CN104345712A - 用于过程仪表化的现场设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于过程仪表化的现场设备，其中对保持在给定区域内的运行特征值进行监控。当运行特征值偏离该区域时，现场设备(1)便失去其进行特殊运行的资格，尤其是在与安全相关的区域中。这通过现场设备中可读取的存储元件(5)的状态的不断改变而显示出来。例如，在本质安全的运行中，现场设备的端电压最大值被限定为30V。在常规运行中端电压可达44V。现场设备(1)，其中超出所限定的30V的端电压时，则不允许再应用于本质安全运行。为了提升系统的安全性，可以通过存储元件(5)来显示现场设备(1)的安全性损耗或者给出相应的警示报告。

Description

用于过程仪表化的现场设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于过程仪表化的现场设备，该现场设备对保持在给定区域内的运行特征值进行监控，并且当偏离该区域时，可读取的存储元件的状态不断改变，用于记录所发生事件。

背景技术

从WO 01/61362 A1已知了这类现场设备。

为了控制过程会在过程技术系统内应用各种各样的用于过程仪表化的现场设备。测量变换器获取过程变量，例如介质的温度、压力、通流量、液位、密度或气体浓度。通过调节环节，可以联系相应于由上级控制装置，例如可编程逻辑控制器或控制站给定的策略所获取的过程变量来影响流程进程。举例来说，调节环节已知是控制阀、加热装置或泵。现场设备与上级控制器之间通过自动化网络彼此相连接以用于通讯。举例来说，对于在自动化网络中具有HART通讯的现场设备而言，通过将电源电压施加在相同的双线传输线上来实现给现场设备供给其运行所需能量的能量，该双线传输线也用于数据传输。

当在具有爆炸隐患的区域中、例如在可燃物质和氧气形成易爆的混合物的区域中使用该现场设备时，为了人身安全及安全、无干扰的生产过程必须采取一定的爆炸保护措施。一种措施是通过在本质安全的电路中使用现场设备而避免点火源。当这样限制电流和电压，即，使火花或热效应不会将具有爆炸隐患的气氛点燃时，该电路是本质安全的。为了将火花的能量维持在周围气体所需的最低点火能量之下，一方面要对电压进行限制。另一方面通过限制电流可以避免热效应，或者说过热的表面。这也适用于连接在所述本质安全的电路上的现场设备。

依据相应的应用，由系统的操作者确定各个爆炸保护所需的相关证书，其必须满足设置用于应用在具有爆炸隐患区域中的现场设备。因此在规划系统时只应用如下的现场设备，即现场设备基于其认证而满足所有爆炸保护需求。在此以不利的方式会出现的是，以充足的方式认证的现场设备在先前的应用中以某种方式和方法运行，由此致使现场设备在这期间失去了所期待的应用资格。例如在西门子公司出售的具有HART通讯的压力测量变换器SITRANS P500中，当现场设备已经在非本质安全的电路运行过或者当未注意到运行特征值的说明时，具有点火保护类型本质安全“Exi”的现场设备失去其安全性，其中该运行特征值是指在具有爆炸隐患的区域进行“特殊”运行时的特殊限定。在具有爆炸隐患区域以外的“常规”运行中，测量变换器的端电压允许为10.6V至44V。相反地，当应用在具有爆炸隐患的区域内时，端电压的运行特征值被限定为10.6V至30V的区域内。当在先前的应用中端电压有一次大于30V并因此使具有点火保护类型本质安全“Ex i”的现场设备失去其安全性时，则不允许将该现场设备用于具有爆炸隐患的区域。虽然根据所给出的证书显现出安全性，这因此可以基于现场设备先前的运行方式而受到限制。

发明内容

本发明的目的在于，实现一种用于过程仪表化的现场设备，通过该现场设备使得安全规范得到可靠的维持。

为了实现所述目的，开头所述类型的新现场设备应具有权利要求1的特征部分所给出的特征。从属权利要求中说明了有利的改进设计，在权利要求4中描述了一种用于运行过程仪表化的现场设备的方法，在权利要求5中描述了一种计算机程序模块，并且在权利要求6中描述了一种执行所述方法的计算机程序产品。

