JP5117811B2

Updating and utilizing dynamic process simulation in an operating process environment

Abstract

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JP5117811B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 4

Term

Projected expiry 2 October 2027.

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27 claims: 23 independent, 4 dependent

  1. 1
    A simulation system for use when simulating the operation of a part of a process plant, one or more simulations configured to simulate one or more facilities in a process plant. · With blocks, each simulation block simulates the behavior of a process model that models a part of the process plant and the behavior of a part of the process plant to generate simulated output for the process elements associated with the part of the process plant. A simulation unit that uses a process model to do this, an input adapted to accept an indicator of the actual value of the process element that corresponds to the simulated output for the process element, and an updated process model for use by the simulation routine. Includes a model regeneration unit that compares the actual value index of the process element with the simulated output of the process element to developMi,A process element is a process variable that indicates the flow, temperature or pressure of a fluid in a process plant.The inputs are communicably connected to accept measurement signals indicating the measured values of the process elements generated during the online operation of the process plant and to accept user-provided inputs indicating the values of the process elements.The model regeneration unit determines whether the measurement signal is available or valid, and if the measurement signal is available or valid, regenerates the process model based on the measurement signal, and the measurement signal is available or valid. If not, regenerate the process model based on user-supplied input,Simulation system. プロセスプラントの一部分の動作をシミュレートする際に使用するためのシミューレーション・システムであり、プロセスプラント内の一台又は複数台の設備のシミュレーションを行うように構成された一つ又は複数のシミュレーション・ブロックを備え、各シミュレーション・ブロックが、プロセスプラントの一部分をモデル化したプロセスモデルと、プロセスプラントの一部分と関連したプロセス要素用に模擬出力を生成するためにプロセスプラントの一部分の動作をシミュレートするのにプロセスモデルを使用するシミュレーションユニットと、プロセス要素用の模擬出力に対応するプロセス要素の実際値の指標を受け入れるように適応された入力と、シミュレーション・ルーチンによる使用に向けて更新済プロセスモデルを開発する(develop)ためにプロセス要素の実際値の指標をプロセス要素の模擬出力と比較するモデル再生成ユニットとを含み、プロセス要素が、プロセスプラント内の流体の流れ、温度又は圧力を示すプロセス変数であり、該入力が、プロセスプラントのオンライン動作中に生成されたプロセス要素の実測値を示す計測信号を受け入れるように、及びプロセス要素の値を示すユーザ提供入力を受け入れるように通信可能に接続され、モデル再生成ユニットが、計測信号が利用可能又は有効かどうかを判断して、計測信号が利用可能又は有効な場合には計測信号に基づいてプロセスモデルを再生成し、計測信号が利用可能又は有効でない場合にはユーザ提供の入力に基づいてプロセスモデルを再生成する、シミューレーション・システム。
  2. 4
    Claim that the model regeneration unit provides bias correction for the process model based on the difference between the index of the value of the process element and the simulated output of the process element.3The simulation system described in. モデル再生成ユニットが、プロセス要素の値の指標とプロセス要素の模擬出力の間の相違に基づいてプロセスモデルにバイアス補正を提供する、請求項3に記載のシミューレーション・システム。
  3. 6
    Claim that the model regeneration unit provides bias correction for the process model based on the difference between the index of the value of the process element and the simulated output of the process element.5The simulation system described in. モデル再生成ユニットが、プロセス要素の値の指標とプロセス要素の模擬出力との間の相違に基づいてプロセスモデルにバイアス補正を提供する、請求項5に記載のシミューレーション・システム。
  4. 8
