專利名稱：響應(yīng)專家傳感器診斷的控制傳感器處理算法裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一個(gè)以專家系統(tǒng)診斷為基楚的用于控制傳感器信號(hào)處理計(jì)算的算法裝置，尤其涉及到一種允許由一個(gè)位于遠(yuǎn)方的專家系統(tǒng)對(duì)傳感器故障進(jìn)行診斷并將診斷的結(jié)果傳送到一個(gè)根據(jù)診斷對(duì)傳感器計(jì)算和控制計(jì)算進(jìn)行控制的傳感器采樣和設(shè)備控制系統(tǒng)。
復(fù)雜的運(yùn)算現(xiàn)時(shí)是由位于組合設(shè)備諸如發(fā)電設(shè)備處的設(shè)備數(shù)據(jù)中心完成的，綜合計(jì)算的一個(gè)例子是透平熱力學(xué)效率計(jì)算。這樣的一種計(jì)算是以在線數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，而一個(gè)不正確的傳感器數(shù)值可以產(chǎn)生不合理的結(jié)果，諸如透平效率大于100%或小于0%。由于透平效率是被設(shè)備操作人員用來指導(dǎo)試圖使設(shè)備效率為最大的控制操作的，不恰當(dāng)?shù)挠?jì)算結(jié)果可以使操作人員不能達(dá)到設(shè)備最高效率。為了解決這種不恰當(dāng)?shù)挠?jì)算問題，在數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)中提供綜合傳感器分析算法去解決各種傳感器可以經(jīng)歷的許多可能的問題。當(dāng)一個(gè)新的傳感器問題發(fā)生時(shí)，綜合傳感器分析算法經(jīng)常失靈，且執(zhí)行的是以未修正過的傳感器數(shù)值為基礎(chǔ)的綜合計(jì)算。需要的是一種執(zhí)行傳感器診斷的方法，這種診斷方法使設(shè)備數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)解除傳感器診斷的任務(wù)并允許設(shè)備數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)集中到線數(shù)據(jù)采集和過程控制上。
在這種情況下位于遠(yuǎn)方的診斷中心繼續(xù)接收不恰當(dāng)數(shù)據(jù)，結(jié)果，執(zhí)行高級(jí)系統(tǒng)故障診斷或該診斷系統(tǒng)簡單地將一個(gè)信息傳送給設(shè)備操作人員，指示出在可以進(jìn)行某種高級(jí)診斷前，必須對(duì)該傳感器進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)前，沒有從專家診斷系統(tǒng)傳送到數(shù)據(jù)采樣程序的通信。需要的是一種允許傳感器掃描和處理程序去和診斷系統(tǒng)進(jìn)行通信相連通的方法。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)傳感器診斷系統(tǒng)和計(jì)算控制系統(tǒng)，它們具有足夠的靈活性，使傳感器的各種問題不會(huì)造成控制系統(tǒng)的破壞。
根據(jù)此目的，本發(fā)明屬于一種用于控制傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算的裝置，包括一個(gè)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描的過程控制計(jì)算機(jī)和一種與上述過程控制計(jì)算機(jī)相連，用于傳輸傳感器數(shù)據(jù)的通信鏈路;其特征在于專家系統(tǒng)診斷計(jì)算機(jī)與上述通信鏈路相連，根據(jù)被傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)通過對(duì)異常傳感器的診斷產(chǎn)生一個(gè)診斷信息，上述通信鏈路被用來將上述診斷信息供給上述過程控制計(jì)算機(jī)，用于完成響應(yīng)于診斷信息的傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算。
本發(fā)明從以下僅作為舉例在附圖中示出的較佳實(shí)施例的敘述中將更容易明了，其中

圖1示出本發(fā)明的工作和各個(gè)組成部分;
圖2示出用于對(duì)故障傳感器進(jìn)行診斷的一條規(guī)則舉例;
圖3示出一張?jiān)\斷結(jié)果真值表;
圖4描繪出用在本發(fā)明中的較佳專家系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);
圖5示出專家系統(tǒng)診斷信息處理;
圖6示出由設(shè)備數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)的信息處理;以及圖7和8描繪了另一些根據(jù)診斷結(jié)果完成傳感器處理的方法。
