用于验证控制系统中的现场设备的方法和装置 |
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| 申请号 | CN201310553479.7 | 申请日 | 2013-11-06 | 公开(公告)号 | CN103809585B | 公开(公告)日 | 2019-07-16 |
| 申请人 | 费希尔控制国际公司; | 发明人 | B·J·伯莱奇; C·B·卡特赖特; | ||||
| 摘要 | 提供了用于验证过程工厂中的现场设备的可用性和可操作性的系统和方法。诊断装置包括耦接到现场设备的处理器，在其中执行诊断检查以远程地确定现场设备的可用性和可操作性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液体液位控制系统包括： |
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| 说明书全文 | 用于验证控制系统中的现场设备的方法和装置技术领域[0001] 本文的公开整体而言涉及控制系统并且更具体而言涉及用于验证控制系统中的现场设备的可操作性和可用性的方法和装置。 背景技术[0002] 包括过程控制系统和安全仪表系统(SIS)的控制系统典型而言包括一个或多个控制器以控制过程或安全系统。这些系统中的控制器频繁地使用现场设备来执行控制环境中 的各种功能。在液体液位控制系统中，现场设备可以例如用于监视并且／或者控制收集罐中的液体的量。当液体的液位到达预先确定的位置(高或低)时，控制系统可以利用其中一个 现场设备(如阀)调整进入或离开该收集罐的液体的流量来进行响应。 [0003] 过程工厂的过程控制系统或SIS的正确的维护包括监视现场设备的操作，测试现场设备以及修理或替换现场设备。用于管理控制系统的控制人员的关注重点在于知道正在 使用的现场设备是否是可用的并且可操作的。在用于实现高液位监测应用的液位控制系统 中，通常认为现场设备将操作在“干燥”状态或条件中，因为，现场设备在液体的液位升高到高液位目标或限制之前不会启动或者致动。因此，在液体液位仍然低于高液位目标的时间 期间，现场设备可能看起来是空闲的或静止的。如果在延长的时间段期间该现场设备的可 移动部分是静止的或空闲的，则存在当液体确实到达高液位目标时该现场设备无法运行或 者可能以其他方式受到抑制而无法正确地进行操作的顾虑。控制人员因此可能优选周期性 地验证液位检测现场设备是可操作的并且可用的。 [0004] 用于验证液位检测现场设备的可操作性和／或可用性的常用技术通常要求控制人员巡查控制系统的场地以重复液体液位的升高或降低或者通过现场设备来仿真液位检测。 一种已知的验证技术涉及改变液体液位以接合或启动液位检测现场设备并且确认该现场 设备是可操作的。然而，改变液体液位可能要求大量的时间将液体升高或降低到目标液位 才可以启动现场设备。另一种已知的验证技术要求控制人员手动地操作现场设备来仿真现 场设备的启动。然而，用一些非机械属性的液位控制器如电子设备来手动地操作现场设备 可能是不可行的。 发明内容 [0005] 本文公开了用于验证过程工厂中的现场设备的可用性和／或可操作性的示例性系统和方法。根据用于控制过程的控制系统的第一示例性方面，该控制系统包括耦接到该过 程并且被配置为控制过程条件的现场设备。传感器耦接到该过程并且被配置为监视该过程 以监视与该过程条件相关联的事件触发的出现。控制器包括用于控制该现场设备的处理器 并且该控制器可操作地耦接到该现场设备。存储器耦接到该控制器，并且诊断模块存储在 该存储器中并且耦接到该处理器。该诊断模块能够在该处理器上执行以移动该现场设备并 且仿真该事件触发的出现。 [0006] 根据第二示例性方面，一种具有用于一种或多种液体的收集罐的控制系统包括用于响应该收集罐之中的液体的浮筒。致动器可操作地耦接到该浮筒并且处理器耦接到该致 动器并且能够移动该浮筒。传感器包括输入和输出，其中，该传感器的输入可操作地耦接到该浮筒以接收表示该浮筒的特征或操作环境的输入信号，并且该传感器的输出可操作地耦 接到该控制器以提供与该输入信号相关联的输出信号。输出设备和存储器耦接到该处理 器。致动模块存储在该存储器中，当该致动模块在该处理器上被执行时致动该致动器，并且展示模块存储在该存储器中，当该展示模块在该处理器上被执行时在该输出设备上展示该 传感器的该输出信号。 [0007] 根据第三示例性方面，一种液位控制系统包括可移动组件，该可移动组件包括闩，该闩具有近端和远端。浮筒附接到该闩的远端，并且致动器可操作地连接到该可移动组件。处理器耦接到该致动器并且能够经由该可移动组件移动该浮筒。传感器包括输入和输出， 其中，该传感器的输入可操作地耦接到该可移动组件以接收用于表示该浮筒的一个或多个 特征或操作环境的输入信号，并且该传感器的输出可操作地耦接到该处理器以提供与该输 入信号相关联的输出信号。输出设备和存储器耦接到该处理器。