Архитектура и устройство управления ресурсами на полевой основе
Изобретение относится к системам управления и мониторинга производственных процессов. Техническим результатом является повышение эффективности управления ресурсами для полевых устройств при организации и управлении производственным процессом. Устанавливаемый в полевых условиях модуль интеллектуального интерфейса содержит по меньшей мере один порт подключения для передачи данных, выполненный с возможностью соединения с сетью передачи данных, а также по меньшей мере один порт подключения для связи с процессом, выполненный с возможностью соединения с шиной полевого устройства, а также содержит контроллер и память, соединенную с контроллером. Контроллер выполнен с возможностью обеспечения функции более высокого порядка в отношении одного или большего количества полевых устройств и/или шин полевого устройства. Функции более высокого порядка содержат поддержку калибровки, поддержку сложного устройства, поддержку диагностики, поддержку распределенной системы управления и функции виртуального полевого устройства. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы управления процессами и мониторинга процессов, такие как используют в химических процессах, нефтепереработке или производственных процессах других видов, обычно содержат централизованную систему управления и мониторинга, коммуникационно соединенную с автоматизированным рабочим местом оператора или пользователя и с одним или большим количеством полевых устройств через аналоговые или цифровые каналы связи. Полевые устройства могут содержать датчики, применяемые для мониторинга параметров процесса (таких, как температура, давление, скорость потока и т.п.), и/или исполнительные механизмы, применяемые для выполнения операций при производственном процессе (такие, как открывание и закрывание клапанов и так далее).
В основном централизованная система управления и мониторинга принимает сигналы, указывающие измерения процесса, сделанные полевыми устройствами, и/или информацию, относящуюся к полевым устройствам, через модуль или устройство ввода (I/O), которые могут быть аналоговыми или цифровыми. Системы мониторинга принимают сигналы, указывающие измерения процесса, и на основе принятых сигналов осуществляют мониторинг различных аспектов процесса. Системы мониторинга могут быть применены для сравнения данных измерения процесса с предварительно определенными пределами и для инициализации действий (таких, как формирование сигнала тревоги) при превышении предела.
Контроллер процесса системы управления и мониторинга может использовать измерения и другую информацию для мониторинга процесса и для реализации процедуры управления. Контроллер процесса может формировать управляющие сигналы, которые могут быть переданы по шинам или другим линиям или каналам связи через аналоговое или цифровое устройство ввода-вывода в полевое устройство(а) для управления функционированием определенного процесса.
Управление промышленным предприятием является очень сложным и критическим процессом. Эффективное управление зависит не только от точного измерения всех релевантных переменных процесса, но также от эффективного взаимодействия с процессом через преобразователи, такие как вентильные приводы и так далее. Заданная установка процесса может содержать десятки или даже сотни полевых устройств, взаимодействующих для облегчения управления процессом. Через определенное время может потребоваться выполнение на различных полевых устройствах текущего технического обслуживания, ремонта или калибровки для обеспечения возможности эффективного выполнения такими устройствами задач измерения процесса и/или управления процессом.
В контексте управления процессом управление ресурсами является термином, который относится совместно к большой «области полутени» функций, относящихся к полевому устройству. Управление ресурсами содержит диагностику и мониторинг полевых устройств и/или другие ресурсы управления процессом, управление конфигурацией таких устройств; калибровку полевых устройств; документирование полевых устройств; а также интеграцию предприятия. Фактически, во всей совокупности управление ресурсами в отношении продуктов доступно в AMSТМ Suit, имеющемся в Fisher-Rosemount Systems, зарегистрированной как корпорация, Остин, Штат Техас. AMSТМ Suit содержит такие продукты, как Портал AMS, Менеджер Устройств AMS, Менеджер Механизмов AMS, Выполнение Мониторинга AMS и Оптимизатор AMS. Дополнительная информация относительно этих продуктов может быть обнаружена по http://www.emersonprocess.com/optimize/amssinde. htm.
