纸张分布到浆料悬浮液中。所述稀释水可以用来帮助保证结果得到的纸张110横过纸张具有更均匀的基本重量(basis weight)。流浆箱114还可以包括堰唇执行机构(slice lip actuator)118阵列，其控制穿过机器的堰板开口(slice opening)，所述浆料悬浮液从该机器退出流浆箱114到移动的金属筛或网上。堰唇执行机构118阵列还可以用来控制纸张110的基本重量。
[0018]蒸汽执行机构120阵列生成渗透纸张110的蒸汽并将蒸汽的潜热释放到纸张110中，从而增加纸张110的温度。温度的增加可以允许更容易地从纸张110中去除水。例如，蒸汽执行机构120可以代表来自HONEYWELL INTERNATIONAL INC.(霍尼韦尔国际公司)的DEVRONIZER STEAM BOX(蒸汽箱)中的执行机构。再润湿淋浴(rewetshower)执行机构122阵列将小水滴(其可以被空气雾化)添加到纸张110的表面上。再润湿淋浴执行机构122阵列可以用来控制纸张110的水分分布(profile)，减少或防止纸张110的过度干燥，或修正纸张100中的任何灰斑(dry streak)。
[0019]然后使纸张110通过反转辊子(counter-rotating roll)的若干夹口(nip)。感应加热执行机构124阵列穿过机器而将铁棍的壳面加热。随着辊子表面局部加热，辊子直径被局部展开，并因此而增加夹口压力，而该夹口压力又局部地压缩纸张110。因此，感应加热执行机构124阵列可以用来控制纸张110卡尺(厚度)分布。其它组件可以用来进一步处理纸张110，诸如用于改善纸张的厚度、平滑度、以及光泽的超级压光机(supercalender)。
[0020]这里提出了对可以用来制造纸制品的一种造纸机102的简要说明。关于这种造纸机102的其它细节在本领域中是众所周知的，并且对于对本公开内容的理解来说是不必要的。此外，这里提出了可以在过程控制系统100中使用的一种特定类型的造纸机102。可以使用包括用于制造纸制品的任何其它或额外组件的其它机器或装置。另外，本公开内容不限于用于制造纸制品的系统，可以用于制造诸如塑料、纺织品、金属箔或片、或其它或额外材料之类的其它产品或材料的系统。
[0021]控制器104能够控制造纸机102的操作。例如，控制器104可以控制造纸机102中的各执行机构的操作。作为特定示例，蒸汽执行机构120可以表示气动(pneumatic)执行机构，且控制器104可以向蒸汽执行机构120提供气动空气控制信号。控制器104包括用于控制造纸机102的至少一部分的操作的任何硬件、软件、固件、或其组合。在一些实施例中，控制器104使用来自一个或多个扫描仪126～128的测量数据进行操作，其中每个扫描仪可以包括一组传感器。扫描仪126～128能够扫描纸张110并测量纸张110的一个或多个特性，诸如纸张10的重量、湿度、卡尺、光泽、平滑度、或任何其它或额外特性。扫描仪126～128中的每一个包括用于测量或检测110纸张10的一个或多个特性的任何合适(一个或多个)结构，诸如传感器组或阵列。
[0022]执行机构性能监测器106能够测试造纸机102中的各执行机构的操作。执行机构性能监测器106还能够分析测试结果，标识经测试执行机构的任何故障，并在检测到故障时生成警报或其它通知。例如，执行机构性能监测器106(通过与控制器104的互操作)可以测试造纸机102中的蒸汽执行机构120的操作并将当前的测试结果与先前的测试结果相比较。所述先前的测试结果可能已在例如蒸汽执行机构120第一次安装在造纸机102中时生成。所述先前的测试结果可以建立用于经测试执行机构的基线(baseline)，且执行机构性能监测器106能够确定经测试执行机构的当前性能如何不同于其先前的性能。
[0023]执行机构性能监测器106可以执行任何合适的(一个或多个)测试，用来确定造纸机102中的执行机构的当前性能能力。例如，控制器104可以表示以气压信号的形式向执行机构提供控制信号的气动控制器。执行机构性能监测器106可以促使控制器104增加提供给执行机构的气压信号并随后减少提供给该执行机构的气压信号，且执行机构性能监测器106可以监测执行机构的结果行为。
[0024]然后，执行机构性能监测器106可以分析测试结果以确定执行机构是否经受一个或多个故障。例如，执行机构性能监测器106可以确定蒸汽执行机构是否正经受过度粘滞(sticking)和滑动、卡住(阀门被粘滞)、或滞后。执行机构性能监测器106还可以确定执行机构中的组件是否已失灵(例如损坏的复位弹簧)或者执行机构是否正在经受过大的背压(backpressure)。执行机构性能监测器106还可以确定为执行机构携带气动控制信号的管道是否泄露或被堵塞。另外，执行机构性能监测器106可以检测影响执行机构的到过程控制系统100的机械变化。执行机构性能监测器106可以检测执行机构或执行机构组的任何其它或额外故障。
[0025]下提出过程控制系统100和执行机构性能监测器106的特定实现方式的具体细节。这些细节仅用于举例说明。在不脱离本公开内容的范围的情况下可以使用以不同的方式操作的其它过程控制系统100或执行机构性能监视器106。
[0026]在一些实施例中，执行机构性能监测器106可以在检测到将被测试的执行机构或造纸机102不再被用来制造纸张110时发起执行机构测验。例如，执行机构性能监测器106可以检测纸张110何时被损坏或撕裂，这使纸张110的制造停止。这时，执行机构性能监测器106能够发起执行机构的测试。这可以帮助保证执行机构的测试不妨碍造纸机102的常规操作。