    A system used to simulate the operation of a part of a process plant, a process control system having one or more control blocks connected to elements in the process for online control of the process, and a plurality. The simulation system includes a simulation block and one or more communication links, and the simulation system is configured to simulate one or more facilities in a process plant. Each of the simulation blocks uses a process model that models a part of the process plant and a simulation routine that uses the process model to simulate the behavior of a part of the process plant to generate simulated output of the process elements. And the input adapted to accept the measure of the actual value of the process element corresponding to the simulated output of the process element, and the actual value of the process element to develop an updated process model for use by the simulation routine. With a model regeneration routine that compares the metric to the simulated output of the process elementIncludingSo that the input of one of the simulation blocks accepts a measurement signal that indicates the measured value of the process element generated within the online process, and accepts a user-provided input that indicates the actual value of the process element. Connected to be communicable,A model regeneration routine in one of the simulation blocks determines whether the measurement signal is available or valid, and if the measurement signal is available or valid, the simulation block is based on the measurement signal. Regenerate one of the process models and, if the measurement signal is not available or valid, regenerate the process model of one of the simulation blocks based on the user-provided input.Online measurement A process value is a process variable measurement that indicates one of the fluid flow, temperature, or pressure in a process plant generated by a process control system during the online operation of the process plant.system. プロセスプラントの一部分の動作をシミュレートする際に使用されるシステムであり、プロセスのオンライン制御を行うためにプロセス内の要素に接続された一つ又は複数の制御ブロックを有するプロセス制御システム、及び複数のシミュレーション・ブロック及び一つ又は複数の通信リンクを含むシミューレーション・システムを備え、該シミューレーション・システムが、プロセスプラント内の一台又は複数台の設備のシミュレーションを行うように構成され、該シミュレーション・ブロックのそれぞれが、プロセスプラントの一部分をモデル化するプロセスモデルと、プロセス要素の模擬出力を生成するためにプロセスプラントの一部分の動作をシミュレートするためにプロセスモデルを使用するシミュレーション・ルーチンと、プロセス要素の模擬出力に対応するプロセス要素の実際値の指標を受け入れるように適応された入力と、シミュレーション・ルーチンによる使用に向けて更新済プロセスモデルを開発するためにプロセス要素の実際値の指標をプロセス要素の模擬出力と比較するモデル再生成ルーチンとを含み、シミュレーション・ブロックのうちの一つの入力が、オンライン・プロセス内で生成されたプロセス要素の実測値を示す計測信号を受け入れるように、且つプロセス要素の実際値を示すユーザ提供の入力を受け入れるように、通信可能に接続され、シミュレーション・ブロックのうちの一つのモデル再生成ルーチンが、計測信号が利用可能か又は有効かどうかを判断して、計測信号が利用可能又は有効な場合には計測信号に基づいて該シミュレーション・ブロックのうちの一つのプロセスモデルを再生成し、計測信号が利用可能でない又は有効でない場合にはユーザ提供の入力に基づいて該シミュレーション・ブロックのうちの一つのプロセスモデルを再生成し、オンライン測定プロセス値が、プロセスプラントのオンライン動作中にプロセス制御システムにより生成された、プロセスプラント内の流体の流れ、温度又は圧力のうちの一つを示すプロセス変数計測である、システム。
  5. 9
    Claim that the process model of one of the simulation blocks is a first-principles model8The system described in. シミュレーション・ブロックのうちの一つのプロセスモデルが第一原理モデルである、請求項8に記載のシステム。
  6. 10
    Claim that one process model of the simulation block is an impulse response model or a step response model.8The system described in. シミュレーション・ブロックのうちの一つのプロセスモデルがインパルス応答モデル又はステップ応答モデルである、請求項8に記載のシステム。
  7. 11
    A model regeneration routine in one of the simulation blocks provides bias correction for the process model in one of the simulation blocks based on the difference between the index of the value of the process element and the simulated output of the process element. , Claims10The system described in. シミュレーション・ブロックのうちの一つのモデル再生成ルーチンが、プロセス要素の値の指標及びプロセス要素の模擬出力との間の相違に基づいてシミュレーション・ブロックのうちの一つのプロセスモデルにバイアス補正を提供する、請求項10に記載のシステム。