Обеспечение более эффективного управления ресурсами для полевых устройств при организации и управлении производственным процессом должно представлять существенное преимущество в технике.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложен модуль интеллектуального интерфейса, устанавливаемый в полевых условиях. Модуль интеллектуального интерфейса содержит по меньшей мере один порт подключения для передачи данных, выполненный с возможностью соединения с сетью передачи данных, а также по меньшей мере один порт подключения для связи с процессом, выполненный с возможностью соединения с шиной полевого устройства. Модуль интеллектуального интерфейса также содержит контроллер и память, соединенную с контроллером. Контроллер выполнен с возможностью обеспечения функции более высокого порядка в отношении одного или большего количества полевых устройств и/или шин полевого устройства. Функции более высокого порядка содержат поддержку калибровки, поддержку сложного устройства, поддержку диагностики, поддержку распределенной системы управления и функции виртуального полевого устройства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схематическое представление установки измерения процесса и управления процессом согласно уровню техники.
Фиг.2 - схематическое представление установки измерения процесса и управления процессом согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 - блочная диаграмма модуля интеллектуального интерфейса согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 - схематическое представление пользовательского интерфейса, обеспеченного модулем интеллектуального интерфейса, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 - схематическое представление другого пользовательского интерфейса, обеспеченного модулем интеллектуального интерфейса, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 - схематическое представление еще одного пользовательского интерфейса, обеспеченного модулем интеллектуального интерфейса, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 - схематическое представление модуля интеллектуального интерфейса, взаимодействующего с несколькими полевыми устройствами, для обеспечения диагностики высокого порядка в отношении сложного полевого устройства.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 - схематическое представление установки измерения процесса и управления процессом согласно уровню техники. Система 10 содержит несколько автоматизированных рабочих мест 12, 14, 16, соединенных вместе через локальную сеть связи, такую как сеть 18 Ethernet. Также к локальной сети 18 связи (LAN) Ethernet подсоединено несколько мультиплексоров 20, 22, 24 полевого устройства. Каждый из мультиплексоров 20, 22, 24 является известным устройством, которое выполнено с возможностью согласования между обычной сетью связи перерабатывающей промышленности и локальной сетью 18 связи. Например, мультиплексор 20 является мультиплексором HART®, который выполнен с возможностью согласования между контуром 26 связи HART® и LAN 18. Соответственно, полевые устройства 28A, 28B, 28C, 28D, которые соединены с контуром 26 связи HART®, через устройство 20 интерфейса в той или иной степени доступны для автоматизированного рабочего места 12, 14, 16. Подобным образом устройство 22 мультиплексора является интерфейсом между LAN 18 и участком 30 связи процесса полевой шины Fieldbus H1 FOUNDATIONTM. Соответственно, через мультиплексор 22 устройства 32A, 32B, 32C, 32-D, 32E и 32F полевой шины доступны в том или ином виде для автоматизированных рабочих мест 12, 14, 16.
Полевые устройства 34A, 34B, и 34C соединены с контуром 36 связи процесса и осуществляют связь согласно протоколу связи процесса ASI. Контур/участок 36 ASI соединены с мультиплексором 24, который соединен с участком или контуром 38 DeviceNet, с которым соединены полевые устройства 40A, 40B и 40C. Посредством мультиплексоров 20, 22 и 24 любое или все автоматизированные рабочие места 12, 14 и 16 обеспечены возможностью выполнять основные функции управления ресурсами в отношении любого или всех полевых устройств. Такие функции включают в себя диагностику и мониторинг различных полевых устройств, управление конфигурацией полевых устройств, поддержку калибровки в отношении любого или всех полевых устройств, документирование, включая контрольный анализ, примечания и чертежи любого или всех полевых устройств, а также интеграцию предприятия.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения обеспечено взаимодействие более высокого уровня с одним или большим количеством полевых устройств посредством изменения модуля интеллектуального интерфейса, подобного распространяемому под торговым обозначением Модель 3420, которая имеется в Rosemount Inc, Chanhassen, Штата Mиннесота.