[0027]在特定实施例中，控制器104表示智能控制器，例如来HONEYWELL INTERNATIONAL INC.的INTELLIGENT DISTRIBUTEDPNEUMATIC(“IDP”)CONTROLLER(智能分布气动控制器)。此类控制器104可以包括双电磁阀(binary solenoid valve)和准确且灵敏的压力传感器。控制器104可以控制一系列的气动受控执行机构，例如来自HONEYWELL INTERNATIONAL INC.的八个A7蒸汽执行机构。这些执行机构根据来自控制器104的气动控制信号改变应用于纸张110的蒸汽的量。每个气动执行机构可以具有特性曲线，诸如通过绘制执行机构的输出压力与时间的图而生成的曲线。此关系通常线性的，能够写为：
P*A＝K*x
其中P表示压力，A表示面积(area)，K是常数，且x是位移。
[0028]作为特定示例，能够使用在6psi～30psi范围内变化的压力来控制执行机构120。在6psi下，执行机构可以完全打开，从而允许最大量的蒸汽流过筛板(screen plate)到纸张110上。在30psi下，执行机构可以完全闭合，从而允许一点或几乎没有蒸汽通过筛板。为了测试此执行机构，执行机构的气动控制信号能够从约6psi增加到约30psi(在“填充(fill)”阶段)，并随后下降到约6psi(在“排气(exhaust)”阶段)，其中所述增加和下降在小的脉冲持续时间期间发生。脉冲持续时间表示控制器104中的电磁阀打开的时间。执行机构性能监测器106可以监测打开电磁阀前的压力、实际打开电磁阀的时间、以及电磁阀已闭合之后的压力。
[0029]基于在测试的填充和排气阶段期间所搜集的数据，能够生成加压曲线，其中在压力对时间图上绘制每个脉冲之后测量的压力。此加压曲线能够用来检测有故障的执行机构。例如，能够分析所述加压曲线以确定执行机构是否经受过度粘滞和滑动、被粘滞、具有损坏的弹簧、在其气动控制线路中具有高水平的水分、具有被堵塞的筛板、或者表现出高水平的滞后。作为特定示例，在执行机构的试运行(第一次激活)时，能够生成并存储执行机构的基线加压曲线。在稍后的测试期间(诸如执行机构已投入使用一定长度的时间之后)，加压曲线的最大值或加压曲线的形状可能改变，并且这些变化可用来标识执行机构故障。
[0030]在特定实施例中，通过生成时间差图(time difference plot)来检测这些变化。可以通过用基线加压曲线上的一定压力处的时间值减去当前加压曲线上相同压力处的时间值来构建时间差图。
[0031]特别地，时间差图能够放大两个加压曲线之间的形变(shapechange)，诸如由执行机构中的故障引起的那些形变。例如，具有损坏的复位弹簧(return spring)的执行机构可以具有排气阶段期间时间差值下降(负回程效应)的时间差图。再者，粘滞和滑动的执行机构可以在加压曲线和时间差图中产生不连续性。
[0032]在其控制线路中具有水分的执行机构可以产生由较高温度引起的相同效果(能够缩小总体积)。虽然温度可以大大地影响加压曲线，但这通过以使时间差图的宽度最小化的数字(number)为比例绘制当前加压曲线来加以解决。此外，如果对于完整的执行机构阵列(例如束(beam)上的96个执行机构)而言，在相同图表上绘制多个执行机构的时间差图的宽度，则能够标识束的某些区段(section)的问题。例如，被堵塞的筛板可以引起多个连续的执行机构(诸如四个或更多个)出现故障。
[0033]最后，能够通过以变化的脉冲长度对执行机构进行填充并随后排气来计算执行机构的滞后，所述变化的脉冲长度诸如为在0毫秒开始并增加4毫秒直至1000毫秒或直到执行机构开始移动的脉冲长度。最初，执行机构可能不移动，但是在一定的脉冲长度之后，其开始移动。绘制连续的填充与排气脉冲之间的压差，其显示可观察到的释放点。
[0034]执行机构性能监测器106包括用于监测和分析一个或多个执行机构的性能的任何硬件、软件、固件、或其组合。例如，执行机构性能监测器106可以包括一个或多个处理器130和一个或多个能够存储(一个或多个)处理器130所使用的数据和指令(诸如软件、记录的测试结果、以及测试结果分析)的存储器132。作为特定示例，执行机构性能监测器106可以表示使用来自NATIONAL INSTRUMENTSCORPORATION(国家仪器公司)的LABVIEW编程语言所实现的软件。关于执行机构性能监测器106的操作的其它信息在如下所述的其余附图中提供。
[0035]网络108便于过程控制系统100的组件之间的通信。例如，网络108可以将控制信号从控制器104传递到造纸机102中的执行机构。网络108可以表示用于在过程控制系统100的各种组件之间传送信号的任何合适类型的(一个或多个)网络，诸如通信网络或气动空气管的网络。
[0036]虽然图1示出了过程控制系统100的一个示例，但可以对图1进行各种修改。例如，过程控制系统100可以包括任何数目的造纸机、控制器、执行机构性能监测器以及网络。此外，可以用其它系统来制造纸制品或其它产品。另外，该过程控制系统100的组成和布置仅用于举例说明。根据特定的需要，可以在任何其它合适的配置中添加、省略、组合或设置部件。作为特定示例，诸如当由控制器104来实现执行机构性能监测器106时，可以将控制器104和执行机构性能监测器106组合到单个物理单元中。另外，虽然控制器104和执行机构已被描述为气动装置，但是可以使用其它类型的控制器和执行机构。作为示例，可以使用电控制器和执行机构，并且可以分析被发送到执行机构的控制信号的电流/电压特性以标识有故障的执行机构。
[0037]图2～4示出了依照本公开内容的用于过程控制系统中的执行机构性能监测的示例图形用户界面200。图2～4所示的图形用户界面200的实施例仅用于举例说明。在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以使用图形用户界面200的其它实施例。此外，为方便解释，将图形用户界面200描述为用于图1的过程控制系统100中的执行机构性能监测器106。该图形用户界面200可以用于任何其它合适的装置和任何其它合适的系统。