当将现场设备用在与安全相关的区域、例如具有爆炸隐患的区域中时，会存在某些限定的运行特征值，例如连接在电源输入端的端电压。对于现场设备的常规运行、对于所涉及的与安全相关的区域之外的运行而言，预先给定运行特征值的允许值范围，其大于在为与安全相关的区域限制的规格，而在与安全相关的区域内所限定的技术指标必须被遵守。在常规运行中当所述运行特征值偏离所限制的规格的所预先给定的区域时，如上述以端电压作为运行特征值为例所阐述的那样，可能会导致现场设备立刻并且永久地失去胜任特殊运行、例如将现场设备应用在具有爆炸隐患的区域中的资格。现在这种失效可以以一种有利的方式由可读取的存储元件显示出来，当事件发生时存储元件的状态会不断改变。可读取的存储元件例如可以通过应用在现场设备中的状态字节中的一个特殊比特位来实现，该状态字节用于标识现场设备。通过存储元件状态的不断改变使得过程技术系统的操作者始终能辨识出，现场设备的特殊运行不再被允许，即，例如现场设备不能再应用在具有爆炸隐患的区域中。因此可以降低不合理地应用在与安全相关的区域内的风险，并且最后在将现场设备应用在具有爆炸隐患的区域中时可以进一步提高安全性。

例如通过现场设备的操作面板上的指示或者通过在远程控制站上的输出，操作者可以立即获得关于现场设备状态的信息，该远程控制站通过自动化网络与现场设备相连接。

本发明的一个实施例是特别有利的，在该实施例中运行特征值是电源输入端的端电压，对于在爆炸保护区域进行特殊运行的现场设备而专门限定该端电压。当所限定的规格被超过时，具有点火保护类型本质安全“Exi”的现场设备失去其安全性，并且通过可取的读存储元件以有利的方式使得在现场设备在具有爆炸隐患的区域内运行之前就对安全性进行自动检查。

由于无法完全避免发生故障的剩余风险，因此在现场设备进行特殊运行期间也可能会发生故障，即，仅仅在依据设备证书及设备状态字节进行检验之后发生，由系统操作者优选地在与安全相关的区域的现场设备启动之前执行该检验。现场设备在其在具有爆炸隐患区域中运行期间发生故障时产生警示报告，通过该警示报告可以实现用适当的故障处理措施迅速反应并且能进一步降低安全风险。

一种用于运行过程仪表化的现场设备的方法优选地是以软件或以软/硬件结合来执行，在该方法中当特征值偏离所限定的区域时，可读取的存储元件的状态不断改变，因此本发明也涉及了一种具有可由计算机执行的用于实施所述方法的计算机代码命令的计算机程序模块。在此，本发明还涉及一种具有此类可由计算机执行的计算机程序模块的计算机程序产品，特别是一种数据载体或存储介质。这类计算机程序模块优选地是现场设备电子组件的组成部分，或被提前保持在现场设备电子组件的存储器内，或者使其可以装载至该存储器内，因此在现场设备运行时在需要的情况下可读取的存储元件的状态自动改变。