Фиг.2 - схематическое представление системы 100 измерения процесса и управления процессом согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 100 содержит автоматизированные рабочие места 112 и 114, каждое из которых соединено с модулем 120 интеллектуального интерфейса через сеть 118 Ethernet и сеть 122 ModBus соответственно. Модуль 120 интеллектуального интерфейса содержит несколько портов 124, 126, 128 и 130 подключения участка. Порты 124 и 130 изображены соединенными с несколькими участками 132 и 134 или контурами связи процесса соответственно. Контур 132 изображен как контур связи HART®, но может содержать любой соответствующий протокол связи процесса. Контур 132 выполнен с возможностью соединения с количеством полевых устройств 136A, 136B, 136C до 36. Подобным образом контур 134 является участком связи процесса Fieldbus FOUNDATIONTTM. Однако согласно вариантам осуществления настоящего изобретения возможны любые соответствующие протоколы связи перерабатывающей промышленности для частей 124, 126, 128 и 130. Контур 134 соединен с полевыми устройствами 138A, 138B и 138C, но может быть соединен с произвольным соответствующим количеством устройств, в зависимости от протокола связи процесса.
Каждый из портов 124, 126, 128 и 130 разработан для соединения с контуром связи или участком процесса, имеющим определенный протокол связи процесса. Соответственно, может потребоваться, чтобы модуль 120 интеллектуального интерфейса имел произвольные четыре порта для работы с одним или большим количеством определенных протоколов связи процесса. Как дополнительно иллюстрирует фиг.2, варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя использование нескольких модулей интеллектуального интерфейса, так как модули 140 и 142 изображены также соединенными с ModBus 122. Модуль 120 интеллектуального интерфейса обеспечивает доступ к функциям полевого устройства и/или функциям управления ресурсами более высокого порядка и функциям управления и/или мониторинга, которые будут раскрыты более подробно ниже. Дополнительно, модуль 120 интеллектуального интерфейса также, предпочтительно, содержит интегрированный web-сервер, который взаимодействует с различными функциями, обеспеченными модулем 120, возможно, через коммерчески доступное программное обеспечение браузера, выполняемое на автоматизированном рабочем месте 112 или 114.
В настоящее время все большее количество производителей полевых устройств обеспечивают полевые устройства, которые не требуют калибровки от пяти до десяти лет или в некоторых случаях в продолжение большего времени. Такие полевые устройства, в основном, содержат достаточно интеллектуальности и памяти не только для локального управления своими собственными тенденциями калибровки после каждой калибровки, но также поддерживают несколько лет данных калибровки внутри своей памяти. Так как растет распространение таких интеллектуальных полевых устройств, становится весьма существенным использование функций полевого устройства более высокого порядка, таких как управление ресурсами, с использованием одного или большего количества модулей интеллектуального интерфейса.
Фиг.3 - блочная диаграмма модуля интеллектуального интерфейса внутри системы управления процессом и мониторинга процесса согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В основном, модуль 302 интеллектуального интерфейса применяют для обеспечения двусторонней передачи данных между несколькими шинами 307A-307D полевого устройства и одной или большим количеством сетей 304 и 306 управления. Модуль 302 интеллектуального интерфейса, в основном, содержит модуль (ввода-вывода) I\0 Ethernet (или интерфейс Ethernet) 316 и, необязательно, один или большее количество модулей ввода - вывода I\0 сети (или другие сетевые интерфейсы) 318, применяемые для осуществления связи с сетями 304 и 306 управления. Контроллер 320 может содержать процессор 322, память 324 и один или большее количество регуляторов 336 мощности. Контроллер 320 соединен с несколькими модулями ввода-вывода, такими как модуль 328 ввода-вывода участка, для подачи мощности и осуществления связи с несколькими полевыми устройствами. Например, модуль 328 ввода-вывода может быть модулем ввода-вывода участка, применяемым для осуществления связи с участками 307А полевого устройства. Еще один модуль может быть модулем ввода-вывода сети или шины для осуществления связи с шиной или сетью 307 В полевого устройства. Еще один модуль может быть беспроводным приемопередатчиком, применяемым для осуществления связи через беспроводную сеть 307 С с одним или более беспроводных полевых устройств, выполненных с возможностью беспроводной связи. В завершение, еще один модуль может быть модулем ввода-вывода 4-20 mA HART®, соединенным с сетью 307D HART®, с которой соединены полевые устройства.