[0038]总的来说，图形用户界面200向用户呈现关于执行机构性能监测器106的操作的信息。在本示例中，图形用户界面200包括三个选项卡选项(tab)202，其能够被选择以显示图形用户界面200中的不同信息。例如，选项卡选项202能够用来呈现与执行机构性能测试的配置有关的信息、当前或最近执行机构性能测试的细节、以及过去的执行机构性能测试。
[0039]选择“测试配置”选项卡选项202，如图2所示，在图形用户界面200中呈现信息。在本示例中，此信息包括一组包括“CD控制”选项卡选项(其中“CD”代表“横向”)的选项卡选项204，该“CD控制”选项卡选项的选择呈现另一组选项卡选项206。这些选项卡选项206中的一个是“区域(zone)状态”选项卡选项206，该“区域状态”选项卡选项206在图形用户界面200中呈现允许用户配置执行机构性能测试的信息。
[0040]如图2所示，所述测试配置信息包括两个校验框(checkbox)208，其允许用户启用或禁用对所有执行机构的性能测试。校验框210指示测试被启动时是应重新开始还是在先前测试中断的地方继续。各种测试模式选择按钮212标识如何能够发起执行机构性能测试。例如，能够禁用、在检测到造纸机102的操作暂停时自动发起、或手动地发起执行机构性能测试。此外，可以手动地发起两种特殊类型的基线测试，即“冷”基线测试和“热”基线测试。所述基线测试建立稍后的测试期间所使用的基线以标识正在被测试的执行机构中的故障。所述“热”和“冷”基线测试与蒸汽执行机构120的测试期间较热和较冷的操作温度相关联。该测试在执行机构120从该处理开始仍然是热的时或者它们已冷却至室温的未知时间段之后发生。
[0041]选项214控制执行机构性能测试的各不同方面。例如，用户能够标识在执行机构性能测试期间可以并发(concurrent)使用多少个控制器(诸如每个控制八个执行机构的IDP控制器)。用户还可以标识是否应将执行机构的当前性能与执行机构的原始基线测试结果或者一个或多个最近的测试结果相比较。用户还可以标识在标识执行机构中的故障之前该执行机构应在多少次连续的测试中不合格。用户还可以规定执行机构的连续测试之间应经过的最少时间量(因此在短时间内不重复测试该执行机构)和测试的启动与该测试的实际开始之间的时间延迟。另外，用户可以规定不同的文件位置，诸如配置文件、测试结果文件以及日志文件的位置。
[0042]测试启动选项216控制何时自动启动执行机构性能测试。例如，可以在“蒸汽启用”标记被设置为指示已禁止蒸汽执行机构120使用蒸汽的“关”时启动测试。还可以在正在制造的纸张110已损坏时或造纸机102进行的制造已停止时启动该测试。还可以在“系统启用”被设置为指示已禁止造纸机102的使用的“关”时启动测试。另外，可以在供应给造纸机102的蒸汽已被关断时启动该测试。
[0043]测试选项218标识在执行机构性能测试期间进行的测试的类型。执行机构性能测试可以包括测试执行机构的一个或多个方面的单个测试或多个测试。这些测试包括控制信号泄露测试和特性测试，其可以包括将执行机构从6psi填充至30psi并回降至6psi。填充/排气曲线选项允许用户跳过排气阶段(诸如通过跳过执行机构压力从30psi至6psi的缓慢下降)。该选项还允许用户选择滞后测试。关于这些不同测试的其它细节在下文中提供。
[0044]测试参数220标识一个或多个单独的执行机构测试中涉及的不同参数。例如，测试参数220可以包括最高温度或管道长度调整因数。温度和管道长度影响执行机构对测试参数的响应速度，因此用乘数(multiplier)或修正因数来进行补偿。所述调整因数可以通过将在下文中更详细地描述的特性测试来生成。测试参数220还可以包括用于填充执行机构的时间段和泄露测试的持续时间，其中在该持续时间之前和之后测量执行机构压力。测试参数220还可以包括测试的填充和排气阶段的最长时间段，其可以用来引起测试的暂停(timeout)。测试参数220还可以包括用于滞后测试的最长持续时间和起动压力。另外，测试参数220可以包括标识循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)值的值，该循环冗余校验值用于局部操作网络中的通信信号的错误校验。
[0045]通过/不合格(fail)准则222允许用户定义确定执行机构是否正在经受特定故障的参数。例如，用户可以允许执行机构响应时间在标识到执行机构故障之前与基线相差高达指定的毫秒数。同样地，用户可以定义用于标识控制线路泄露的执行机构的指定公差(单位为psi)、用于标识阀门被粘滞的执行机构的指定公差(tolerance)(单位为毫秒)、以及用于标识弹簧损坏的执行机构的指定公差(单位为毫秒)。另外，用户可以定义用于标识过度粘滞和滑动的指定公差(单位为psi)和用于标识滞后问题的指定公差(单位为百分比)。
[0046]安全按钮224允许用户设置或清除控制对图形用户界面200中的值的访问的口令或其它安全特征。例如，在能够查看或修改图形用户界面200中的值之前可能要求有单个口令，或者不同的口令可以提供对图形用户界面200中的值的不同的访问。
[0047]测试总结226标识当前或最近测试的测试结果。在本示例中，测试总结226包括可以表示彩色编码的矩形区域的可视指示器(indicator)228阵列。在本示例中，每个可视指示器228可以与执行机构阵列中的不同执行机构相关联，诸如一束蒸汽执行机构中的单独的蒸汽执行机构120。作为特定示例，绿色可视指示器228可以指示特定的执行机构通过全部测试(未检测到故障)，红色可视指示器228可以指示特定的执行机构在至少一个测试中不合格(检测到至少一个故障)，且灰色可视指示器228可以指示特定的执行机构尚未经过测试。闪烁的可视指示器228或带有另一种颜色的可视指示器228可以标识正在被测试的当前执行机构。
