过程现场设备、传感系统和控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种传感系统，包括滤波器构造模块，其构造用于对表示过程变量的传感器值进行滤波的高通滤波器，滤波器构造模块基于表示产生所述传感器值的传感器的温度的温度值设置滤波器的参数的值。还提供了一种过程现场设备和控制系统。

【技术实现步骤摘要】
过程现场设备、传感系统和控制系统
本技术涉及工业过程的控制，并且具体地，涉及归一化过程动态的过程现场 设备、传感系统和控制系统。
技术介绍
在过程工厂中，气体和液体被发送通过各种管道和储罐。为了控制工厂的运作，必 须监控在工厂的各个部分中的液体和气体的当前状态，以及例如阀和燃烧器之类的受控装 置的状态。被监控以确定这些状态的变量统称为过程变量，并且可以包括压力、压差、温度、 罐的液位、阀的位置等等。使用产生表示过程变量的电信号的一个或多个传感器来确定这 些过程变量。因为过程工厂是动态的，为过程变量产生的电信号也是动态的，而且往往随着 时间的推移显著变化。 在过去，滤波已被用于去除或抑制过程信号中的变化。最近，统计过程监控（SPM) 已被引入，其中，过程变量的动态被用作过程变量的状态的量度。根据SPM，过程变量信号的 中值或平均值可以被确定为代表过程变量本身，而标准偏差或变量系数可以计算出来，以 提供过程变量的动态性质的量度。 有些过程变量具有正常变化量或正常标准偏差。当标准偏差增加高于或明显低于 标准偏差的正常量时，这可以表示在过程工厂的一部分中的异常情况。例如,如果压差传感 器的标准偏差下降，这可以表示堵塞的脉冲管线。 一般是由现场设备内的电子元件，例如定位在过程环境内的传感器、变送器和阀 控制器，确定统称为SPM数据的统计值。这些现场设备可以被配置为在SPM的数据超过表 示异常操作的阈值时产生警报。这些警报被发送到主机系统，主机系统可以使警报对于操 作者可见。可代替地，现场设备可以通过数字通信协议发送SPM数据到主机系统。主机系 统可以被配置为当SPM数据跨过多个阈值时产生警报。此外，可以在主机系统处对SPM数 据上进行多变量统计分析。
技术实现思路
一种过程现场设备，包括提供表示过程变量的信号的传感器和提供表示该传感器 的温度的信号的温度传感器。转换器电路用于将传感器信号转换成传感器值和将温度传感 器信号转换成温度值。处理器实现对传感器值进行滤波以生成滤波传感器值，并执行从滤 波传感器值计算统计值的统计过程监控指令，其中数字滤波器是随温度变化的，使得该滤 波器随着温度值变化而变化。 在上述过程现场设备中，处理器可以通过将温度值应用于一方程式来构造所述数 字滤波器，所述方程式是通过将一曲线与多个参数值相拟合确定的，所述多个参数值是为 针对多个温度值而构造的多个滤波器确定的。 在上述过程现场设备中，处针对多个温度值构造的所述多个滤波器中的每一个可 以被构造成用于产生目标频率响应。 在上述过程现场设备中，处目标频率响应可以包括已被滤波的传感器值的标准偏 差的频率响应。 在上述过程现场设备中，处目标频率响应可以包括与模型传感器相关联的频率响 应，所述模型传感器在与传感器不同的范围中并且在选定的温度处操作。 在上述过程现场设备中，处所述目标频率响应可以包括在所有温度处都具有恒定 频率响应的模型传感器的频率响应。 一种传感系统包括构造滤波器的滤波器构造模块，所述滤波器用于对表示过程变 量的传感器值进行滤波，滤波器构造模块基于温度值设定用于滤波器的参数的值，所述温 度值表示传感器的产生所述传感器值的温度。 在上述传感系统中，滤波器构造模块可以通过将温度值应用于一方程式来设定用 于参数的值，所述方程式是通过将一曲线与多个参数值相拟合确定的，所述多个参数值是 为针对多个温度值而构造的多个滤波器确定的。 在上述传感系统中，针对多个温度值构造的所述多个滤波器中的每一个可以被构 造成用于产生目标频率响应。 在上述传感系统中，目标频率响应可以包括已被滤波的传感器信号的标准偏差的 频率响应，其中传感器信号由在与传感器相同的范围内并且在选定的温度处操作的模型传 感器产生。 在上述传感系统中，目标频率响应可以包括已被滤波的传感器信号的标准偏差的 频率响应，其中传感器信号由在与传感器不相同的范围内并且在选定的温度处操作的模型 传感器产生。 在上述传感系统中，目标频率响应可以包括已被滤波的传感器信号的标准偏差的 频率响应，其中传感器信号由在全部温度处都具有恒定频率响应的模型传感器产生。 在进一步的实施例中，一种控制系统包括随温度变化的滤波器，该响应于温度值 对一系列传感器值进行滤波以产生滤波后的值。控制系统进一步包括统计过程监控单元， 该统计过程监控单元从所述滤波后的值确定统计值，并且在统计值超过阈值时发出警报。 在上述控制系统中，滤波器可以包括随温度变化的滤波器，所述随温度变化的滤 波器可以是通过将温度值应用到相应的方程式而被构造成的，每个方程式限定该滤波器的 单独的参数。 