CN108700437B - 用于确定过程自动化中的过程变量的现场仪器 - Google Patents

用于确定过程自动化中的过程变量的现场仪器 Download PDF

Info

Publication number
CN108700437B
CN108700437B CN201780012450.4A CN201780012450A CN108700437B CN 108700437 B CN108700437 B CN 108700437B CN 201780012450 A CN201780012450 A CN 201780012450A CN 108700437 B CN108700437 B CN 108700437B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fault
output
timer
status message
binary status
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780012450.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108700437A (zh
Inventor
约阿希姆·黑普
阿德里安·穆哈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN108700437A publication Critical patent/CN108700437A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108700437B publication Critical patent/CN108700437B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/048—Monitoring; Safety
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G05B19/4105—Analog interpolation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25428—Field device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种现场仪器，其输出测量值(4)并且还具有自诊断功能，自诊断功能在检测至少一个预设的故障(F2)时经由第一二进制状态消息(11)报告该故障，经由第二二进制状态消息(12)将输出的测量值(4)标记为暂时无效，并且促使代替测量值(4)输出替代值(15)。替代值用于触发安全导向的反应。为了防止在出现暂时故障的情况下这样困难地干预工艺流程，而并不丢失安全相关的信息，现场仪器包含具有预设的第一运行时间(FRD)的第一计时器和具有预设的较短的第二运行时间(FID)的第二计时器。这两个计时器在检测到故障(F2)时启动，并且在检测到的故障(F2)结束时重置。第一计时器在第一运行时间(FRD)到期时促使输出替代值(15)。第二计时器在第二运行时间(FID)到期时经由第一二进制状态消息(11)报告故障(F2)，其中当输出的测量值(4)同时经由第二二进制状态消息(12)标记为有效时，报告能够通过应答信号(13)重置。

