CN100538708C - 用于比较和选择过程控制装置的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于比较和选择过程控制装备的方法。该方法采用在一个独立计算机设备上执行或者可通过网站访问的软件检索针对给定过程环境的数据，并计算能够满足应用需求的多种类型的过程控制装备的性能特性。可以按图形形式同时提供每种类型的性能特性，以便使潜在的用户能够容易地辨别每种类型过程控制装备的优点和缺点。在一个实施例中，然后可以购买该装置。

Description

用于比较和选择过程控制装置的方法
技术领域
本发明一般涉及过程控制仪表(instrumentation)，更具体地讲，本发明涉及用于比较和选择在过程控制环境中使用的过程控制仪表。
背景技术
在一个典型的过程控制环境中，在压力、流速、温度、液面、压降等方面，需要对液体线、罐、池等连续地加以监视和控制。这样的过程控制环境包括众多的例子，诸如石油提炼厂、纸浆和造纸厂、牛奶场、食品和化学处理厂等，且不局限于这些例子。
为了适当地维护这样的设施，常常以自动的方式采用各种工具。阀和调节器控制流向过程控制环境的区域和从过程控制环境的区域流出的流。这样的阀和调节器可以接收来自监视流速、温度、压力、液面等的系统中的传感器的控制信号，或者可以接收来自协调整个系统的操作的中央处理单元的控制信号。
在当前的技术下，对在这样的系统中使用的各种过程控制仪器的选择是一个费时的、重复的、并且主观的过程。例如，若在选择流量计的过程中使用流速，常常只能向用户提供针对某一特定流量计的一组操作条件下的表格化的数值数据。如果客户拥有需要使用一个特定的过程控制应用，则选择过程通常要求流量计制造商的代表和来自过程控制设施的一个或多个工程师之间的大量的交互(intensive interaction)。
这样的过程通常以个人方式或者经由电话加以执行，并且涉及众多背景问题、一系列的计算、对可用流量计类型的考察、以及对每一过程的成本利润分析。这些问题可以被指向所计量液体的类型；进出流量计的管线尺寸(size)和长度；所希望的精度；成本范围；液体流动时的压力、温度、密度；以及其它需要考虑的事项。然后，根据这样的信息进行计算，通常为手工的，以确定所需流量计的尺寸和灵敏度。一旦获得了那些信息，考察能够处理这种情况的流量计的类型和制造商，最终考察所采取的每一可用装置的开销。
最近，允许初步考察的基本软件程序已经能够得到。然而，这样的系统通常仅作为针对某一特定制造商、因而针对某一所推荐的特定模型和尺寸的一种信息收集工具。很少或没有提供关于为什么推荐这一特定模型的判断，也没有提供能够使用户进行明智选择的充分的数量或比较分析。
而且，这样的程序一次仅处理了一种类型的过程控制装置。如果用户希望比较各种类型的流量计，例如，科里奥利(Coriolis)、涡流、磁、热质量、超声波、以及差压计，则必须针对每一种建立独立的信息项目和独立的计算集合。甚至是在进行了这样的独立的计算之后，客户仍有把所收集的信息进行实际比较的负担。
当前系统的不足之处还在于，它们不允许根据这样的软件生成的信息进行购买。而仅可通过传统的渠道购买这样的过程控制装置。
发明内容
一种适用于特定过程控制应用或环境的用于分析多个潜在过程控制仪器的方法，包括接收属于过程控制环境的数据，并显示所计算的性能特性。所接收的数据与特定的过程控制环境相关，并可经由一台计算机设备来接收。
另外，一种经营商业方法包括：提供一个计算机可访问的网站(Website)、接收与特定过程控制应用或环境相关的数据；计算性能特性；显示所计算的性能特性；以及使多个过程控制仪器中的每一个过程控制仪器能够满足所要购买的特定过程控制应用的要求。
还有，一种分析来自一组潜在的流量计类型的流量计的方法，包括通过一个计算机设备输入流量计将操作的数据参数，以及接收根据输入的数据参数所生成的性能特性的一个图形表示的步骤。
具体来讲，根据本发明一个方面，提供了一种与适用于在特定过程控制环境中分析多个过程控制仪器相关的配置过程场所的方法，包括步骤：经由计算机设备，接收与该特定过程控制环境相关的过程环境数据，其中多个过程控制仪器中的至少一个潜在会被使用，所述计算机设备包含具有处理器和存储器的中央处理单元，并且是从下列之一选择出来的：台式型计算机、膝上型计算机、个人数字助理、联网计算机终端；将所接收的过程控制环境数据存储在与所述计算机设备相关联的存储器中，其方式使得该过程控制环境数据能够在一后来时间被访问；经由所述计算机设备接收指示用于多个过程控制仪器中的每一个的特定于设备的操作特性的设备数据，并且将所接收的设备数据存储在与所述计算机设备相关联的存储器中，其方式使得该设备数据能够在一后来时间被访问；使用户选择用于所述设备数据和过程环境数据中的至少一个的源，所述计算机设备从该源中接收所述设备数据和过程环境数据中的至少一个，并且，其中所选择的用于所述