[0048]选择图形用户界面200中的“测试细节”选项卡选项202可以向用户呈现图3所示的信息。如本示例所示，图形用户界面200包括执行机构选择器302，其允许用户选择执行机构阵列中的特定执行机构。然后，可以在图形用户界面200的其余部分中显示关于所选执行机构的信息。
[0049]测试总结部分304总结执行机构性能测试的各不同方面。例如，测试总结部分304可以标识执行机构的性能测试的当前状态、该测试的测试号码、以及该测试的开始和停止时间。测试总结部分304还可以标识温度或管道调整因数、将控制信号携带到执行机构的管道的长度、以及与执行机构相关联的温度。
[0050]测试结果部分306标识执行机构的测试结果。例如，测试结果部分306可以标识执行机构的泄漏率或与该执行机构相关联的控制线路。测试结果部分306还能够标识用来确定执行机构中的阀门是否被粘滞、执行机构中的弹簧是否损坏、或者该执行机构是否正在经受过度粘滞和滑动的值。此外，测试结果部分306可以标识用来确定执行机构是否正在经受滞后的值。另外，测试结果部分306可以指示执行机构是通过执行机构性能测试的每个单独测试或者是不合格。
[0051]绘图部分308包含基于在执行机构性能测试期间获得的数据的各种绘图或图表。例如，绘图部分308可以包含加压曲线(在压力对时间图上)和滞后曲线(在压差(pressure differential)对时间图上)的绘图。绘图部分308还可以包含时间差图，诸如当前和基线测试结果之间基于时间的差的绘图和横向区域阵列时间差的绘图。
[0052]图形用户界面200中的“日志/历史”选项卡选项202的选择可以向用户呈现图4所示的信息。如本示例所示，图形用户界面200包括日志区域402，其包含可以由用户选择的超链接集。选择日志区域402中的一个超链接可以向用户呈现关于与最近执行机构性能测试相关联的一般方面或事件的信息。这些方面或事件可以包括应用或测试配置变化、开始和停止时间和日期、测试模式(如何启动测试)、对每个控制器所执行的(一个或多个)测试步骤、以及每个控制器的通过/不合格结果。
[0053]同样地，图形用户界面200包括测试数据区域404，其包括可以由用户选择的超链接集。选择测试数据区域404中的一个超链接可以向用户呈现关于执行机构性能测试的更多详细信息。例如，所述详细信息可以包括正在测试的(一个或多个)当前区域、该测试中涉及的每个控制器的标识符、以及在该测试期间所搜集的原(raw)数据。所述详细信息还可以标识在该测试期间发生的任何通信损耗、功率损耗、或测试中断。
[0054]另外，图形用户界面200包括日志/历史按钮406，其可以由用户来选择以查看与当前或先前的执行机构性能测试相关联的各种报告或其它数据。例如，可以选择日志/历史按钮406来生成与当前或最近执行机构性能测试相关联的报告。日志/历史按钮406还可以允许用户查看特定区域(其与一个或多个执行机构相关联)的测试数据或测试历史。另外，日志/历史按钮406可以允许用户查看整个执行机构束的测试数据或测试历史。所述报告或其它数据可以以任何合适的方式来予以提供，诸在ADOBE PDF或MICROSOFT WORD文档中提供。
[0055]通过使用图形用户界面200来与执行机构性能监测器106进行交互，用户可以规定在过程控制系统100中应如何执行实施机构性能测试。用户可以定义何时启动执行机构性能测试和在执行机构性能测试期间发生何事。用户还可以定义用来确定执行机构是通过某些测试或是不合格的准则。另外，用户可以查阅当前或最近执行机构性能测试的结果或执行机构性能测试结果的历史。这样，用户可以设计、实现、监测、并查阅过程控制系统中的执行机构的测试策略，所述执行机构诸如为造纸机102中的蒸汽执行机构120。这允许用户更有效地监测执行机构的性能并确定是否和何时需要对执行机构进行维修。
[0056]虽然图2～4示出了用于过程控制系统中的执行机构性能监测的图形用户界面200的一个示例，但是可以对图2～4进行各种修改。例如，图2～4中的信息的内容和布置仅用于举例说明。图形用户界面200可以包括以任何合适方式布置的任何其它或额外信息。此外，具体测试、启动条件、测试参数、通过/不合格准则、及图形用户界面200的其它内容仅用于举例说明。图形用户界面200可以允许用户选择或规定其它测试、启动条件、测试参数、通过/不合格准则、或执行机构性能测试的任何其它或额外特性。
[0057]图5～37示出了依照本公开内容的用于标识执行机构故障的示例信号分析。图5～37所示的信号及相关联的分析仅用于举例说明。在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以使用任何其它或额外的信号和分析来标识执行机构故障。此外，为了方便解释，相对于在图1的过程控制系统100中操作的执行机构性能监测器106来描述这些信号和分析。这些信号和分析可用于任何其它合适的装置或系统。
[0058]执行机构可能经历的一种故障是过度粘滞和滑动，意指执行机构粘滞并滑动而不是平稳地打开和闭合。经受过度粘滞和滑动的执行机构通常具有不规则的加压曲线，该加压曲线具有各种幅度的压力尖峰(spike)。所述压力尖峰是在执行机构中非预期或理想变化的情况下由供应给执行机构的控制信号的压力的增加或下降而引起的。所述压力尖峰可以通过将执行机构的性能与表现出平稳操作的执行机构相比较来标识。如图5所示，加压曲线502通常是平滑的，而加压曲线504与加压曲线502相比具有明显的平滑度改变。在本示例中，加压曲线502可能与正常的或“健康的”执行机构相关联，而加压曲线504可能与经受过度粘滞和滑动的执行机构相关联。