致动模块存储在该存储器 中，当该致动模块在该处理器上被执行时致动该致动器，并且展示模块存储在该存储器中，当该展示模块在该处理器上被执行时在该输出设备上展示该传感器的该输出信号。 [0008] 根据第四示例性方面，提供了一种用于验证液位控制系统的方法，其中，该液位控制系统具有耦接到致动器和可移动组件的控制器、连接到该可移动组件的浮筒以及被耦接到该可移动组件和该控制器之间用于测量表示该浮筒的特征或该浮筒的操作环境的物理 量的传感器。该方法包括致动该致动器以移动该可移动组件并且接收用于表示该浮筒的特 征或该浮筒的操作环境的输入。该方法包括接收来自耦接到该可移动组件的传感器的输出 并且展示该浮筒的状态。 [0009] 根据前述第一、第二、第三或第四方面中的任意一个或多个，控制系统和／或方法可以进一步包括以下优选形式中的一个或多个。 [0010] 在一个优选形式中，该传感器的该输出信号包括用于表示该浮筒的该特征或该操作环境的离散值。该离散值可以指示与该浮筒位于预先确定的液位之下相对应的第一状态 或者与该浮筒位于预先确定的液位之处或之上相对应的第二状态。 [0011] 在另一个优选形式中，该传感器的该输出信号包括用于表示该浮筒的该特征或该操作环境的连续值。 [0012] 在另一个优选形式中，分析模块和该传感器的至少一个以前的输出信号存储在该存储器中。当该分析模块在该处理器上被执行时将该传感器的该输出信号与该传感器的该 至少一个以前的输出信号进行比较。 [0013] 在另一个优选形式中，该传感器包括输入和输出，其中该传感器的该输入可操作地耦接到该现场设备以接收用于表示该现场设备的特征或操作环境的输入信号，该传感器 的该输出可操作地耦接到该控制器以提供与该输入信号相关联的输出信号。 [0014] 在另一个优选形式中，控制系统包括包括闩的可移动组件、附接到该闩的远端的浮筒以及耦接到该处理器并且能够经由该可移动组件移动该浮筒的致动器。 [0015] 在另一个优选形式中，该控制系统包括存储在该存储器中的致动模块，当该致动模块在该处理器上被执行时致动该致动器。 [0016] 在另一个优选形式中，该控制系统包括耦接到该控制器和／或处理器的输出设备以及存储在该存储器中的展示模块，当该展示模块在该处理器上被执行时在输出设备上展 示该输出信号。 [0018] 在另一个优选形式中，在该输出设备上可视并且／或者可听地展示该传感器的该输出信号。 [0019] 在另一个优选形式中，该致动器包括螺线管。 [0021] 在另一个优选形式中，调零弹簧附接到该闩的近端。 [0022] 在一个优选方法形式中，展示该浮筒的状态包括可视并且／或者可听地展示该浮筒的状态。 [0023] 在另一个优选方法形式中，该步骤可以包括将来自该传感器的该输出信号存储在存储器上。 [0024] 在另一个优选方法形式中，该步骤可以包括将来自传感器的输出信号与存储在存储器设备上并且从存储器设备获取的以前的输出信号进行比较。 [0025] 在另一个优选方法形式中，该步骤可以包括响应于从传感器接收的输出信号，发送警报。 [0027] 图1是具有过程控制系统和安全系统的示例性过程工厂的方框图。 [0028] 图2是本发明的可操作地连接到示例性现场设备的一个实施方式的方框图。 [0029] 图3示出了用于验证图2中显示的示例性现场设备的可操作性和可用性的示例性模块或过程流程图。 [0030] 图4是本发明的可操作地连接到示例性现场设备的另一个实施方式的方框图。 [0031] 图5示出了用于验证图4中显示的示例性现场设备的可操作性和可用性的示例性模块或过程流程图。 具体实施方式[0032] 在图1中，过程工厂10被显示为包括过程控制／过程安全节点12，该过程控制／过程安全节点12可以包括与(虚线中所描绘的)安全系统16集成的过程控制系统14。安全系统16通常作为安全仪表系统(SIS)来操作并且可以监视过程控制系统14的操作以确保过程工厂 10的安全操作。如果有必要，则安全系统16可以越过过程控制系统14的操作。 [0033] 过程工厂10还包括一个或多个主机工作站17或计算设备，该计算设备可以是例如任意类型的计算机。每个工作站17可以包括处理器18、存储器设备19和／或用户接口29(如可以由控制人员接入的显示监视器和／或键盘)。在图1中所示的示例性过程工厂10中，两个工作站17被显示为经由公共通信线路或总线22连接到过程控制／安全控制节点12并且连接 到外部存储器设备21。可以使用任意希望的基于总线的或非基于总线的硬件、硬接线的或 无线的通信结构或合适的通信协议(如以太网协议)来实现通信总线22。 [0034] 过程工厂10包括经由总线结构可操作地连接在一起的过程控制系统和安全系统设备，该总线结构可以提供在公共底板24上，不同的过程控制器和输入／输出设备附接到公共底板24上。图1中所示的过程工厂10包括至少一个具有处理器28的过程控制器26以及一 个或多个过程控制系统输入／输出(I／O)设备30、32、34。每个过程控制系统I／O设备30、32、 34可通信地连接到一组过程控制相关的现场设备(图1中显示为控制器现场设备40)。