Контроллер 320 применяют для выполнения различных функций в отношении производственного процесса посредством различных полевых устройств. Контроллер 320 через процессор 322 может обрабатывать сохраненные данные, имеющие отношение к одному или большему количеству полевых устройств (для определения информации для использования системой 310 управления) и/или для сравнения измерений относительно сохраненных опорных данных из памяти 324. Контроллер 320 может осуществлять связь с системой 310 управления через кабель 314 Ethernet и/или с использованием другого модуля интеллектуального интерфейса в цифровом или комбинированном аналогово-цифровом формате. Дополнительно, каждое полевое устройство и/или модуль 302 интеллектуального интерфейса могут быть применены для выполнения вторичных функций, таких как калибровка, идентификация, диагностика и т.п.
Контроллер 320 формирует базу для модуля 302 интеллектуального интерфейса. Контроллер 320, в основном, выполнен с возможностью выполнения инструкций, которые в нем хранятся, и/или инструкций, которые хранятся в памяти 324, для выполнения разнообразных соответствующих функций. Одной функцией, которая способствует взаимодействию более высокого порядка, является предоставление контроллером 320 функциональных возможностей web-сервера. Соответственно, пользователи, находящиеся на автоматизированном рабочем месте 112, или 114, могут быстро и просто взаимодействовать с модулем 302 интеллектуального интерфейса с использованием удобного и повсеместно используемого программного обеспечения браузера. Функции более высокого порядка, которые будут описаны более подробно ниже, содержат поддержку калибровки; поддержку сложных устройств; передачу диагностики устройства и устройство, выполненное с возможностью функций более высокого уровня внутри распределенной системы управления или комплекта управления ресурсами; и обеспечение диагностики высокого уровня в отношении замкнутой системы автоматического регулирования или управления или определенной части оборудования процесса, такого как теплообменник и т.д.
Фиг.4 - схематическое представление возможного пользовательского интерфейса 400, обеспеченного модулем 120, 302 интеллектуального интерфейса, согласно варианту настоящего изобретения. Предпочтительно, интерфейс 400 обеспечен программным обеспечением web-сервера, запускающимся на контроллере 320 в ответ на запрос из браузера клиента, такого как браузер клиента на автоматизированном рабочем месте 112. Интерфейс 400 содержит строку 402 заголовка, указывающую, что перечисленная в ней совокупность функций относится к калибровке. Интерфейс 400 содержит элемент 404 пользовательского интерфейса, который при его выборе обеспечивает возможность определения удаленным пользователем схемы испытаний. Как здесь определено, "схема испытаний" является предварительно выбранной совокупностью из одной или большего количества операций калибровки, предназначенных для выполнения на определенном полевом устройстве. Операция калибровки, в основном, содержит применение известного физического условия, такого как температура или давление, к полевому устройству и наблюдение за реакцией на него полевого устройства. Наоборот, операция калибровки может содержать также подачу известного сигнала в полевое устройство и фактическое измерение физического действия сигнала, такого как смещение клапана. В основном, должно требоваться наличие нескольких возможностей выбора калибровки для полевого устройства, и определение схемы испытаний до сохранения в модуле 302 интеллектуального интерфейса может обеспечивать возможность более эффективного выполнения техником полной калибровки.
Элемент 406 пользовательского интерфейса при его выборе обеспечивает возможность определения удаленным пользователем маршрута обхода. При установке заданного процесса может быть использовано большое количество полевых устройств. При любом заданном техническом (профилактическом) прогоне может потребоваться техническое обслуживание нескольких полевых устройств. Определение маршрута обхода обеспечивает возможность формирования удаленным пользователем порядка, в котором техник должен обращаться к полевым устройствам, требующим технического обслуживания при определенном прогоне или в определенный день.