[0059]为了标识执行机构何时经受过度粘滞和滑动，执行机构性能监测器106可以采用原加压曲线数据并选择最好地拟合数据的两个多项式曲线。一个多项式曲线通常在测试的“填充”阶段期间递增，另一多项式曲线通常在测试的“排气”阶段期间递减。所选的每个多项式曲线可以是具有最小均方差(least mean squared error)(当与适当测试阶段期间的原数据相比较时)的曲线，且每个多项式曲线可以具有从第一至第六阶(order)变化的阶数。由此，可测量所选多项式曲线与原数据之间的偏差，且经受过度粘滞和滑动的执行机构可能够具有大偏差。
[0060]执行机构性能监测器106可以测量原加压曲线数据与图6所示的多项式拟合之间的偏差。在本示例中，对于上述所选择的两个多项式曲线中的每一个，执行机构性能监测器106标识原数据与该多项式曲线最不同(具有最大的垂直幅度，单位为psi)的点。例如，执行机构性能监测器106可以分别在时间t_a、t_b、t_c、以及t_d从在相同时间处的原数据压力点减去多项式拟合压力值(诸如p_a、p_b、p_c和p_d)。在本示例中的“填充”阶段期间，第一原数据点(A)具有“w”表示的、与多项式拟合的垂直偏差，且第二原数据点(B)具有“x”表示的、与多项式拟合的垂直偏差。第三原始数据点(C)具有“y”表示的、与多项式拟合的垂直偏差，且第四原始数据点(D)具有“z”表示的、与多项式拟合的垂直偏差。按照任何次序(诸如顺序的)检查原数据，执行机构性能监测器106标识在“填充”阶段期间数据与多项式曲线的单个最大正垂直偏差和单个最大负垂直偏差。执行机构性能监测器106同样地标识在“排气”阶段期间数据与另一多项式曲线的单个最大正垂直偏差和单个最大负垂直偏差。可以将这四个值加在一起，且如果该和超过阈值(例如0.7psi的值)，则可以标识出过度粘滞和滑动。
[0061]在特定实施例中，如果对于索引m处的值，发生最大正或负偏差，则执行机构性能监测器106可以确定该值是否被相同符号的三个或更多个点(位于m-1、m+1、和m±2处)包围。如果这样，则执行机构性能监测器106可以忽略该索引处的最大偏差，或从考虑因素中删除该值。如果满足该条件，则执行机构性能监测器106还可以忽略或删除与索引m处的值具有相同符号的索引m±1、m±2、m±3、...、m±n处的值，只要每个值小于或等于其之后或之前的值。这种逻辑在图7和8中示出了，并且其用来避免选择与粘滞和滑动现象无关的最大偏差值。更具体地说，为了确定是否正发生过度粘滞和滑动，执行机构性能监测器106应检测压力的突变，而不是压力的渐变。如图7所示，图7中的任何一个值都不可忽略或删除，原因在于最大偏差值之后的点具有不同的符号。最大偏差值发生在正原数据值处，而随后的原数据值是负的。在这种情况下，执行机构中可能正发生过度粘滞和滑动。将这与图8中的原数据值相比较，其中除终点(endpoint)之外的所有值均可以忽略或删除。在本示例中，不存在压力的迅速改变，因此执行机构可能没有粘滞以及随后滑动(其会导致迅速的压力改变)。
[0062]执行机构所可能经历的另一种故障是粘滞的执行机构，或不能改变退出执行机构的材料的量的执行机构。这也可以被认为是执行机构的卡住。在卡住的执行机构中，执行机构中的控制空气的体积不变，从而导致执行机构的加压曲线中更迅速或急剧的上升或下降。这可以在图9中看出，其中加压曲线902与健康的执行机构相关联。加压曲线904与在打开位置被粘滞的执行机构相关联，且加压曲线906与在闭合位置被粘滞的执行机构相关联。如此处所示，加压曲线904～906比加压曲线902具有更迅速的上升和下降时间。
[0063]可以用各种技术来标识卡住的执行机构。例如，在一种技术中，可以通过将数据缩放(scale)并平移至两个公共点来分析健康的和卡住的执行机构的加压曲线之间的差。
[0064]在另一种技术中，可以用相同压力下健康执行机构的加压曲线的经历时间值减去不健康执行机构的加压曲线的经历时间值，且可以生成时差图。在本示例中，如果必要，可以将该数据内插(interpolate)或外推(extrapolate)至公共的健康基线加压曲线。在这种技术中，当安装了执行机构时，可以生成执行机构的基线加压曲线。每当测试执行机构时，可以生成新的加压曲线并将其与基线曲线相比较，且可以生成当前加压曲线与基线加压曲线之间的时间差图。
[0065]可以如下生成时间差图。首先，在每个基线加压曲线的压力点处确定当前加压曲线的时间值。如果在一个基线加压曲线的压力点处，当前加压曲线中不存在压力点，则可以用内插或外推来标识当前加压曲线中的压力点。图10中示出了示例内插，其中线1002表示当前加压曲线1004中的时间值在基线加压曲线1006中的压力点处的内插。
[0066]可以针对填充和排气阶段中的每个基线压力点执行此过程，且可以生成两个内插列表(一个用于填充阶段，一个用于排气阶段)。然后，这两个列表连同填充和排气基线压力点的列表一起被转化(translate)为零。例如，该转化可以包括用列表中的第一值减去该列表中的每个值。该转化有助于保证第一时间差点为零。一旦此过程完成，可以通过用相应的基线时间减去内插时间来生成时间差图。
[0067]图11～17示出了这类信号分析的具体示例。例如，图11示出了通过将在闭合位置被粘滞的执行机构的加压曲线与健康执行机构的基线加压曲线相比较而生成的时间差图。图12示出了通过将在打开位置被粘滞的执行机构的加压曲线与健康执行机构的基线加压曲线相比较而生成的时间差图。
[0068]在图13中，加压曲线1302与健康执行机构相关联，而加压曲线1304与打开百分之三十而被粘滞的执行机构相关联。图14示出了通过将此粘滞的执行机构的加压曲线与健康执行机构的基线加压曲线相比较而生成的时间差图。如图14所示，执行机构从6psi至20psi正确地运行，但时间差图指示从20psi至30psi执行机构卡住。