控制 器26、I／O设备30、32、34和现场设备40、42整体地构成过程控制／安全控制节点12的过程控制系统14。 [0035] 过程控制器26仅作为一个实例可以是由爱默生过程管理(Emerson Process Management)所销售的DeltaVTM控制器或者任意其他希望类型的过程控制器，过程控制器26被编程为使用I／O设备30、32、34和现场设备40、42提供过程控制功能。具体而言，控制器26的处理器28与现场设备40、42和工作站17协作地实现或者检查一个或多个控制过程或控制 策略，以按照任意希望的方式控制过程工厂10或该过程工厂的一部分。现场设备40、42可以是任意希望的类型，如传感器、阀、发射器、定位器等等，并且可以符合任意希望的开放式的、私有的或其他的通信或编程协议，所述编程协议举例来说包括(如对于输出设备40所示的)HART或4-20ma协议、(如对于输出设备40所示的)任意总线协议如 Fieldbus协议或者CAN、Profibus和AS接口协议。类似地，I／O设备30、32、34中的每一个可以是使用任意合适的通信协议的任意已知类型的过程控制I／O设备。 [0036] 控制器26可以被配置为按照任意希望的方式实现控制过程或控制策略。控制器26可以例如使用通常被称为功能块的东西来实现控制策略，其中，每个功能块是总控制例程 的一个部分或对象并且(经由被称为链路的通信)结合其他功能块来进行操作以实现过程 控制系统14之中的过程控制循环。功能块典型地执行以下功能之中的一个：输入功能，如与发射器、传感器或其他过程参数测量设备相关联的输入功能；控制功能，如与用于执行PID、模糊逻辑等控制的控制例程相关联的控制功能；或者用于控制一些设备(如阀)的操作以执 行过程控制系统14中的一些物理功能的输出功能。这些功能块以及其他类型的功能块的混 合也可以存在。虽然在本文中使用包括面向对象编程范例的功能块控制策略来提供控制系 统的描述，但是还可以使用其他惯用方法(如梯形逻辑或顺序功能图)或者使用任意其他希 望的编程语言或范例来实现或设计该控制策略或控制例程或控制循环或控制模块。 [0037] 为了本文公开的目的，术语控制策略、控制例程、控制模块、控制功能块、安全模块、安全逻辑模块和控制循环本质上表示执行来控制过程的控制程序并且这些术语在本文可以互换地使用。然而，为了下文的讨论的目的，将使用术语控制模块。应该进一步注意到如果有需要，则本文所述的控制模块可以具有由不同的控制器或其他设备在其中实现或执 行的部件。另外，本文所述的被实现在过程控制系统14和／或安全系统16中的控制模块可以具有任意形式，包括软件、固件、硬件和它们的任意组合。可以例如用任意希望的软件格式，如使用梯形逻辑、顺序功能图、控制例程图、面向对象编程或任意其他软件编程语言或设计范例，来实现控制模块，其中，该控制模块可以是控制例程或者控制程序的任意部分，如子例程或者子例程的一部分(例如几条代码)。类似地，本文所述的控制模块可以例如被硬编 码到一个或多个EPROM、EEPROM、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑控制器(PLC)或任意其他硬件或固件元件中。可以使用包括图形设计工具或任意其他类型的软件／硬件／固件编程或设计工具在内的设计工具来设计控制模块。 [0038] 可以在控制器26中的存储器38上存储并且在控制器26的处理器28上执行一个或多个控制模块36，这典型地是当这些功能块被使用或者与标准4-20ma设备和一些类型的智 能现场设备(如HART设备)相关联时的情况。控制模块36也可以被存储在系统10之中的其他 存储器位置19、21上或者被现场设备40、42自己实现，这可能是使用现场总线(Fieldbus)设备的情况。 [0039] 过程控制／安全控制节点12的安全系统16包括一个或多个安全系统逻辑解算器50、52。逻辑解算器50、52中的每一个是具有能够执行安全逻辑模块58的处理器54的安全控制器(也被称为I／O设备)。安全逻辑模块58可以与控制模块36类似，其可以存储在一个或两个逻辑解算器50、52的存储器56的位置中。逻辑解算器50、52被可通信地连接，以向安全系统现场设备60、62提供控制信号并且／或者从安全系统现场设备60、62接收信号。安全控制器50、52以及安全系统现场设备60、62整体地构成图1的安全系统16。 [0040] 安全现场设备60、62可以是符合或者使用如上所述的任意已知的或希望的通信协议的任意希望的类型的现场设备。具体而言，现场设备60、62可以是通常由独立的专用的与安全相关的控制系统来控制的与安全相关的现场设备如液体液位检测器或紧急关停(ESD) 阀。在图1中所示的过程工厂10中，安全现场设备60被描述为使用专用的或点对点的通信协议，如HART或4-20ma协议，而安全现场设备62被描述为使用总线通信协议，如Fieldbus协 议。