Элемент 408 пользовательского интерфейса при его выборе обеспечивает возможность планирования удаленным пользователем калибровки полевого устройства. Модуль 120, 302 интеллектуального интерфейса должен выставить индикации всех подсоединенных к нему полевых устройств. Тогда удаленный пользователь модуля 120, 302 интеллектуального интерфейса может устанавливать график калибровки для любого и всех подсоединенных полевых устройств. Графики калибровки могут содержать определение определенного интервала, в который должны быть произведены калибровки и/или определение определенной даты, до которой или в которую должны быть выполнены калибровки.
Элемент 410 пользовательского интерфейса обеспечивает возможность загрузки и/или выгрузки своими пользователями данных из документирующих калибраторов. Документирующими калибраторами являются известные устройства, которые техники технического обслуживания полевых устройств используют для применения известных условий в отношении полевого устройства, для настройки полевого устройства в соответствии с известными условиями и документирования настройки. Загрузка данных в документирующие калибраторы содержит, например, загрузку одной или большего количества схем испытаний, определенных пользователем, и/или загрузку маршрута обхода, который должен применять техник при проведении технического обслуживания. Выгрузка данных содержит, например, выгрузку записей, указывающих настройки, сделанные на одном или большем количестве полевых устройств, а также любой другой соответствующей информации, которую документирующий калибратор может получать при профилактическом прогоне. Когда пользователь взаимодействует с модулем 120, 302 интеллектуального интерфейса через автоматизированное рабочее место 114, этот процесс загрузки/выгрузки может просто содержать соединение документирующего калибратора с автоматизированным рабочим местом 112 в соответствии с известными способами. Однако, как изложено выше, модуль 120, 302 интеллектуального интерфейса может содержать беспроводной приемопередатчик. Это дополнительно предполагает, что документирующий калибратор также может содержать беспроводной приемопередатчик, так чтобы полевой техник, имеющий документирующий калибратор с беспроводным приемопередатчиком, в пределах диапазона модуля 120, 302 интеллектуального интерфейса потенциально мог взаимодействовать непосредственно с модулем 120, 302 интерфейса любым соответствующим образом, в том числе через свой интерфейс web-сервера. Соответственно, функции загрузки/выгрузки могут быть выполнены между документирующим калибратором и модулем 120, 302 интерфейса без использования автоматизированного рабочего места 112.
Интерфейс 400 также содержит элемент 412 пользовательского интерфейса, который при его выборе пользователем должен отображать данные, представляющие архив калибровки. Может быть выбран определенный архив калибровки для определенного полевого устройства или для группы полевых устройств, и он может быть сгруппирован, отображен или представлен любым соответствующим образом.
Фиг.5 - схематическое представление возможного экрана, обеспеченного в ответ на выбор пользователем элемента 412 интерфейса. Пользовательский интерфейс 500, подобно пользовательскому интерфейсу 400, предпочтительно, обеспечивается контроллером 320 и выполняемым на нем программным обеспечением web-сервера. Интерфейс 500 содержит строку заголовка, указывающую, что отображенные содержимое или информация являются "Архивом Калибровки”. Просмотр и размещение "Архива Калибровки" могут быть осуществлены некоторым количеством способов, предпочтительно, при взаимодействии с пользователем при щелчке им на закладках 504, 506, 508, или 510. При щелчке на закладке 504 размещают или отображают информацию, относящуюся к идентификации полевых устройств, для которых доступен архив калибровки. При щелчке на закладке 506 обеспечивают служебную информацию, относящуюся к одному или большему количеству выбранных полевых устройств. При щелчке на закладке 508 обеспечивают размещение или отображение информации, относящейся к испытательному оборудованию, используемому для калибровки, и при щелчке на закладке 510 отображают несколько условий испытания или другие факторы, имеющие место при калибровке. Устройство 500 отображения может отображать как обнаруженную/ как “оставленную” информацию, так и информацию за длительный период или сводную информацию в отношении одного или большего количества полевых устройств. В частности фиг.5 изображает определенное полевое устройство, где ошибку масштабируют по времени, и отображенный тип ошибки - "Максимальная". Безусловно, в контекст вариантов осуществления настоящего изобретения входят другие виды масштабирования и типы ошибки, которые могут быть выбраны при взаимодействии с ниспадающими окнами 513, 514 соответственно. Фиг.5 изображает, что определенное полевое устройство было калибровано три раза, при первой калибровке было обнаружено, что устройство (как обнаружено) имеет процентную максимальную