[0069]同样地，在图15中，加压曲线1502与健康执行机构相关联，而加压曲线1504与被阻止缩回超过打开百分之三十的执行机构相关联。这意味着执行机构在百分之三十与百分之百之间打开时可以正确地运行。图16示出了通过将此不健康执行机构的加压曲线与健康执行机构的基线加压曲线相比较而生成的时间差图。如图16所示，执行机构从22psi至30psi正确地运行，但时间差图指示从6psi至22psi执行机构卡住。
[0070]理想地，健康执行机构的时间差图可以直接向上并随后直接向下，如图17所示。为了将卡住的执行机构与健康的执行机构区分开，执行机构性能监测器106可以分析执行机构的时间差图并确定该时间差图是否类似于图17所示的或类似于图11、12、14和16所示那些中的任何一个。例如，执行机构性能监测器106可以确定连接经历时间对压力曲线(类似于加压曲线但具有转换的x轴和y轴)的五个相邻点的线的斜率(slop)。如果该斜率超过阈值(例如22毫秒/psi)，则那五个点可以指示卡住的执行机构。
[0071]执行机构所经历的第三类故障是损坏的复位弹簧，该复位弹簧通常使执行机构返回到闭合位置。弹簧故障可以改变弹簧不再影响执行机构的压缩率的点处的加压曲线斜率。这能够在图18中看出，其中加压曲线1802与健康执行机构相关联，且加压曲线1804与具有损坏的复位弹簧的执行机构相关联。图19示出了通过将具有损坏弹簧的执行机构的加压曲线与健康执行机构的基线加压曲线相比较而生成的时间差图。该时间差图具有不同于与上述卡住的执行机构相关联的时间差图的形状。在许多情况下，与具有损坏的弹簧的执行机构相关联的时间差图表现出排气曲线中的负回程效应，诸如从15psi的压力至5psi。
[0072]在特定实施例中，执行机构性能监测器106可以检测具有损坏弹簧的执行机构以查明(i)排气曲线中的最大时间差值(在本示例中为1720毫秒)与(ii)时间差排气曲线中的最后一个值(在本示例中为640毫秒)之间的差是否大于诸如200毫秒之类的第一阈值。此外，该差可以小于第一阈值但大于第二阈值，诸如140毫秒。在这种情况下，执行机构性能监测器106可以检查诸如20psi之类的压力阈值以上的压力的时间差图中填充曲线的线性度。作为特定示例，执行机构性能监测器106可以测量测试的填充阶段中20psi以上的原数据的均方差。如果该误差在阈值(诸如0.07)以上，则执行机构性能监测器106可以标识出损坏的弹簧。总的来说，这有助于将损坏的弹簧时间差图(常常不是线性的，且可以具有多个拐点(inflection point))与粘滞的执行机构时间差图(对于20psi与30psi之间的压力，常常是线性的)区别开。
[0073]当执行粘滞的执行机构和损坏弹簧分析时，执行机构性能监测器106可能需要补偿执行机构所经历的不同温度。例如，在蒸汽执行机构120中，可以在操作中将执行机构加热至150℃以上的温度。这可以在定义执行机构的加压曲线中起到重要的作用(因为温度与乘以体积的压力有关)。这意味着对于相同的脉冲长度，与较低温度下的执行机构相比，经加热的执行机构可以更快地达到较高的压力。这可以在图20中看出，其中加压曲线2002表示较冷的健康执行机构，加压曲线2004表示较暖的健康执行机构，加压曲线2006表示在闭合位置粘滞的执行机构，且加压曲线2008表示在打开位置粘滞的执行机构。如图20所示，两个健康的执行机构的曲线在形状上非常相似，可能需要的全部条件是缩放因数大于一(one)，使得能够将较暖执行机构的曲线缩放为较冷执行机构的曲线。
[0074]当执行机构的温度未知时或执行机构正在加热或冷却时，执行机构性能监测器106可以将执行机构的当前加压曲线缩放为执行机构的基线曲线。如果该缩放因数在某个阈值以上，这可以指示执行机构被粘滞。粘滞的执行机构的加压曲线的形状也不同于在提升的温度处的执行机构的加压曲线(参见图20)。
[0075]在特定实施例中，为了计算缩放因数，执行机构性能监测器106可以使用重复循环来将(上述讨论的)当前加压曲线的内插时间值乘以用基线时间值减去内插的时间值之前的数字(从1.00000开始)以生成时间差图。在下一次循环重复(iteration)时，可以使用1.00001的值，且此过程可以继续直至该循环已重复指定的次数(例如80000次)或达到指定的缩放因数(例如1.8的值)。可以用较大的增量(例如0.00002或更大)来减少执行的重复的总次数。
[0076]一旦生成了每个时间差图的数据，可以用该图的最小时间差值减去每个图的最大时间差值并将该最大时间差值存储为该图的时间差宽度。例如，如图21所示，时间差宽度可以具有25-(-150)或175的值。可以确定多个时间差宽度(诸如对于80000个时间差图中的每一个，有一个时间差宽度)，且每个可以与不同的缩放因数(诸如从1.00000至1.80000的值)相关联。执行机构性能监测器106所选的缩放因数可以具有最小的时间差宽度。根据实现方式，时间差宽度通常可以在40毫秒到200毫秒的范围内，且400毫秒以上的时间差宽度可以指示执行机构的问题。
[0077]测试在提升的温度下具有不同管道长度的某类型执行机构(诸如170℃以上六个管道长度)之后，可以如图22所示绘制最高缩放因数。图22中还示出了“最大缩放因数阈值”线2202。该线2202之上的任何缩放因数可能是不可接受的，且将使用的缩放因数是沿着线2202的最大缩放因数阈值。如图22所示，四种可能的情况(常闭(stuckclosed)、弹簧损坏、被阻止缩回、以及被阻止延展)可能难以检测，原因在于其时间差宽度可能是最小的。当将这四种情况放到提升的温度环境中时，加压曲线时间值甚至可以更小，而且检测有故障的执行机构可能更容易(时间差宽度变大)。这如图23～25所示来予以验证。例如，如图23所示，加压曲线2302～2304与健康执行机构和在较低温度下具有损坏弹簧的执行机构相关联，且加压曲线2306～2308与健康执行机构和在较高温度下具有损坏弹簧的执行机构相关联。然而，图24和25分别示出了具有损坏弹簧的较冷和较暖执行机构的温度补偿缩放时间差图。在本示例中，将图24与25相比较，在200℃损坏弹簧执行机构的时间差宽度(733毫秒)大于在25℃损坏弹簧执行机构的时间差宽度(672毫秒)。因此，温度补偿有助于增加执行机构性能监测器106能够检测有故障的执行机构的机会。