  8. 12
    One of the control blocks used by the process control system contains a process model for performing online process control work, and one of the control blocks for the simulation system to perform online process control work. A claim that provides one of the control blocks with an updated process model developed by a model regeneration routine for one of the simulation blocks so that it can be used by.8The system described in. プロセス制御システムにより使用される制御ブロックの一つが、オンライン・プロセス制御作業を行うためにプロセスモデルを含み、且つ、シミューレーション・システムが、オンライン・プロセス制御作業を行うために制御ブロックの一つによる使用できるように、シミュレーション・ブロックの一つに対してモデル再生成ルーチンにより開発された更新済プロセスモデルを該制御ブロックの一つに提供する、請求項8に記載のシステム。
  9. 13
    Claim that one of the control blocks is a model predictive control block that performs model predictive control using a process model.12The system described in. 該制御ブロックの一つが、プロセスモデルを使用してモデル予測制御を実施するモデル予測制御ブロックである、請求項12に記載のシステム。
  10. 14
    Claim that one of the control blocks is an adaptive proportional, integral, derivative (PID) control block that performs PID control using a process model.12The system described in. 該制御ブロックの一つが、プロセスモデルを使用してPID制御を実施する適応可能比例・積分・微分(PID)制御ブロックである、請求項12に記載のシステム。
  11. 15
    Claim that one of the control blocks includes an optimization routine that performs process optimization using a process model.12The system described in. 該制御ブロックの一つが、プロセスモデルを使用してプロセスの最適化を実施する最適化ルーチンを含んでいる、請求項12に記載のシステム。
  12. 16
    Multiple simulation blocks simulate the operation of process equipment in the process plant, and one or more communication links are from the first process equipment to the second in the process plant. Claim, a smart communication link that models the state of movement of process material to the eye process equipment.8The system described in. シミュレーション・ブロックの複数が、プロセスプラント内のプロセス用設備の動作をシミュレートし、且つ、一つ又は複数の通信リンクの一つが、プロセスプラント内の第一台目のプロセス用設備から第二台目のプロセス用設備へのプロセス材料の移動状態をモデル化するスマート通信リンクである、請求項8に記載のシステム。
  13. 17
    Simulating the behavior of a portion of a process plant using a process model of a portion of the process plant to generate simulated output of process elements within the process plant, and an updated process model for use by simulation routines. Includes using a measure of the actual value of the process element that corresponds to the simulated output of the process element to develop, and using an updated process model to simulate the further behavior of the process plant.Mi,Accepting user-supplied input indicating the actual value of the process element, acquiring the measurement signal indicating the measurement of the actual value of the process element measured while the process control system is operating, and whether the measurement signal is available or valid. Determining if, using the measurement signal as an indicator of the actual value of the process element if the measurement signal is available or valid, and user-provided input if the measurement signal is not available or valid. Is used as an indicator of the actual value of the process element, and further includesMeasurement of process elements in a process plant involves measuring one of the fluid flows, temperatures or pressures in the process plant.Using the actual value metric of a process element that corresponds to the simulated output of the process element to develop an updated process model is based on the difference between the metric of the value of the process element and the simulated output of the process element. Includes providing bias correction to the process model,A method of simulating the