CN110214295A

CN110214295A - 用于现场装置的验证的装置和方法

Info

Publication number: CN110214295A
Application number: CN201780081044.3A
Authority: CN
Inventors: S.查克拉瓦西; J.P.丁内施; S.卡玛斯; D.林肯; M.缇缇
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-09-06
Also published as: US12117821B2; EP3563202A1; EP3563202B1; WO2018122637A1; US20190369610A1

Abstract

本发明公开一种用于验证现场装置的验证装置。验证装置包括储存库和验证模块。储存库包括多个验证定义数据集，每个验证定义数据集与某个类型的现场装置关联，并且包括用于对应类型的现场装置的一个或多个对应操作参数的阈值的一个或多个集合。验证模块获得与被验证的现场装置关联的对应验证定义数据集；根据该对应验证定义数据集测量被验证的现场装置的操作参数的值，并且比较操作参数的测量的值和来自操作参数的阈值的集合的操作参数的对应阈值，操作参数的阈值的集合来自对应验证定义数据集。

Description

用于现场装置的验证的装置和方法

技术领域

本公开一般涉及现场装置，并且更具体地说，涉及在工业自动化中使用的多个安装的现场装置的验证。

背景技术

工业自动化系统或工厂自动化系统的关键方面之一是工业测量装置。工业测量装置在加工工业中主要被用来测量一个或多个参数（温度、压力、流量、水平、力及诸如此类）的值。测量装置对于工业自动化系统中工厂和机械的运行是至关重要的。另外，此类测量装置对于工厂和机械的运行是重要的，并且此类装置的不当运转能够导致工业系统的控制差。因此，以规律性的时间间隔验证此类测量装置的功能性是极其重要的。

目前，验证装置可用于验证具体测量装置的运转。这些验证装置始终针对特定测量装置。因此，存在用于特定测量装置类型的一个验证装置，产生了用于几个测量装置类型的多个验证装置。由于工厂维护工程师需要购买和维护多个验证装置，因此，多个验证装置造成了操作问题。工厂维护工程师和服务工程师需要携带多个验证装置到现场，这进一步提出了各种挑战。

用于这些验证装置中的每个的单独产品寿命期管理导致更高的开销和开发成本，进一步导致在管理不同产品中的复杂性。几个验证装置的使用也经常令销售和服务人员感到困惑。

另外，在采购和维护不同验证装置中牵涉到的资本和运营成本高。需要为几个验证装置中的每个培训这些验证装置的操作员。另外，操作员必须维护用于这些验证装置中的每个的设定、配置、附件等。最重要的是，物理携带许多此类验证装置到安装装置所在的场所也是有挑战性的。

发明内容

为解决至少一些上面提及的问题，存在对于允许在现场安装的多个类型的测量装置的验证的验证装置和验证方法的需要。

示范实施例提供用于在工业自动化和工厂自动化系统中使用的多个现场装置的验证的单个验证装置。

简单地说，根据示范实施例，提供了一种用于验证多个类型的安装的现场装置的验证装置。验证装置包括配置成将验证装置操作性地连接到被验证的现场装置的适配器。验证装置也包括储存库，其包括多个验证定义数据集。验证定义数据集的每个与来自多个类型的现场装置的某个类型的现场装置关联。验证定义数据集包括用于对应类型的现场装置的一个或多个对应操作参数的阈值的一个或多个集合。

另外，验证装置包括验证模块。验证模块基于现场装置的装置类型标识符，从储存库获得与被验证的现场装置关联的对应验证定义数据集，并且随后根据对应验证定义数据集，测量被验证的现场装置的一个或多个操作参数的一个或多个值。随后，验证模块比较一个或多个操作参数的测量的值和来自一个或多个操作参数的阈值的集合的一个或多个操作参数的对应阈值，所述一个或多个操作参数的阈值的集合来自对应验证定义数据集，以及基于比较，确定被验证的现场装置的状况。

在一实施例中，被验证的现场装置的对应验证定义数据集包括对应操作参数的一个或多个阈值的第一集合和对应操作参数的一个或多个阈值的第二集合。第一集合的阈值基于在被验证的现场装置的生产的一个或多个可选参数的参考值。第二集合的阈值基于在加工工厂在被验证的现场装置的安装时测量的操作参数的一个或多个值。

在一实施例中，每个验证定义数据集进一步包括要应用到对应类型的现场装置的电激励参数的一个或多个值。验证模块配置成通过根据与被验证的现场装置关联的对应验证定义数据集的电激励参数的一个或多个值来提供电激励，在被验证的现场装置的操作参数的一个或多个值的测量前激励被验证的现场装置。

