CN100538569C - 过程控制系统和运行这种系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)的过程控制系统，其中所有测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)包括用于进行信息预处理和用于在所述测量设备(2a，2b，2c)与执行机构(3)之间进行数据交换的装置(1)。所有测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)通过用于双向数据交换的装置(4a，4b，4c，4d)连接。多个、优选为所有测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)具有用于与可连接的维修设备(6)交换数据的装置(5)。此外，本发明还涉及一种用于运行这种过程控制系统的方法。

Description

过程控制系统和运行这种系统的方法

本发明涉及一种过程控制系统，其中该过程控制系统既被理解为用于控制和调节技术过程的小系统又被理解为用于控制和调节技术过程的大系统。本发明尤其是涉及在此所采用的传感器技术以及传感器、执行机构和所有其它设备的自诊断，所述设备可以在过程中交换状态信息。

必须被调节的每个技术过程配备有传感器，这些传感器确定过程的实际状态。这些传感器在公知系统中将其测量数据转交给中央系统。诸如温度的这些测量数据经常只是间接希望的数据。表征过程或者产品的实际必需的信息通过从测量数据中推导和通过计算得到。

图2示意性地示出过程控制技术中的公知布置，该公知布置此处用于确定流量。在此，过程利用7来标识，给该过程分配温度传感器9a、压力传感器9b和必要时分配其它传感器9c。从这样检测到的测量数据中，计算介质的粘性及其密度。从整个所确定的量中接着根据哈根泊肃叶(Hagen-Poisseuille)方程得到流量：

$\stackrel{.}{V}=\mathrm{\Δ}{p}_v*\mathrm{\π}*D^4/(128*\mathrm{\η}*l)$

η-粘性

Δp_v-压力损失

D、1-管的几何尺寸

该计算在中心位置上(例如在控制中心10中)进行，所有测量值通过传输路径8a至8c被输送给该控制中心10。仅仅在控制中心10上可以调用该计算结果。

由此得出的测量值的集中化具有这样的缺点，可以仅仅从信息节点(也即控制中心)中转发数据和信息，因为只在那存放了进行数据处理的算法。但是，对于本地(例如传感器位置处)的操作者，经常必需的是直接识别被继续处理的信息，以便能够评价该过程或者该产品。此外，所测量的量对于该操作者常常只是间接感兴趣的，以便获得关于产品质量或者设备状态的报告。例如，常常只测量压力，以便由此确定流量，并且测量温度，以便由此确定介质的密度和粘性。

因此，本发明所基于的任务在于，给出一种具有改善的对过程信息的访问的系统。此外，用于运行这种系统的方法被说明。

该任务通过一种过程控制系统来解决，该过程控制系统具有在权利要求1中所说明的特征。有利的改进方案和用于运行这种系统的方法在其它的权利要求中被说明。

因此利用本发明建议一种过程控制系统，该过程控制系统的测量设备和执行机构装备有用于进行信息处理和用于在测量设备与执行机构之间进行数据交换的装置。所述测量设备和执行机构相互连接，以致实现数据交换。因此，给出一种具有分布式智能的系统，其中此外在每个测量设备和每个执行机构中还存在关于过程状态的所有信息。所有这些设备具有用于进行数据处理的装置、也即例如具有必要的软件(也就是诸如一般的气体方程式的必需的算法)的微处理器，以便能计算感兴趣的过程信息。

下面参照附图中所示的实施例进一步说明根据本发明的过程控制系统以及其运行方式和与此相关的优点。

其中：

图1示意性地示出在根据本发明的过程控制系统中的可能的布置，以及

图2示出在根据现有技术的过程控制系统中的相应布置。

在图1中示出过程7，给该过程7分配具有传感器的测量设备2a、2b和2c以及作为过程控制系统的部件的执行机构3。这种过程控制系统的所有测量设备和执行机构分别包括处理设备1、以及用于连接维修设备6的接口设备5。不言而喻的是，如果在相应的设备或测量位置上不必需针对维修设备6的连接可能性，则在例外的情况下也可以取消接口设备5。作为处理设备1，例如可存在具有所属软件的微型计算机，其中在系统中必需的算法或者根据标准被存储在所有微型计算机中，或者借助维修设备6通过接口设备5只被输入到单个系统部件2a、2b、2c、3中。