ошибку -1,3, и в качестве оставленного значения около +0,3 от максимальной ошибки. При второй калибровке обнаружено, что устройство имеет процентную максимальную ошибку около -0,6, и в качестве оставленной максимальной ошибки около -0,3%. При заключительной калибровке обнаружено, что полевое устройство имеет процентную максимальную ошибку около +0,6, и в качестве оставленной ошибки около +0,3. Для знающих технику понятно, что в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может быть использовано широкое разнообразие вариантов выбора представления и отображения архива калибровки. Определенное преимущество проистекает из того факта, что отображение и представление информации калибровки и переменной информации калибровки обеспечивает модуль 120 интеллектуального интерфейса, который является модулем, устанавливаемым в полевых условиях. Соответственно, в сети передачи данных, используемой установкой процесса, а также любым из автоматизированных рабочих мест 112, 114, могут происходить существенные изменения. Однако информация калибровки является легкодоступной просто посредством указания в браузере любого автоматизированного рабочего места сетевого адреса модуля 120, 302 интеллектуального интерфейса.
Другая важная функция, обеспеченная модулем 120, 302 интеллектуального интерфейса, состоит в поддержке сложных полевых устройств. Возможные варианты сложных полевых устройств содержат, например, многопеременный передатчик массового расхода, распространяемый Rosemount Inc, Eden Prairis, Штат Mиннесота, под торговым обозначением Модель 3095 MV; а также продукты Rosemount, распространяемые под торговым обозначением MASSProBar®; и расходомеры Mass ProPlateTМ. Дополнительные сложные полевые устройства содержат, например, измерители силы Кориолиса и передатчики радарного уровня. Одна из сложностей таких устройств проистекает из того факта, что они обеспечивают возможность измерения одной или большего количества переменных процесса, но могут обеспечивать дополнительную переменную процесса, которая основана на вычислении с использованием одной или большего количества измеренных переменных процесса. Обычно аспекты вычисления изменяются в зависимости от физических свойств определенного применения, таких как плотность или химический состав определенной текучей среды. В этом отношении модуль 302 интеллектуального интерфейса содержит внутри памяти 324 базу данных физических свойств текучих сред обработки (и газов и жидкостей). С использованием любых соответствующих и/или известных вычислений модуль 120, 302 интеллектуального интерфейса для динамического вычисления плотности, сжимаемости, вязкости или любых других соответствующих данных, относящихся к текучей среде, может объединять информацию переменных процесса, измеренную или принятую одним или большим количеством подсоединенных полевых устройств, с информацией относительно текучей среды, которая хранится внутри базы данных физических свойств внутри памяти 324.
Фиг.6 - схематическое представление одного возможного пользовательского интерфейса, обеспеченного контроллером 320, для обеспечения поддержки сложного полевого устройства, которое описано выше. В частности, интерфейс 600 обеспечивает возможность выбора своим пользователем вида текучей среды обработки, воздействию которой подвержено сложное полевое устройство. Окно 602 содержит возможные варианты выбора: Базы данных: Пар; База данных: Газ; База данных: Жидкость; Заказ: Газ; Заказ: Жидкость и Природный газ. Как иллюстрирует фиг.6, выбор определенного вида текучей среды, например пара 603, должен заполнить окно 604 различными функциями, которые могут быть вычислены или обеспечены иным образом модулем 604 интеллектуального интерфейса. Одним возможным вариантом такой функции является отслеживание 605 насыщенного пара. В заключение, окно 606 указывает название текучей среды обработки.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения модуль 120, 302 интеллектуального интерфейса также может обеспечивать расширенную диагностическую поддержку. Например, модуль 120, 302 интеллектуального интерфейса, предпочтительно, осуществляет мониторинг и сохранение информации, относящейся к каждому из полевых устройств, с которым он соединен. Один такой возможный вариант содержит отслеживание максимальной температуры и давления, которым подвергают каждое полевое устройство. В основном полевые устройства могут измерять и сохранять информацию, относящуюся к максимальным температуре и/или давлению, которым они подвергаются. Однако при возникновении катастрофического инцидента и необратимом повреждении полевого устройства такая информация может быть потеряна. В противоположность этому модуль 120, 302 интеллектуального интерфейса сохраняет такую информацию, предпочтительно, содержащую время возникновения максимальных температуры и/или давления, в местоположении, удаленном от фактического полевого устройства. Соответственно, при возникновении катастрофического инцидента на полевом устройстве не происходит потери данных.