设备数据和过程环境数据中的至少一个的源是下列之一：用户输入、存储器和数据库；在与计算机设备相关联的存储器中存储建模程序，用以使用所述设备数据对由所接收的过程环境数据限定的特定过程控制环境内的多个过程控制仪器中的每一个的操作进行建模；使用所述计算机设备、建模程序、所接收的过程环境数据和设备数据来对由所接收的过程环境数据限定的特定过程控制环境内的多个过程控制仪器中的每一个的操作进行建模；基于多个过程控制仪器中的每一个的建模操作，使用所述计算机设备来确定多个过程控制仪器中的每一个的一个或多个性能特性，其当用在特定过程控制环境中时用以指示多个过程控制仪器中的每一个的建模性能；以及经由计算机设备通过显示设备同时显示用于多个过程控制仪器中的每一个的一个或多个性能特性，以使用户可同时看到所述用于多个过程控制仪器中的每一个的一个或多个性能特性，其方式使得允许用户从多个过程控制仪器中选择最适合于所述特定过程控制环境的过程控制仪器，在该特定过程控制环境中将要使用该过程分析仪器。
当结合附图，通过以下的详细描述，本发明的这些和其它方面以及特性将会变得更加明显。
附图说明
图1是一个流程图，描述了一个可用于比较和选择过程控制设备的操作的样本序列；
图2是图1的流程图的继续；
图3是一个过程控制设备选择和比较系统的示意性表示；
图4是可由图3的系统生成的一个样本图；
图5是可由图3的系统生成的另一个样本图；
图6是可由图3的系统生成的另一个样本图。
尽管很容易对此处所描述的方法和设备进行各种结构上的修改和变更，但图中已给出了其某些说明性的实施例，并将在以下详细加以描述。然而，应该认识到，这并不是为了将本发明限制于所公开这些具体形式，而相反，本发明旨在覆盖落入所附权利要求所定义的本发明的构思与范围的所有修改、变更结构，以及等同物。
具体实施方式
现在，参照这些图，特别是参照图3，由参考数字20总体上指一个用于比较和选择过程控制仪表的系统。如此处所使用的，过程控制仪表涉及在控制液体处理线或控制其它类型的过程中采用的一组装备。这样的装备的例子包括流量计、压力传感器、控制阀、调节器、温度传感器、液面传感器等，且不局限于这些例子。在以下的描述中，为了便于参照，结合流量计的比较和选择来描述系统20，但是应该理解所述用于选择过程控制仪表的系统和方法也可用于任何其它类型的过程控制仪器。
再次参照图3，系统20包括一个计算机设备22，其可以是一个台式或膝上型的个人计算机，也可以是任何其它类型的具有执行此处所描述的软件的充分处理能力的计算机设备。例如，计算机设备22可以是个人数字助理、网络计算机终端等。
计算机设备22可以包括：一个拥有处理器26的中央处理单元24；一个固定存储器28，例如硬驱动器；以及一个移动式存储器单元，例如磁盘驱动器30。计算机22还可以包括：一个用户接口设备，例如监视器32；一个输入设备34，例如键盘；以及一个输出设备36，例如打印机以及任何其它希望的外部设备。最好计算机设备22还能够上网(web-enabled)，以便允许使用诸如电缆、电话、LAN、WAN等技术的传统的通信硬件和软件与多个外部网站38进行通信。如这里所进一步详细描述的，软件可以在计算机设备22上作为一个独立的(stand-alone)单元进行操作，也可以在计算机设备22经由Internet获得访问的网站的服务器上操。如图3中所示，存储器28可以存储许多软件程序(routine)，包括一个比较和选择程序28a(该程序过程仪表进行比较)、特性计算或过程或设备建模软件程序28b、以及一个图形或显示程序28c。总体上讲，程序28a(其例子针对图1和2进行了说明和描述)使用程序28b计算性能测量或统计，对一个给定过程环境的操作进行建模，否则对一个给定过程环境中的过程控制仪表进行分析，并把这些分析的结果向图形显示程序28c的用户进行显示。图形显示程序28c可以是任何所希望的用户接口类型的程序，例如一个窗口显示或界面(interface)等。同样，程序28b也可以为任何已知的和所希望的建模程序，例如设备或过程建模程序，或其它已知的计算(compute)、计算(calculate)或确定过程控制设备的工作指标或特性的过程仪表分析程序。对本领域的普通技术人员所知的用于不同过程仪表设备的不同的这样的程序或模型，将不在此详细地对它们加以描述。
现在，参照图1和2，对描述了一个可用于比较和选择过程控制仪表的步骤的样本序列(或一个样本软件程序28a)的流程图进行描述。第一步骤40(可按运行在一个处理器上的软件或以手工方式加以实现)访问软件程序28a。如以上所示，可以通过执行在计算机设备22上的软件，或经由网站38或任何其它计算机设备实现这一步骤40。