本文中也公开了一种用于原地验证安装的现场装置的方法。上述概要仅是说明性的，并且无意以任何方式成为限制。其它方面、示范实施例和特征将通过参照附图和以下详细描述变得显而易见。

附图简述

当参照附图阅读以下详细描述时，能更好地理解示范实施例的这些和其它特征、方面和优点，附图中类似的字符贯穿图形表示类似的部分，其中：

图1是根据本公开的一实施例的配置用于原地验证多个类型的安装的现场装置的验证系统的一个实施例的框图；

图2是示出了根据本公开内容的一实施例的在图1的验证装置中部署的示范适配器的功能组件的框图；

图3是示出了用于原地验证多个类型的安装的现场装置的方法的流程图；

图4示出了根据本公开的一实施例的用于验证电磁流量计的验证装置的示范实现；以及

图5示出了根据本公开的一实施例的用于验证pH计的验证装置的另一示范实现。

具体实施方式

为了促进对本发明的原理的理解的目的，现在将对图中示出的实施例进行参照，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而，将理解的是，无意由此限制本发明的范围，如本发明所涉及的领域的技术人员通常将明白的，预想了在所示出系统中的此类变更和进一步修改以及如其中所示出的本发明的原理的此类进一步应用。

本领域技术人员将理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是对发明的示例和解释，并且无意于成为其限制。

至少一个示范实施例一般地涉及用于验证在一个或多个现场中安装的多个类型的测量装置的验证装置。简要地说；本文中公开的验证装置有利于多个类型的现场装置的原地验证。

在一个或多个实施例中，本发明公开了用于原地验证多个类型的安装的现场装置的验证装置。验证装置包括配置成将验证装置操作性地连接到被验证的现场装置的适配器。验证装置也包括储存库，其包括与被验证的现场装置关联的多个验证定义数据集。验证定义数据集包括定义在被验证的现场装置上要执行的验证的数据。另外，验证装置包括配置用于从储存库检索/获得与被验证的现场装置关联的验证定义数据集和基于对应验证定义数据集来执行被验证的现场装置的验证的验证模块。

描述中使用的词语“现场装置”和“测量装置”指的是相同实体。适配器测量现场装置操作参数。操作参数的示例包括但不限于电阻抗、电抗、接地线路电阻或其组合。装置操作参数的测量的值随后被用来验证安装的现场装置的操作。

在一个示范实施例中，要被验证的现场装置可以是电磁流量计。流量计的验证对确认长期传感器或传送器稳定性是必需的。在一个实施例中，电磁流量计的验证可暗示不牵涉到在流动条件下的实际流量或过程比较的电激励或模拟。

电磁流量计的验证以它在与原始安装有很少偏离或无偏离的情况下工作的可信度说明了几个测试点和该流量计保持在过程中的适合性。为验证电磁流量计的工作，验证装置的适配器被连接到电磁流量计。特定装置验证牵涉到的步骤包括要被验证的现场装置的选择。要被验证的现场装置（电磁流量计）的选择可基于或者由现场装置自动提供或者通过用户输入提供的要被验证的现场装置的装置类型标识符来进行。在手动或自动选择时，基于装置类型标识符来识别要被验证的现场装置的类型。

相应地，基于装置类型标识符，验证装置识别要被验证的装置是电磁流量计。基于识别的要被验证的现场装置（即，电磁流量计），验证模块从储存库获得与电磁流量计关联的对应验证定义数据集。随后，根据对应验证定义数据集，验证装置测量电磁流量计的操作参数的值，并且比较测量的值和在验证定义数据集中指定的阈值以确定电磁流量计的状况。

除上述说明性方面、示范实施例和特征外，本公开的其它方面、示范实施例还将通过参照附图和以下详细描述变得显而易见。

图1是根据本公开的一个或多个实施例的配置用于验证多个类型的现场装置的验证系统100的框图。具体地说，图1包括验证装置102和多个类型的安装的现场装置110-A到110-N。验证装置102包括适配器104、验证模块106和储存库108。下面进一步详细地描述每个组件。

在一个实施例中，验证模块102被配置用于验证多个类型的现场装置110-A到110-N。下文统称为现场装置110的现场装置110-A到110-N是工业测量装置或测量仪器。现场装置110可在加工工业中被用来测量多个过程参数，诸如温度、压力、流量、水平、力、液体电导率、pH及诸如此类。

验证装置102包括适配器104。适配器104配置成将验证装置102操作性地连接到被验证的现场装置（例如，110-A）。适配器104连同验证模块106被配置用于执行装置操作参数的测量，其可被用来验证被验证的现场装置的运转。在一个实施例中，适配器14配置成将验证装置102电连接到选择的现场装置（110）以用于测量参数的（一个或多个）值，像电阻、电压、电抗、接地线电阻或其组合。