正如圖1中示出的一臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)10，諸如一臺(tái)數(shù)字設(shè)備公司微型VAX計(jì)算機(jī)，從傳感器12獲得傳感器數(shù)據(jù)并用那些數(shù)據(jù)控制一臺(tái)復(fù)雜的處理設(shè)備14，諸如核電站或燃礦物燃料的電廠。本發(fā)明在一些傳感器故障時(shí)，寧可將傳感器數(shù)據(jù)傳輸給一臺(tái)診斷操作中心計(jì)算機(jī)16，諸如一臺(tái)數(shù)字設(shè)備公司的VAX計(jì)算機(jī)，而不是由數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)10完成傳感器分析和繼續(xù)處理，該VAX計(jì)算機(jī)用一個(gè)專家系統(tǒng)，諸如PDS(過程診斷系統(tǒng))可從Westinghouso得到且在美國4644，479和4649，515號(hào)專利中介紹過，這里被引入作為參考，對(duì)傳感器的各種問題進(jìn)行診斷，當(dāng)然別的專家系統(tǒng)，只要它們具有診斷傳感器失常的能力，可以用于傳感器診斷的任務(wù)，在操作中，設(shè)備計(jì)算機(jī)10中的一個(gè)傳統(tǒng)的傳感器掃描程序20對(duì)傳感器12掃描，并將傳感器數(shù)據(jù)裝入到一個(gè)原始傳感器數(shù)據(jù)文件22中，檢驗(yàn)的傳感器數(shù)據(jù)是非線性的，一個(gè)普通的通信路由器(router)程序或?qū)嵱贸绦?，例如在?shù)字設(shè)備公司的VAX，VMS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上可得到的DEC-NET，將傳感器數(shù)據(jù)格式化成一則報(bào)文并在常規(guī)的通信網(wǎng)上，諸如電話線或微波數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，將非線性的傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲僮髦行脑\斷計(jì)算機(jī)16中。對(duì)應(yīng)的通信程序26對(duì)報(bào)文進(jìn)行分析并將原始傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入一個(gè)原始傳感器數(shù)據(jù)文件28中。當(dāng)文件28完成時(shí)，報(bào)告專家系統(tǒng)30(如虛線所示)且該原始傳感器數(shù)據(jù)被專家系統(tǒng)推理機(jī)30訪問，該推理機(jī)如前面介紹過的PDS系統(tǒng)，它用規(guī)則庫32中的各種規(guī)則去診斷故障的傳感器，診斷的結(jié)果被存儲(chǔ)入保存在PDS內(nèi)部的結(jié)點(diǎn)表數(shù)據(jù)庫34中，這表是可通過一個(gè)PDS實(shí)用程序存取的。PDS還產(chǎn)生兩個(gè)輸出文件，第一個(gè)文件是一張所有失常節(jié)點(diǎn)的完整表格，具有0，0以上的置信度，被監(jiān)視診斷系統(tǒng)的人使用，而第二個(gè)文件是具有0.5以上的置信度的全部失常節(jié)點(diǎn)表，這個(gè)輸出文件被送到設(shè)備數(shù)據(jù)中心10中的顯示器52，在那里已與一個(gè)診斷指標(biāo)或值相關(guān)聯(lián)的(將在后面作較詳細(xì)討論)每個(gè)診斷被數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)10用來控制后來的傳感器處理。一旦完成傳感器故障的一個(gè)完整診斷，在圖5中較詳細(xì)示出的一個(gè)報(bào)文程序36存取用于傳感器處理控制報(bào)文的節(jié)點(diǎn)表數(shù)據(jù)庫，并將該報(bào)文存儲(chǔ)入報(bào)文文件38中，一旦報(bào)文程序結(jié)束并已產(chǎn)生動(dòng)態(tài)報(bào)文文件，通信程序26被激活，將報(bào)文文件38的內(nèi)容傳輸?shù)疆a(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)報(bào)文文件40的通信程序24。一旦通信程序完成。產(chǎn)生了報(bào)文文件40，圖6中較詳細(xì)示出的報(bào)文解釋程序42開始檢查報(bào)文，并將傳感器處理程序控制數(shù)值存儲(chǔ)進(jìn)計(jì)算控制數(shù)據(jù)文件44中的恰當(dāng)位置處，一旦報(bào)文解釋程序42已完成執(zhí)行，傳感器處理程序如圖7和8中詳細(xì)示出的例子從文件44獲得計(jì)算控制數(shù)據(jù)，并將原始傳感器數(shù)據(jù)處理成處理后的傳感器數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)恰當(dāng)?shù)奈募?8中或在設(shè)備14上進(jìn)行實(shí)際處理控制操作。