Description

用于确定过程自动化中的过程变量的现场仪器
技术领域
本发明涉及一种用于确定过程自动化中的过程变量的现场仪器，其具有：
-用于检测过程变量和将其转换成电的测量信号的传感器机构，
-用于将测量信号处理成测量值的评估装置，
-用于输出测量值的输出装置，和
-用于监控现场仪器的功能且产生和输出二进制状态消息的诊断装置，其中诊断装置设计用于：在检测到至少一个预设的故障的情况下经由第一二进制状态消息报告所述故障，经由第二二进制状态消息将输出的测量值标记为暂时有效，和/或促使输出装置输出替代值来代替测量值。
背景技术
这种现场仪器从EP 2 153 288 B1中已知。
在过程设备中，在局部分布的分散的现场仪器(过程仪器)实施在设备或过程自动化的范围中预设的功能，并且在此与自动化系统的设置在上级的部件、尤其是其控制或工程系统交换过程相关的、设备相关的和/或仪器相关的信息。尤其用于压力、温度、流量、料位等的测量值变换器以及用于气体或液体分析的分析仪器属于所述现场仪器，所述现场仪器在其功能范围中获取过程变量。例如在温度测量值变换器中能够极其简单并且在吸收频谱仪中能够相对复杂的传感器机构获取过程变量、在此即温度或波长特定的光吸收，并且将所述过程变量变换成电测量信号。直接获得的测量信号(原始信号)首先以模拟方式处理、例如滤波和放大，并且随后以数字途径继续处理成测量值，例如特定的气体成分的温度测量值或浓度测量值。测量值能够数字地或模拟地输出，其中在后一种情况下产生与测量值成比例的电压信号或电流信号，其通常在4至20mA范围中。
为了能够在功能安全(SIK)的领域中使用现场仪器，必须识别能够导致无效测量值的故障，并且进行报告。为了该目的，现场仪器实施自监控和诊断。通过输出二进制状态消息，能够报告故障并且将输出的测量值标记为暂时无效。此外，在故障的情况下，代替测量值，能够输出替代值，所述替代值位于测量值范围之外，并且用作为用于自动地触发自动的对策的安全导向的信号。这种紧急措施能够实现直至切断设备和设备部件。
发明内容
因此，本发明所基于的目的是：防止在出现暂时故障的情况下这样困难地干预工艺流程，而并不丢失安全相关的信息。
根据本发明，所述目的通过如下方式实现：在开始提出类型的现场仪器中
-诊断装置包含具有预设的第一运行时间的第一计时器和具有预设的第二运行时间的第二计时器，
-第二运行时间比第一运行时间短，
-两个计时器在检测到故障时启动并且在检测到的故障结束时重置，
-第一计时器在第一运行时间到期时促使输出替代值，并且
-第二计时器在第二运行时间到期时经由第一二进制状态消息报告故障，其中在一时间点能够通过应答信号重置该消息，在该时间点诊断装置将输出的测量值经由第二二进制状态消息标记为有效。
在故障的情况下，测量值在通过第一计时器的运行时间预设的反应时间的范围内尽可能长久地输出。如果故障在反应时间之内再次消失，那么过程能够无损害或无中断地继续运行。然而对于用户而言，出现故障的信息并未丢失。两个计时器的运行时间可被参数化并且因此能够匹配于设备的安全要求。
附图说明
为了详细阐述本发明，下面参考附图；详细地示出：
图1示出根据本发明的现场仪器的一个实施例，
图2示出现场仪器在严重故障情况下的反应的实例，和
图3示出现场仪器在不太严重故障情况下的反应的实例。
具体实施方式
图1以简化的框形电路图的形式示出具有传感器机构1的现场仪器，传感器机构在此为单独的传感器形式，传感器获取过程变量、例如压力，并且转换成电测量信号(原始信号)2。测量信号2在信号处理装置3中以测量技术的方式进行加工并且处理成测量值4，测量值经由输出装置5输出。在所示出的实施例中，信号处理装置包括模拟的信号处理装置6，例如修正装置、滤波装置和预放大装置、模数转换器7和数字的、微处理器控制的信号处理装置8，其产生测量信号4。输出装置5在此以4至20mA电流信号的形式将测量值4在双导线9上输出。与数字的信号处理装置8通信的数字的输入和输出单元10具有用于输出第一和第二二进制状态消息11、12的两个二进制输出端和一个用于输入应答信号13的二进制输入端。
现场仪器的功能由诊断装置14监控，诊断装置在实际上为设备失效(例如程序流程错误、RAM故障、4至20mA电流信号故障)的严重故障和不那么关键的故障(设备内部的温度超标，设备内部的通信的暂时失效)之间进行区分。在检测到故障的情况下，诊断装置14将输出的测量值4经由第二二进制状态消息12标记为无效。在存在严重故障的情况下，输出装置5直接促使：代替测量值4，输出小于3.6mA或大于21mA的替代值15。故障本身经由第一二进制状态消息11通知。在存在不太关键的故障的情况下，进行替代值15的输出，并且分别延迟故障的消息。为了该目的，诊断装置14包含具有预设的第一运行时间的第一计时器16和具有预设的第二运行时间的第二计时器17。
根据检测到的故障是否为严重的故障或不太严重的故障，诊断装置14促使输出装置5直接或在延迟之后代替测量值4输出小于3.6mA或大于21mA的替代值15，经由第一二进制状态消息11通知该故障，并且经由第二二进制状态消息12将输出的测量值4标记为暂时无效。
图2示出其中在时间t的过程中重复出现严重故障F1的实例，其中故障F1的持续时间从极其短经过短增加直至中等或长久。每当出现严重故障F1时，代替在4和20mA之间的模拟的测量值4，输出例如3.6mA的替代值15。利用逻辑“一”表示输出的测量值4的有效性的第二二进制状态消息12占有逻辑状态“零”，并且因此将测量值4标记为无效。第一二进制状态消息11利用逻辑“一”报告故障F1。
图3示出其中在时间t的过程中代替严重故障F1对不太严重的故障F2进行检测的实例，其中在此故障F2的持续时间也从极其短经过短增加直至中等或长久。如在存在严重故障F1的情况下那样，也在不太严重的故障F2的情况下，在故障持续时间期间，经由第二二进制状态消息12将输出的测量值4标记为无效。然而，不进行替代值15的直接输出，并且也不经由第一二进制状态消息11进行直接的故障报告。代替所述替代值，每当出现故障F2时，启动具有第一运行时间FRD(故障反应延迟)的第一计时器16和具有第二运行时间FID(故障指示延迟)的第二计时器17，并且在检测到的故障F2结束时重置。运行时间FRD、FID被参数化，其中第二运行时间FID原则上比第一运行时间FRD短。在所示出的实例中，极其短的故障F2的持续时间小于两个运行时间FRD、FID，使得两个计时器16、17提前重置。后续的短故障F2的持续时间处于运行时间FRD和FID之间，使得仅计时器16在故障结束时重置。相反，第二计时器17已经事先到期，并且经由第一二进制状态消息11利用逻辑“一”来报告故障。该消息、即逻辑“一”保持直至其通过由用户产生的应答信号13重置。仅当在该时间点不存在故障时，重置才有效。相反，当故障F2的持续时间超过两个运行时间FRD和FID时，第一计时器16才促使在第一运行时间FRD到期时输出替代值15。
因此，持续时间比两个运行时间FRD、FID都短的极其短的故障F2被忽略。持续时间比第一运行时间FRD短并且比第二运行时间FID长的短故障F2经由第一二进制状态消息11通知，但是在无故障的情况下能够由用户应答仪器状态。全部持续更长时间的故障经由第一二进制状态消息11通知，并且引起输出替代值15。