[0078]能够影响执行机构的第四类故障包括执行机构的控制信号线路中的水分，诸如气动控制信号线路中的水。气动空气线路中的水或其它水分常常减小该线路中压缩的空气的体积。有效地，从较短的管道中去除水可以提供与较长管道中具有水的情况相同的加压曲线(因为体积相等)。结果，可能难以标识加压曲线形状上的差异，原因在于对于不同的管道长度，温度补偿加压曲线的形状可以几乎等同。水分和温度对加压曲线可以具有相同或类似的影响。例如，如果时间差图具有2000毫秒的最大值和曾经过缩放的100毫秒的时间差宽度，则难以辨别执行机构是否在200℃下具有0毫升的水、在100℃下具有10毫升的水、或者在25℃下具有20毫升的水。
[0079]图26～30示出了用于改变空气线路中的水量的未缩放和温度补偿缩放时间差图。更具体地说，图26～30示出了与5毫升(图26)～25毫升(图30)范围内的水量相关联的时间差图，其中每图5毫升增量。这些图可能不会随着管道长度而发生许多变化。许多管道长度所共有的现象是在每增加5毫升水的情况下可以看到可区分的趋势，即越来越宽的倒“v”形状。随着时间的推移，该趋势可以用来标识越来越多的水分何时积聚在气动控制线路中。
[0080]另外，如图31所示，使用绘制整个执行机构阵列的缩放因数的另一图表可能对标识其控制线路中有水分的执行机构有用。由于阵列的每个执行机构可以大致(roughly)在相同温度下，所以执行机构全部可以具有大致相同的缩放因数趋势。如果存在异常的缩放因数趋势，则该执行机构可能令人怀疑。这种技术可以用来检测其控制空气线路中有水分的执行机构，原因在于这些执行机构可以具有比其周围的邻居更高的缩放因数。例如，如图31所示，与最后(最近)的时间差宽度3104、第二至最后的时间差宽度3106、以及基线时间差宽度3108一起绘制当前时间差宽度3102的图。随着执行机构阵列数目增加，到达执行机构的管道长度也增加，原因在于执行机构更远并且距离其控制器更远。随着管道长度缩短，温度补偿缩放因数如图31所示呈指数增加。如果存在进入一个控制器的供应线路的水分，则八个连续的执行机构可能受到影响，从而增加八个相邻点的缩放因数，如图31的时间差宽度3102中所示。
[0081]执行机构中第五种可能的故障包括堵塞的筛板。执行机构性能监测器106当其标识了多个连续的有故障执行机构时检测堵塞的筛板，诸如当三个相邻的执行机构具有超过400毫秒的时间差宽度时。这可以指示执行机构束的一部分或控制这些执行机构的特定控制器104存在故障。标识束或控制器的特定部分的问题的一种方式是绘制该束上的所有执行机构的时间差宽度的图。如图32和33所示，可以在具有一个、一些、或全部先前时间差宽度的相同图表上绘制当前时间差宽度的图。例如，如图32所示，与最后的时间差宽度3204、第二至最后的时间差宽度3206、以及基线时间差宽度3208一起绘制当前时间差宽度3202。同样地，如图33所示，与最后的时间差宽度3304、第二至最后的时间差宽度3306、以及基线时间差宽度3308一起绘制当前时间差宽度3302。这允许执行机构性能监测器106确定是否存在突然堵塞的筛板(图32)或慢慢地堵塞的筛板(图33)。
[0082]还可能的是绘制每次执行机构测试的所有数据点的图或者生成显示时间变化和横跨该束本身的变化的三维空间图(表面)。这种技术可以用于检测引起筛板被堵塞的积聚碎屑。随着筛子被越来越多地堵塞，时间差宽度可以横跨整个阵列而增加(如图33所示)，从而使得检测堵塞的筛板是可能的。
[0083]执行机构的第六种可能故障包括执行机构滞后。执行机构滞后表示不引起执行机构移动的最大压力变化，因此较高的滞后通常指示较高的静摩擦。滞后可以随着时间而退化或改善，且滞后可以根据执行机构内的压力而改变。此外，当填充并随后排气时，与在排气之后进行排气相比，滞后的水平可能更坏。
[0084]可以通过以小的步幅或冲击操纵执行机构来标识执行机构滞后，意指执行机构中引起小的压力设定点变化。通过在一系列的步骤中改变压差，执行机构性能监测器106可以在执行机构最后响应设定点变化(通过改变其操作未知)时标识压力偏差或尖峰。这样，执行机构性能监测器106可以标识执行机构中存在的滞后的程度。
[0085]在特定实施例中，在特定压力(例如24psi)周围，无论执行机构正在填充还是排气，相对来说，单个脉冲的压力变化可以是相同的。这可以在图34中示出，其中填充曲线与排气曲线之间的交集大约在24psi，无论脉冲长度或管道长度如何。执行机构性能监测器106可以实现脉冲长度的小的增量并绘制这些压力随时间变化的图。例如，在24psi的压力下开始，可以填充执行机构4毫秒并随后排气4毫秒。然后，可以填充执行机构8毫秒并排气8毫秒。该循环可以持续12毫秒、16毫秒等等。如图35所示，可以生成压力对时间的图。最初，脉冲长度可能没有长到足以使执行机构移动。最后，用足够长的脉冲长度，执行机构突然开始移动。该跳跃可以在如图36所示显示的从谷值压力减去的峰值压力的图看出。
[0086]为了确定执行机构中的滞后量，执行机构性能监测器106可以标识图36的图中的相邻点之间的最大压降。该压力可以下降相当大的量，原因在于一旦执行机构开始移动，执行机构的体积就变大并降低压力。如图36所示，开始移动的执行机构引起压力的变化。为了将滞后的水平确定为百分比，可以如图37所示用该压力除以执行机构(或控制器104的进口压力)的总压力范围。所述执行机构的总压力范围可以是35psi。平均起来，某些执行机构可以具有0.5％～10％范围内的滞后值，或者超过这些值的任何值或任何其它阈值可以指示有故障的执行机构。