盡管該圖指出程序42能喚醒程序46，最好程序46根據(jù)定時(shí)中斷基準(zhǔn)醒來。當(dāng)控制數(shù)值指出掃描程序的一個(gè)參量發(fā)生了變化，例如為了企圖降低瞬態(tài)噪音。掃描周期從10秒變成20秒，該傳感器掃描程序20可以獲得控制數(shù)值，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)膾呙柚芷谡{(diào)整，也可以對(duì)傳感器的非線性限值進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)為文件48產(chǎn)生了處理后的傳感器數(shù)據(jù)，然后通信程序24可以將處理后的傳感器數(shù)據(jù)傳送到診斷計(jì)算機(jī)16。該計(jì)算機(jī)可以用前面討論過的專家系統(tǒng)去完成高級(jí)診斷工作，例如確定是否要對(duì)一臺(tái)設(shè)備，諸如一臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)行維修。這種高級(jí)診斷工作的結(jié)果可以傳送回?cái)?shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)10，在那里另外的處理程序50，諸如顯示處理程序，可以對(duì)供一個(gè)操作人員54檢查用的顯示器52提供高級(jí)診斷的多種結(jié)果，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)22根據(jù)診斷處理過后也可以立即用于控制操作，而不首先將它作為一個(gè)文件48存儲(chǔ)，然后完成控制操作。
諸如在圖1中所示的一個(gè)系統(tǒng)，將傳感器故障診斷的負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移到一種能更有效完成這種診斷的軟件上。這個(gè)系統(tǒng)還減輕了數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)10的傳感器診斷的負(fù)擔(dān)。這樣一個(gè)系統(tǒng)還使具有較小的數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)的設(shè)備取得需要精確的傳感器數(shù)據(jù)，象設(shè)備故障計(jì)算系統(tǒng)一樣的復(fù)雜計(jì)算系統(tǒng)的效益，而不需用復(fù)雜的傳感器分析軟件對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行翻新改造。
圖2示出用于產(chǎn)生與熱再熱壓力傳感器有關(guān)的計(jì)算控制數(shù)值的一條典型規(guī)則的工作過程，圖2中示出的規(guī)則把與熱再熱壓力傳感器70，冷再熱壓力傳感器72和排汽壓力傳感器74有關(guān)的診斷結(jié)果作為輸入，對(duì)于傳感器本身的診斷是在熟悉專家系統(tǒng)知識(shí)的普通工程師的技術(shù)范圍內(nèi)且完成相對(duì)簡單的任務(wù)，諸如相對(duì)于有效數(shù)據(jù)范圍限值對(duì)原始傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。由“或”門76、“非”門78和“與”門80描述的這個(gè)規(guī)則的邏輯產(chǎn)生一個(gè)表明再熱壓力傳感器已經(jīng)故障的置位度是在0.6和1.0之間，以及再熱壓力算法應(yīng)該用程序2(在冷再熱壓力和第一級(jí)低壓抽汽壓力之間插入)而不用程序1(傳送壓力傳感器的讀數(shù))的報(bào)文節(jié)點(diǎn)82輸出。到加熱器再熱壓力算法的計(jì)算控制通信在這種情況使用診斷數(shù)值為2進(jìn)行通信。
在這一特殊例子中，傳輸?shù)臄?shù)值表明所要用的描入法程序，當(dāng)然診斷數(shù)值可用其他方法控制計(jì)算，諸如實(shí)際用傳感器數(shù)據(jù)代替或指示必須用預(yù)先規(guī)定的數(shù)據(jù)值來代替?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)。當(dāng)然，由于在上面舉例中的故障傳感器組合中可以引起8種不同的組合，8種不同規(guī)則或?qū)?yīng)于這些組合的不同邏輯操作必須在規(guī)則庫32中體現(xiàn)出。這些不同規(guī)則的結(jié)果可以表示在如圖3所示的表格中，圖3示出每條規(guī)則或報(bào)文具有一個(gè)對(duì)應(yīng)的控制數(shù)值，這個(gè)數(shù)值是根據(jù)規(guī)則執(zhí)行的置信度系數(shù)選擇的，在這種表示法中，可以用規(guī)則的置信度系數(shù)輸出去訪問這樣一個(gè)表格，并用其中的控制數(shù)值去指定一個(gè)報(bào)文節(jié)點(diǎn)84。
