专利名称：控制过程的方法
技术领域：
本发明涉及使用条件驱动的任务管理来控制过程应用的方法。本发明 尤其涉及用于使用条件驱动的任务管理来控制批量过程的方法。
背景技术：
过程控制是一 个非常发达的领域。普通的过程控制以及特别的批量过 程控制均为人们所熟知。用于控制批量过程的方法以将批量过程描述成由 针对该过程的顺序功能图表所述的步骤开始。
过程控制器的使用也为人们所熟知。可将顺序功能图表中所述的步骤 编程到过程控制器的存储器中，所述控制器用来控制和/或监测某一具体 批量过程。然后可执行这些步骤以实施某一具体批量配方的步骤。改变这 种编程配方的步骤将要求改变过程控制器或配方服务器的编码程序，所述 服务器已配置成适于向过程控制器提供编程配方。
对过程控制器或配方服务器重新编程会趋于限制控制系统的灵活性， 并且趋于阻止过程操作者与过程控制配方互动以应对某一具体批量执行中 的实时问题。
需要这样一种控制系统，该系统允许过程操作者在如下方面具有更大
的灵活性响应实时过程条件来改变批量配方，以应对(除了其它变量以 外)成分质量和设备性能方面的趋势和异常。
发明概述
一种方法控制某个过程。该方法包括提供第一控制器的步骤。第一控 制器的配置使其能够基于输入和输出之间的预定关系来接收这些输入和控 制这些输出。该方法还包括将过程定义为配方，所述配方依次包含一组任 务。配方中的至少一个任务以子任务来定义，所述子任务以条件来定义。
下列公式表述所述至少一个任务、其子任务和所述子任务的条件之间的关
系
任务<formula>formula see original document page 5</formula>任务(i)代表配方的第i个任务，G(i,j)代表任务(i)的第j个子 任务，C(i,j,k)代表G(i,j)子任务的第k个条件，"门"代表"与，， 关系，并且"U"代表"或"关系。该方法将至少一个条件C(i，j,k)与 控制器的真实输入或虚拟输入相关联。当至少一个任务任务(i)的至少一 个子任务G(i，j)的所有条件C(i,j，k)得到满足时，该方法改变至少一 个真实输出或虚拟输出的值。
在另一方面，该方法控制过程设备。在此方面，由任务构成的过程控 制配方定义某个过程。多个子任务的交集定义至少一个任务。多个条件的 并集定义至少一个子任务。所提供的控制器具有与过程设备的元件相关联 的离散的输入和输出地址。该方法将至少一个条件与所提供的控制器的某 个输入或输出地址相关联，并且将至少一个任务与控制器的某个具体输出 地址相关联。当任务的状态发生变化时，该方法改变与该任务相关联的具 体输出地址的值。
发明详述
贯穿本发明的此说明书，提供了涉及或组成本发明的各种元件的示例 性形式。这些示例性形式将被本领域的技术人员理解为用作所述元件的实 例，但不用作对具体元件或作为整体的本发明的定义性限制。
在本发明的一个实施例中， 一种方法控制某个过程。该过程可为批量 过程或连续过程。示例性批量过程包括混合、酿造、烘焙和其它烹饪过 程。该方法所适用的示例性连续过程包括炼钢、玻璃制造、纸张和其它材 料纤维网的制造。
该方法包括提供第 一控制器的步骤。第 一控制器可为任何过程控制 器，包括可编程逻辑控制器和分布式控制器、基于个人计算机的控制器和 其它如本领域已知的控制器。作为一个具体实例，可提供可得自
Rockwell Automation, Milwaukee, WI 的 ControlLogix Logix5563作 为第一控制器。
第 一控制器的配置使其能够基于输入地址和输出地址之间的预定关系 来接收输入数据和控制输出值。接收输入数据和控制输出值涉及电信号、 光信号、或其它信号的接收和产生。输入和输出地址可涉及实际或虚拟的 输入和输出元件。示例性输入源包括传感器，所述传感器提供有关设备元 件位置、过程温度、重量、体积和其它参数的具体信息。示例性输出包括 阀动器、马达起动器、螺线管、信号器、指示灯、以及包括定时器在内的 内部虚拟输出、计数器、保持寄存器和其它已知的虚拟输出。输入和输出 在性质上可为模拟的或数字的，在位置上可相对于控制器的物理位置为本 地的或远程的。如本领域已知的那样，所提供的控制器可为控制器网络的 一部分。提供控制器网络可提供如下能力将附加过程和附加设备引入到 具体过程配方的执行中。另外，控制器网络还可有利于接驳源自与任何具 体控制器处于本地和远程关系的多个位置的具体控制器和具体配方。