[0087]可以由执行机构性能监测器106来检测任何其它或额外故障。例如，执行机构性能监测器106可以确定执行机构的气动控制信号中是否存在泄露。漏气可以导致下降的加压曲线。此外，阻塞的空气线路可以导致非常长的加压曲线，其与图5所示的健康执行机构的加压曲线502相比具有小的斜率。另外，如果执行机构部分或完全“跑空车(deadheaded)”(在阀门之后，没有诸如蒸汽的材料退出)，则存在阻挡执行机构中的阀行程的较高背压。这可以导致执行机构的较慢响应时间。
[0088]另外，执行机构性能监测器106可以用来检测过程控制系统100中的显著的机械变化。例如，执行机构性能监测器106可以检测达到执行机构处的特性压力所需的时间何时已显著增加。在没有任何故障的情况下，这可以指示过程控制系统100最近已被修改为包括具有较大直径、较大体积、以及较长长度的气动控制管道。
[0089]使用上文相对于图5～37所述的技术，执行机构性能监视程序106可以分析在执行机构性能测试期间所搜集的信息。这允许执行机构性能监测器106标识一个或多个执行机构可能存在的故障，即使当该故障对于查看加压曲线的用户来说可能不是显而易见的。
[0090]虽然图5～37示出了用于标识执行机构故障的信号分析的示例，但可以对图5～37进行各种修改。例如，可以分析其它或额外类型的信号。此外，可以执行其它或额外类型的信号分析来标识执行机构中的故障。
[0091]图38示出了依照本公开内容的用于过程控制系统中的执行机构性能监测的示例方法3800。为了方便解释，方法3800被描述为由图1的过程控制系统100中的执行机构性能监测器106来使用。方法3800可以由任何其它合适装置使用或在任何其它合适系统中使用。
[0092]执行机构性能监测器106在步骤3802检测机器或该机器中的执行机构的操作的中断。这例如可以包括执行机构性能监测器106检测到由造纸机102制造的纸张110已损坏或造纸机102的操作已被禁用或另外停止。这还可以包括执行机构性能监测器106例如通过检测到造纸机102中的蒸汽的使用已被禁用或蒸汽已被关掉而检测到特定的执行机构不再工作。
[0093]执行机构性能监测器106在步骤3804启动一个或多个执行机构的测试，且执行机构性能监测器106在步骤3806记录测试结果。这例如可以包括执行机构性能监测器106促使控制器104开始增加和减小提供给造纸机102中的一个或多个执行机构的压力(对执行机构进行填充和排气)。作为特定示例，这可以包括执行机构性能监测器106促使控制器104开始将到达执行机构的气动控制信号的压力以小的步进从6psi增加到30psi。这还可以包括执行机构性能监测器106标识执行机构如何对增加和减小压力作出响应。
[0094]在步骤3808，执行机构性能监测器106分析测试结果并标识(一个或多个)执行机构的任何故障。这例如可以包括执行机构性能监测器106为每个经测试执行机构生成加压曲线。这还可以包括执行机构性能监测器106对于每个执行机构将当前加压曲线与诸如基线加压曲线之类的一个或多个先前的曲线进行比较。此外，这可以包括执行机构性能监测器106修改当前加压曲线以补偿执行机构的温度。另外，这可以包括执行机构性能监测器106生成一个或者多个时间差图并使用该图来标识执行机构的可能故障。
[0095]在步骤3810，执行机构性能监测器106提供测试结果或与测试相关联的任何警报。这例如可以包括执行机构性能监测器106为用户生成包含一个或多个绘图的图形显示(诸如图3的图形用户界面200)。该图形显示还可以指示执行机构通过哪些测试和在哪些测试中不合格。
[0096]虽然图38示出了用于过程控制系统中的执行机构性能监测的方法3800的一个示例，但可以对图38进行各种修改。例如，虽然被示为一系列步骤，但图38中的各步骤可以重叠或并行地发生。
[0097]在一些实施例中，本公开内容所述的各功能由计算机可读程序代码形成并包含在计算机可读媒体中的计算机程序来实现或支持。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码、以及可执行代码。短语“计算机可读媒体”包括能够被计算机访问的任何类型的媒体，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频盘(DVD)、或任何其它类型的存储器。
[0098]规定本专利文献中使用的某些词和短语的定义可能是有利的。术语“耦合”及其派生词指的是两个或更多元素之间的任何直接或间接通信，无论那些元素是否相互物理接触。术语“应用”和“程序”指的是一个或多个计算机程序、软件成分、指令集、过程、函数、对象、类、实例、相关数据、或其适合于以适当的计算机代码(包括源代码、目标代码、或可执行代码)实现的部分。术语“包括”和“包含”以及其派生词意指非限制性的包含。术语“或”是包含性的，意指和/或。短语“与...相关联”和“与其相关联”以及其派生词可以意指包括、被包括在内、与...互连、包含、被包含在内、连接到或与...相连、耦合到或与...耦合、可与...通信、与...协作、交错、并列、接近于、绑定于或与...绑定、具有、具有...的性质等等。术语“控制器”意指控制至少一个操作的任何装置、系统、或其部分。控制器可以以硬件、固件、软件、或其中至少两个的组合来实现。应注意的是与任何特定控制器相关联的功能可以本地或远程地集中或分布。
[0099]虽然本公开内容已经描述了某些实施例和通常相关联的方法，但这些实施例和方法的修改和变更对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。因此，示例性实施例的以上说明未限定或限制本公开内容。在不脱离如以下权利要求书所限定的本公开内容的精神的范围的情况下，也可以有其它修改、替换、和变更。