一种在用于包含多个由双线数字功率总线互相耦合的现场设备的过程控制网络的现场设备，其特征在于包含： 气动操纵的流体控制阀门，包含与气动压力线路相连的传动器，使流体控制阀门在从开启位置到关闭位置范围内运动； 与流体控制阀门耦合的位置传感器，用来检测流体控制阀门的位置； 与气动压力线路耦合的压力传感器，用来检测气动压力线路内的气动压力； 通过气动压力线路与传动器耦合的电至气动转换器上的电学线路，用来控制作为电学信号函数的气动压力线路中的气动压力； 与电至气动转换器、压力传感器和位置传感器耦合的电子控制器，所述电子控制器包括控制逻辑，它根据指示由压力传感器检测的压力和位置传感器检测的位置的反馈信号并根据现场设备控制信号确定电学信号；以及 与双线数字功率总线和电子控制器耦合的数字接口，所属数字接口包括： 向包括电子控制器和电至气的转换器在内的现场设备提供功率总线输送的功率的电路；以及 接收包括来自总线的现场设备控制信号的信号并向总线发送指示现场设备状态的信号的两路通信电路。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
Local device and process diagnostics in a process control network with distributed control functions
The field control network of a field device includes a plurality of wire used in digital power coupling of the bus, comprising: a fluid control valve pneumatic control, including pneumatic pressure line connected with the actuator, the fluid control valve in the open position to the closed position from the range of motion; and fluid control valve position sensor used to detect fluid coupling, the control valve position; the pressure sensor and the pneumatic pressure line coupling, used to detect the pneumatic pressure line in pneumatic pressure; through the pneumatic pressure line and actuator coupled to electric pneumatic converter on electric circuit, used to control the electrical signal as a function the pneumatic pressure line of pneumatic pressure; and to the electronic electric pneumatic converter, a pressure sensor and position sensor coupling The electronic controller, the controller comprises a control logic, which according to the instructions by the feedback signal of the pressure sensor to detect the pressure and position sensor position according to the control signal to determine the electrical equipment and bus signals; and dual power and digital electronic controller coupled to the digital interface, the digital interface includes providing circuit power transmission bus the field equipment includes electronic controller and electric to gas converter; and receiving from bus field equipment control signal and signal field state of the equipment sending two-way communication circuit.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及过程控制网络，具体而言涉及用于具有分布控制功能的过程控制网络内本地设备和过程诊断的方法和装置。
技术介绍
诸如化学、汽油和其它制造与精炼过程之类的过程需要众多位于各种位置的现场设备来测量和控制过程参数以实现过程的有效控制。这些现场设备例如可以是诸如温度、压力和流速传感器之类的传感器和诸如阀门和开关之类的控制单元。过程控制过去是借助人工操作(例如人工读取液面和压力计，开启阀门轮等)来测量和控制过程中的现场设备。20世纪初，过程控制开始采用本地气动控制，其中将本地气动控制器、传送器和阀门定位器放置在工厂内各位置上以实现对某些工厂位置的控制。随着70年代基于微处理器的分布控制系统(DCS)的出现，分布电子过程控制在过程控制中日益占据主导地位。正如所知的那样，DCS包括一台模拟或数字计算机(例如可编程逻辑控制器)，它与诸如电子传感器、传送器、电流-压力转换器、阀门定位器之类分布在整个过程线上的众多电子监控设备相连。DCS计算机存储并实现集中式并且常常是复杂的控制方案以测量和控制过程中的设备，从而根据某些总体控制方案控制过程参数。