通常将作为安全系统16的一部分的安全设备(控制器50、52和安全系统现场设备60、62)认为是安全设备，这通常意味着这些设备必须通过评估程序以被合适的主体评估为安全设 备。 [0041] (由经过过程控制器26、I／O设备30、32、34以及安全控制器50、52的虚线所指示的)底板52用于将过程控制器26连接到过程控制I／O卡30、32、34以及连接到安全控制器50、52。过程控制器26还可通信地耦接到总线22并且作为总线仲裁器来操作，以使得I／O设备30、 32、34和安全控制器50、52中的每一个能够经由总线22与工作站17或存储器设备21中的任 意一个通信。底板24还使得安全控制器50、52能够彼此通信并且协调由这些设备中的每一 个实现的安全功能，以彼此传送数据或者执行其他集成的功能。 [0042] 每个工作站17可以包括工作站处理器18和存储器19。一个或多个控制模块36和／或安全逻辑模块58可以被存储在存储器19上并且可能能够被过程工厂10中的处理器18、 28、54中的任意一个执行。通常，可以由其中一个处理器执行模块36、58中的一个或多个，以经由现场设备40、42、60、62中的一个或多个控制并且／或者监视过程。在图1的分解视图中将显示模块48示出为被存储在其中一个工作站17的存储器19中。然而，如果希望，也可以在不同的工作站17中或者在与过程工厂10相关联的另一个计算设备中存储并且执行显示模 块48。显示模块48可以是例如使得用户能够操作数据值(例如执行读取或写入)以从而更改 控制系统12和安全系统14中的任意一个或两个之内的控制模块36或安全模块58的操作的 任意类型的接口。因此，如果例如指定对于与控制系统12相关联的控制模块36或者对于现 场设备40、42中的一个现场设备进行写入，则显示模块48使得该写入能够进行。另外，如果例如指定对于与安全系统14相关联的安全逻辑模块58或者对于现场设备60、62中的一个现 场设备进行写入，则显示模块48使得该写入能够发生。 [0043] 基本上，控制系统包括被配置为对目标或者与过程条件相关联的事件触发的出现进行响应的控制器。一个或多个控制模块可以被一个或多个处理器执行以经由一个或多个 现场设备监视并且／或者控制过程。过程或安全信息被现场设备获得并且被传递给控制器，其中，如果有必要则该控制器可以调整该过程。在液位控制系统中，控制器可以例如监视该过程以监视与液体液位超过收集罐中的阈值上限相关的事件触发的出现。控制器可以利用 传感器来检测设备(如位于液体中的漂浮物或浮筒)的位置。如果该浮筒超过阈值上限，则 传感器将被启动并且相关信息将被提供给控制器。控制器可以存储并且／或者向控制人员 报告该信息并且／或者调整另一个现场设备(如阀)的设置点或位置，以阻止液体进入收集 罐。 [0044] 在一些控制系统中，可能需要一个或多个组件在正常操作期间移动，并且这些组件中的一些在它的操作的大部分期间通常是不活动的或空闲的。例如，如果液体液位很少 达到阈值上限，则与高液位传感器的检测机制相关联的可移动组件可以在相当长的时间段 期间内是空闲的。然而，当液体液位确实上升到该阈值上限时，存在该传感器的可移动组件可能由于长时间的不活动而无法正确地运行的顾虑。为了验证现场设备是可用的并且为了 确保它的可操作性，可以执行该现场设备的诊断检查，其中，控制器可以仿真事件触发的出现以通过移动现场设备的可移动组件来启动传感器部分。可移动组件的周期性的激发可以 针对高液位检查现场设备的长久不动属性以及它的常“干燥”操作状态进行保护。在现场设备的可移动组件的激发之后，控制器可以记录该操作并且根据所观察的正确或不正确的结 果来采取必要的动作，如记录并且／或者发射与诊断检查相关联的对应信息并且调整控制 系统中的其他现场设备。 [0045] 在图2中显示了用于验证在过程工厂的控制系统12中使用的现场设备240的可用性和可操作性的本发明的一个示例性实现。在该实现中，现场设备240用于监视并且控制收集罐90中的液体的液位，其中，收集罐90在图2中以虚线显示并且通常包括入口92和出口 94。然而，要理解可以将具有可移动部件(如用于任意其他类型的对应功能的阀或开关)的 任意其他类型的现场设备与本发明的系统和方法集成。现场设备240包括可移动组件70，可移动组件70具有可操作地附接到支点82的细长零件，如闩或杆72。浮筒或漂浮物设备74连 接到闩72的远端。闩72可以响应于浮筒74的移动而关于支点82移动或枢转。调零弹簧76可 以附接到闩72的近端并且可以根据希望被控制人员用于关于浮筒74的特征和／或预计的操 作环境来调整现场设备240以进行操作。 [0046] 浮筒74包括一个或多个特征，如质量、体积和浮性，并且位于收集罐90的液体中。浮筒74对它的操作环境并且具体而言对于液体的一个或多个特性或特征(如液位、粘性和 温度)进行响应。浮筒74实质上漂浮在收集罐90中所保持的液体中并且适应液体的波动的 液位。由处理器228经由通信链路或总线222监视浮筒74在收集罐90的液体中的位置，并且 相关信息可以提供给位于工厂中的任意一个工作站处的控制人员。 [0047] 致动器78可操作地连接到可移动组件70。在图2中所示的示例性实施方式中，致动器78被连接在闩72和控制节点12之间。致动器78可以是能够移动可移动组件70(如复制由 改变的液体液位所导致的浮筒74的移动)的任意类型的设备。致动器78可以是电子的、机械的或电机设备如螺线管或电磁体等等。经过通信线路或总线222耦接到致动器78的处理器 228能够致动致动器78并且促进浮筒74的移动。 [0048] 可以包括一个或多个诊断模块的控制模块250被存储在可通信地耦接到处理器228的存储器219上。当诊断模块在处理器228上被执行时能够在现场设备240上执行诊断检 查或者诊断检查的一部分。诊断模块可以例如包括：用于促进致动致动器78的致动模块 252、用于促进在输出设备248处展示诊断检查的结果的展示模块254以及可以分析并且比 较一个或多个诊断检查的结果的分析模块256。诊断模块包括可以经由处理器228发送到致 动器78以移动浮筒74的命令或指令。该命令可以由控制人员启动并且根据需要经由处理器 228离散地发送，并且／或者该命令可以被编程为用于周期性的传输或者响应于事件触发，如现场设备240的不活动周期的过去。控制人员可以指定用于执行液位控制现场设备240的 诊断检查的时间和／或事件触发，这可以在现场设备240的维护中提供增加的灵活性。可以通过控制节点12的协作来管理涉及诊断检查的所有表示、比较和确定以及任意后续响应动 作。 [0049] 在任意希望的配置中将传感器80机械地连接到并且／或者可操作地耦接到可移动组件70，其中，在该配置中该传感器能够测量表示现场设备240的特征和／或它的操作环境的物理量。现场设备240的特征或操作环境可以例如包括液体的液位、液体的粘性、液体的浮性、液体的密度、浮筒的质量、浮筒的重量或者浮筒的浮性。传感器80能够将测量的物理量转换成信息信号，该信息信号的形式可以是机械信号或电气信号，如模拟或数字电压。 [0050] 在图2中所示的示例性实现中，传感器80能够测量并且／或者检测浮筒74经由闩72的移动，闩72可以机械地连接到或可操作地耦接到致动器78。因此可以由传感器80经由闩 72的移动检测到由致动器78促进的浮筒74的移动。浮筒74的移动可以被测量并且转换成要 在传感器80的输出处提供的信息。该信息的形式可以例如是电信号(如模拟或数字电压)或 者开关的位置，并且能够被观察者或者可操作地连接的设备(如处理器228)读取。处理器 228可以响应于由传感器80提供的信息，采取进一步的行动，并且／或者该信息可以在输出设备248处可视地并且／或者可听地显示并且／或者在控制节点12中的存储器219上存储。 [0051] 图3描述了可用于图2中显示的配置的本发明的示例性方法的流程图300，其中，可以离散地或周期性地验证现场设备240的可操作性和／或可用性。具体而言，可以检查现场设备240以确保浮筒74是可移动的并且能够正确地运行。由处理器228经由传感器80监视浮 筒74的移动(方框302)。传感器80的输出可以包括一个或多个状态。第一状态可以例如与现场设备240的一部分处于第一位置(如浮筒74处于低于预先确定的液位的位置)相关联，而 第二状态可以与浮筒74处于等于或高于该预先确定的液位的第二位置相关联。通过由处理 器228执行致动模块250来致动致动器78(方框304)。致动模块250可以存储在控制系统中的 其中一个存储器位置中。在致动器78被处理器228致动之后，由处理器228确定传感器80的 状态，或者传感器是否改变了它的状态(方框306)。如果传感器80已改变状态，则处理器228可以执行第一命令(方框308)。第一命令可以包括将结果状态记录在一个或多个存储器设 备中并且／或者经由展现模块254的执行来展现该结果。该结果状态可以在控制系统中的一个或多个用户接口或工作站的输出设备248处可视地并且／或者可听地给出。或者，如果传感器80未改变状态，则处理器228可以执行第二命令(方框310)。第二命令可以包括将结果 状态记录在一个或多个存储器设备中并且／或者经由展现模块254在控制系统中的一个或 多个用户接口或工作站的输出设备248处可视地并且／或者可听地给出该结果。 [0052] 在图4中显示了用于验证集成在控制系统中的现场设备的可操作性和可用性的本发明的另一个示例性实施方式。在该示例性实施方式中的现场设备440用于监视并且控制 收集罐490中的液体的液位，收集罐490在图4中以虚线显示并且通常包括入口492和出口 494。然而，要理解，该现场设备可以是具有可以与本发明的系统和方法集成的可移动部件(如阀或开关)的任意其他类型的现场设备。现场设备440包括可移动组件470，可移动组件 470具有可操作地附接到支点482的细长的组件，如闩或杆472。浮筒或漂浮物设备474连接 到闩472的远端。闩472可以响应于浮筒474的移动而关于支点482移动或枢转。调零弹簧476可以附接到闩472的近端并且可以用于关于浮筒474的特征和／或预计的操作环境而调整现 场设备440。 [0053] 浮筒474包括一个或多个特征，如质量、体积和浮性，并且位于收集罐490的液体中。浮筒474对它的操作环境并且具体而言对于液体的一个或多个特性或特征(如液位、粘 性、密度和温度)进行响应。浮筒474实质上漂浮在收集罐490中所保持的液体中并且适应液体的波动的液位。由处理器428经由通信链路或总线422监视浮筒474在收集罐490的液体中 的位置，并且相关信息可以提供给位于工厂中的任意一个工作站处的控制人员。 [0054] 致动器478可操作地连接到可移动组件470并且可以被连接在闩472和控制节点12之间。致动器478可以是能够移动可移动组件470(其最终导致浮筒474的移动)的任意类型 的设备。致动器478可以是电子的、机械的或电机设备，如螺线管或电磁体等等。经过通信线路或总线422耦接到致动器478的处理器428能够致动致动器478并且促进浮筒474的移动。 [0055] 可以包括一个或多个诊断模块的控制模块250被存储在可通信地耦接到处理器428的存储器419上。当诊断模块在处理器428上被执行时能够在现场设备440上执行诊断检 查或者诊断检查的一部分。诊断模块可以例如包括：用于促进致动致动器478的致动模块 452、用于促进在输出设备448处展示诊断检查的结果的展示模块454以及可以分析并且比 较一个或多个诊断检查的结果的分析模块456。诊断模块包括可以经由处理器428发送到致 动器478以移动浮筒474的命令或指令。该命令可以由控制人员启动并且根据需要经由处理 器428被离散地发送，并且／或者该命令可以被编程为用于周期性的传输或者响应于事件触发，如现场设备440的不活动周期的过去。控制人员可以指定用于执行液位控制现场设备 440的诊断检查的一个或多个时间和／或事件触发，这可以在现场设备440的维护中提供增 加的灵活性。可以通过控制节点12的协作来管理涉及诊断模块的所有表示、比较和确定以 及任意后续响应动作。 [0056] 可以由处理器428经由机械地连接到并且／或者电气地耦接到可移动组件470的传感器480来监视浮筒474的操作环境和／或一个或多个特征。传感器480可以是能够接收并 且／或者获取表示操作环境或现场设备440的一个或多个特征的物理量的一个或多个测量 值的离散或数字传感器。或者，传感器480可以是能够连续地接收并且／或者测量表示操作环境或现场设备440的一个或多个特征的物理量的比例或模拟传感器。现场设备440的特征 或操作环境可以例如包括液体的液位、液体的粘性、液体的浮性、液体的密度、浮筒的重量、浮筒的质量以及浮筒的浮性。传感器480能够将接收和／或测量的物理量转换成信息信号，该信息信号的形式可以是机械信号或电信号，如模拟或数字电压。 [0057] 可以由控制处理器428来分析由传感器480提供的信息，以确定浮筒474的操作条件。该分析可以包括标准信息与通过测量所获得的信息之间的比较。另外，该分析可以包括通过在不同时间上进行的多个测量所获得的信息之间的比较。标准信息和由测量获得的信 息可以存储在控制系统的存储器419中。根据该比较的结果，控制处理器428可以将结果分 析存储在控制系统412之中的存储器419中并且／或者在输出设备448上可视地并且／或者可听地显示结果分析。 [0058] 在图4中所示的实现中，处理器428能够致动致动器478以将浮筒474提升出液体。在浮筒474返回液体之后，连续传感器480(其可以包括霍尔效应传感器)可以接收与浮筒 474在液体中的位置相关的连续测量。更具体而言，在返回液体中之后，浮筒474将很可能上下振动，最终在液体中到达更稳定的位置。在该时间期间，传感器480可以获得与浮筒474的振动相关的信息，例如振动的浮筒的频率、振幅、润湿和／或谐振。该信息可以与浮筒474的特征和／或操作环境相关。传感器480能够将从可移动组件470接收的信息转换成将被作为 输出信号提供给控制处理器428的表示信号。该表示信号的信息可以存储在存储器419中并 且／或者经由分析模块456分析，并且与存储在存储器中的其他相关信息进行比较以确定浮筒474的操作特征和／或操作环境是否已发生改变。还可以将该信息与标准信息进行比较，以辅助确定浮筒的一个或多个特征是否处于正确的工作状态或者操作环境是否已改变。 [0059] 该信息的分析可能披露浮筒474的一个或多个特征已从它的初始条件改变。浮筒的特征的任意改变可能影响现场设备440的测量能力和准确性并且可能需要维修或替换浮 筒474。例如，已知在使用期间石蜡和其他外来物质被附着到浮筒，这可能影响浮筒的浮性特征。通过观察振动的浮筒的频率、振幅、润湿和／或谐振的改变可以推断浮筒的浮性特征的改变。 [0060] 该信息的分析可能披露浮筒操作环境已从它的初始条件改变。具体而言，收集罐490中的液体的任意改变可以由相对于浮筒474的初始测量特征的改变而检测到。也就是 说，如果不同的液体被添加到收集罐490中，则可以通过浮筒474的频率、振幅、润湿和／或谐振的改变来检测到该液体的粘性、密度或等级的改变。