该方法还包括将过程定义为配方。配方包含一组任务。配方中的至少 一个任务以子任务来定义，所述子任务以条件来定义。下列公式表述该至 少一个任务、其子任务和这些子任务的条件之间的关系
<formula>formula see original document page 6</formula>
任务(i)代表配方中的第i个任务。从配方中的任一单个任务直到配 方中的所有任务均可如此定义。G(i，j)代表任务(i)的第j个子任务， 并且"n，，代表"与，'关系。C(i，j，k)代表G(i，j)子任务的第k个 条件，并且"U"代表"或"关系。根据公式，当任何条件C(i,j，k)为 逻辑真时，第i个任务的第j个子任务G(i,j)得到满足。同样，当所
有G(i，j)子任务为逻辑真时，第i个任务得到满足。该方法将至少一
个条件C(i, j，k)与控制器的真实或虚拟输入相关联。当至少一个任务任 务(i)的至少一个子任务G(i，j)的所有条件C(i，j，k)得到满足时，该 方法改变至少一个真实或虚拟输出的值。
在另一个实施例中，该方法控制某个过程设备。在此实施例中，由任 务构成的过程控制配方定义使用该设备来执行的过程，以执行该过程的至 少一部分。多个子任务的交集定义至少一个任务。多个条件的并集定义至 少 一 个子任务。所提供的控制器具有与过程设备的元件相关联的离散的输 入和输出地址。该方法将至少一个条件与所提供的控制器的某个输入或输 出地址相关联，并且将至少一个任务与控制器的某个具体输出地址相关 联。当任务的状态变化时，该方法改变与任务相关联的具体输出地址的 值。
在任何实施例中，可将定义过程配方的公式存储在过程控制器的存储 器部分中，如本领域所知。
过程控制硬件的配置可包括操作者界面，所述界面使过程操作者能够 接驳第一控制器。示例性界面具有如下能力观察配方执行周期的进展； 监测输入和输出地址、过程参数的图形或文字显示、过程流程和该过程自 身的概观的值和/或状态。所述界面可允许过程配方的当前配置被过程操 作人员或其它所需人员观察到。
所述界面的硬件可包括如下范围内的硬件从简单组合的指示灯和开 关直到且包括专用的人机界面计算机，所述计算机包括图形触摸屏输入显 示器。
在一个实施例中，所述界面使过程操作者能够以如上所述的子任务来 改变至少一个任务的定义。在此实施例中，过程操作者可由于过程设备性 能方面的变化、所进入的过程成分的质量或数量方面的变化或由于其它原 因而选择重新定义过程配方任务，以应对实时过程问题，或可由于所需的 过程输出方面的变化而选择改变过程输出。在一个具有这种界面的实施例 中，过程操作者或其它有权使用界面的人员可改变任务定义。
在一种情况下，过程操作者可观察过程配方的当前配置并且决定改变 任务定义，以改变该过程的中间结果或最终结果。在此实施例中，操作者 也可根据对任务定义所作的变化来改变所显示的过程配方配置。
在任何实施例中，第一任务均可用作第二任务的条件或子任务。也就 是讲，任务的执行和满足可为嵌套的，使得第二任务将仅在第一任务完成 的情况才完成。
在一个实施例中，将可能的任务编程到控制处理器的存储器中。各个 任务之间的关系、任务的排序和任务的控制参数不被编程为带有特异性。
配方使用可通过界面控制器访问的软件来产生。该软件允许配方根据 上述的公式来表述。配方表述完成批量过程所需的设备、完成批量过程所 需的操作顺序和与该批量过程相关联的工作参数之间的关系。工作参数可
(无限制性地)包括过程温度、舱容水平、循环时间、流量、马达速度、 以及这些的组合。
将所产生的配方命名以有利于以后使用时指定该配方。然后将命名过 的配方存储在界面控制器的存储器、过程控制器、或单独的存储系统中。
当需要或希望使用具体配方时，使用界面来识别配方，然后将其下载 到过程控制器的緩冲区中以供使用。在装载之前可使所选配方经受验证以 减小装载错误配方的可能性。
在装载了配方之后，在过程控制器中定义各个任务之间的关系和受影 响任务的工作参数。然后可由过程控制器执行该配方。配方可按操作人员 的意愿执行一次或多次。多次执行施配方不要求每次执行时均另外装载配 方。
