本发明专利技术涉及一种用于确定、监控和／或影响在至少一个化工或分析过程（２，３）中的不同过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）的过程自动化系统（１），其包括至少一个控制站（４）和多个现场设备（５）；其中在每一现场设备（５）提供至少一个传感器（１１）和／或执行机构（１２），该传感器用于测定过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）的测量值（Ｍｘ），该执行机构用于利用调整值（Ｓｘ）影响确定的过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）；其中每一现场设备（５）使得周期性或非周期性测定的由测量仪表特定的过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）的测量值（Ｍｘ）和／或调整值（Ｓｘ）可供过程自动化系统（１）的每一其他现场设备（５）用作信息（Ⅰ）；并且其中所有测定的过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）的测量值（Ｍｘ）和／或调整值（Ｓｘ）的每一当前信息（Ⅰ）都可供每一现场设备（５）用作当前过程状态矢量（Ｐ）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种过程自动化系统，用于确定、监控和/或影响至少 一个化工或分析过程中的不同过程变量和/或状态变量。过程自动化系 统包括至少一个控制站和多个现场设备，这多个现场设备测量、监控 或影响过程变量和/或状态变量。
技术介绍
近些年来，微电子和传感器技术中的主要进步导致现场设备的微 型化以及多种功能集成在现场设备中，这在自动化技术中实现了集成 分散系统的有效且经济的应用。在这种实施为传感器和执行机构的现 场设备中，不仅确定测量值，还在传感器或执行机构中预处理并线性 化测量值。在给定的情况中，在传感器或执行机构中执行传感器或执 行机构的自诊断。将这些分散功能引入具有"智能"传感器和执行机 构的封闭自动化概念的先决条件是这些分散单元彼此之间和/或与控制 站之间的信息及数据交换增加。为此，在过程自动化技术中，近些年 来己经出现大量现场总线系统，其或者涉及由公司特定的应用区域(例如，BITBUS、 CAN、 MODBUS、 RACKBUS)或者满足国际标准(例 如，HART、 PROFIBUS-PA、 Foundation FIELDBUS、 Ethernet)。这里将不详细讨论当前在工业自动化和过程控制技术中使用的大量现场 总线系统，下面仅仅将它们简单地称为概括性的术语"现场总线"。当前，对于包括至少一个传感器和/或测量传感器的测量系统，提 供多个诊断功能。于是，在现有技术中已知利用最小值和最大值的报 警及警报极限值来诊断及监控测量变量或状态变量。为了诊断各个属性，已知方法或现场测量仪表，它们能够作出关 于现场测量仪表的功能性或者其期望剩余寿命的结论；例如参见已公 开的专利文献DE 102 55 288 Al 。其公开了预测可能达到现场设备的最 大期望寿命的时刻。于是，从除了过程变量之外而检测的影响变量以 及从这些变量对现场设备和/或各个模块或部件的期望寿命或功能性的 影响的估计，可以得到关于剩余使用寿命的结论。在专利文献DE 10 2004 340 042 Al中，基于存取计数器，计算现 场设备的数据存储器的剩余使用寿命预告。专利文献DE 10 2004 012 420 Al还考虑了测量环境的当前特性以 及过程条件的历史。于是，作为负载模型的函数，可以分析测量系统 的已经发生的负载。基于这个分析，可以得到关于系统的剩余使用寿 命的评判。在这个文献中，对于诊断传感器的负载，仅仅考虑了两个 在现场设备中本地确定的测量变量(pH值、温度)。尽管上述的处理方式已经能够实现一定程度的诊断能力，但是仍 然期望在测量操作中对于测量系统的定性状态有更好的了解。由于各个过程部件或现场设备在过程自动化系统中的分散分布， 所以为了诊断和分析现场设备及其测量值，各个现场设备的信息和测 量值必须被例如经由现场总线转发至过程的所有其他过程部件和/或控 制站。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分散过程自动化系统，其使得所测定的 关于过程的全部信息可供过程的每一现场设备使用。为了实现该目的，提供一种用于确定、监控和/或影响在至少一个 化工或分析过程中的不同过程变量和/或状态变量的过程自动化系统，其包括至少一个控制站和多个现场设备，这多个现场设备测量、监控 或影响过程变量和/或状态变量。在每一现场设备中，提供至少一个传 感器和/或执行机构，该传感器用于测定确定的过程变量和/或状态变量 的测量值，该执行机构用于利用调整值影响确定的过程变量和/或状态 变量。每一现场设备使得周期性或非周期性测定的由测量仪表特定的 过程变量和/或状态变量的测量值和/或调整值可供过程自动化系统的 每一其他现场设备使用，从而化工或分析过程的所有测定的测量值和/ 或调整值可供每一现场设备作为信息而使用。并且过程变量和/或状态 变量的所有测定的测量值和/或调整值的当前信息都可供每一现场设备 作为当前过程状态矢量而使用。