MX2014015033A - Métodos y aparato para controlar y/o monitorear un accionador neumático. - Google Patents

Métodos y aparato para controlar y/o monitorear un accionador neumático.

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Abstract

Se describen métodos y aparatos para controlar y/o monitorear un accionador neumático. Un aparato de ejemplo incluye un procesador para ejecutar una aplicación de control, un sensor de posición para monitorear una posición de una válvula acoplada a un accionador neumático, donde el sensor de posición proporciona información de posición de la válvula con respecto a la aplicación de control, y una válvula de enganche para proporcionarle una señal neumática al accionador, donde la válvula de enganche y la señal neumática serán controladas por la aplicación de control en función de al menos uno de la información de posición o una señal de control de un dispositivo separado en un sistema de control del proceso.

Description

MÉTODOS Y APARATO PARA CONTROLAR Y/O MONITOREAR UN ACCIONADOR NEUMÁTICO Campo de la Invención 5 Esta descripción se refiere generalmente a sistemas de control de procesos y, más particularmente, a metodos y aparato para controlar y/o monitorear un accionador neumático.
Antecedentes de la Invención Los sistemas de control de procesos, como los usados en 10 procesos químicos, de petróleo u otros, típicamente incluyen uno o más controladores del proceso y dispositivos de entrada/salida (l/O por sus siglas en inglés) acoplados de manera comunicativa a al menos una estación de trabajo del hospedador u operario y a uno o más instrumentos o dispositivos de campo mediante buses ís análogos, digitales o análogos/digitales combinados usando cualquier medio de comunicación (por ejemplo, cableado, inalámbrico, etcétera) y protocolos (por ejemplo, Fieldbus, Profibus®, HART®, etcétera) deseados. Los dispositivos de campo, que pueden ser, por ejemplo, válvulas, posicionadores de 20 válvula, interruptores y transmisores (por ejemplo, sensores de temperatura, presión y velocidad de flujo), realizan funciones de control del proceso dentro del proceso tal como abrir y cerrar válvulas y medir los parámetros de control del proceso. Los controladores reciben señales indicativas de las medidas del 25 proceso realizadas por los dispositivos de campo, procesan esta información para implementar una rutina de control y generan señales de control que se envían a traves de los buses u otras líneas de comunicación a los dispositivos de campo para que controlen el funcionamiento del proceso. De esta manera, los controladores pueden ejecutar y coordinar estrategias o rutinas de control usando los dispositivos de campo mediante los buses y/u otros enlaces de comunicación que acoplan los dispositivos de campo comunicativamente.
La información de los dispositivos de campo y/o el controlador frecuentemente se encuentra disponible en una autopista de datos o red de comunicación de uno o más dispositivos de hardware, tales como estaciones de trabajo del operario, computadoras personales, historiadores de datos, generadores de informes, bases de datos centralizadas, etcétera. Dichos dispositivos típicamente se colocan en salas de control y/u otras ubicaciones situadas remotamente en relación con el entorno de la planta más riguroso. Estos dispositivos de hardware, por ejemplo, accionan aplicaciones que le permiten a un operario realizar cualquiera de una variedad de funciones con respecto al proceso de un sistema de control del proceso, tal como ver el estado actual del proceso, cambiar un estado en funcionamiento, cambiar la configuración de una rutina de control del proceso, modificar el funcionamiento de los controladores del proceso y/o dispositivos de campo, ver las alarmas generadas por los dispositivos de campo y/o controladores del proceso, simular el funcionamiento del proceso con el fin de capacitar al personal y/o evaluar el proceso, etcetera.
Breve Descripción de la Invención Se describen métodos y aparato para controlar y/o monitorear un accionador neumático. Un aparato de ejemplo incluye un procesador para ejecutar una aplicación de control, un sensor de posición para monitorear una posición de una válvula acoplada a un accionador neumático, el sensor de posición para proporcionar información de posición de la válvula con respecto a la aplicación de control , y una válvula de enganche para proporcionarle una señal neumática al accionador, la válvula de enganche y la señal neumática serán controladas por la aplicación de control en función de al menos uno de la información de posición o una señal de control de un dispositivo separado en un sistema de control del proceso.
Un método de ejemplo implica procesar las configuraciones de control mediante un procesador en un dispositivo de control montado sobre un accionador neumático acoplado a una válvula, el dispositivo de control comprende un sensor de posición , que monitorea una posición de la válvula mediante el sensor de posición, y le proporciona una señal neumática mediante el dispositivo de control al accionador para que mueva la válvula, la señal neumática se determina en función de la configuración de control y la posición monitoreada de la válvula.
Breve Descripción de las Figuras Figura 1 es una ilustración esquemática de un ejemplo de sistema de control del proceso en el cual se pueden implementar las enseñanzas de esta descripción .
Figura 2 ilustra una manera de ejemplo de implementación del dispositivo de control de ejemplo de Figura 1 .
Figura 3A, Figura 3B y Figura 3C son vistas superior, lateral e inferior respectivas del dispositivo de control de ejemplo de Figura 2.
Figura 4 ilustra el dispositivo de control de ejemplo de la Figura 3A, Figura 3B y Figura 3C montado en un accionador rotativo acoplado a una válvula rotativa.
Figura 5A y Figura 5B ilustran las vistas trasera y lateral respectivas del dispositivo de control de ejemplo de Figura 3A, Figura 3B y Figura 3C montado en un accionador lineal acoplado a una válvula lineal.
Figura 6 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control de ejemplo de Figura 2 para controlar y/o monitorear un accionador neumático.
Figura 7 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control de ejemplo de Figura 2 que se calibrará para usar con una válvula particular.
Figura 8 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control de ejemplo de Figura 2 para analizar el movimiento de una válvula.
Figura 9 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control de ejemplo de Figura 2 para detectar y responder a error o errores en un sistema de control del proceso asociado a una válvula.
Figura 10 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control de ejemplo de Figura 2 para cambiar una posición de válvula por un período de tiempo establecido.
Figura 1 1 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control de ejemplo de Figura 2 para retrasar el movimiento de una válvula.
Figura 12 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control de ejemplo de Figura 2 para proporcionar información diagnóstica asociada a una válvula.
Figura 13 es una ilustración esquemática de una plataforma de procesador de ejemplo que puede usarse y/o programarse para ejecutar los procesos de ejemplo de la Figura 6, Figura 7, Figura 8, Figura 9, Figura 10, Figura 1 1 y Figura 12 para implementar el dispositivo de control de ejemplo de Figura 2, y/o, más generalmente, el sistema 100 de ejemplo de Figura 1 .
Descripción Detallada de la Invención En los sistemas de control del proceso, así como tambien en sistemas de calefacción , ventilación y aire acondicionado (HVAC o Climatización), a menudo hay varias válvulas que permanecen en funcionamiento durante períodos de tiempo prolongados sin cambio en la posición de un miembro de control de flujo en estas. Por ejemplo, una válvula de cierre de seguridad puede permanecer en una posición abierta a menos que se active por una falla en el sistema. Las válvulas que no se mueven con mucha frecuencia (es decir, el disco, la toma u otro miembro de control de flujo de la válvula que no se mueven con mucha frecuencia) pueden atascarse de modo que no funcionan como se espera cuando es necesario. Como tal, la fiabilidad general de un sistema depende de la confianza que tienen los operarios (y/o ingenieros) que manipulan el sistema en que dichas válvulas se moverán cuando sea necesario. Por consiguiente, hay métodos conocidos que mueven válvulas parar analizar y/o verificar el movimiento de las válvulas y/o identificar válvulas atascadas (por ejemplo, procedimientos de prueba de recorrido parcial) . Además de verificar el movimiento de la válvula, ejercitar las válvulas de esta manera también puede ayudar a prevenir que las válvulas se atasquen, extendiendo así la vida útil de las válvulas.
Aunque se conocen procedimientos de prueba de recorrido parcial y otros procedimientos de seguridad de movimiento de válvula, el costo de conectar cada válvula en un sistema de control (que pueden ser cientas o incluso miles) a la red de un sistema de control para monitorear cada válvula y/o permitir la acción automática y la información de posicionamiento de cada válvula es prohibitivo. Como resultado, se les puede pedir a los operarios que lleven el registro de cuándo es necesario analizar las válvulas e iniciar tales pruebas, restándole así tiempo y atención a otros aspectos del sistema de control. Además, incluso cuando las válvulas están configuradas para ser monitoreadas y/o controladas dentro de un sistema de control, muchos componentes están involucrados, lo que resulta en complejidad y costo aumentado en la configuración, funcionamiento y mantenimiento del sistema. Por ejemplo, los componentes en dichos sistemas pueden incluir un hospedador de sistema de control para definir las secuencias de control para analizar el movimiento de la válvula, un controlador para implementar las secuencias de control y proporcionarle una señal a un accionador para que mueva la válvula, componentes para comunicarle la señal de control al accionador de la válvula (por ejemplo, cables físicos o un acceso inalámbrico), un posicionador o solenoide que accione el accionador y/o un sensor de posición para verificar el movimiento y/o posición de la válvula.