operation of a part of a process plant. プロセスプラント内のプロセス要素の模擬出力を生成するためにプロセスプラントの一部分のプロセスモデルを使用してプロセスプラントの一部分の動作をシミュレートすることと、シミュレーション・ルーチンによる使用に向けて更新済プロセスモデルを開発するためにプロセス要素の模擬出力に対応するプロセス要素の実際値の指標を使用することと、プロセスプラントの更なる動作をシミュレートするために更新済プロセスモデルを使用することと、を含み、プロセス要素の実際値を示すユーザ提供の入力を受け入れることと、プロセス制御システム稼動中に測定されたプロセス要素の実際値の計測を示す計測信号を取得することと、計測信号が利用可能か又は有効かどうかを判断することと、計測信号が利用可能又は有効な場合に計測信号をプロセス要素の実際値の指標として使用することと、計測信号が利用可能でない又は有効でない場合にはユーザ提供の入力をプロセス要素の実際値の指標として使用することと、をさらに含み、プロセスプラント内のプロセス要素の測定には、プロセスプラント内の流体の流れ、温度又は圧力の一つを測定することが含まれ、更新済プロセスモデルを開発するためにプロセス要素の模擬出力に対応するプロセス要素の実際値の指標を使用することには、プロセス要素の値の指標とプロセス要素の模擬出力との間の相違に基づいてプロセスモデルにバイアス補正を提供することが含まれる、プロセスプラントの一部分の動作をシミュレートする方法。
  14. 18
    Running a process control system involves using the process model to perform online process control tasks within the process plant, providing the process control system with an updated process model, and online. A claim that includes using an updated process model within a process control system to perform process control tasks.17The method described in. プロセス制御システムを稼動することには、プロセスプラント内のオンライン・プロセス制御作業を行うためにプロセスモデルを使用することと、プロセス制御システムに更新済プロセスモデルを提供することを含むことと、オンライン・プロセス制御作業を行うためにプロセス制御システム内の更新済プロセスモデルを使用することとが含まれる、請求項17に記載の方法。
  15. 19
    Claiming that using a process model to perform online process control work involves performing model predictive control using the process model.18The method described in. オンライン・プロセス制御作業を行うためにプロセスモデルを使用することには、プロセスモデルを使用してモデル予測制御を実施することが含まれる、請求項18に記載の方法。
  16. 20
    Claiming that using a process model to perform online process control work involves performing adaptive proportional, integral, and derivative (PID) control routines using the process model.18The method described in. オンライン・プロセス制御作業を行うためにプロセスモデルを使用することには、プロセスモデルを使用して適応可能比例・積分・微分(PID)制御ルーチンを実施することが含まれる、請求項18に記載の方法。
  17. 21
    Claiming that using a process model to perform online process control work involves using an optimization routine to optimize the process or control using the process model.18The method described in. オンライン・プロセス制御作業を行うためにプロセスモデルを使用することには、プロセスモデルを使用してプロセス又は制御の最適化を行うために最適化ルーチンを使用することが含まれる、請求項18に記載の方法。
  18. 22
    Claiming that using a process model to simulate the operation of a portion of a process plant involves using a first-principles model as the process model.17The method described in. プロセスモデルを使用してプロセスプラントの一部分の動作をシミュレートすることには、第一原理モデルをプロセスモデルとして使用することが含まれる、請求項17に記載の方法。
  19. 23
    Claiming that using a process model to simulate the operation of a portion of a process plant involves using an impulse response model or a step response model as the process model.17The method described in. プロセスモデルを使用してプロセスプラントの一部分の動作をシミュレートすることには、インパルス応答モデル又はステップ応答モデルをプロセスモデルとして使用することが含まれる、請求項17に記載の方法。
  20. 24
    MultipleEach of the number of simulation objects is associated with a different physical entity within the process plant, and each of the simulation objects produces a process model modeled on a part of the process plant and simulated output of the process elements. Includes simulation routines that use process models to simulate the operation of parts of the process plantMu said doubleNumber of simulation objectsIn computer readable memoryTo store andTo allow users to communicatively connect simulation objects together to develop the simulation system.Running a simulation system on one or more processors to generate a simulated output of a process element while the process is running online, and between an indicator of the actual value of the process element and the simulated