在上述控制系统中，每个方程式可以是通过将一曲线与在不同温度处确定的滤波 器参数的多个值相拟合而构造成的。 在上述控制系统中，统计值的目标频率响应还可以匹配从由在选定的温度处操作 的传感器产生的传感器值产生的统计值的频率响应。 在上述控制系统中，统计值的目标频率响应可以包括至少部分地由在与产生该系 列传感器值的传感器不同的范围内操作的传感器产生的频率响应。 在上述控制系统中，统计值的目标频率响应可以包括至少部分地由与产生该系列 传感器值的传感器不同地制造的传感器产生的频率响应。 在一种方法中，调整用于随温度变化的滤波器参数的系数。接收传感器信号和温 度信号，并且使用随温度变化的滤波器参数和温度信号构造滤波器。将传感器信号应用到 滤波器以产生滤波信号，并且从滤波信号产生统计值。当统计值超过阈值时警报被激活。 【附图说明】 图1是过程工厂的框图。 图2是由三个变送器产生的原始压差传感器信号的曲线图。 图3是图2的压差信号的标准偏差的曲线图。 图4针对压差传感器的各种温度提供作为频率的函数的标准偏差的曲线图。 t〇〇29] 图5在不同温度处针对已经由高通差分滤波器滤波的压差信号提供作为频率的 函数的标准偏差的曲线图。 图6针对压差传感器的操作范围的集合提供作为频率的函数的标准偏差的曲线 图。 图7针对由高通差分滤波器滤波的压差传感器信号的操作范围的集合提供作为 频率的函数的标准偏差的曲线图。 图8是在现场设备和工作站中用于实现各种实施例的电路元件的框图。 图9是用于实现各种实施例的软件元件的框图。 图10是构造和使用高通滤波器的方法的流程图。 图11是用于压差信号的标准偏差的目标频率响应的曲线图。 图12是用于压差信号的标准偏差的第二目标频率响应的曲线图。 图13提供作为温度的函数的滤波器参数bQ的曲线图。 图14提供作为温度的函数的滤波器参数h的曲线图。 图15提供作为温度的函数的滤波器参数b2的曲线图。 【具体实施方式】 图1图示用于描述一个方式的目的的过程工厂的一部分50,在所述方式中，可以 由与异常情况预防系统35相关联的部件执行统计数据收集和处理以及在一些情况下进行 异常情况检测。该异常情况预防系统包括配置和数据采集应用程序38、可以包括统计数据 收集和处理模块的观看或界面应用程序40、以及规则引擎开发和执行应用程序42。情况预 防系统35还存储统计过程监控数据库43本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过程现场设备，其特征在于，包括： 传感器，该传感器提供表示过程变量的信号； 提供表示该传感器的温度的信号的温度传感器； 转换器电路，用于将传感器信号转换成传感器值和将温度传感器信号转换成温度值； 处理器，包括数字滤波器，所述数字滤波器对从转换器电路接收的传感器值进行滤波以生成滤波传感器值，并且该处理器提供关于滤波传感器值的统计值，其中数字滤波器是随温度变化的滤波器，使得该数字滤波器随着温度值变化而变化；和 通信电路，所述统计值和滤波传感器值通过该通信电路被发送至一工作站。

【技术特征摘要】
2013.09.23 US 14/033,8841. 一种过程现场设备，其特征在于，包括： 传感器，该传感器提供表示过程变量的信号； 提供表示该传感器的温度的信号的温度传感器； 转换器电路，用于将传感器信号转换成传感器值和将温度传感器信号转换成温度值； 处理器，包括数字滤波器，所述数字滤波器对从转换器电路接收的传感器值进行滤波 以生成滤波传感器值，并且该处理器提供关于滤波传感器值的统计值，其中数字滤波器是 随温度变化的滤波器，使得该数字滤波器随着温度值变化而变化；和 通信电路，所述统计值和滤波传感器值通过该通信电路被发送至一工作站。2. 根据权利要求1所述的过程现场设备，其特征在于，处理器通过将温度值应用于一 方程式来构造所述数字滤波器，所述方程式是通过将一曲线与多个参数值相拟合确定的， 所述多个参数值是为针对多个温度值而构造的多个滤波器确定的。3. 根据权利要求2所述的过程现场设备，其特征在于，针对多个温度值构造的所述多 个滤波器中的每一个被构造成用于产生目标频率响应。4. 根据权利要求3所述的过程现场设备，其特征在于，目标频率响应包括已被滤波的 传感器值的标准偏差的频率响应。5. 根据权利要求3所述的过程现场设备，其特征在于，目标频率响应包括与模型传感 器相关联的频率响应，所述模型传感器在与传感器不同的范围中并且在选定的温度处操 作。6. 根据权利要求3所述的过程现场设备，其特征在于，所述目标频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·菲利普·米勒，罗伯特·卡尔·海德克，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：美国;US