当访问用于比较和选择过程控制仪表的软件时，在步骤42，系统20查询是否应当访问一个关于所希望的或已知的过程控制仪器或过程控制环境的保存文件。如果已经保存了与过程控制仪器或环境相关的文件，则用户可以输入文件名、标签号或其它检索机制，如步骤44中所示，以便从存储器28、磁盘驱动器30、网站38或其它存储单元检索该数据。该数据也可以从由另一个可由多个程序使用的信息数据库保存文件输入，或从来自可由多个程序使用的信息数据库的保存文件输入。
对于例如一个独立的数据库或与一个网站相关的数据库，如果需要，可以用可用于每一个可用的过程控制仪器的最新规格或与所存储的过程控制环境相关的最新参数，来更新用于存取过程控制仪器数据或过程控制环境数据的存储设备，从而向用户提供访问可用于执行比较和选择过程的最新数据。另外，还可以基于用户所提供的要求与/或参数向存储设备提供对不同类型的过程控制仪器进行整理、组织、区分优先次序、共享、报告、列表、以及分类的能力。
如果没有保存过程控制环境数据或过程控制仪器数据，如步骤45所示，则系统20使得用户能够通过例如选择感兴趣的过程控制仪器的类型，来指出一个环境或仪器。如以上所示，软件40和系统20可以被任何类型的过程控制仪器所采用。对于图1的例子，系统20可以查询感兴趣的过程控制仪器是否为一个流量计，如步骤46所示。如果对这一查询的回答是否定的，则系统20执行针对其它类型的过程控制仪器的子程序，如步骤48中所示，直至找到了适当的仪器。
例如，当系统20已确定流量计是所希望的，则提出一系列的查询以获得计算每一能够满足给定过程控制环境的要求的可能的流量计的性能特性所需的信息(可以由用户输入或从一个所存储的数据文件读入)。如图1中所说明的，这些查询可以包括所处理的液体的类型(步骤50)、管线的尺寸和类型以及该线路中所引入(employ)的流动扰动(步骤52)、传输液体时的流速(步骤54)、传输液体时的压力(步骤56)、传输液体时的温度(步骤58)、线路的环境温度(步骤60)、以及所涉及的液体密度(步骤62)。所有这些参数中的任何参数或全部参数都可以用来定义过程控制环境。
应该认识到，以上所述的操作参数不代表所有的可能的参数。也不需要把信息按设定值输入，只要适当，也可以作为一个包括最大值、最小值以及标准值的范围输入。可以向用户呈现提交一系列信息收集屏幕，这些信息收集屏幕具有近似活动窗口或可以键入信息的窗口的参数标题。另外，也可以使用单个的屏幕有选择地提示用户，每一个屏幕要求输入一个参数。技术领域中的普通熟练技术人员将很容易意识到，可以采用各种软件工具，有效地收集必要的信息。在输入了所有这样的信息时，可以在步骤63保存该数据。可以作为未指定的数据类型或未指定量器的(non-meter specific)数据类型保存数据，以便能够随后的检索用于对多种类型的过程控制装置进行量尺寸(sizing)和选择的数据。
系统20所要问的另一个问题是关于感兴趣的流量计的类型。步骤64(图2)指出了这一步骤，其中，提示用户从一个可能的流量计的列表中进行选择，这些流量计类型包括科里奥利、涡流、磁、热质量、超声波、以及差压流量计类型，且不局限于这些类型。这样做的过程中，可以同时对多个公司部门，甚至是不同公司所提供的各种类型的流量计进行选择和比较。而且，还可以对同一类型的流量计的多个型号(version)进行比较。例如，可以把A公司的涡流型流量计与B公司的涡流型流量计进行比较。如果在步骤65确定用户希望关于每一类型流量计的特性的进一步信息，则在步骤66(可调用图形显示程序28c)使在屏幕上详细显示可以访问的每一类型流量计的优点和缺点。如果这并不是所希望的，那么系统20提示用户输入针对每一类型流量计的信息，如在步骤68所示。例如，如果所希望的流量计是一个差压(dp)型量器，则可以提示用户输入所包括的主元件类型是否是一个流量孔板(orificeplate)、文氏管(venturi)、喷嘴(nozzle)、或均速管(annubar)。
一旦输入了这样的信息，则可能会希望把数据保存为标签文件(taggedfile)，如步骤70中所示。这使得只输入一词信息就可以执行多个分析成为可能。这还能使其他用户利用由另一方输入的数据或者在其它过程控制环境中的相同的仪器来执行分析。
在保存了所输入的数据之后，提示用户选择所希望类型的所生成的性能报告，如步骤72中所示。与只针对一组操作条件按表格形式简单地提供数值数据的现有技术相反，系统20可以提供在流量计预期受到的操作条件范围上所产生的详细的图形信息。例如，图4～6说明了由系统20使用例如图形显示程序28c产生的3种可能的图形。更具体地讲，图4描绘了针对从流经流量计的最低水平(minimum level)到最高水平(maximum level)的流速的4种不同类型的流量计的精度。图5描绘了每一不同类型流量计所需的管线的总长度。这样的图还可以用颜色编码进行细分，以便指示出来自流量计的上游和下游管线的长度、渐缩管(reducer)和扩展管(expander)所需的长度、所需实际量器管线的长度。图6描绘了在最大进入流速和正常进入流速两种情况下每一种类型的流量计的可预期的总压力损失。如果希望的话，也可以按表格的形式提供这样的信息。可以认为，这3个图表是能够以不同格式显示给用户的图形和表格分析类型的特定例子。