output of the process element Using comparison to regenerate the process model of one of the simulation objects while the process is running online, andIncludingRegeneration of the process model allows the user to provide an indicator of the actual value of the process element and provides a measurement signal indicating the measurement of the actual value of the process element measured during the online operation of the process. Includes andMeasurement of process elements in a process plant involves measuring one of the fluid flows, temperatures or pressures in the process plant.Determining whether the measurement signal is available or valid, using the measurement signal as an indicator of the actual value of the process element when the measurement signal is available or valid, and making the measurement signal unavailable or valid. If not, it further includes using the user-provided input as an indicator of the actual value of the process element.How to simulate the operation of a process plant. 複数のシミュレーション・オブジェクトの各々が、プロセスプラント内の異なる物理的なエンティティと関連し、且つ該シミュレーション・オブジェクトの各々が、プロセスプラントの一部分をモデルとするプロセスモデルと、プロセス要素の模擬出力を生成するためにプロセスプラントの一部分の動作をシミュレートするのにプロセスモデルを使用するシミュレーション・ルーチンとを含む当該複数のシミュレーション・オブジェクトをコンピュータ可読メモリに格納することと、該シミューレーション・システムを開発するためにユーザがシミュレーション・オブジェクトを共に通信可能に接続することを可能にすることと、プロセスのオンライン動作中にプロセス要素の模擬出力を生成するために一つ又は複数のプロセッサ上でシミューレーション・システムを実行することと、プロセス要素の実際値の指標とプロセス要素の模擬出力間の比較を使用してプロセスのオンライン動作中にシミュレーション・オブジェクトのうち一つのプロセスモデルを再生成すること、とを含み、プロセスモデルの再生成には、プロセス要素の実際値の指標をユーザが提供することを可能にすることと、プロセスのオンライン動作中に測定されたプロセス要素の実際値の計測を示す計測信号を提供することが含まれ、且つ、プロセスプラント内のプロセス要素の測定には、プロセスプラント内の流体の流れ、温度又は圧力の一つを測定することが含まれ、計測信号が利用可能か又は有効かどうかを判断することと、計測信号が利用可能又は有効な場合に計測信号をプロセス要素の実際値の指標として使用することと、計測信号が利用可能でない又は有効でない場合にはユーザ提供の入力をプロセス要素の実際値の指標として使用することがさらに含まれる、プロセスプラントの動作をシミュレートする方法。
  21. 25
    Execution of a process control system is characterized by the use of additional process models to perform online process control tasks within the process, and processes with a simulation system to control the online behavior of the process. Providing the process control system with a regeneration process model of one of the simulation objects to further include running the control system and to be used as a further process model to perform online process control tasks. Claims further including24The method described in. プロセス制御システムの実行にはプロセス内のオンライン・プロセス制御作業を行うために更なるプロセスモデルを使用することが含まれることを特徴としてプロセスのオンライン動作を制御するためにシミューレーション・システムと共にプロセス制御システムを実行することとを更に含み、且つ、オンライン・プロセス制御作業を行うために更なるプロセスモデルとして使用されるようにシミュレーション・オブジェクトのうちの一つの再生成プロセスモデルをプロセス制御システムに提供することを更に含む、請求項24に記載の方法。
  22. 26
    Claiming that using an additional process model to perform an online process control task involves performing model predictive control using the additional process model.25The method described in. オンライン・プロセス制御作業を行うために更なるプロセスモデルを使用することには、更なるプロセスモデルを使用してモデル予測制御を実施することが含まれる、請求項25に記載の方法。
  23. 27
    The process model of one of the simulation objects is characterized by being an impulse response model or a step response model, and the process model of one of the simulation objects can be regenerated during the online operation of the process. Claims that the bias correction is based on the difference between the index of the value of the process element and the simulated output of the process element.24The method described in. シミュレーション・オブジェクトのうちの一つのプロセスモデルがインパルス応答モデル又はステップ応答モデルであることを特徴とし、且つ、プロセスのオンライン動作中にシミュレーション・オブジェクトのうちの一つのプロセスモデルを再生成することには、プロセス要素の値の指標とプロセス要素の模擬出力との間の相違に基づいてバイアス補正を行うことが含まれる、請求項24に記載の方法。
Independent claims23