Claims (2)

1.一种用于确定过程自动化中的过程变量的现场仪器，所述现场仪器具有：
用于检测所述过程变量和将所述过程变量转换成电的测量信号(2)的传感器机构(1)，
用于将所述测量信号(2)处理成测量值(4)的评估装置(3)，用于输出所述测量值(4)的输出装置(5)，和
用于监控所述现场仪器的功能且产生和输出二进制状态消息的诊断装置(14)，其中所述诊断装置(14)设计用于：在检测到至少一个预设的故障(F2)的情况下经由第一二进制状态消息(11)报告所述故障，经由第二二进制状态消息(12)将输出的所述测量值(4)标记为暂时有效，和/或促使所述输出装置(5)代替所述测量值(4)输出替代值(15)，
其特征在于，
所述诊断装置(14)包含具有预设的第一运行时间(FRD)的第一计时器(16)和具有预设的第二运行时间(FID)的第二计时器(17)，
所述第二运行时间(FID)比所述第一运行时间(FRD)短，
所述第一计时器(16)和所述第二计时器(17)在检测到所述故障(F2)时启动并且在检测到的所述故障(F2)结束时重置，
所述第一计时器(16)在所述第一运行时间(FRD)到期时促使输出所述替代值(15)，并且
所述第二计时器(17)在所述第二运行时间(FID)到期时经由所述第一二进制状态消息(11)报告所述故障(F2)，其中在一时间点能够通过应答信号(13)重置所述第一二进制状态消息，在所述时间点所述诊断装置(14)将输出的所述测量值(4)经由所述第二二进制状态消息(12)标记为有效。
2.根据权利要求1所述的现场仪器，其特征在于，所述输出装置(5)设计用于以模拟的输出信号形式输出所述测量值(4)。
CN201780012450.4A 2016-04-28 2017-04-28 用于确定过程自动化中的过程变量的现场仪器 Active CN108700437B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016207289.7 2016-04-28
DE102016207289.7A DE102016207289B3 (de) 2016-04-28 2016-04-28 Feldgerät zur Bestimmung einer Prozessgröße in der Prozessautomatisierung
PCT/EP2017/060168 WO2017186900A1 (de) 2016-04-28 2017-04-28 Feldgerät zur bestimmung einer prozessgrösse in der prozessautomatisierung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108700437A CN108700437A (zh) 2018-10-23
CN108700437B true CN108700437B (zh) 2021-01-15

Family

ID=58546076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780012450.4A Active CN108700437B (zh) 2016-04-28 2017-04-28 用于确定过程自动化中的过程变量的现场仪器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11199826B2 (zh)
EP (1) EP3449219B1 (zh)
CN (1) CN108700437B (zh)
DE (1) DE102016207289B3 (zh)
WO (1) WO2017186900A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018126808A1 (de) * 2018-10-26 2020-04-30 Krohne Messtechnik Gmbh Feldmessgerät

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3644748A (en) * 1970-08-03 1972-02-22 Electronics Corp America Combustion supervision apparatus
CA950075A (en) * 1971-03-15 1974-06-25 Honeywell Inc. Delayed fuel and post ignition timed burner control system
CN87106642A (zh) * 1986-10-02 1988-06-22 罗斯蒙德公司 用于改进双线传感器输出电流的数字式转换器
US5225997A (en) * 1990-06-05 1993-07-06 Sygnus Controls Inc. Automatic monitoring and remote reporting device
JPH1165609A (ja) * 1997-08-20 1999-03-09 Toshiba Corp 非同期ネットワーク型制御システム，このシステムにおけるプロセス管理方法およびプロセス管理プログラムを記録した記録媒体
CN1829994A (zh) * 2002-12-31 2006-09-06 罗斯蒙德公司 有诊断自测试模式的现场发射器
WO2007041188A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Rosemount Inc. Process field device temperature control
CN101529352A (zh) * 2006-10-25 2009-09-09 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定、监控和/或影响不同过程变量和/或状态变量的过程自动化系统
EP2153288A1 (de) * 2007-06-04 2010-02-17 Endress+Hauser GmbH+Co. KG Feldgerät
CN101809520A (zh) * 2007-09-25 2010-08-18 罗斯蒙德公司 用于数字过程控制回路诊断的现场设备
CN101878415A (zh) * 2007-11-29 2010-11-03 罗斯蒙德公司 具有压力瞬变检测的过程流体压力变送器
CN102170648A (zh) * 2011-01-28 2011-08-31 北京浩阳华夏科技有限公司 无线传感器网络的被动诊断方法
EP2522974A2 (en) * 2011-05-10 2012-11-14 Sensata Technologies, Inc. Signal processing during fault conditions
CN104567982A (zh) * 2013-10-24 2015-04-29 恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司 测量点的功能设定方法和测量点