因此，通过知道浮筒474的特征特性和该浮筒预期所操作的环境，所检测到的该浮筒的任意特征特性的改变可以表示该浮筒的 操作条件或该浮筒的操作环境(如液体的液位或密度)的改变。 [0061] 图5描述了能够用于图4中显示的实施方式的本发明的一个示例性方法的流程图500，其中，在该实施方式中可以经由比例传感器480连续地验证传感器480的可操作性。具体而言，控制器的处理器经由比例传感器480连续地监视现场设备(方框502)。由控制器致 动致动器480(方框504)，并且浮筒474从液体被提升并且被允许返回该液体。在传感器480 处接收连续的信号，该连续的信号被转换并且提供给控制器(方框506)以用于分析。该分析可以包括将最近接收的输出信号跟与浮筒的特征和／或浮筒的操作特征相关联的信息标准 进行比较，或者该分析可以包括将最近接收的输出信号跟以前接收的输出信号或者以前接 收的输出信息的汇编进行比较(方框508)。控制器412经由分析模块在处理器428上的执行 确定最初测量的浮筒的特征和／或操作环境是否已发生改变(方框510)。如果对于浮筒的特征和／或操作环境中的一个或多个存在显著的改变，则处理器412可以执行第一命令(方框 512)。该第一命令可以包括将该结果记录到存储器419中并且／或者在用户接口448上可视 地并且／或者可听地显示结果。另外，第一命令可以包括显示并且／或者将与改变的信号相关联的警报记录到日志中。如果浮筒的特征不存在足够的改变，则处理器428可以执行第二命令(方框514)。第二命令可以包括将该结果记录到存储器419中并且／或者在控制工厂之 中的一个或多个用户接口上可视地并且／或者可听地显示该结果。可以由用于执行指示模 块的一个或多个处理器促进显示该设备的状态。 [0062] 以往的用于包括液位控制现场设备的液体收集罐的验证技术要求控制人员处于该现场设备的场地上。另外，对于具有集成的系带的收集罐，当去除、排干、重填和检查该系带时该液位控制系统必须被悬空。从上文的描述显而易见本发明容易适应现有的电机液位 控制系统并且能够提供远程现场设备的组件和操作环境的快速并且准确的评估，而无需中 断控制系统并且无需控制人员出现在现场设备的场地。 [0064] 在整个该说明书中，多个实例可以将所述组件、操作或结构实现为一个实例。虽然一个或多个方法的单独的操作被示出并且描述为独立的操作，但是可以同时地执行这些单独的操作中的一个或多个，并且完全不需要按所示出的顺序执行一个或多个单独的操作。 可以将示例性配置中作为独立的组件给出的结构和功能实现为组合的结构或功能。类似 地，可以将作为单个组件给出的结构和功能实现为独立的组件。这些以及其他变形、修改、添加和改进落入本文的主题的范围中。 [0065] 控制系统10可以例如包括但不限于LAN、MAN、WAN、移动、有线或无线网络、专用网络或虚拟专用网络的任意组合。此外，虽然在图1中仅示出了两个工作站以简化并且阐明说明书，但是要理解支持并且可以实现任意数量的工作站或用户接口。 [0066] 另外，特定实例在本文中被描述为包括逻辑或大量组件、模块或机制。模块可以构成软件模块(例如实现在机器可读介质上或传输信号中的代码)或硬件模块。硬件模块是能够执行特定操作并且可以用特定方式被配置或排列的有形单元。在示例性实施方式中，一 个或多个计算机系统(例如独立的、客户端或服务器计算机系统)或者一个计算机系统的一 个或多个硬件模块(例如处理器或处理器组)可以被软件(例如应用或应用部分)配置为执 行如本文所述的特定操作的硬件模块。 [0067] 在各种实例中，可以机械地或电子地实现硬件模块。硬件模块可以例如包括被永久地配置为执行特定操作的专用电路或逻辑，例如专用处理器如现场可编程门阵列(FPGA) 或专用集成电路(ASIC)。硬件模块还可以包括临时地被软件配置为执行特定操作的可编程 逻辑或电路(例如被包括在通用处理器或其他可编程处理器中)。将要认识到，可以由成本 和时间考虑来达成是机械地、在专用并且永久配置的电路中或者在临时配置的电路(例如 由软件配置的电路)中实现硬件模块的决定。 [0068] 因此，术语硬件应该被理解为包括有形实体，只要该实体被物理构造为、被永久配置为(例如硬线连接的)或者被临时配置为(例如被编程为)以特定方式进行操作或者执行本文所述的特定操作。考虑硬件模块被临时配置(例如被编程)的实施方式，无需每次都在 每个时刻配置或实例化每个硬件模块。例如在硬件模块包括使用软件来配置的通用处理器 的情况中，该通用处理器可以在不同时间被配置为各种不同的硬件模块。因此软件可以例 如将处理器配置为在一个时刻构成特定硬件模块并且在不同的时刻构成不同的硬件模块。 [0069] 硬件模块和软件模块可以向其他硬件模块和／或软件模块提供并且从其他硬件模块和／或软件模块接收信息。因此，所述硬件模块可以被视为被可通信地耦接。在多个该硬件模块或软件模块同时存在的情况中，可以通过用于连接硬件模块或软件模块的信号传输 (例如通过合适的电路和总线)实现通信。