Устройство 120 интеллектуального интерфейса также обеспечивает более высокие уровни диагностики на большем оборудовании, такие как диагностика насосов, теплообменников и замкнутой системы автоматического регулирования или управления. Диагностика насоса может быть произведена с использованием известных кривых насоса, а также измерений давления и перепада давления, наблюдаемых одним или большим количеством полевых устройств, расположенных выше и ниже насоса (по потоку). Кривые насоса могут быть легко воспроизведены внутри модуля 120 интеллектуального интерфейса с использованием 4-точечной кривой, соответствующей кривой выполнения заданного насоса, в сравнении с измерениями давления и/или перепада давления. Дополнительные подробности относительно диагностики насоса могут быть найдены в патенте США №6954713, принадлежащем Fisher-Fisher-Rosemount Systems, Inc.
Фиг.7 - схематическое представление модуля 120 интеллектуального интерфейса, обеспечивающего диагностику высокого уровня (предельного мониторинга) в отношении относительно сложной части оборудования; теплообменника 700. Как изображено, полевые устройства 702 и 704 расположены выше теплообменника 700, в то время как полевые устройства 706 и 708 расположены ниже него. Полевые устройства 702 и 704 могут измерять, например, температуру и избыточное давление выше (по потоку), в то время как находящиеся ниже полевые устройства 706 и 708 могут измерять избыточное давление и температуру ниже (по потоку). Дополнительно, полевое устройство 710 выполнено с возможностью измерения перепада давления по теплообменнику 700. Эти различные полевые устройства обеспечивают переменные процесса на контуре 712 связи процесса, который соединен с модулем 120 интеллектуального интерфейса. Модуль 120 интеллектуального интерфейса осуществляет мониторинг переменных процесса выше (по потоку), переменных процесса ниже (по потоку) и перепада давления по теплообменнику 700 и может быстро диагностировать проблемы, такие как возникновение засорения теплообменника 700 или развитие утечки.
Еще одна важная функция диагностики, обеспеченная модулем 120, 130 интеллектуального интерфейса, относится к передаче и/или обработке диагностической информации, доступной на одном или большем количестве контуров связи процесса, к которым подсоединен модуль интеллектуального интерфейса. Например, диагностическая информация из одного или большего количества полевых устройств может быть проанализирована и/или суммирована и затем передана соответственно по одному или большему количеству каналов передачи данных, таких как линия связи Ethernet. В виде варианта диагностическая информация полевого устройства может быть просто передана модулем 120, 302 интеллектуального интерфейса из замкнутой системы (систем) автоматического регулирования или управления полевым процессом в сеть передачи данных.
Модуль 120, 302 интеллектуального интерфейса также обеспечивает функции более высокого порядка, способствующие распределенной системе управления (DCS) или комплекту управления ресурсами. Возможные варианты средств такого устройства содержат мониторинг, хранение и анализ данных переменных процесса или других соответствующих данных для обеспечения известных функций Статистического Управления Процессом. Статистическое Управление Процессом является известной технологией, посредством которой изучают изменчивость процесса во времени, чтобы можно было охарактеризовать заданный процесс. Дополнительно, Статистическое Управление Процессом может быть использовано для быстрой идентификации, когда процесс начинает выходить из-под контроля, и может способствовать идентификации потенциальных источников ошибок.