在本专利技术的过程自动化系统的特别具有优点的进一步发展中，提 供数字现场总线，现场设备通过该数字现场总线与控制站以及其他现 场设备通信，其中每一现场设备连续地或周期性地共同读出由化工或 分析过程的其他现场设备在数字现场总线上提供的测量值和/或调整 值，并将这些共同读出的测量值和/或共同读出的调整值作为信息而保 存在过程状态矢量中的预定位置。每一现场设备共同读出由其他现场 设备放置在现场总线上的测量值，并根据特征变量、优先级指示符和/ 或时间戳而将它们存储在过程状态矢量的预定位置。过程状态矢量是 在各个现场设备中直接形成的。于是，与在前一实施例中不同，现场 总线并不附加地被间歇地由从控制站发送过程状态矢量而占据。如果 在过程自动化系统的操作期间，在现场总线或二线制连接导线上初始 化新的现场设备，那么这个现场设备例如请求另一现场设备或控制站 传输当前过程状态矢量。通过这个对于传输当前过程状态矢量的请求， 在过程自动化系统中，紧随在现场总线初始化以及传输过程状态矢量 之后，新的现场设备可以执行测量值和现场设备功能的诊断以及测量 值的真实性监控。在本专利技术的一个优选实施例中，各个现场设备周期性地或者根据 控制站的请求而通过二线制连接导线和/或现场总线将由现场设备特定的测量值和/或由现场设备特定的调整值发送至控制站，并且控制站周 期性地或根据现场设备的请求而将收集的信息以过程状态矢量的形式 传输至所有现场设备。在本专利技术的这个实施例中，过程的各个测量值 在控制站中得到收集并排列及存储在过程状态矢量中。然后，这个过 程状态矢量被同时传输至每一现场设备，从而在每一现场设备中存在 相同的过程状态矢量用于进一步处理。在本专利技术的过程自动化系统的另一优选实施例中，在现场设备和/ 或控制站中存在调节/分析单元，其中调节/分析单元使用过程状态矢量 的信息用于检査利用现场设备测定的当前过程变量的当前测量值和/或 当前调整值的真实性和/或用于现场设备的功能诊断。基于在过程状态 矢量中存储的过程中的其他现场设备的测量值，可以对在当前现场设 备中测定的测量值进行真实性检查。例如，在通过流量测量仪表测定 填充物质从容器的排放的情况中，考虑容器几何形状，可以推导出填 充料位改变。计算的填充料位改变和利用填充料位测量仪表测量的填 充料位改变可以彼此比较，并从而得到关于测量值的准确性和可再现 性的结论。在本专利技术的一个具有优点的实施例中，在现场设备和/或控制站中 提供调节/分析单元，其中该调节/分析单元根据过程状态矢量的信息以 及预定的数学模型，测定现场设备和/或各个电子模块和/或整个系统的 使用寿命和/或维护需求。在本专利技术的另一个具有优点的实施例中，在现场设备和/或控制站 中提供调节/分析单元，其中调节/分析单元解析地和/或数值地从过程状 态矢量的信息中推导出至少一个表征过程的其他测量值。 一些过程变 量和/或状态变量(例如，填充物质的密度)不能利用传感器直接测定。 现场设备中的调节/分析单元例如由过程状态矢量的多条信息推导出这 个密度。在本专利技术的特别优选的实施例中，在至少两个化工或分析过程中 使用过程自动化系统的情况中，向过程状态矢量提供表征该化工或分 析过程的特征变量，该特征变量用于对同一化工或分析过程的现场设 备的所有测定的测量值进行识别和/或分组。通过这个特征变量，可以 将不同现本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于确定、监控和／或影响在至少一个化工或分析过程（２，３）中的不同过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）的过程自动化系统（１），其包括至少一个控制站（４）和多个现场设备（５），这多个现场设备测量、监控或影响所述过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）； －其中在每一现场设备（５）提供至少一个传感器（１１）和／或执行机构（１２），该传感器用于测定过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）的测量值（Ｍｘ），该执行机构用于利用调整值（Ｓｘ）影响确定的过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）； －其中每一现场设备（５）使得周期性或非周期性测定的由测量仪表特定的所述过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）的测量值（Ｍｘ）和／或调整值（Ｓｘ）可供所述过程自动化系统（１）的每一其他现场设备（５）使用，从而所述化工或分析过程（２，３）的所有测定的测量值（Ｍｘ）和／或调整值（Ｓｘ）可供每一现场设备（５）作为信息（Ｉ）而使用；并且 －其中所有测定的所述过程变量（Ｇ）和／或状态变量（Ｚ）的测量值（Ｍｘ）和／或调整值（Ｓｘ）的每一当前信息（Ｉ）都可供每一现场设备（５）用作当前过程状 态矢量（Ｐ）。
【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：安德烈亚斯戈姆里希，迪特马尔施潘克，德特勒夫维特默，德克伯格哈恩，赫尔维希乔尔格，罗默尔马蒂亚斯，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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