储存库108包括多个验证定义数据集。多个验证定义数据集与多个类型的现场装置关联。来自储存库108中存储的验证定义数据集的至少一个对应验证定义数据集与被验证的现场装置（也称为被测试的现场装置）关联，并且相应地，由验证装置用于被验证的现场装置的验证。验证定义数据集包含要被测量的现场装置的一个或多个操作参数连同现场装置的操作参数的测量的值要与其比较的一个或多个操作参数的对应阈值或参考值。

在一个实施例中，每个验证定义数据集包括对应操作参数的一个或多个阈值的第一集合（也称为装置指纹数据）和对应操作参数的一个或多个阈值的第二集合（也称为应用指纹数据）。在一个示范实施例中，装置指纹数据包括在装运被验证的现场装置前测量的操作参数的值。在另一示范实施例中，应用指纹数据包括在加工工厂中安装和试运行现场装置后被验证的现场装置的操作参数的值。

图1示出了作为选择的装置（如由标号112所示出的）的现场装置110-A以便验证其准确操作和运转。在一个示范实施例中，用户可通过提供现场装置110-A的装置类型标识符，选择要被验证的现场装置110-A。在另一实施例中，现场装置110-A的选择可基于现场装置110-A的装置类型标识符自动进行。

验证装置102中的验证模块106（包含一个或多个处理器）被配置用于基于提供的装置类型标识符从储存库108（存储在存储器模块上）中检索/获得与被验证的现场装置（110-A）关联的验证定义数据集。

在一个示范实施例中，验证模块106配置成获得与选择的现场装置110-A关联的装置指纹数据和应用指纹数据。装置指纹数据（即，对应操作参数的一个或多个阈值的第一集合）包括在装运被验证的现场装置前测量的参数值。例如，装置指令数据包括参数值，其对应于指示被验证的现场装置的过去制造装置参数的值。被验证的现场装置的装置指纹数据是如所供应的参数的值。另外，装置指纹数据也包括与装置特性有关的信息，并且可以是“装置标记”、“装置模型”、“装置ID”、“制造商/供应商ID”和“版本号”的任何一个。至少一个装置指纹数据的成功检索确认验证模块106被连接到被验证的现场装置110-A。

被验证的现场装置的应用指纹数据（即对应操作参数的一个或多个阈值的第二集合）是如在安装和试运行测量装置后所测量的参数的值。例如，被验证的现场装置的应用指纹数据能够在试运行或者在第一次验证期间被生成并且存储在验证装置102的储存库108中。

在一个实施例中，验证模块106连同适配器104根据对应验证定义数据集，测量被验证的现场装置的一个或多个操作参数的一个或多个值。例如，测量的操作参数可包含电压、脉冲、电抗、电容或其组合。

验证模块106随后被配置用于比较测量的值和被验证的现场装置的一个或多个参数的对应阈值。最后，验证模块106基于比较，确定现场装置的状况。在一实施例中，验证模块106包括用于输出验证的结果的验证结果输出模块（未示出）。

在一个实施例中，验证模块106被配置用于每次执行验证时更新被验证的现场装置的一个或多个操作参数的阈值。一个或多个参数的更新的阈值被存储在与被验证的现场装置关联的验证定义数据集中。

图2是示出了根据本公开的一实施例的在图1的验证装置102中部署的适配器104的组件的框图200。具体地说，图2示出了通信模块202、测量模块204、模拟模块206、系统管理员模块208和控制器210。下面进一步详细地描述每个组件。

在一个实施例中，适配器104包括配置成将图1的验证装置102操作地连接到被验证的现场装置（110）的通信模块202。例如，适配器104配置成经由USB、蓝牙、电缆或其组合将验证装置102电连接到被验证的现场装置（110）。在一个实施例中，适配器104配置成与在现场中安装的现场装置（110）进行通信。

适配器104包括配置用于提供诸如电流、电压和脉冲的电激励以便模拟被测试的现场装置中的一个或多个操作的模拟模块206。在一个示范实施例中，为验证磁流量计（现场装置110），可对被测试的现场装置应用模拟在流动条件下的实际流量或过程比较的电激励。基于与现场装置关联的对应验证定义数据集，模拟模块206被配置用于基于现场装置110的类型提供电流、电压和脉冲模拟。验证定义数据集包括要被应用到现场装置以便模拟过程流量条件的电激励的一个或多个值。