在多个硬件模块或软件模块在不同时间上被配置 或者实例化的情况中，可以例如通过在存储器结构中的信息的存储和获取来实现该硬件模 块或软件模块之间的通信，其中，多个硬件模块或软件模块具有到该存储器结构的通路。一个硬件模块或软件模块可以例如执行操作并且将该操作的输出存储在该硬件模块或软件 模块可通信地耦接到的存储器设备中。其他硬件模块或软件模块然后可以在稍后的时间上 接入该存储器设备以获取并且处理所存储的输出。硬件模块和软件模块还可以开始与输入 或输出设备的通信，并且可以在资源(例如信息集合)上进行操作。 [0070] 可以至少部分地由被(例如软件)临时地配置为或被永久地配置为执行相关操作的一个或多个处理器来执行本文所述的示例性方法的各种操作。无论是被临时还是永久地 配置，该处理器都可以构成用于执行一个或多个操作或功能的处理器实现的模块。本文所 涉及的模块在一些实例中可以包括处理器实现的模块。 [0071] 类似地，本文所述的方法或例程可以至少部分地是由处理器实现的。可以例如由一个或多个处理器或处理器实现的硬件模块来执行方法的至少一些操作。可以在不是位于 单个机器中而是分布在大量机器中的一个或多个处理器之间分配一些操作的性能。在一些 示例性实现中，一个或多个处理器可以位于单个位置(例如工厂环境、办公室环境中或者作为服务器场)，然而在其他实施方式中处理器可以分布在大量位置上。 [0072] 一个或多个处理器还可以进行操作以支持“云计算”环境中的相关操作或者作为“软件即服务”(SaaS)。可以例如由一组计算机(例如包括处理器的机器)执行至少一些操 作，其中，可以经由网络(例如英特网)并经由一个或多个合适的接口(例如应用程序接口 (API))接入这些操作。 [0073] 可以在不位于单个机器中而是分布在大量机器中的一个或多个处理器之间分配特定操作的性能。在一些示例性实现中，一个或多个处理器可以位于单个地理位置中(例如工厂环境或办公室环境中)。在其他实施方式中，一个或多个处理器或处理器实现的模块可以分布在大量地理位置上。 [0074] 以对机器存储器(例如计算机存储器)之中存储为比特或字节数字信号的数据的操作的算法或符号表示的方式给出本说明书的一些部分。这些算法或符号表示是数据处理 领域中的熟练技术人员所用于向该领域的其他技术人员传达他们的要意的技术的实例。如 本文所使用的，“算法”和“例程”是导致希望的结果的操作或类似的处理的自一致的序列。 在本文中，算法、例程和操作涉及物理量的物理操作。该物理量典型地但不一定采取能够被机器存储、访问、传递、组合、比较或者进行其他操作的电、磁、光信号的形式。主要出于普通使用的目的，有时候使用诸如“数据”、“内容”、“比特”、“值”、“元素”、“符号”、“字符”、“项”、“数字”、“数值”之类的词语来指代该信号是方便的。然而，这些词语仅仅是便捷的标记并且与合适的物理量相关联。 [0075] 除非另有说明，本文使用诸如“处理”、“计算”、“算”、“确定”、“提供”、“显示”之类的讨论可以是指用于操作并且转换被表示为一个或多个存储器(如易失性存储器、非易失性存储器或它们的组合)、寄存器或用于接收、存储、传输或显示信息的其他机器组件之中的物理(例如电子、磁、或光学)量的数据的机器(例如计算机)的动作或过程。 [0076] 如本文使用的对于“一个实施方式”或“实施方式”的任意参考意味着结合该实施方式所述的具体元素、特征、结构或特点被包括在至少一个实施方式中。短语“在一个实施方式中”在说明书中的各种地方的出现不一定全部是指相同的实施方式。 [0077] 可以使用措词“耦接”和“连接”以及它们的派生词来描述一些实施方式。可以例如使用术语“耦接”来描述一些实施方式以指示两个或更多个元件处于直接的物理或电气接触。然而，术语“耦接”还可以意味着两个或多个元件彼此不直接接触，但仍然彼此协作或交互。实施方式不限于本文。 [0078] 如本文所使用的，术语“包括”、“包含”、“具有”或它们的任意其他变形适用于覆盖非穷举的包括。例如包括一系列元素的过程、方法、物体或装置不一定仅限于那些元素而是可以包括未明确地列出的或者该过程、方法、物体或装置所固有的其他元素。此外，除非另有说明，“或者”意味着包括式的或者而不是排除式的或者。例如，以下任意一个都满足条件A或B：A为真(或出现)并且B为假(或不出现)；A为假(或不出现)并且B为真(或出现)；以及A和B都为真(或出现)。 [0079] 另外，采用“一”或“一个”的使用来描述本文的实施方式的元素和组件。这么做仅仅为了方便起见并且给出该描述的一般意义。应该将该描述理解为包括一个或至少一个，并且该单数形式还包括复数形式，触发明显不是此意。 [0080] 另外，附图仅为了说明的目的描述了用于控制系统中的现场设备的验证系统的优选实施方式。本领域的熟练技术人员将从上文的讨论容易地认识到在不脱离本文所述的原 理的前提下可以使用本文所示的结果和方法的可替换的实施方式。 |
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