在諸如PDS的專家系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)又與一組存儲(chǔ)槽(slots)相聯(lián)系，圖4示出在作節(jié)點(diǎn)表數(shù)據(jù)庫34中所存儲(chǔ)的診斷時(shí)，由較佳專家系統(tǒng)將會(huì)使用的假定節(jié)點(diǎn)90存儲(chǔ)槽，異常節(jié)點(diǎn)92存儲(chǔ)槽和報(bào)文節(jié)點(diǎn)94存儲(chǔ)槽。由于經(jīng)專家系統(tǒng)推理機(jī)傳感器診斷的結(jié)果，節(jié)點(diǎn)表數(shù)據(jù)庫被報(bào)文存儲(chǔ)槽所填滿如圖4中方框94所示。
報(bào)文表數(shù)據(jù)庫由報(bào)文程序36掃描，直到遇到一個(gè)報(bào)文節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)槽并取出這一報(bào)文節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)槽的內(nèi)容，如圖5中102所示。如果在104判定置信度系數(shù)落在最大和最小置信度系數(shù)之間，則在106對(duì)報(bào)文存儲(chǔ)槽的數(shù)值字段進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定數(shù)值字段是否包含一個(gè)節(jié)點(diǎn)名稱。通過允許用實(shí)際整數(shù)值以及節(jié)點(diǎn)名稱來填入數(shù)值字段，可以為傳感器處理程序提供對(duì)計(jì)算控制值的間接引用。這使許多不同的診斷規(guī)則參照同一診斷控制數(shù)值時(shí)易于改變這些控制值。這還允許別的規(guī)則去計(jì)算控制數(shù)值，諸如傳感器求它們的平均值以及將它們放在一簡接存取的可變節(jié)點(diǎn)中。如果數(shù)值是一個(gè)節(jié)點(diǎn)名稱，則在108數(shù)值從名稱節(jié)點(diǎn)取出，然后在110在報(bào)文文件38中存儲(chǔ)一個(gè)包括報(bào)文名稱、目的地和數(shù)值的文件項(xiàng)。如果在112沒有遇到另外的報(bào)文，程序停止。
當(dāng)報(bào)文文件40已經(jīng)完成，報(bào)文解釋程序42，如圖6中詳細(xì)示出的，將傳感器處理程序控制數(shù)值存儲(chǔ)在計(jì)算數(shù)據(jù)控制文件44的恰當(dāng)位置中。此程序首先在122將報(bào)文譯碼，以分離報(bào)文名稱，目的地和控制數(shù)值。目的地被用在一個(gè)牽引文件中，在VMS中稱作節(jié)文件(Sectionfile)，以在124找到信息數(shù)值應(yīng)該存儲(chǔ)的實(shí)際位置，且然后在126將信息數(shù)值存儲(chǔ)到那個(gè)目的位置，如果在128判定不存在更多的報(bào)文，系統(tǒng)停止。
傳感器處理程序的工作在圖7和圖8中詳細(xì)示出。在傳感器處理程序?qū)嶋H計(jì)算執(zhí)行前，計(jì)算機(jī)10首先在142從目的位置獲得相應(yīng)的控制數(shù)值，在144和146對(duì)此控制數(shù)值檢驗(yàn)，希望與先前的對(duì)應(yīng)于不同傳感器數(shù)據(jù)程序148和150的識(shí)別后的控制數(shù)值匹配。如果出現(xiàn)匹配，執(zhí)行相應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)程序。例如，如果傳感器計(jì)算正常使用三個(gè)傳感器的平均，當(dāng)一個(gè)傳感器壞了時(shí)，可以計(jì)算兩個(gè)傳感器的平均，控制數(shù)值指示兩個(gè)傳感器的平均。對(duì)于控制數(shù)值的另一個(gè)可能性是控制值表示加權(quán)平均中的傳感器的數(shù)量，以至應(yīng)該從不同傳感器計(jì)算虛擬的傳感器數(shù)值。如果不出現(xiàn)匹配，執(zhí)行鋪缺傳感器數(shù)據(jù)程序152。作為如圖7所示的以執(zhí)行子程序調(diào)用為主的方式的一種替用方式，本發(fā)明可以通過用諸如FORTRAN語言可得到的函數(shù)功能來執(zhí)行適當(dāng)?shù)某绦颍鐖D8中所示，在這種情況中，函數(shù)型執(zhí)行程序首先在162從目的位置得到相應(yīng)的控制數(shù)值，并在164將此數(shù)值存儲(chǔ)入函數(shù)語句中的相應(yīng)字段。然后在166執(zhí)行，函數(shù)語句對(duì)于傳感器處理程序也可以將一個(gè)預(yù)定的或計(jì)算出的值裝入到一個(gè)公用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。