在一实施例中，适配器104也包括系统管理员模块208。系统管理员模块208包括被用于存储被验证的现场装置（110）的一个或多个参数的测量的值的存储器。另外，系统管理员模块208包括电池和功率管理能力，其使得用于现场装置（110）的基于模拟的测试的电激励能实现。

图3是示出了用于原地验证多个类型的安装的现场装置的方法300的流程图。在步骤310，基于被验证的现场装置的装置类型标识符，检索/获得与被验证的现场装置关联的验证定义数据集。在步骤320，根据检索的验证定义数据集，测量被验证的现场装置的一个或多个操作参数。在步骤330，比较测量的值和在对应验证定义数据集中提供的被验证的现场装置的一个或多个操作参数的阈值。在步骤340，基于比较，确定被验证的现场装置的状况。

图4示出了根据本公开的一实施例的用于验证电磁流量计的验证装置的示范实现400。具体而言，

一般地，电磁流量计402包括一组场线圈和电极，其中电流被应用到在该流量计体内安装的该组场线圈以生成磁场。在导电媒质通过磁场时，与媒质的速度和磁场密度成比例的电压在电极两端生成。电压由在该流量计体内安装的该组电极测量并且被发送到传送器404，该传送器计算流率。此类流量计（402）在其中准确的流量测量至关重要的多种应用中被使用。然而，对确保流量计测量相对于流量计的规范是准确的，此类流量计的定期验证是重要的。

在示出的图4中，验证装置102包括适配器104和验证模块106。验证装置102被连接到流量计402。在一个实现中，适配器104被连接到流量计402的传感器组合件406和流量计402的传送器404。类似地，验证装置106被操作性地连接到流量计402的传送器404。

验证模块106从图1的储存库108检索与被验证的磁流量计402关联的验证定义数据集，其中该验证定义数据集包括一个或多个参数的阈值（装置指纹数据）。在验证期间，适配器104连同验证模块106基于在验证定义数据集中指定的操作参数，测量传感器的一个或多个组件的一个或多个操作参数的值。一个或多个操作参数可包括但不限于场线圈电阻、场线圈电抗、场线圈隔离、电极阻抗和电极隔离。测量的值由验证模块106使用。验证模块106比较一个或多个参数的测量的一个或多个值和一个或多个参数的阈值，并且基于比较，确定现场装置的状况，包含组件漂移、组件故障及诸如此类。

在本公开的一个实施例中，适配器104配置成通过在流量计402的传送器404两端应用电压（也称为模拟电压或电流）来电激励传送器404以测量传送器（404）稳定性和传送器信号转换准确度。术语“模拟电压”表示与在导电媒质的实际流动期间由该组电极生成的电压类似的电压，然而，模拟电压由适配器104生成并且在验证期间被馈送到传送器404以测量传送器稳定性和传送器信号转换准确度。随后，验证模块106比较表示流率的传送器404的输出和如在对应验证定义数据集中所提供的流率的预期值，以确定传送器或转换错误、传送器信号转换准确度及诸如此类。

进一步，可使用适配器104和验证模块106，测量和验证例如传送器电流输出、到传感器组合件406的传送器控制信号和传送器脉冲输出的各种其它参数和关联值。因此，验证装置102可执行传感器组合件406和传送器404二者的原地验证。

图5示出了根据本公开的一实施例的用于验证pH计的验证装置的另一示范实现500。具体地说，图5示出了诸如pH计502的连接到验证装置102的示范现场装置（110）。一般地，pH计包括配置成测量指示酸度或碱度的在溶液中的氢离子浓度（pH）的玻璃电极和参考电极（也称为pH传感器506）。此类pH计在多种应用中被使用，诸如水pH水平监视、电站冷却剂监视、沉积物分析及诸如此类。然而，对确保pH计测量相对于pH传感器的规范是准确的，定期验证是重要的。

在一个实现中，适配器104被连接到pH传感器506的输出端子和pH计502的传送器504。验证模块106经由适配器104被操作性地连接到pH计502的传送器504和传感器506。

验证模块106从图1的储存库108检索与被验证的pH计502关联的验证定义数据集，其中该验证定义数据集包括一个或多个参数的阈值。在验证期间，适配器104连同验证模块106测量pH计502的一个或多个组件的一个或多个参数的值，其中一个或多个参数可包括但不限于传感器参考阻抗、传感器隔离、传感器玻璃阻抗、传感器和电缆诊断。随后，验证模块106比较一个或多个参数的测量的一个或多个值和一个或多个参数的阈值，并且分析测量以研究组件漂移、组件故障及诸如此类。