但是通常情况下，DCS实现的控制方案都是DCS控制器制造商的专利，由于DCS提供方必然牵涉到系统扩展、升级、重新编程和服务等各个方面，所以其业务难度大并且价格昂贵。而且由于DCS控制器的专利属性以及实际情况中DCS控制器提供商有可能不支持其它供应商制造的某些设备或功能的缘故，特定DCS使用或连接的设备种类都受到一定的限制。为了克服在使用拥有专利权的DCS中存在的固有问题，过程控制业界研制了大量标准的开发通信协议，例如包括HART、PROFIBUS、WORLDFIP、LONWORKS、Device-Net和CAN协议，这些协议可以使不同制造商提供的现场设备在同一过程控制网络内使用。实际上，即使现场设备是由DCS控制器制造商以外的制造商提供，也能够采用任何遵守其中一个这类协议的现场设备在过程内完成与DCS控制器或其它支持协议的控制器之间的通信并受它们控制。而且在过程控制工业中现在有一种分散化过程控制的转向，它简化了DCS控制器或者在很大程度上减少了对DCS控制器的需求。通过使诸如阀门定位器、传送器之类的过程控制设备完成一种或更多的过程控制功能并随后在其它完成其它控制功能的过程控制设备使用的总线结构上交换数据实现了分散化控制。为了实现这些控制功能，每个过程控制设备包括能实现一种或更多控制功能并利用标准和开放的通信协议与其它过程控制设备进行通信的微处理器。这样，不同制造商提供的现场设备就可以在一个过程控制网络内互联起来，互相进行通信并完成构成控制环路的一种或多种过程控制功能而无需DCS控制器的干预。由现场总线基金会制订的称为FOUNDATIONTM现场总线(以下称为“现场总线”)的全数字两路总线协议是一种开放的通信协议，它允许不同制造商的设备通过标准总线互相操作和通信以在一个过程内实现分散化控制。如上所述，过程控制功能的分散化简化并在某些情况下减少了对专利性质的DCS控制器的依赖，这使过程操作者在改造和升级DCS控制器实现的控制方案时减少了对DCS控制器制造商的依赖。但是分散化控制也给诸如过程诊断之类的诊断带来了更多的困难，这类诊断一般是由DCS控制器完成的。当在温度和压力范围变化较大的严峻环境下使用诸如流体控制阀门之类的现场设备使，对设备和过程之类进行日常诊断是非常重要的。在这种环境下，必须进行重要的维护工作，包括定期除险维修、阀门断裂维修和阀门功能测试。在标准的DCS环境下，计算机(例如个人电脑)与网络耦合并通过向定位器发送诊断控制信号强迫阀门作与诊断控制信号有关的测试冲击或测试周期，对例如阀门或者定位器/阀门组合完成设备诊断。在此期间，计算机测量定位器和/或阀门响应诊断控制信号而作出的输出(例如阀门位置变化)，随后对测得的输出进行分析以确定阀门或定位器/阀门设备的工作状态。在一种已知的用于流体控制阀门(例如气动阀门)的诊断系统中，所提供的压力传感器检测阀门入口处的压力变化而所提供的位置传感器检测阀门塞的运动。通过向气动阀门输入端提供受控可变气压在一个测试操作循环内操纵阀门。在例如动态扫描的测试操作循环中，阀门塞在所需的范围内运动，一般是从全开启位置变化到全关闭位置并从全关闭位置返回全开启位置。或者，测试可以按照一系列单独的步数移动阀门塞以测试某些阀门参数。在测试操作循环内，压力传感器提供了对应阀门入口处压力变化的输出信号，而位置传感器提供了对应阀门塞运动的输入信号。传动器和阀门塞或阀门主干位置处的空气压力的各输入或输出信号随后经过处理产生代表阀门输入处压力变化的数据，它是测试操作循环期间阀门塞运动的函数。将空气压力与传动器隔膜有效面积相乘就得到阀门主干负载。诊断系统接收诊断命令并经通信线路将传感器获得的诊断信息送至外部控制台或处理器/计算机。外部控制台或处理器/计算机请求单个诊断测试并在诊断系统完成测试时等待结果。当测试完成时，诊断系统向外部控制台发送测试结果。对于每个阀门都完成各种各样的诊断测试并且控制系统一般包括多个阀门从而可能延长诊断测试时间。正如所知道的那样，在标准DCS环境中，诸如DCS控制器之类的计算机通过向定位器发送诊断控制信号强迫阀门进入测试序列，利用例如阀门或定位器/阀门组合完成诊断处理。在标准的DCS环境中，由于DCS控制器或外部计算机已经配置为控制过程中各种设备的设定点(或其它输入)并测量设备输出和其它过程参数以实现与过程正常操作相关的控制策略，所以可以无需对系统作重大程度的重组或重新配置就可以完成设备和过程的诊断。因此，在标准DCS环境下完成诊断实际上是以略微不同的方式利用DCS控制器或其它外部计算机来控制过程内的一个或多个设备或者是利用DCS控制器或其它外部计算机测量过程或设备参数。因此在标准DCS环境下，诊断程序可以存储在集中式DCS控制器或其它集中式外部计算机内并由其用来完成几乎任何设备或过程的诊断，并且这些诊断程序可以在无需对过程控制网络作重大的重新配置情况下就可以使用。遗憾的是，由于诊断程序集中化的性质，它们无法提供有关现场设备更为详细的信息。但是在具有分布控制功能的过程控制网络中，某种程度上的集中式系统控制器未配置为单独控制过程内所有的现场设备并且也未配置为接收所有用来完成设备和过程诊断的相应设备或过程参数的数据。相反，利用位于过程控制网络内不同位置的通信线路连接的多个设备实现控制策略的不同过程控制环路。典型的情况是，这些设备被配置为利用事先制定的周期通信来传送与实现过程控制环路相关的特定控制功能所需的数据并利用非周期或异步通信传送其它数据(例如设定点改变)。因此在利用事先制定的周期通信实现的具有分布控制函数的过程控制网络中，由于主设备必须采用异步通信方式发送诊断控制信号，无法精确控制诊断控制信号(或其不同部分)到达被测试设备的时刻，所以主设备无法向过程控制设备发送具有严格确定意义的诊断控制信号，而系统被配置为实现普通的控制策略。实际上，利用异步通信，主设备无法知道诊断控制信号(或其任何特定部分)何时到达被控制设备的输入处。因此为了向具有分布控制功能的的过程控制网络中设备发送具有确定意义的诊断控制信号，网本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：B·H·拉森，H·A·伯恩斯，L·K·布朗，
申请(专利权)人：费希尔控制产品国际有限公司，
类型：发明
国别省市：
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