Еще одна важная функция, которая может быть обеспечена модулем 120, 302 интеллектуального интерфейса на основе его сложного контроллера и соединения с различными полевыми устройствами, состоит в том, что модуль 120, 302 интеллектуального интерфейса может быть сконфигурирован виртуальным полевым устройством или обеспечивать функции виртуального полевого устройства. При использовании в качестве виртуального полевого устройства конфигурация и/или способы и алгоритмы управления могут быть выбраны или иначе изменены через удобный в работе интерфейс web-сервера, и любые присоединенные полевые устройства могут быть, по существу, отображены в виде входов или выходов для виртуального полевого устройства. Также могут быть выбраны зависимости между одним или большим количеством входов и одним или большим количеством выходов, таких как выходные данные переменных процесса и/или выходные данные сигналов тревоги.
Хотя настоящее изобретение было описано в отношении предпочтительных вариантов осуществления, для специалистов в данной области техники ясно, что, не удаляясь от сути и не выходя за рамки изобретения, могут быть внесены изменения в форме и в деталях.
1. Устанавливаемый в полевых условиях модуль интерфейса полевого устройства, содержащий:
по меньшей мере один порт подключения сети передачи данных, выполненный с возможностью соединения с сетью передачи данных,
по меньшей мере один порт подключения для беспроводной связи процесса, выполненный с возможностью соединения с шиной беспроводного полевого устройства,
контроллер,
память, соединенную с контроллером, и
при этом контроллер выполнен с возможностью обеспечения диагностики, включающей в себя мониторинг и сохранение информации, относящейся к каждому беспроводному полевому устройству, соединенному с шиной беспроводного полевого устройства.
2. Модуль интерфейса полевого устройства по п.1, в котором контроллер и память сконфигурированы для обеспечения функциональных возможностей web-сервера.
3. Модуль интерфейса полевого устройства по п.1, в котором диагностика включает в себя передачу информации, имеющейся на по меньшей мере одной шине полевого устройства, передаваемой по меньшей мере в одну сеть передачи данных.
4. Модуль интерфейса полевого устройства по п.1, в котором диагностика содержит обработку нескольких диагностических данных на шине беспроводного полевого устройства.
5. Модуль интерфейса полевого устройства по п.4, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью обеспечения краткого обзора диагностической информации на по меньшей мере одном соединении с сетью передачи данных на основе обработки диагностики.
6. Модуль интерфейса полевого устройства по п.1, в котором модуль интерфейса полевого устройства выполнен с возможностью беспроводной связи с документирующим калибратором.
7. Модуль интерфейса полевого устройства по п.1, в котором контроллер запоминает информацию, относящуюся к максимальной температуре или давлению, которым подвергают каждое полевое устройство.
8. Модуль интерфейса полевого устройства по п.7, в котором контроллер дополнительно запоминает информацию, относящуюся ко времени, в которое возникли максимальная температура или давление.
9. Модуль интерфейса полевого устройства по п.1, в котором шина полевого устройства соединена с первым полевым устройством, расположенным выше по потоку от насоса, и со вторым полевым устройством, расположенным ниже по потоку от насоса.
10. Модуль интерфейса полевого устройства по п.9, в котором контроллер запоминает информацию, относящуюся к давлению, наблюдаемому каждым из первого и второго полевых устройств.
11. Модуль интерфейса полевого устройства по п.1, в котором шина полевого устройства соединена с первым полевым устройством, расположенным выше по потоку от теплообменника, и со вторым полевым устройством, расположенным ниже по потоку от теплообменника.
12. Модуль интерфейса полевого устройства по п.11, в котором контроллер запоминает информацию, относящуюся к избыточному давлению, наблюдаемому каждым из первого и второго полевых устройств.
13. Модуль интерфейса полевого устройства по п.11, в котором контроллер запоминает информацию, относящуюся к температуре, наблюдаемой каждым из первого и второго полевых устройств.
14. Модуль интерфейса полевого устройства по п.1, дополнительно содержащий подключение Ethernet для связи с сетью управления.
15. Модуль интерфейса полевого устройства по п.1, дополнительно содержащий модуль ввода-вывода для связи с сетью управления.