在本公开的一个实施例中，适配器104连同验证模块106配置成生成模拟电压（基于验证定义数据集），其被应用到pH计502的传送器504以测量传送器504稳定性和传送器信号转换准确度。术语“模拟电压”表示与在pH传感器506生成的电压类似的电压，然而，模拟电压由适配器104生成并且在验证期间被馈送到传送器504以测量传送器稳定性和传送器信号转换准确度。随后，验证模块106比较表示pH水平的传送器504的输出和预期pH水平（按照验证定义数据集），以确定传送器或转换错误、传送器信号转换准确度及诸如此类。因此，验证装置102可执行pH计502的原地验证。

在一实施例中，验证装置102的储存库108能够通过一个或多个验证定义数据集被更新，以使得验证装置102能执行新现场装置的验证。

相应地，如本文中所公开的用于验证多个类型的安装的现场装置（110）的验证装置102有利于用于最终用户的开发和维护成本、资本支出、营运支出的降低。另外，如本文中所公开的验证装置102允许由于用于所有类型的现场装置的常见外观和感觉和单一装置解决方案的使用的简单性。共用验证装置102也允许对于遗留装置的验证和通过添加用于将来现场装置的验证的新验证定义数据集而用于将来装置的验证。

尽管特定语言已经被用来描述本公开，但由于其的任何限制不是想要的。如对本领域技术人员将显而易见的，可对方法进行各种工作修改以便实现如本文中所教导的发明性概念。

Claims

1.一种用于验证在加工工厂中安装的多个类型的现场装置的验证装置，所述验证装置包括：

a.适配器，所述适配器配置成将所述验证装置操作性地连接到被验证的现场装置；

b.储存库，所述储存库包括多个验证定义数据集，所述验证定义数据集中的每个与来自所述多个类型的现场装置的某个类型的现场装置关联；其中每个验证定义数据集包括用于对应类型的现场装置的一个或多个对应操作参数的阈值的一个或多个集合；以及

c.验证模块，所述验证模块配置用于：

i. 基于所述现场装置的装置类型标识符，从所述储存库获得与所述被验证的现场装置关联的对应验证定义数据集；

ii.根据所述对应验证定义数据集测量所述被验证的现场装置的一个或多个操作参数的一个或多个值；

iii.比较所述一个或多个操作参数的所述测量的值和来自所述一个或多个操作参数的阈值的集合的所述一个或多个操作参数的对应阈值，所述一个或多个操作参数的阈值的集合来自所述对应验证定义数据集；以及

iv.基于所述比较确定所述被验证的现场装置的状况。

2.如权利要求1中要求保护的所述验证装置，其中所述对应验证定义数据集包括所述对应操作参数的一个或多个阈值的第一集合和所述对应操作参数的一个或多个阈值的第二集合，其中所述第一集合的所述阈值基于在所述被验证的现场装置的生产时所述一个或多个操作参数的参考值；并且其中所述一个或多个操作参数的所述阈值基于在所述加工工厂在所述被验证的现场装置的安装时测量的所述操作参数的一个或多个值。

3.如权利要求1中要求保护的所述验证装置，其中每个验证定义数据集进一步包括要应用到对应类型的现场装置的电激励参数的一个或多个值，并且其中所述适配器配置成通过根据与所述被验证的现场装置关联的所述对应验证定义数据集的所述电激励参数的所述一个或多个值提供电激励来在所述被验证的现场装置的操作参数的一个或多个值的测量前激励所述被验证的现场装置。

4.如权利要求1中要求保护的所述验证装置，其中所述验证模块被配置用于更新所述被验证的现场装置的所述一个或多个操作参数的所述阈值。

5.一种用于验证在加工工厂中安装的现场装置的方法，所述方法包括：

i.基于所述现场装置的装置类型标识符，从储存库获得与所述现场装置关联的对应验证定义数据集；

ii. 根据所述对应验证定义数据集测量所述现场装置的一个或多个操作参数的一个或多个值；

iv. 基于所述比较，确定所述现场装置的状况，其中所述对应验证定义数据集包括所述对应操作参数的一个或多个阈值的第一集合和所述对应操作参数的一个或多个阈值的第二集合，其中所述第一集合的所述阈值基于在被验证的所述现场装置的生产时所述一个或多个操作参数的参考值；并且其中所述一个或多个操作参数的所述阈值基于在所述加工工厂在被验证的所述现场装置的安装时测量的所述操作参数的一个或多个值。

6.如权利要求5中要求保护的所述方法，所述方法进一步包括基于与所述现场装置关联的对应验证定义数据集，提供电激励到所述现场装置的一个或多个组件，其中所述对应验证定义数据集包括要应用到所述对应类型的现场装置的电激励参数的一个或多个值。