附图说明

下面根据示出本发明的一个实施例的附图对本发明以及设计方案和优点进行进一步阐述。

具体实施方式

唯一的附图示出一个简单的过程技术系统的框图，其中该系统包括现场设备1和自动化设备2，它们通过自动化系统网络3彼此相连接。示出的实例涉及具有HART通讯的现场设备1，该现场设备通过双线传输线与自动化设备2相连接。现场设备1具有带有可电子读取的说明数据的存储器，此外该存储器中还存储了证书4，该证书表征出现场设备可以用在具有爆炸隐患区域中的许可。附加地在现场设备1内设置可读取的存储元件，该存储元件作为状态字节中的一个特殊比特位来实现。在常规运行中，即在具有爆炸隐患的区域以外，在现场设备与自动化网络3相连接的网络接口处，允许的端电压位于10.6V和44V之间。相反在特殊运行中，即运行在具有爆炸隐患的区域中，所述端电压不允许离开10.6V和30V之间的范围。此外，现场设备有一次曾以高于30V的端电压运行过，则该现场设备出于爆炸保护的缘故以后不允许再应用在具有爆炸隐患的区域中。在现场设备1中通过例如具有测量和比较器的监控装置6来监控运行特征值端电压保持在所限定的技术指标内，并且只要发生端电压超过30V的事件，无论在现场设备1的常规运行或在与安全相关的区域中的特殊运行中，所述可读取的存储元件5的状态便不断改变。监控端电压需要保持所在的区域如下地给出，即通过存储元件改变了的状态显示出现场设备1失去进行具有以限定的端电压为运行特征值的特殊运行的资格，然而该现场设备仍可以继续胜任位于爆炸保护区域以外的常规运行。

在对设备进行规划和启动时，将工程工具7连接在所述自动化设备2上，该自动化设备可以设计为可编程逻辑控制器。至今在规划中仅需要注意以下内容，即以适当的方式针对相应的应用对应用在系统中的现场设备、在这里为现场设备1进行认证。证书4例如用于借助于检验工具8进行的自动化检查。另外，现在需要检查由于现场设备之前的运行方式是否会失去进行特殊运行的资格，所述的特殊运行是根据想的应用而确定的。如果发生这类失效，可以通过存储元件5的改变的状态显示出。上述检验同样可以通过检验工具8借助个自动化网络3的通讯以自动化的方式实现。作为替代地，可以将检验工具8装载至自动化设备2上并且在启动时作为程序来运行。

一旦在进行特殊运行时，即在启动后，作为限定的运行特征值的端电压偏离所预定的区域，该事件同样可以由监控装置6识别出并且可读取的存储元件5的状态不断地改变。同时通过自动化网络3向作为上级控制器的自动化设备2发送用于显示故障的警示报告，由此可以采取适当的措施用于处理故障。适当的措施-根据安全重要性-例如是停止各个被操控的生产过程，以避免对人和设备的不必要的损伤。

Claims (6)

1.一种用于过程仪表化中的现场设备，具有用于监控保持在给定区域内的运行特征值的装置(6)和能读取的存储元件(5)，在偏离所述区域时，所述存储元件的状态不断改变，其特征在于，所述区域如下地给定，即通过所述存储元件(5)改变了的所述状态显示出所述现场设备(1)失去进行具有限定运行特征值的特殊运行的资格，但不显示不能胜任具有较少限定的运行特征值的常规运行。

2.根据权利要求1的现场设备，其特征在于，所述运行特征值是所述现场设备(1)的电源电压，并且通过具有点火保护类型本质安全“Exi”的所述现场设备(1)的安全性失效而得出所述现场设备的失效。

3.根据权利要求1的现场设备，其特征在于，当所述存储元件(5)的所述状态在所述现场设备(1)在具有爆炸隐患区域中运行期间改变时能产生警示报告。

4.一种运行用于过程仪表化的现场设备(1)的方法，所述现场设备对保持在给定区域内的运行特征值进行监控，并且当偏离所述区域时，能读取的存储元件(5)的状态不断改变，其特征在于，所述区域如下地给定，即通过所述存储元件(5)改变了的所述状态显示所述出现场设备(1)失去进行具有限定的所述运行特征值的特殊运行的资格，但不显示不能胜任具有较少限定的所述运行特征值的常规运行。

5.一种计算机程序模块，当所述计算机程序模块在计算机上运行时，所述计算机程序模块具有能由计算机执行的、用于实施根据权利要求4的方法的程序代码指令。

6.一种计算机程序产品，特别是数据载体或存储介质，具有能由计算机执行的、根据权利要求5的计算机程序模块。