在用户输入全部所要求的数据，选择了所感兴趣的流量计类型，选择了所希望的报告之后，如步骤74中所示，该系统使用一个或多个程序28b计算每个流量计的性能特性，然后，在步骤76中，使用上述所选类型的图表和显示程序28c，显示所计算的性能特性。接下来，用户能够容易地比较和对照一旦安装后各种类型的流量计可预期的操作。这样一个节省时间而且方便的系统是对已知设备或仪器选择过程的明显改进。
尽管可以实现许多不同类型的可对不同设备或仪器进行建模，以使用户能够在一个过程控制环境中比较和对照这些仪器的模型或其它分析，但所有这些分析都创建了可用于比较和对照设备、从而可为某一特定使用或过程控制环境选择最好的或最理想的设备的性能特性。在这些分析中，模型或程序28b可以在每一个过程控制仪器的整个操作范围上计算多个潜在过程控制仪器中每一个的性能特性；可以对每一个仪器提供在所安装的性能和参照性能之间的比较；可以从最高水平到最低水平计算并显示作为流速的函数的性能数据；可以计算满足过程控制应用所需的过程控制仪器的尺寸；可以计算作为流速的连续函数的流量计精度；可以对每一个流量计计算液体压力损失；可以确定和显示与每一个流量计仪器使用的直管的需求，其中直管需求可包括分为渐缩管需求、扩展管需求、管线安装、管线耦合、流量计的上流英寸(inches upstream)、以及流量计的下流英寸(inches downstream)；并可以计算和显示(图形形式、插图形式、表格形式)在最大流速、正常流速以及最小流速等时每一种类型的流量计的永久性压力损失。而且，例如，如果用户选择和3个英制(inch)管一起使用的两个英制(inch)流量计，则系统20能够计算并显示由3”到2”渐缩管和/或2”到3”扩展管导致的任何附加的压力损失。
另外，还可以向用户提供对安装在用户定义的过程控制环境中的每一个流量计的成本分析。为了有助于这样的成本计算和显示(可以为任何合适形式的显示，包括图形和表格显示，且不局限于这些形式)，例如系统20可以向用户查询典型的与直线管线、管线安装、劳动力等相关的成本。然后像这样的信息可以被计算到安装时的成本分析中。
如果用户有意，接下来还可以填写一个或多个装备订单(order)，如步骤78所示。例如，可以生成一系列提示或屏幕，以便能够输入账户信息和授权，如步骤80所示。如果用户不希望订货，则系统20提示用户他或她是否希望继续，如步骤82中所示。如果用户希望继续，系统返回到步骤42，以确定为了让系统20继续，是否访问保存的数据。如果不，则系统20退出，如步骤84所示。
从以上的描述，这一技术领域中的普通熟练技术人员将会意识到：可以把本发明的示教用于创建一个能够使按图形和/或表格形式同时分析多种类型的过程控制装置成为可能的系统。

Claims (25)

1.一种与适用于在特定过程控制环境中分析多个过程控制仪器相关的配置过程场所的方法，包括步骤：
经由计算机设备，接收与该特定过程控制环境相关的过程环境数据，其中多个过程控制仪器中的至少一个潜在会被使用，所述计算机设备包含具有处理器和存储器的中央处理单元，并且是从下列之一选择出来的：台式型计算机、膝上型计算机、个人数字助理、联网计算机终端；
将所接收的过程控制环境数据存储在与所述计算机设备相关联的存储器中，其方式使得该过程控制环境数据能够在一后来时间被访问；
经由所述计算机设备接收指示用于多个过程控制仪器中的每一个的特定于设备的操作特性的设备数据，并且将所接收的设备数据存储在与所述计算机设备相关联的存储器中，其方式使得该设备数据能够在一后来时间被访问；
使用户选择用于所述设备数据和过程环境数据中的至少一个的源，所述计算机设备从该源中接收所述设备数据和过程环境数据中的至少一个，并且，其中所选择的用于所述设备数据和过程环境数据中的至少一个的源是下列之一：用户输入、存储器和数据库；
在与计算机设备相关联的存储器中存储建模程序，用以使用所述设备数据对由所接收的过程环境数据限定的特定过程控制环境内的多个过程控制仪器中的每一个的操作进行建模；
使用所述计算机设备、建模程序、所接收的过程环境数据和设备数据来对由所接收的过程环境数据限定的特定过程控制环境内的多个过程控制仪器中的每一个的操作进行建模；
基于多个过程控制仪器中的每一个的建模操作，使用所述计算机设备来确定多个过程控制仪器中的每一个的一个或多个性能特性，其当用在特定过程控制环境中时用以指示多个过程控制仪器中的每一个的建模性能；以及