可认为具体配方中的任务之间的关系为同步或异步的。同步任务以一
对一方式执行。也就是讲，对于任务1的每一次实施，同步任务2均将 执行一次。异步任务以条件监察方式执行。只要用于执行的条件得到满 足，异步任务2即可执行。例如，配方可使任务2在任务1完成时执 行。在此实例中，任务1完成时任务2开始。当任务2完成时，控制 器检查任务1的状态。如果任务1完成，则任务2将再次执行，并且 只要任务1保持完成状态，任务2就将继续执行下去。
任何 如果本书
面文献中的术语的任何意义 何意义或定义发生沖突，将以赋予本书面文献中的术语的意义或定义为 准。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术 人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可做出许 多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本 发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种控制批量过程的方法，所述方法的特征在于以下步骤:a)提供第一控制器，所述第一控制器适于基于输入和输出之间的预定关系来接收输入和控制输出；b)将所述批量过程定义为包含一组任务的批量配方；c)根据下列公式，以子任务来定义至少一个任务，并且以条件来定义子任务:其中，“∩”代表“与”关系，并且“∪”代表“或”关系；d)将至少一个条件与所述控制器的输入相关联；e)当至少一个G(i，j)子任务的所有C(i，j，k)条件均得到满足时，改变与所述至少一个任务相关联的至少一个输出的值。
2. 如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤 将所述批量配方存储在所述第一控制器的存储器部分中。
3. 如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤 向所述第 一控制器提供操作者界面。
4. 如权利要求3'所述的方法，其中向所述第一控制器提供操作者界 面的步骤包括提供适于使操作者能够改变至少 一个任务的定义的界 面。
5. 如权利要求4所述的方法，所述方法还包括以下步骤 操作者改变所述至少一个任务的定义。
6. 如权利要求5所述的方法，其中向所述第一控制器提供操作者界 面的步骤包括提供适于使操作者能够观察批量配方的配置的界面。
7. 如权利要求6所述的方法，所述方法还包括以下步骤 a)显示所述批量配方的配置；和b)根据所述至少一个任务的定义的改变来改变所显示的批量配方配置。
8. 如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤 将所述至少一个任务的满足用作至少第二任务的定义中的子任务。
9. 如权利要求1所述的方法，其中以子任务来定义至少一个任务的 步骤包括根据下列公式以子任务定义多个任务任务<formula>formula see original document page 3</formula>其中，"门，，代表"与，，关系，并且"u，，代表"或，，关系。
10. 如权利要求i所述的方法，其中提供适于基于输入和输出之间的 预定关系来接收输入和控制输出的第 一控制器的步骤包括第 一控制 器作为处理器网络的一部分。
全文摘要
一种方法控制过程的执行。该方法包括以下步骤提供适于基于输入和输出之间的预定关系来接收输入和控制输出的第一控制器；将过程定义为包含一组任务的批量配方；根据公式(I)和(II)以子任务来定义至少一个任务，并且以条件来定义子任务；其中，符号(I)代表“与”关系，并且符号(II)代表“或”关系；见公式(Ⅰ)、(Ⅱ)。
文档编号G05B19/05GK101375223SQ200780003501
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月26日 优先权日2006年1月27日
发明者C·傅 申请人:宝洁公司