本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點(diǎn)從詳細(xì)說明書中已很清楚。從而附后的權(quán)利要求書旨在復(fù)蓋落在本發(fā)明的真實(shí)精及其范圍內(nèi)的全部特征和優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而，由于對(duì)那些技術(shù)熟練的人員容易作出許多改型和變更，因而不希望將本發(fā)明限制在所示出和描述的一成不變的結(jié)構(gòu)和操作中。因此，所有適用的改型和等同物均可歸屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算的裝置，包括一個(gè)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描的過程控制計(jì)算機(jī)(10)和一條與上述過程控制計(jì)算機(jī)(10)相連接用于傳輸傳感器數(shù)據(jù)的通信鏈路(25)；其特征在于與上述通信鏈路相連的專家系統(tǒng)診斷計(jì)算機(jī)(16)，用于根據(jù)被傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)，通過對(duì)異常傳感器的診斷，產(chǎn)生診斷報(bào)文，上述通信鏈路用來將上述診斷報(bào)文供給上述過程控制計(jì)算機(jī)(10)，用于響應(yīng)診斷報(bào)文完成傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種裝置，其特征在于上述診斷計(jì)算機(jī)包括用于傳輸控制由所述控制裝置所進(jìn)行的傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算的控制參量的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種裝置，其特征在于上述診斷計(jì)算機(jī)包括一個(gè)專家系統(tǒng)(30，32和34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種裝置，其特征在于上述診斷計(jì)算機(jī)(16)位于相對(duì)于上述過程控制計(jì)算機(jī)(10)的遠(yuǎn)方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種裝置，其特征在于在診斷中包含有一個(gè)置信度系數(shù)，確定由上述過程控制計(jì)算機(jī)(10)所執(zhí)行的傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種裝置，其中上述診斷計(jì)算機(jī)(16)是適于使用包括一個(gè)程序目的名稱和標(biāo)明由目的程序完成的傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算的型式的一個(gè)控制數(shù)據(jù)的報(bào)文，將診斷結(jié)果傳輸?shù)缴鲜鲞^程控制計(jì)算機(jī)(10)。
全文摘要
一種用于控制傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算的裝置，包括一個(gè)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描的過程控制計(jì)算機(jī)(10)和一個(gè)與上述過程控制計(jì)算機(jī)(10)相連，用于傳輸傳感器數(shù)據(jù)的通信鏈路(25)；一個(gè)專家系統(tǒng)診斷計(jì)算機(jī)(16)與通信鏈路相連，用于根據(jù)被傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)，通過對(duì)異常傳感器的診斷產(chǎn)生一則診斷報(bào)文，且該通信鏈路；適于將診斷報(bào)文提供給過程控制計(jì)算機(jī)(10)，用于響應(yīng)該診斷報(bào)文執(zhí)行傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算。
文檔編號(hào)G05B23/02GK1054842SQ9110147
公開日1991年9月25日 申請日期1991年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月12日
發(fā)明者詹姆斯·C·貝羅斯, 丹尼爾·E·佛雷斯瑪 申請人:西屋電氣公司