经由计算机设备通过显示设备同时显示用于多个过程控制仪器中的每一个的一个或多个性能特性，以使用户可同时看到所述用于多个过程控制仪器中的每一个的一个或多个性能特性，其方式使得允许用户从多个过程控制仪器中选择最适合于所述特定过程控制环境的过程控制仪器，在该特定过程控制环境中将要使用该过程分析仪器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该计算机设备是能够上网的设备。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，该多个过程控制仪器的每一个都是流量计。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，该多个过程控制仪器中的至少一个是科里奥利类型的流量计。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，该多个过程控制仪器中的至少一个是涡流类型的流量计。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，该多个过程控制仪器中的至少一个是磁类型的流量计。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，该多个过程控制仪器中的至少一个是差压类型的流量计。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，该多个过程控制仪器中的至少一个是热质量类型的流量计。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，该多个过程控制仪器中的至少一个是超声波类型的流量计。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，接收与所述特定过程控制环境相关的过程环境数据包括：使用户通过该计算机设备的键盘输入过程环境数据。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，确定一个或多个性能特性包括：在每一个过程控制仪器的整个操作范围上计算该多个过程控制仪器中的每一个的一个或多个性能特性。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，显示包括：按图形方式显示该多个过程控制仪器中的每一个的性能特性。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，显示提供了在所安装的性能和在参照条件的性能之间的比较。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，该过程控制仪器是流量计，并且其中显示提供了从最高水平到最低水平的作为流速的函数的性能数据。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，确定一个或多个性能特性还包括：计算满足过程控制应用所需的过程控制仪器的尺寸。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括在该计算机设备的存储器中保存所接收的过程环境数据。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括把电子追踪标志分配给所保存的过程环境数据以便于以后的检索。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，接收过程环境数据包括：接收对于将用在分析中的多个过程控制仪器的选择。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，该过程控制仪器的每一个都是流量计，并且其中确定一个或多个性能特性包括计算作为流速的连续函数的流量计精度。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，该过程控制仪器的每一个都是流量计，并且其中确定一个或多个性能特性包括计算每一个流量计的直管需求。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，该过程控制仪器的每一个都是流量计，并且其中确定一个或多个性能特性包括计算每一个流量计的液体压力损失。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，其中确定一个或多个性能特性包括计算由于管线安装所导致的压力损失。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所计算的性能特性是以图形显示的。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述图形显示包括管线、管线安装以及流量计的插图表示。
25.根据权利要求1所述的方法，其中，其中确定一个或多个性能特性涉及计算与该多个过程控制仪器相关的安装成本。
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