所示的过程控制系统提供了以下可能性，即在每个任意的测量位置上调用所有与过程相关的数据。系统部件2a、2b、2c、3之间的对此必要的数据交换通过双向工作的数据交换装置4a、4b、4c和4d进行。因此，例如在温度测量位置2a上读出在测量设备2b中检测到的压力和在测量设备2c中所确定的流量。在这种情况下，压力数据和温度数据直接通过点对点连接4b和4a来转发，而流量根据压力数据和温度数据以及流量测量设备2c的数据来确定。不言而喻的是，除了点对点连接以外，其它的数据传输装置(诸如总线系统)也是适当的。此外，数据的本地预处理和所有数据的相互交换使得获得实际上与过程相关的量成为可能。测量值的集中处理因此在原则上不是必需的。这简化了本地工作人员的操作并且减小了设备费用，因为为了读出例如必需PDA或者笔记本电脑。但是不排除在需要的情况下尽管如此仍还布置控制中心，可从该控制中心中读取数据或者可进行参数改变。

过程控制系统的部件之间的测量值的交换和本地处理数据也提供了用于诊断单个传感器和整个系统的可能性，因为信息交换的方式不限于测量设备而是也包括执行机构。因此，例如阀门调节器可以将关于阀门位置的信息转发给相邻的流量测量设备，该流量测量设备在其侧回发以下消息，该消息说明消息“阀门关闭”是否实际上也导致“零”流量。

此外，工作数据可被用于，只要存放了合适的算法，就在相应的接口设备中例如通过合理性检验来执行自诊断。

Claims (11)

1.具有测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)的过程控制系统，其中

a)所有测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)包括用于进行信息处理和用于在所述测量设备(2a，2b，2c)与执行机构(3)之间进行数据交换的装置(1)，

b)所有测量设备(2a、2b、2c)和执行机构(3)相互通过用于双向数据交换的连接装置(4a，4b，4c，4d)连接，以及

c)多个测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)具有用于与可连接的维修设备(6)进行数据交换的装置(5)，以及

d)在每个任意的测量设备(2a，2b，2c)上能调用所有与过程相关的数据。

2.根据权利要求1所述的过程控制系统，其特征在于，所有测量设备(2a，2b，2c)具有用于与可连接的维修设备(6)进行数据交换的装置(5)。

3.根据权利要求1所述的过程控制系统，其特征在于，用于进行信息处理和用于在所述测量设备(2a，2b，2c)与执行机构(3)之间进行数据交换的装置(1)是具有用于双向数据交换的接口设备的微型计算机。

4.根据权利要求1所述的过程控制系统，其特征在于，用于与可连接的维修设备(6)进行数据交换的装置(5)是用于双向数据交换的接口设备和插接装置，其中，所述接口设备被设立用于提供用于调用的关于过程状态的当前数据。

5.根据权利要求1所述的过程控制系统，其特征在于，点对点连接被确立为用于双向数据交换的连接装置(4a，4b，4c，4d)。

6.根据权利要求1至5之一所述的过程控制系统，其特征在于，作为用于双向数据交换的连接装置(4a，4b，4c，4d)，存在总线系统，所有测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)都被连接到该总线系统。

7.根据权利要求1所述的过程控制系统，其特征在于，作为可连接的维修设备(6)，采用膝上型电脑或者PDA。

8.根据权利要求1至5之一所述的过程控制系统，其特征在于，所述测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)被设立用于执行合理性检验和诊断。

9.根据权利要求1至5之一所述的过程控制系统，其特征在于，所述测量设备(2a，2b，2c)和执行机构(3)被设立用于预处理所检测到的数据。

10.用于运行根据权利要求1至9之一所述的过程控制系统的方法，其特征在于，

-在所述系统的测量设备(2a，2b，2c)中，由所述测量设备之一的传感器检测到的并且必要时通过预处理形成的数据与其它测量设备的数据在所有测量设备中结合，并且所有数据被存储和被传输到相应其它的测量设备(2a，2b，2c)以及执行机构(3)，以及

-从被连接到测量设备(2a，2b，2c)或者执行机构(3)的维修设备(6)所调用的数据被输出。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述过程控制系统的测量设备(2a，2b，2c)以及执行机构(3)中执行自诊断，该自诊断的结果同样通过维修设备(6)可调用地被存储。

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