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2522974C2 (de) * 1975-05-23 1982-12-02 Otto Rist Ing. Konstruktion und Maschinenbau, 7980 Ravensburg Verfahren und Vorrichtungen zum Bandagieren und Formen von Wickelköpfen elektrischer Maschinen
US7257740B2 (en) 2002-06-10 2007-08-14 Nxp B.V. Circuit for detecting ground offset of parts of a network
DE102012223706A1 (de) * 2012-12-19 2014-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Feldgerät mit einem Analogausgang

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3644748A (en) * 1970-08-03 1972-02-22 Electronics Corp America Combustion supervision apparatus
CA950075A (en) * 1971-03-15 1974-06-25 Honeywell Inc. Delayed fuel and post ignition timed burner control system
CN87106642A (zh) * 1986-10-02 1988-06-22 罗斯蒙德公司 用于改进双线传感器输出电流的数字式转换器
US5225997A (en) * 1990-06-05 1993-07-06 Sygnus Controls Inc. Automatic monitoring and remote reporting device
JPH1165609A (ja) * 1997-08-20 1999-03-09 Toshiba Corp 非同期ネットワーク型制御システム，このシステムにおけるプロセス管理方法およびプロセス管理プログラムを記録した記録媒体
CN1829994A (zh) * 2002-12-31 2006-09-06 罗斯蒙德公司 有诊断自测试模式的现场发射器
WO2007041188A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Rosemount Inc. Process field device temperature control
CN101529352A (zh) * 2006-10-25 2009-09-09 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定、监控和/或影响不同过程变量和/或状态变量的过程自动化系统
EP2153288A1 (de) * 2007-06-04 2010-02-17 Endress+Hauser GmbH+Co. KG Feldgerät
CN101809520A (zh) * 2007-09-25 2010-08-18 罗斯蒙德公司 用于数字过程控制回路诊断的现场设备
CN101878415A (zh) * 2007-11-29 2010-11-03 罗斯蒙德公司 具有压力瞬变检测的过程流体压力变送器
CN102170648A (zh) * 2011-01-28 2011-08-31 北京浩阳华夏科技有限公司 无线传感器网络的被动诊断方法
EP2522974A2 (en) * 2011-05-10 2012-11-14 Sensata Technologies, Inc. Signal processing during fault conditions
CN104567982A (zh) * 2013-10-24 2015-04-29 恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司 测量点的功能设定方法和测量点

Also Published As

Publication number Publication date
CN108700437A (zh) 2018-10-23
WO2017186900A1 (de) 2017-11-02
US20190137963A1 (en) 2019-05-09
EP3449219A1 (de) 2019-03-06
EP3449219B1 (de) 2020-01-01
DE102016207289B3 (de) 2017-05-04
US11199826B2 (en) 2021-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4969571B2 (ja) 自動化設備における安全スイッチング装置および方法
US6845468B2 (en) Aircraft fault monitoring system and method
JP5185581B2 (ja) 放射線監視装置
EP3222976B1 (en) Field device and detector
US20170010597A1 (en) Measurement Transducer having a Monitoring Function
EP4254088A2 (en) System and method for testing filters in redundant signal paths
CN108700437B (zh) 用于确定过程自动化中的过程变量的现场仪器
US8271227B2 (en) Measuring transducer
DE102013206646A1 (de) Messumformer zur Prozessinstrumentierung und Verfahren zu dessen Diagnose
JP2015524108A (ja) プロセス制御ループ電流検証
RU2702293C1 (ru) Обнаружение отказа датчика температуры в турбинных системах
CN102156472A (zh) 利用操作参数消除错误情形的不适当的设定的挖掘方法
US8618808B2 (en) Field device
CN107655624B (zh) 压力变送器监测方法
KR101430680B1 (ko) 선행보전용 모니터링 시스템 및 방법
CN106153103B (zh) 用于确定测量参量的现场设备和用于传递的方法
CN113970885A (zh) 用于智能过程控制设备的离散逻辑安全系统
JP3879352B2 (ja) 放射線監視システム
CN117991001A (zh) 模拟量输入信号诊断装置及方法
CN112565313B (zh) 一种物联网设备的传感器的触发方法及物联网设备
CN117991676A (zh) 数字量输入信号诊断装置及方法
CN115913238A (zh) 一种信号采集装置
US20070229014A1 (en) Method for operating a control system of an industrial process
GB1013048A (en) Improvements in or relating to monitoring systems for fault detection
CN116413597A (zh) 变桨电机故障诊断方法、装置、介质及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant