[發明專利]適用于數據采集，分析和控制的附加系統和裝置

有效

• 申請號: 201210140853.6
• 申請日: 2003-03-06
• 公開（公告）號: CN102768512A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: M·A·凱斯四世;T·D·舒雷斯;M·J·尼克松;R·埃迪;T·L·布萊文斯;R·拉瑪錢德蘭
• 申請（專利權）人: 費舍-柔斯芒特系統股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳斌

本發明專利申請是申請日為2003年3月6日、申請號為03120252.7、名稱為“適用于數據采集，分析和控制的附加系統和裝置”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明主要涉及過程控制系統，更確切地說，涉及可以附加或附屬于過程控制設備和/或其它部件，以進行數據采集操作、數據分析操作和/或過程控制操作的系統和裝置。

背景技術

現代的過程控制系統一般都是基于微處理器的分布式控制系統（DCSs）。傳統的DCS結構包括一個或多個用戶接口裝置，例如，工作站，它可以通過數據總線（例如以太網）來連接一個或多個控制器。實際上，控制器一般都處于靠近所控制過程的位置，并且連接著處于整個過程中的多個電子監測裝置和現場裝置，例如，電子傳感器、變送器、電流壓力變換器、閥位控制器，等等。

在傳統的DCS中，控制任務通過在每個控制器中提供控制算法來進行分布。控制器單獨執行控制算法，來控制與控制器相耦合的現場裝置。這種控制任務的分散方法為整體系統提供了較大的靈活性。例如，如果用戶希望對DCS增加新的過程或部分過程，用戶只要增加與適用的傳感器、致動器等相連接的附加控制器（具有適用的控制算法）。另外，如果用戶希望改進現有的過程，可以通過，例如，數據總線從用戶接口向適當的控制器下載信息控制參數或控制算法。

為了能提高模塊性和中間制造商的兼容性，最近，過程控制制造商更趨向于進一步分散過程中的控制。這些最新的方案都是基于使用開放協議（例如，CAN，以及Fieldbus協議）通訊的智能現場裝置。這些智能現場設備實質上是基于微控制器的設備，例如傳感器、致動器等等。在一些情況下，例如Fieldbus設備，還執行一些通常由DCS控制器執行的控制環路操作。由于一些智能現場設備提高了控制功能并使用開放協議進行通信，出自各個制造商的現場設備都能在一公共數字數據總線上彼此進行通信，并且能合作執行控制環路，而不需要傳統的DCS控制器。

眾所周知，智能現場設備（例如，Fieldbus設備）可以包括一個或多個邏輯功能塊，它們執行控制功能或控制功能的一部分。這些功能塊可以，例如，執行模擬輸入功能、模擬輸出功能、比例-積分-微分（PID）控制功能，或任何其他想要的控制功能。智能現場設備中的這些功能塊可以與該設備中的其他功能塊通信鏈接，或與其他智能現場設備中的功能塊鏈接以執行任何想要的控制功能。例如，模擬輸入塊可以用于通過流量傳感器來監測流體流量，而PID塊可以對模擬輸入塊提供的流體流量值進行處理以通過模擬輸出塊向致動器提供相應的信號，使致動器對閥塞位置進行調整。這樣，這些功能塊可以彼此通信鏈接以形成基于PID的控制環路來通過閥控制液體流。

眾所周知，智能現場設備通過使系統設計師和操作者能以分層、模塊化或構件化方式設計和配置相對較大的過程控制系統，來簡化較大過程控制系統的設計和配置。換句話說，整個過程控制系統相對較小的部分可以單獨進行設計和配置，并且鏈接在一起以形成整個系統的較大部分。然而，一旦完成和運行后，由于智能現場設備通常與在整個過程控制系統或設備中使用的裝置、傳感器等物理集成，因此，使用智能現場設備的過程控制系統可能相對比較難于重新配置或修改。例如，智能水閥可以具有管道，管道都是采用螺紋嚙合、焊接等方法來連接其輸入和輸出接口，并且可以具有連接著它的電纜，在電纜中包含著可以提供功率和傳遞其它與閥門的監測和控制有關的信號的導線。同樣，智能溫度傳感器可以具有溫度探頭部分，該溫度探頭部分可以用螺絲裝在水管道，水箱，或在過程控制系統中的設備的任何其它段的內壁上。該智能溫度傳感器也可以具有與它相連接的電纜，在電纜中包含功率和/或其它從溫度傳感器延伸至其它裝置的信號傳遞導線，其中其它裝置可以包括諸如在過程控制系統或設備中的控制器或任何其它裝置。

盡管在采用了智能現場裝置的過程控制系統中一般都能看到的高度物理集成提供了高度的機械和電氣的完整性，但是這類系統的安裝和投入生產都是非常昂貴的，因為它們的安裝一般都需要大量的技術工人（例如，電工，管工，等等）。此外，高度的機械集成一般也需要在系統或設備中所使用的過程控制設備，以提供能安裝用于監測和/或控制設備所需的智能現場裝置的機械接口。在某些情況下，設備制造商所提供的機械接口必須由合適的技術人員在現場改制，以便于智能現場裝置的安裝。在另外一些情況下，設備制造商可能不提供任何機械接口，而必須由技術人員在現場制造合適的機械接口。在這兩種情況中，由于必須將智能現場裝置機械集成在過程控制成套設備或系統中，一般都會帶來大量的勞力和成本的問題。