De acuerdo con las enseñanzas descritas en la presente, se describe un dispositivo de control de ejemplo que supera al menos los obstáculos mencionados anteriormente de las válvulas accionadas neumáticamente. Como se describe más detalladamente a continuación , el dispositivo de control de ejemplo puede estar montado directamente en un accionador neumático para proporcionar una señal neumática para mover el accionador (por ejemplo, para mover un miembro de control de flujo de una válvula acoplada al accionador) . De manera adicional, el dispositivo de control de ejemplo puede incluir un procesador para implementar localmente las rutinas lógicas y/o de control usadas para controlar la válvula. Además, el dispositivo de control de ejemplo puede incluir un sensor para obtener la información de posición para verificar el movimiento de la válvula . Por lo tanto, el dispositivo de control de ejemplo descrito en la presente permite el monitoreo y control completo de una válvula. Tambien , debido a que el dispositivo de control de ejemplo puede estar montado directamente en el accionador de la válvula , el control puede realizarse localmente, aumentando así la eficacia en el sistema al evitar la necesidad de comunicar los datos de nuevo a un hospedador de sistema para análisis y luego esperar una respuesta que proporciona la señal de control. Además, aunque el dispositivo de control de ejemplo descrito en la presente puede estar configurado para controlar una válvula independientemente, el dispositivo de control de ejemplo también puede estar configurado para interactuar con otros componentes dentro de un sistema de control. Estos y otros aspectos del dispositivo de control de ejemplo se describirán más detalladamente a continuación en relación con cada una de las figuras proporcionadas. De manera adicional, aunque el aparato y metodos descritos en la presente se describen en relación con controlar y/o monitorear un accionador neumático que está acoplado a una válvula, de manera alternativa, el accionador neumático controlado y/o monitoreado puede estar acoplado a cualquier dispositivo controlado neumáticamente.
Figura 1 es una ilustración esquemática de un ejemplo de sistema de control del proceso 100 en el cual se pueden implementar las enseñanzas de esta descripción . El sistema de control del proceso 100 de ejemplo puede ser cualquiera de un sistema de control distribuido (DCS), un sistema de supervisión , control y adquisición de datos (SCADA) , un sistema HVAC o cualquier otro sistema de control. El sistema 100 de ejemplo de Figura 1 incluye uno o más controladores del proceso (uno de los cuales se designa con el número de referencia 102), una o más estaciones del operario (una de las cuales se designa con el número de referencia 104) y una o más estaciones de trabajo (una de las cuales se designa con el número de referencia 106) . El controlador del proceso 102 de ejemplo, la estación del operario 104 de ejemplo y la estación de trabajo 106 de ejemplo están acoplados comunicativamente mediante un bus y/o red de área local (LAN) 108, que comúnmente se denomina como red de control de aplicación (ACN).
El controlador 102 de ejemplo de Figura 1 puede ser, por ejemplo, un controlador DeltaV™ vendido por Fisher-Rosemount Systems, I n c . , una empresa de Emerson Process Management. Sin embargo, se puede usar cualquier otro controlador en su lugar. Además, aunque se muestra un solo controlador 102 en Figura 1 , se pueden acoplar controladores y/o plataformas de 5 control del proceso adicionales de cualquier tipo y/o combinaciones de tipos deseados a la LAN 108. En cualquier caso, el controlador 102 de ejemplo realiza una o más rutinas de control del proceso asociadas al sistema de control del proceso 100 que han sido generadas por un ingeniero de sistemas y/u otro ío operario de sistemas, usando la estación del operario 104 y que han sido descargadas y/o ejemplificadas en el controlador 102.
La estación del operario 104 de ejemplo de Figura 1 le permite al operario revisar y/operar una o más pantallas de ís visualización y/o aplicaciones que hacen posible que el operario vea las variables, estados, condiciones, alarmas del sistema de control del proceso; cambie la configuración del sistema de control del proceso (por ejemplo, puntos de ajuste, estados de funcionamiento, desconectar alarmas, silenciar alarmas, 20 etcetera); configurar y/o calibrar dispositivos dentro del sistema de control del proceso 100; realizar diagnósticos de los dispositivos dentro del sistema de control del proceso 100; y/o de otra forma interactuar con dispositivos dentro del sistema de control del proceso 100. 25 La estación de trabajo 106 de ejemplo de Figura 1 puede estar configurada como una estación de aplicación para llevar a cabo una o más aplicaciones de teenolog ía de la información, aplicaciones de interacción con el usuario y/o aplicaciones de comunicación. Por ejemplo, la estación de trabajo 106 puede estar configurada para llevar a cabo aplicaciones principalmente relacionadas con el control del proceso, mientras otra estación de aplicación (no se muestra) puede estar configurada para llevar a cabo aplicaciones principalmente de comunicación que permiten que el sistema de control del proceso 100 se comunique con otros dispositivos o sistemas usando cualquier medio de comunicación (por ejemplo, inalámbrico, cableado, etcetera) y protocolos (por ejemplo, HTTP, SOAP, etcétera) deseados. La estación del operario 104 de ejemplo y la estación de trabajo 106 de ejemplo de Figura 1 puede implementarse usando una o más estaciones de trabajo y/o cualquier otro sistema de computadora y/o sistema de procesamiento adecuado. Por ejemplo, la estación del operario 104 y/o la estación de trabajo 106 puede implementarse usando computadoras personales de procesador único, estaciones de trabajo de procesador único o múltiple, etcétera.
La LAN 108 de ejemplo de Figura 1 puede implementarse usando cualquier medio de comunicación y protocolo deseado. Por ejemplo, la LAN 108 de ejemplo puede basarse en un esquema de comunicación Ethernet cableado y/o inalámbrico. Sin embargo, podrían usarse cualquier otro medio o medios de comunicación y/o protocolo/s adecuado/s. Además, aunque se ilustra una sola LAN 108 en Figura 1 , se pueden usar más de una LAN y/o partes alternativas del hardware de comunicación para proporcionar vías de comunicación redundantes entre los sistemas de ejemplo de Figura 1 .
El controlador 102 de ejemplo de Figura 1 está acoplado a una pluralidad de dispositivos de campo inteligentes 1 10, 1 12 y 1 14 a traves de un bus de datos 1 16 y un acceso de entrada/salida (l/O) 1 18. Los dispositivos de campo inteligentes 1 10, 1 12 y 1 14 pueden ser válvulas, accionadores, sensores, etcétera conformes a Fieldbus, en cuyo caso los dispositivos de campo inteligentes 1 10, 1 12 y 1 14 se comunican mediante el bus de datos 1 16 usando el conocido protocolo Foundation Fieldbus. Por supuesto, se pueden usar en su lugar otros tipos de dispositivos de campo inteligentes y protocolos de comunicación. Por ejemplo, los dispositivos de campo inteligentes 1 10, 1 12 y 1 14 pueden ser en cambio dispositivos conformes a Profibus y/o HART que se comunican mediante el bus de datos 1 16 usando los conocidos protocolos de comunicación Profibus y HART. Se pueden acoplar dispositivos l/O adicionales (similares y/o idénticos al acceso l/O 1 18) al controlador 102 para permitir que grupos adicionales de dispositivos de campo inteligentes, que pueden ser dispositivos de Foundation Fieldbus, HART, etcétera. , se comuniquen con el controlador 102.
Además de los dispositivos de campo inteligentes 1 10, 1 12 y 1 14 de ejemplo, uno o más dispositivos de campo no inteligentes 120 y 122 pueden acoplarse comunicativamente al controlador 102 de ejemplo. Los dispositivos de campo no inteligentes 120 y 122 de ejemplo de Figura 1 pueden ser, por ejemplo, dispositivos convencionales de 4-20 miliamp (mA) o 0-24 volts de corriente continua (VDC) que se comunican con el controlador 102 mediante los enlaces cableados respectivos.
Además, como se describe en la presente, otros dispositivos de campo (tal como un accionador neumático 124) pueden interactuar con el resto del sistema 100 de ejemplo mediante un dispositivo de control 126. El dispositivo de control 126 puede estar próximo al accionador 124 (por ejemplo, montado en el accionador 124) para proporcionar control local para que el accionador 124 mueva una válvula correspondiente. El control local aumenta la eficacia mientras que el monitoreo, el análisis y la respuesta controlada a la información de posicionamiento pueden lograrse mediante el mismo dispositivo, evitando de esta manera el tiempo y recursos necesarios para comunicar los datos a un hospedador del sistema mediante, por ejemplo, una red de comunicación y luego recibir nuevamente las señales de control a traves de esa red. Para controlar el accionador 124, el dispositivo de control 126 de ejemplo incluye una salida neumática para proporcionarle señales neumáticas al accionador 124, un sensor de posición para monitorear el movimiento real del accionador 124 y/o de la válvula correspondiente, y un procesador para analizar los datos de información de posicionamiento e implementar algoritmos de control locales. En algunos ejemplos, el dispositivo de control 126 de ejemplo permite comunicación cableada y/o inalámbrica entre el accionador 124 y el controlador 102 y/u otros componentes dentro del sistema 100 (por ejemplo, controladores lógicos programables (PLC) y/u otros dispositivos de campo 1 10, 1 12, 1 14). Una manera de ejemplo de implementar el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 1 se describe a continuación en conexión con Figura 2.
Aunque Figura 1 ilustra un sistema de control del proceso 100 de ejemplo dentro del cual se pueden usar de manera ventajosa los metodos y aparato para monitorear, analizar y/o controlar una válvula de control descrita en la presente, los métodos y aparato descritos en la presente pueden , si se desea, usarse de manera ventajosa en otros sistemas de planta del proceso y/o de control del proceso de mayor o menor complejidad (por ejemplo, que tiene más de un controlador, a través de más de una ubicación geográfica, etcétera) que el ejemplo ilustrado de Figura 1 .
Figura 2 ilustra una manera de ejemplo para implementar el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 1 . El dispositivo de control 126 de ejemplo incluye un procesador 200, una interfaz del operario 202 , una interfaz de comunicación 204, un sensor de posición 206, una válvula de enganche 208 y suministro de energía 210. El procesador 200 de ejemplo del dispositivo de control 126 de ejemplo ejecuta una o más aplicaciones para implementar rutinas de control al ¡nteractuar con la interfaz del operarlo 202 de ejemplo, la Interfaz de comunicación 204 de ejemplo, el sensor de posición 206 de ejemplo y la válvula de enganche para controlar localmente el accionador neumático 124 para mover una válvula 212. El accionador neumático 124 puede ser cualquier accionador neumático lineal o rotatorio adecuado usado para accionar cualquier válvula lineal o rotatoria . El accionador neumático 124 puede ser usado de manera alternativa para accionar cualquier otro elemento controlado neumáticamente de un sistema de control de proceso.
Para permitir que los operarios interactúen con el dispositivo de control de ejemplo 126 a través del procesador 200, la interfaz del operario 202 de ejemplo incluye cualquier tipo de componentes de salida (por ejemplo, una pantalla LCD) y cualquier tipo de componentes de entrada (por ejemplo, botones pulsadores, pantallas táctiles, etcétera). De manera adicional, la interfaz de comunicación 204 de ejemplo permite que los operarios interactúen con el dispositivo de control 126 de ejemplo a través de cualquier dispositivo o dispositivos externos adecuados tales como, por ejemplo, una aplicación hospedadora de sistema de control de proceso y/u otra aplicación o aplicaciones (por ejemplo, implementadas en la estación del operario 104 y/o la estación de aplicación 106 de Figura 1 ), una computadora laptop, un dispositivo móvil (por ejemplo, un teléfono inteligente y/o un comunicador de campo portátil), etcetera. Además, la interfaz de comunicación 204 de ejemplo de Figura 2 permite al dispositivo de control interactuar con un controlador (por ejemplo, el controlador 102), con otros dispositivos de campo (por ejemplo, los dispositivos de campo 1 10, 1 12, 1 14 de Figura 1 ) y/o con cualquier otro componente dentro del sistema de control del proceso 100 de ejemplo de Figura 1 .
El sensor de posición 206 del dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2 se emplea para monitorear la posición y/o el movimiento de la válvula 212 basada en el movimiento del accionador 124 y para proporcionar información de posicionamiento al procesador 200. Por consiguiente, el sensor de posición 206 se ubica dentro del dispositivo de control 126 y el dispositivo de control 126 se monta sobre o de otra manera se ubica próximo al accionador 124 en una manera que permita que el sensor de posición 206 obtenga una lectura deseada tal como se describe en mayor detalle en relación con las Figuras 3A-5B.
La válvula de enganche 208 en el ejemplo ilustrado es controlada por el procesador 200 para proporcionar una señal neumática al accionador neumático 124. Por consiguiente, se proporciona una fuente de energía neumática 214 a la válvula de enganche 208. La válvula de enganche 208 puede ser accionada para proporcionar una o más salidas neumáticas 216 para accionar el accionador 124. En el ejemplo ilustrado, cualquier exceso de presión neumática recibida de la fuente de energía neumática 214 se libera del dispositivo del control 126 como escape neumático 218.
El dispositivo de control de ejemplo 126 puede tambien incluir el suministro de energía 210. En algunos ejemplos, el suministro de energía 210 puede ser una batería interna y/o un módulo de batería para contener completamente toda la funcionalidad del dispositivo de control 126 dentro de un revestimiento descrito en relación con las Figuras 3A-3C . En otros ejemplos, el suministro de energía 210 del dispositivo de control 126 puede ser alimentado desde una fuente de energ ía externa a través de cualquier cable de energía adecuado.
Uno o más de los elementos, procesos y/o dispositivos ilustrados en Figura 2 pueden ser combinados, divididos, reorganizados, omitidos, eliminados y/o implementados de cualquier otra manera. Además, el procesador 200 de ejemplo, el interfaz operario 202 de ejemplo, las interfaces de comunicación 204 de ejemplo, el sensor de posición 206 de ejemplo, la válvula de enganche 208 de ejemplo y el suministro de energía 210 de ejemplo y/o, más generalmente, el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2 pueden ser implementados por hardware, software, firmware y/o cualquier combinación de hardware, software y/o firmware. Por lo tanto, cualesquiera del procesador 200 de ejemplo, la interfaz del operario 202 de ejemplo, la o las interfaces de comunicación 204 de ejemplo, el sensor de posición 206 de ejemplo, la válvula de enganche 208 de ejemplo y el suministro de energía 210 de ejemplo y/o, más generalmente, el dispositivo de control 126 de ejemplo podrían ser implementados por uno o más circuitos, procesadores programables, circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC), dispositivos de lógica programables (PLD) y/o dispositivos de lógica programables de campo (FPLD), etcetera. Además, el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2 puede incluir uno o más elementos, procesos y/o dispositivos además de, o en vez de, aquellos ilustrados en Figura 2, y/o pueden incluir más de uno de cualquiera o todos los elementos, procesos y dispositivos ilustrados.
Las Figuras 3A-3C son vistas superior, lateral e inferior respectivas del dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2. Tal como se ilustra en Figura 3A, el dispositivo de control 126 de ejemplo comprende un revestimiento 300 para contener componentes internos. Además, el dispositivo de control 126 de ejemplo de las Figuras 3A-3C puede tener una antena 302 para comunicarse inalámbricamente con otros dispositivos y/u otros componentes de un sistema de control del proceso (por ejemplo, el sistema 100 de Figura 1 ) sin que sean necesarias conexiones cableadas. En otros ejemplos, el dispositivo de control 126 puede estar unido por cables al sistema de control de proceso 100. En algunos ejemplos, el revestimiento 300 está diseñado para ser intrínsecamente seguro para permitir el uso del dispositivo de control 126 en ambientes peligrosos (por ejemplo, clase I - gases o vapores inflamables, clase I I - polvo combustible, etcetera) que pueden presentar un riesgo de explosión u otro peligro.
En el ejemplo ilustrado, el dispositivo de control 126 incluye 5 una pantalla LCD 304 y botones 306, como componentes de la interfaz del operario 202 de Figura 2, a través de la cual un operario puede interactuar con el dispositivo de control 126. El dispositivo de control 126 de ejemplo puede incluir también un canal 308 a través del cual puede moverse un imán y/o una matriz ío magnética para ser monitoreada por un sensor de posición (por ejemplo, el sensor de posición 206 de ejemplo de Figura 2) . Por lo tanto, el sensor de posición 206 de ejemplo se ubica dentro del dispositivo de control 126 de ejemplo a lo largo del canal 308 para detectar el movimiento del imán y/o matriz magnética en una 15 forma sin vinculación y/o sin contacto. De esta manera, el movimiento del accionador 124 y la válvula correspondiente 212 puede monitorearse de forma discreta al acoplar el imán y/o matriz magnética a un eje o vástago del accionador 124 y posicionado dentro del canal 308. Para auxiliar el alineamiento 20 del imán y/o matriz magnética que está acoplada al accionador 124 con el canal 308, el dispositivo de control 126 de ejemplo puede tener agujeros de colada 310 a través de los cuales el dispositivo 126 puede ser montado ya sea directa o indirectamente sobre el accionador 124. 25 El dispositivo de control 126 de ejemplo de las Figuras 3A- 3C tambien incluye los puertos neumáticos 312 , 314, 316, 318, 320, entre los cuales se incluye un puerto de suministro neumático 314 para conectar una fuente de energía neumática (por ejemplo, la fuente de energ ía neumática 214 de Figura 2) al 5 dispositivo de control 126, el primer y segundo puerto de control 318, 320 para proporcionar salidas neumáticas (por ejemplo, 216 de Figura 2) para accionar el accionador 124 (por ejemplo, a través de tubos conectores) y el primer y segundo puertos de escape 312, 316 que corresponden a los puertos de control 318, ío 320.
Figura 4 ilustra el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 3 montado en un accionador rotativo 400 acoplado a una válvula rotativa 402. En el ejemplo ilustrado, el accionador 400 es un accionador rotativo de doble acción que incluye el primer y el 15 segundo puerto de entrada neumático 404, 406 para estar en comunicación con el primer y el segundo puerto de control correspondiente 318, 320 de Figura 3C (por ejemplo, a través de tuberías) para recibir una señal neumática ya sea para abrir o cerrar la válvula 402. 20 El dispositivo de control 126 de ejemplo se encuentra montado sobre el accionador 400 a través un soporte de montaje 408 para asegurar el dispositivo de control 126 próximo al accionador 400. En el ejemplo ¡lustrado, se monta una matriz magnética 410 sobre el eje del accionador en el extremo opuesto 25 a la válvula 402. El soporte de montaje 408 y la matriz magnética 410 son de cualquier tamaño y/o forma adecuada para permitir que la matriz magnetica 410 esté posicionada dentro del canal 308 del dispositivo de control 126 de ejemplo. De esta manera, mientras el accionador 400 abre y/o cierra la válvula 402, el dispositivo de control 126 puede obtener información de posicionamiento a través del sensor de posición 206 (Figura 2) al detectar la rotación de la matriz magnética 410 dentro del canal 308. Con la información de posición , el dispositivo de control 126 puede entonces ajustar la válvula 402 basada en algoritmos de control ejecutados a través del procesador 200 y/o basados en señales de control recibidas a través de un hospedador de sistema de control y/o cualquier otro dispositivo externo.
Las Figuras 5A y 5B ilustran las vistas trasera y lateral respectivas del dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 3 montado en un accionador lineal 500 acoplado a una válvula lineal 502. En el ejemplo ilustrado, se asegura el dispositivo de control 126 de ejemplo directamente al accionador 500 a través de pernos 504 enroscados en los agujeros de colada 310 del dispositivo de control 126 a través de una pierna 506 del yugo del accionador 500. Sin embargo, en otros ejemplos, el dispositivo de control 126 puede ser montado sobre el accionador 500 indirectamente a través de cualquier abrazadera, pinza y/u otras medios adecuados. El dispositivo de control 126 de ejemplo se encuentra orientado con relación al accionador 500 de modo que el canal 308 se encuentra paralelo a un vástago 508 del accionador. Además, el dispositivo de control 126 de ejemplo se encuentra posicionado de modo que los puertos neumáticos 312, 314, 316, 318, 320 son accesibles para permitir que los tubos sean unidos y el canal 308 sea accesible para recibir una matriz magnética 510.
El ejemplo ilustrado de Figuras 5A y 5B también muestran un conjunto de soportes 512 de matriz magnética usado para unir la matriz magnética 510 al vástago del accionador 508 y mantener la matriz magnética 510 dentro del canal 308 del dispositivo de control 126 de ejemplo. De esta manera, mientras el vástago 508 del accionador se mueve para abrir y/o cerrar la válvula 502, la matriz magnética 510 se mueve dentro del canal 308 para permitir que el sensor de posición 206 del dispositivo de control 126 monitoree el movimiento. Los movimientos monitoreados proporcionan información de posición de la válvula 502 para permitir que el dispositivo de control 126 ajuste la válvula 502 basada en algoritmos de control ejecutados a través del procesador 200 y/o basados en señales de control recibidas a través de un hospedador de sistema de control y/o cualquier otro dispositivo externo.
Las Figuras 6-12 son diagramas de flujo representativos de procesos de ejemplo que pueden llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2 para controlar un accionador neumático y/o monitorear una válvula correspondiente. Más particularmente, los procesos de ejemplo de las Figuras 6-12 pueden ser representativos de instrucciones legibles por máquma que comprenden un programa para la ejecución por parte de un procesador, tal como el procesador 1312 mostrado en la plataforma procesadora 1300 de ejemplo discutida precedentemente en relación a Figura 13. El programa puede estar incorporado en software almacenado en un medio tangible legible por computadora tal como un CD-ROM, un disquete, un disco duro, un disco versátil digital (DVD), un disco BluRay o una memoria asociada con el procesador 1312. De manera alternativa, alguno o todos los procesos de ejemplo de las Figuras 6-12 se pueden implementar usando cualesquiera combinaciones de circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC) , dispositivos lógicos programables (PLD), dispositivos lógicos programables de campo (FPLD) , lógica discreta, hardware, firmware, etcetera. Además, una o más de las operaciones de ejemplo de las Figuras 6-12 se pueden implementar manualmente o en cualesquiera combinaciones de cualquiera de las téenicas que anteceden, por ejemplo, cualquier combinación de firmware, software, lógica discreta y/o hardware. Además, aunque los procesos de ejemplo se describen principalmente con referencia al dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2, se pueden usar muchos otros métodos para implementar los procesos de ejemplo ilustrados en las Figuras 6-12. Por ejemplo, el orden de ejecución de los bloques se puede cambiar y/o algunos de los bloques descritos se pueden cambiar, eliminar o combinar. Adicionalmente, toda o cualquier parte de cada uno de los procesos de ejemplo de las Figuras 6-12 se puede realizar secuencialmente y/o realizar en paralelo mediante, por ejemplo, líneas de procesamiento, procesadores, dispositivos, lógica discreta, circuitos, etcetera. , separados.
Como se mencionó anteriormente, los procesos de ejemplo de las Figuras 6-12 se pueden implementar usando instrucciones codificadas (por ejemplo, instrucciones legibles por computadora) almacenadas en un medio tangible legible por computadora como un disco duro, una memoria instantánea, una memoria de solo lectura (ROM), un disco compacto (C D), un disco versátil digital (DVD), un caché, una memoria de acceso aleatorio (RAM) y/u otro medio de almacenamiento en el que se almacena información por cualquier duración (por ejemplo por períodos de tiempo prolongados, permanentemente, instancias breves, para regular temporalmente la información que está en memoria intermedia o en caché). Tal como se usa en la presente, el término medio tangible legible por computadora se define expresamente para que incluya cualquier tipo de almacenamiento legible por computadora y para que excluya señales de propagación . De manera adicional o alternativa, los procesos de ejemplo de las Figuras 6-12 se pueden implementar usando instrucciones codificadas (por ejemplo, instrucciones legibles por computadora) almacenadas en un medio no transitorio legible por computadora como un disco duro, una memoria instantánea, una memoria de solo lectura, un disco compacto, un disco versátil digital, un cache, una memoria de acceso aleatorio y/u otro medio de almacenamiento en el que se almacena información por cualquier duración (por ejemplo por períodos de tiempo prolongados, permanentemente, instancias breves, para regular temporalmente la información que está en memoria intermedia o en caché. Tal como se usa en la presente, cuando se usa la frase "al menos" como término de transición en un preámbulo de una reivindicación, éste es abierto de la misma manera en que el término "comprende" es abierto. Por lo tanto, una reivindicación usando "al menos" como el término de transición en su preámbulo puede incluir elementos además de aquellos enumerados expresamente en la reivindicación.
Figura 6 es un diagrama de flujo representativo de un portador de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2 para controlar y/o monitorear un accionador neumático. El proceso de ejemplo comienza cuando un dispositivo de control (por ejemplo, el dispositivo de control 126 de ejemplo) recibe parámetros o configuraciones de control para mover una válvula (por ejemplo, 212) (bloque 600). En algunos ejemplos, las configuraciones de control serán recibidas de un operario a través de dispositivos externos en comunicación con el dispositivo de control (por ejemplo, 126) a través de una o más interfaces de comunicación (por ejemplo, 204) . Por ejemplo, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) puede recibir configuraciones de control de cualesquiera de gn hospedador de sistema SCADA, un hospedador DCS, un controlador, un comunicador de campo portátil o cualquier otro componente de un sistema de control del proceso. En otros ejemplos, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) puede recibir las configuraciones de control de un operario a traves de un interfaz del operario (por ejemplo, 202) incorporado directamente en el dispositivo de control (por ejemplo, 126) . En algunos ejemplos, la o las interfaces de comunicación (por ejemplo, 204) permiten la comunicación inalámbrica entre lós diferentes componentes. En otros ejemplos, los diferentes componentes pueden estar conectados físicamente.
Basándose en las configuraciones de control, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) proporciona una señal neumática al accionador (por ejemplo, 124) (bloque 602). En algunos ejemplos, la configuración de control puede ser una señal de control específica. En tales ejemplos, un procesador (por ejemplo, 200) dentro del dispositivo de control (por ejemplo, 126) puede convertir la señal de control en una señal neumática y accionar una válvula de enganche (por ejemplo, 208) para proporcionar la cantidad apropiada de energía neumática al accionador (por ejemplo, 124). En otros ejemplos, las configuraciones de control pueden ser valores de parámetros medidos de otros dispositivos de campo dentro del sistema de control . En tales ejemplos, el procesador (por ejemplo, 200) puede ejecutar algoritmos de control para determinar cuál debería ser la señal de control apropiada y luego convertirla en una señal neumática para darle energía al accionador (por ejemplo, 124). Por lo tanto, mientras el dispositivo de control (por ejemplo, 126) puede controlar el accionador (por ejemplo, 124) enviando instrucciones desde un hospedador de sistema de control de proceso remoto y/u otro dispositivo, el control del accionador (por ejemplo, 124) puede ser logrado completamente de forma local por el dispositivo de control (por ejemplo, 126). Tal como se describe más exhaustivamente a continuación , en algunos ejemplos, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) puede implementar algoritmos de control de forma local basándose en información de posicionamiento recibida a traves de un sensor de posición (por ejemplo, 206) del dispositivo de control (por ejemplo, 126) mientras se basa en los datos de otros componentes en el sistema de control a través un hospedador del sistema y/u otro dispositivo. En otros ejemplos, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) puede comunicarse directamente con otros dispositivos de campo (por ejemplo, por una red en malla inalámbrica) para permitir que dispositivo de control (por ejemplo, 126) adquiera directamente toda información pertinente para controlar localmente una válvula (por ejemplo, 212). Tal control local aumenta la eficiencia sobre sistemas de control conocidos ya que elimina el tiempo para comunicar todos los parámetros y/o configuraciones a un hospedador de sistema para implementar rutinas de control y luego recibir de regreso las señales de control apropiadas.
Cuando se le proporciona la señal neumática al accionador (por ejemplo, 124), el accionador (por ejemplo, 124) y la válvula correspondiente (por ejemplo, 212) se mueven . Por consiguiente, en el proceso de ejemplo de Figura 6, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) monitorea la posición de la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 604). La posición de la válvula (por ejemplo, 212) es monitoreada a traves de un sensor de posición (por ejemplo, 206) dentro del dispositivo de control (por ejemplo, 126). De esta manera, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) no solo puede controlar a un accionador (por ejemplo, 124) para que mueva una válvula (por ejemplo, 212), sino que el dispositivo de control (por ejemplo, 126) también puede obtener información de la posición para verificar el movimiento y posición de la válvula (por ejemplo, 212). Como tal, el proceso de ejemplo adicionalmente incluye la provisión de la validación del movimiento de la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 606) . La validación se puede proporcionar a través de una pantalla incluida como parte de la interfaz del operario (por ejemplo, 202) y/o a través de cualquier otro dispositivo al comunicar la validación mediante la interfaz o interfaces de comunicación (por ejemplo, 204). El proceso de ejemplo de Figura 6 luego determina si continuar o no con el monitoreo y/o control de la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 608). Si el dispositivo de control (por ejemplo, 126) continúa monitoreando y/o controlando la válvula (por ejemplo, 212), el control el proceso de ejemplo vuelve al bloque 600. De lo contrario, el proceso termina.
Figura 7 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para permitir que el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2 se calibre para usarlo con una válvula particular. El proceso de ejemplo comienza cuando un dispositivo de control (por ejemplo, el dispositivo de control 126 de ejemplo) recibe instrucciones para que se calibre para usarlo con una válvula (por ejemplo, 212) (bloque 700). En algunos ejemplos, las instrucciones serán recibidas de un operario a traves de dispositivos externos en comunicación con el dispositivo de control (por ejemplo, 126) a través de una o más interfaces de comunicación (por ejemplo, 204) como se describió anteriormente. En otros ejemplos, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) puede recibir las instrucciones de control de un operario a través de un interfaz del operario (por ejemplo, 202) incorporado directamente en el dispositivo de control (por ejemplo, 126).
En función de las instrucciones, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) desplaza la válvula (por ejemplo, 212) desde un límite (por ejemplo, completamente cerrado) al otro límite (por ejemplo, completamente abierto) (bloque 702) . La válvula puede ser desplazada por el dispositivo de control (por ejemplo, 126) proporcionándole una señal neumática a un accionador (por ejemplo, 124) acoplado a la válvula (por ejemplo, 212) para mover la válvula (por ejemplo, 212) en su rango completo de movilidad. El proceso de ejemplo de Figura 7 tambien incluye monitorear el movimiento de la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 704). El 5 movimiento de la válvula (por ejemplo, 212) es monitoreado a través de un sensor de posición (por ejemplo, 206) dentro del dispositivo de control (por ejemplo, 126). Sobre la base de la información de posicionamiento recibida a través del sensor de posición (por ejemplo, 206), el proceso de ejemplo determina un ío recorrido o rango máximo de la válvula (por ejemplo, 212) y los límites correspondientes de ese rango (bloque 706). En algunos ejemplos, donde la válvula (por ejemplo, 212) es una válvula rotatoria, el rango se basa en la distancia de rotación del eje del accionador detectada por el sensor de posición (por ejemplo, 15 206). En otros ejemplos, donde la válvula (por ejemplo, 212) es una válvula lineal, el recorrido máximo se basa en la distancia total que se traslada el vástago de la válvula, detectada por el sensor de posición (por ejemplo, 206) . Una vez determinados el rango de recorrido total de la válvula (por ejemplo, 212) y los 20 límites correspondientes (en el bloque 706), el proceso de ejemplo almacena los límites y rango de recorrido de la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 708). Luego de que estos parámetros están almacenados, el proceso de ejemplo de Figura 7 termina. 25 Figura 8 es un diagrama de flujo representativo de un portador de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2 para analizar el movimiento de una válvula. El proceso de ejemplo comienza cuando un dispositivo de control (por ejemplo, el dispositivo de control 126 de ejemplo) recibe una solicitud para analizar o verificar el movimiento de una válvula (bloque 800). De manera similar a los procesos de ejemplo de las Figuras 6 y 7, la solicitud de implementar el procedimiento de prueba puede ser recibido remotamente a traves de dispositivos externos en comunicación con el dispositivo de control (por ejemplo, 126), o localmente a través de una interfaz del operario (por ejemplo, 202) incorporada directamente en el dispositivo de control (por ejemplo, 126) . Junto con la solicitud, el proceso de ejemplo de Figura 8 también implica recibir un programa para el procedimiento de prueba (bloque 802) . En algunos ejemplos, un operario puede solicitar una sola instancia de la prueba a ser implementada para una válvula particular (por ejemplo, 212). En otros ejemplos, un operario puede querer establecer un programa para la prueba (por ejemplo, que se repite periódicamente o no periódicamente) sin tener que iniciar el procedimiento de prueba cada vez. Por consiguiente, los parámetros o configuraciones para establecer dicho horario pueden recogerse en el bloque 802.
El proceso de ejemplo de Figura 8 luego determina, en función del horario ingresado, si es tiempo de realizar el procedimiento de prueba (bloque 804). Si no es tiempo de realizar el procedimiento de prueba, el control vuelve al bloque 804. Si se determina que un procedimiento de prueba está programado para implementarse, el proceso de ejemplo implica monitorear el movimiento de la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 808). El 5 movimiento de la válvula (por ejemplo, 212) puede ser monitoreado a traves de un sensor de posición (por ejemplo, 206) dentro del dispositivo de control (por ejemplo, 126) como se describió anteriormente. El proceso de ejemplo de Figura 8 luego mueve la válvula a una posición de prueba (por ejemplo, 212) ío (bloque 810). El dispositivo de control (por ejemplo, 126) logra el movimiento de la válvula proporcionándole una señal neumática a un accionador (por ejemplo, 124) acoplado a la válvula (por ejemplo, 212) como se describió anteriormente. En algunos ejemplos, la distancia recorrida por la válvula (por ejemplo, 212) ís desde su posición original a la posición de prueba durante el procedimiento de prueba puede ser relativamente pequeña comparada con el rango total de recorrido de la válvula (por ejemplo, 212). Sin embargo, en otros ejemplos, la válvula puede recorrer sustancialmente el rango entero de movilidad de la 0 válvula (por ejemplo, 212) durante un procedimiento de prueba.
En otros ejemplos, la válvula (por ejemplo, 212) puede recorrer su rango completo de movilidad.
Luego de mover la válvula (por ejemplo, 212) (en el bloque 810), el proceso de ejemplo luego mueve la válvula (por ejemplo, 5 212) nuevamente a su posición original (bloque 812). De manera alternativa, el proceso de ejemplo puede mover la válvula (por ejemplo, 212) a una posición diferente a su posición original. En otros ejemplos, el proceso de ejemplo deja la válvula (por ejemplo, 212) en la posición de prueba a la que fue movida la válvula (por ejemplo, 212) en el bloque 810. En función del movimiento monitoreado de la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 808), el proceso de ejemplo de Figura 8 luego determina (por ejemplo, mediante el procesador 200) si la válvula (por ejemplo, 212) pasó o reprobó el procedimiento de prueba (bloque 814) . El proceso de ejemplo de Figura 8 luego proporciona los resultados del procedimiento de prueba (bloque 816). Por ejemplo, si la válvula (por ejemplo, 212) reprobó la prueba (por ejemplo, la válvula estaba atascada o no logró moverse por otro motivo como se esperaba), se producirá un mensaje de error, alarma y/u otra indicación de la falla en la interfaz del operario (por ejemplo, 202) del dispositivo de control (por ejemplo, 126) y/o se enviará a otros dispositivos externos para revisión por parte de un operario. De manera similar, si la válvula (por ejemplo, 212) pasó la prueba (por ejemplo, la válvula se movió como se esperaba) , se producirá una indicación del correcto funcionamiento de la válvula (por ejemplo, 212) en cualquier interfaz adecuada.
Luego de proporcionar los resultados del procedimiento de prueba (en el bloque 816), el proceso de ejemplo luego determina si hay procedimientos de prueba posteriores programados (bloque 818). De ser así, el control vuelve al bloque 804 en espera del siguiente procedimiento de prueba programado. Si el proceso de ejemplo determina que no hay pruebas adicionales programadas, el proceso de ejemplo termina.
Figura 9 es un diagrama de flujo representativo de un 5 portador de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2 para detectar y responder a error o errores en un sistema de control del proceso (por ejemplo, 100) asociado a una válvula (por ejemplo, 212). El proceso de ejemplo comienza cuando un dispositivo de ío control (por ejemplo, el dispositivo de control 124 de ejemplo) detecta un error en un sistema de control asociado a la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 900). En algunos ejemplos, el error detectado puede basarse en una falla interna del dispositivo de control (por ejemplo, 126). Los ejemplos de fallas internas 15 incluyen temperaturas por encima o por debajo del rango de temperaturas de funcionamiento del dispositivo de control (por ejemplo, 126), una falla de la placa de sensores (por ejemplo, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) no recibe ninguna información de posición a través del sensor de posición (por 20 ejemplo, 206)) y, en el caso de un dispositivo de control inalámbrico (por ejemplo, 126), una salida de bajo voltaje de la batería interna o módulo de potencia. En otros ejemplos, el error puede basarse en un Sistema I nstrumentado de Seguridad (SIS) y/o condición de interbloqueo que activa un disparador para 25 cambiar un estado y/o posición de válvula (por ejemplo, 212). En otros ejemplos, el error puede basarse en una condición de lazos de controlen cascada y/o cualquier otra condición configurada por el operario relativa al funcionamiento del sistema. En aun otros ejemplos, el error se basa en una falla de comunicación (por ejemplo, se pierde la conectividad de la red entre el dispositivo de control (por ejemplo, 126) y un hospedador del sistema). El proceso de ejemplo luego determina si se inicia un estado de falla para la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 902). En algunos ejemplos, un error puede no dar lugar a la necesidad de implementar un estado de falla. Por ejemplo, si el dispositivo de control (por ejemplo, 126) implementa localmente el control de la válvula (por ejemplo, 212) y pierde comunicación con un hospedador de sistema de control (que proporciona solo control de supervisión) , no es necesario ingresar a un estado de falla ya que el control local de la válvula (por ejemplo, 212) todavía está en funcionamiento. Sin embargo, en otros ejemplos, cuando todas las señales de control provienen del hospedador de sistema de control y hay una falla de comunicación, puede ser deseable iniciar un estado de falla ya que ningún elemento está controlando la válvula (por ejemplo, 212). Un operario puede definir de antemano, en función de factores pertinentes, si un estado de falla es deseable o no.
Si se determina (en el bloque 902) que debe activarse un estado de falla, el proceso de ejemplo de Figura 9 ajusta la válvula (por ejemplo, 212) en el estado de falla adecuado (bloque 904) . El estado de falla puede ser cualquier estado y/o posición de la válvula (por ejemplo, 212) definido por el operario tal como, por ejemplo, válvula cerrada, válvula abierta, última posición actual de la válvula mantenida ( fail-last ) y con salida neumática 5 cero, válvula movida a una posición previamente establecida ( fail - set) y con salida neumática cero, válvula cerrada en la salida neumática cero (fail-zero) y con salida neumática cero. En el proceso de ejemplo, puede activarse cualquiera de los estados de falla de ejemplo para cualquiera de los errores de ejemplo ío descritos anteriormente, como se configuró de antemano por un operario de manera adecuada, en función del tipo de error, los componentes involucrados, la aplicación involucrada y/o cualquier otro factor pertinente.
Luego de que la válvula (por ejemplo, 212) se ha ajustado 15 en el estado de falla adecuado, el proceso de ejemplo de Figura 9 ingresa en un modo fuera de servicio (bloque 906). De manera similar, si el proceso de ejemplo determina (en el bloque 902) que no se debe iniciar un estado de falla, el control avanza directamente al bloque 906 para ingresar al modo fuera de 20 servicio. El modo fuera de servicio previene que el dispositivo de control (por ejemplo, 126) reciba y/o responda cualquier señal de control (por ejemplo, cambios en los puntos de ajuste) de un hospedador de sistema de control y/u otro dispositivo de sistema. En alguno ejemplos, el modo fuera de servicio es el mismo modo 25 que puede implementarse mientras se realiza el mantenimiento del dispositivo de control (por ejemplo, 126) y/o el accionador asociado (por ejemplo, 124) y/o válvula (por ejemplo, 212) . El proceso de ejemplo de Figura 9 luego espera una recuperación del estado de falla (bloque 908) (por ejemplo, luego de que el operario haya corregido la causa del error detectado). Una vez que se logra la recuperación del estado de falla, el proceso de ejemplo ingresa en un modo de recuperación (por ejemplo, modo en funcionamiento) (bloque 910). En algunos ejemplos, la acción por defecto del dispositivo de control (por ejemplo, 126) al ingresar en el modo de recuperación es no hacer nada. Es decir, aunque el dispositivo de control (por ejemplo, 126) vuelva a funcionar, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) no moverá la válvula (por ejemplo, 212) hasta que se le proporcionen manualmente nuevos puntos de ajuste y/u otros parámetros de control al dispositivo de control (por ejemplo, 126). En otros ejemplos, el modo de recuperación puede incluir una definición de los parámetros de control de modo que al volver a funcionar, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) pueda mover la válvula (por ejemplo, 212) a una posición adecuada. Luego de ingresar al modo de recuperación , el proceso de ejemplo de Figura 9 termina.
Figura 10 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para que el dispositivo de control de Figura 2 controle una válvula de control basado en temporización por impulsos. El control basado en temporización por impulsos implica cambiar una posición de la válvula por un período de tiempo establecido, sin importar los otros parámetros de control (por ejemplo, niveles del tanque, etcetera). El proceso de ejemplo comienza con un dispositivo de control (por ejemplo, el dispositivo de control 126 de ejemplo) que recibe una señal de control que define un período de tiempo durante el cual cambiará la posición de una válvula (por ejemplo, 212) (bloque 1000). En algunos ejemplos, las señales de control serán recibidas de un operario a través de dispositivos externos en comunicación con el dispositivo de control (por ejemplo, 126) a través de una o más interfaces de comunicación (por ejemplo, 204) como se describió anteriormente. En otros ejemplos, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) puede recibir las instrucciones de un operario a través de una interfaz del operario (por ejemplo, 202) incorporada directamente en el dispositivo de control (por ejemplo, 126).
En función de la señal de control, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) mueve la válvula (por ejemplo, 212) a la posición definida por la señal de control (bloque 1002). La válvula (por ejemplo, 212) puede ser movida por el dispositivo de control (por ejemplo, 126) que proporciona una señal neumática como se describió anteriormente. Una vez que la válvula (por ejemplo, 212) se encuentra en la posición cambiada, el proceso de ejemplo espera la duración del período de tiempo especificado por la señal de control (bloque 1004). Luego de transcurrido el período de tiempo, el proceso de ejemplo mueve la válvula (por ejemplo, 212) nuevamente a su posición original (bloque 1006) . En algunos ejemplos, la señal de control puede definir una posición diferente a la posición original a la cual mover la válvula (por ejemplo, 212) 5 luego de transcurrido el período de tiempo. Luego de mover la válvula (por ejemplo, 212) en el bloque 1006, el proceso de ejemplo de Figura 10 termina.
Una ventaja del proceso de ejemplo de Figura 10 sobre los metodos de control de una válvula conocidos es que la teenología ío actual se encuentra limitada en la velocidad con la cual se pueden enviar señales de control a un transmisor particular. Por ejemplo, en algunos sistemas de control inalámbricos conocidos el tiempo entre una primera señal que instruye que una válvula se abra y una segunda señal que instruye que la válvula se cierre 15 nuevamente requiere aproximadamente treinta segundos de demora. Por lo tanto, con algunos sistemas conocidos sería imposible abrir una válvula por diez segundos (o un período más corto) y luego cerrarla nuevamente (por ejemplo, un período de tiempo por impulsos) . Sin embargo, al implementar el proceso de 20 ejemplo de Figura 10 con el dispositivo de control 126 de ejemplo como se describió anteriormente se supera este obstáculo. Por ejemplo, la señal de control recibida en el bloque 1000 puede contener el cambio de posición de la válvula (por ejemplo, 212) y la duración del cambio y el dispositivo de control (por ejemplo, 25 126) luego puede controlar localmente la válvula (por ejemplo, 212) para cambiar la posición de la válvula por la cantidad de tiempo deseada.
Figura 1 1 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control 126 de Figura 2 para retrasar el movimiento de una válvula (por ejemplo, 212). El proceso de ejemplo comienza cuando un dispositivo de control (por ejemplo, el dispositivo de control 126 de ejemplo) recibe parámetros o configuraciones de control que definen un movimiento de válvula demorado (bloque 1 100). En algunos ejemplos, las configuraciones de control se reciben de un operario a traves de dispositivos externos en comunicación con el dispositivo de control (por ejemplo, 126) a través de una o más interfaces de comunicación (por ejemplo, 204) del dispositivo de control (por ejemplo, 126) tal como se describe anteriormente. En otros ejemplos, el dispositivo de control (por ejemplo, 126) puede recibir las instrucciones de un operario a través de un interfaz del operario (por ejemplo, 202) incorporada directamente en el dispositivo de control (por ejemplo, 126). En algunos ejemplos, las configuraciones de control incluyen la posición a la que una válvula (por ejemplo, 212) se moverá, un período de demora correspondiente a un tiempo antes del que la válvula (por ejemplo, 212) será movida, y/o una o más condiciones para causar la demora (por ejemplo, comenzar una cuenta regresiva del período de demora) . En algunos ejemplos, la o las condiciones y período de demora pueden definir la secuenciación de tareas en un sistema de control (por ejemplo, una vez que una válvula separada se cierra (por ejemplo, la condición) , se espera dos minutos (por ejemplo, el período de demora) antes de abrir la válvula (por ejemplo, 212). En otros ejemplos, puede que no haya condiciones de modo que el período de demora comienza en cuanto se reciben las configuraciones de control (por ejemplo, esperar 2 horas antes de cambiar la posición de la válvula (por ejemplo, 212)). En otros ejemplos, puede que no haya período de demora pero se incorpora una demora en la o las condiciones de modo que se realiza una acción en algún momento futuro determinado (por ejemplo, esperar hasta las 10:00 p.m. para descargar la válvula (por ejemplo, 212)). Además, la señal de control puede definir un programa que se repite durante el cual la o las condiciones precedentes se aplican repetidamente (por ejemplo, descargar la válvula (por ejemplo, 212) cada noche a las 10:00 p.m.) .
Una vez que se reciben las configuraciones de control, el proceso de ejemplo determina si la o las condiciones se han cumplido (bloque 1 102). De lo contrario, el proceso de ejemplo espera la o las condiciones. En los ejemplos donde no existen condiciones, el proceso de ejemplo procede como si todas las condiciones han sido cumplidas. Por consiguiente, si el proceso de ejemplo de Figura 1 1 determina que la o las condiciones han sido cumplidas (incluyendo las circunstancias donde no hay condiciones), el proceso de ejemplo espera la duración del período de demora (bloque 1 106) y luego mueve la válvula (por ejemplo, 212) a la posición especificada (bloque 1 108). En los ejemplos donde no existe período de demora, el proceso de ejemplo trata el bloque 1 106 como si ya hubiese transcurrido un período de demora para avanzar inmediatamente para bloquear 1 108. Luego de que la válvula (por ejemplo, 212) se ha movido a la posición especificada, el proceso de ejemplo de Figura 1 1 termina.
Figura 12 es un diagrama de flujo representativo de un proceso de ejemplo que puede llevarse a cabo para implementar el dispositivo de control 126 de Figura 2 para proporcionar información diagnóstica asociada a una válvula (por ejemplo, 212). El proceso de ejemplo comienza cuando un dispositivo de control (por ejemplo, el dispositivo de control de ejemplo 126) monitores y/o controla la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 1200). El proceso de ejemplo incluye determinar si la válvula (por ejemplo, 212) no se movió como se esperaba (por ejemplo, durante un procedimiento de prueba y/o como respuesta a cualquier otra señal de control) (bloque 1202). Si se determina que la válvula (por ejemplo, 212) no se movió como se esperaba, el proceso de ejemplo proporciona información diagnóstica correspondiente (bloque 1204). En algunos ejemplos, la información diagnóstica incluye cualesquiera razones y/o posibles explicaciones para la falla en el movimiento de la válvula detectada, acciones posibles para remediar la falla de la válvula o una alarma correspondiente a la falla detectada. En algunos ejemplos, la información diagnóstica se proporciona a traves de una pantalla que es parte de una interfaz del operario (por ejemplo, 202) del dispositivo de control (por ejemplo, 126). De manera adicional o alternativa, la información diagnóstica puede proporcionarse a cualquier otro dispositivo (por ejemplo, un hospedador de sistema de control) a través de una o varias interfaces de comunicación (por ejemplo, 204) del dispositivo de control (por ejemplo, 126).
Luego de que se proporciona la información diagnóstica, el proceso de ejemplo determina si la válvula (por ejemplo, 212) ha estado en una misma posición por un período demasiado largo (por ejemplo, preestablecido por un operario) (bloque 1206) . De manera alternativa, si se determina (en el bloque 1202) que la válvula (por ejemplo, 212) se movió apropiadamente (por ejemplo, tal como se esperaba) el proceso de ejemplo avanza directamente hacia el bloque 1206. Si la válvula (por ejemplo, 212) ha estado en la misma posición por demasiado tiempo (bloque 1206), el proceso de ejemplo proporciona información diagnóstica correspondiente (bloque 1208). La información diagnóstica puede estar asociada a la cantidad de tiempo que la válvula (por ejemplo, 212) no se ha movido con relación a cuán frecuentemente un operario desea que la válvula (por ejemplo, 212) se mueva (por ejemplo, basado en una cantidad de tiempo previamente configurada). De esta manera, se les puede informar a los operarios sobre la necesidad de ejercitar o desplazar la válvula para asegurarse de que está funcionando correctamente y/o para reducir el riesgo de que la válvula (por ejemplo, 212) se atasque.
Luego de que se proporciona la información diagnóstica (en el bloque 1208) , el proceso de ejemplo determina si el mantenimiento en la válvula (por ejemplo, 212) está pasado de fecha (por ejemplo, basándose en un programa definido por un operario) (bloque 1210). De manera alternativa, si se determina (en el bloque 1206) que la válvula (por ejemplo, 212) no ha estado en la misma posición por demasiado tiempo, el proceso de ejemplo de Figura 12 avanza directamente al bloque 1210. Si se determina que el mantenimiento en la válvula (por ejemplo, 212) está pasado de fecha (bloque 1210), el proceso de ejemplo proporciona información diagnóstica correspondiente (bloque 1212). Luego de que se proporciona la información diagnóstica, el proceso de ejemplo avanza al bloque 1214 para determinar si continúa monitoreando y/o controlando la válvula (por ejemplo, 212). De manera similar, si se determina (en el bloque 1210) que el mantenimiento no está pasado de fecha, el proceso de ejemplo avanza directamente a bloquear 1214 para determinar si se continúa monitoreando y/o controlando la válvula (por ejemplo, 212) (bloque 1214). Si el proceso de ejemplo determina que se debe continuar con el monitoreo y/o control de la válvula (por ejemplo, 212), el proceso de ejemplo regresa al bloque 12Q0 donde el proceso de ejemplo puede repetirse. Si se determina que no se continúe el monitoreo y/o control de la válvula (por ejemplo, 212), el proceso de ejemplo de Figura 12 termina. 5 Figura 1 3 es una ilustración esquemática de una plataforma 1300 de procesador de ejemplo que puede usarse y/o programarse para realizar los procesos de ejemplo de las Figuras 6-12 para implementar el dispositivo de control 126 de ejemplo de Figura 2, y/o, más generalmente, el sistema 100 de ejemplo de ío Figura 1 . La plataforma 1300 del ejemplo instantáneo incluye un procesador 1 312. Por ejemplo, el procesador 1312 puede ser implementado por uno o más microprocesadores o controladores de cualquier familia o fabricante deseado.
El procesador 1312 incluye una memoria local 1313 (por 15 ejemplo, un cache) y está en comunicación con una memoria principal incluyendo una memoria volátil 1314 y una memoria no volátil 1316 a través de un bus 1318. La memoria volátil 1314 puede implementarse por memoria de acceso aleatorio dinámico sincronizado (SDRAM), memoria de acceso aleatorio dinámico 0 (DRAM) , memoria de acceso aleatorio dinámico de RAM BUS (RDRAM) y/o cualquier otro tipo de dispositivo de memoria de acceso aleatorio. La memoria no volátil 1316 se puede implementar por memoria instantánea y/o cualquier otro tipo de dispositivo de memoria. El acceso a la memoria principal 1314 y 5 1316 se controla por un controlador de memoria.
La plataforma 1300 del procesador también incluye un circuito de interfaz 1320. El circuito de interfaz 1320 puede implementarse por cualquier tipo de estándar de interfaz, tal como una interfaz Ethernet, un bus de serie universal (USB) y/o una interfaz PCI express. Uno o más dispositivos de entrada 1322 están conectados al circuito de interfaz 1320. El o los dispositivos de entrada 1322 permiten que un usuario ingrese datos y comandos en el procesador 1 312. El o los dispositivos de entrada pueden ser implementados por, por ejemplo, un teclado, un mouse, una pantalla táctil, un paquete de circuitos, trackball , isopomt y/o un sistema de reconocimiento de voz. Uno o más dispositivos de salida 1324 están conectados al circuito de interfaz 1320. Se pueden implementar los dispositivos de salida 1324, por ejemplo, por dispositivos de visualización (por ejemplo, una pantalla de cristal líquido, una pantalla de tubo de rayos catódicos (CRT) , una impresora y/o parlantes). El circuito de interfaz 1320, por lo tanto, típicamente incluye una tarjeta gráfica.
El circuito de interfaz 1320 también incluye un dispositivo de comunicación tal como un módem o tarjeta de interfaz de red para facilitar el intercambio de datos con computadoras externas a través de una red 1326 (por ejemplo, una conexión Ethernet, una línea digital del suscriptor (DSL), una línea de teléfono, un cable coaxial , un sistema de teléfono celular, etcétera).
La plataforma de procesador 1 300 también incluye uno o más dispositivos de almacenamiento masivo 1328 para almacenar software y datos. Ejemplos de tales dispositivos de almacenamiento masivo 1328 incluyen dlsquetes, discos duros, discos compactos y discos versátiles digitales (DVD) s Se pueden almacenar instrucciones codificadas 1332 para implementar los procesos de ejemplo de las Figuras 6-12 en el dispositivo de almacenamiento masivo 1328, en la memoria volátil 1314, en la memoria no volátil 1316 y/o en un medio de almacenamiento removible tal como un CD o DVD. ío Aunque se han descrito en la presente algunos métodos, aparatos y artículos de fabricación de ejemplo, el alcance de cobertura de esta patente no se limita a los mismos. Se pretende que tales ejemplos ilustrativos sean no taxativos. Al contrario, esta patente cubre todos los métodos, aparatos y artículos de 15 fabricación incluidos verdaderamente dentro del alcance de las reivindicaciones anexas ya se literalmente o según la doctrina de los equivalentes. 20

Claims (24)

REIVINDICACIONES
1 . Un aparato que comprende: un procesador para ejecutar una aplicación de control; un sensor de posición para monitorear una posición de una válvula acoplada a un accionador neumático, el sensor de posición para proporcionar información sobre la posición de la válvula a la aplicación de control; y una válvula de enganche para proporcionar una señal neumática al accionador, donde la válvula de enganche y la señal neumática son controladas por la aplicación de control basada en al menos una de la información de posición o una señal de control de un dispositivo separado en un sistema de control del proceso.
2. Un aparato según se describe en la reivindicación 1 , donde el aparato se monta en el accionador neumático.
3. Un aparato según se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , que comprende además un transceptor inalámbrico para comunicar de forma inalámbrica en un sistema de control del proceso.
4. Un aparato tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, donde el aparato debe detectar un error en una operación del aparato o en la válvula, y donde el aparato controla el accionador para mover la válvula a un estado de falla de válvula en respuesta a la detección del error.
5. Un aparato tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, donde el error está basado en al menos una de una falla interna del aparato, una falla de comunicación , una condición de bloqueo del proceso o una condición de lazo de control en cascada
6. Un aparato tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, donde el estado de falla de la válvula corresponde a cualesquiera de una posición cerrada , una posición abierta, una última posición actual con salida neumática cero, una posición preestablecida con salida neumática cero o una posición cerrada en salida neumática cero.
7. Un aparato tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , que comprende además una interfaz del operario.
8. Un aparato tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, donde el aparato debe verificar un movimiento de la válvula al mover la válvula hacia una posición de prueba y regresando la válvula hacia su posición original.
9. Un aparato tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, donde el aparato debe verificar el movimiento de la válvula basándose en un programa.
10. Un aparato tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, donde el aparato debe proporcionar información diagnóstica cuando al menos una de las válvulas no se mueve como se esperaba basado en una señal neumática, la válvula permanece en una misma posición por una primera cantidad de tiempo predeterminada o más de una segunda cantidad de tiempo predeterminada ha pasado desde que se ha realizado mantenimiento sobre cualesquiera del aparato, el accionador neumático o la válvula.
1 1 . Un aparato tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , donde la aplicación de control automáticamente calibra el aparato para determinar un rango de recorrido para la válvula y los límites del rango.
12. Un aparato tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, donde la señal neumática es al menos uno de mover la válvula luego de un período de demora o cambiar una posición de la válvula por un período de tiempo preestablecido.
13. U n metodo que comprende: procesar configuraciones de control a través de un procesador en un dispositivo de control montado en un accionador neumático acoplado a una válvula, donde el dispositivo de control comprende un sensor de posición; monitorear una posición de la válvula a través del sensor de posición; y proporcionar una señal neumática a través del dispositivo de control al accionador para mover la válvula, donde la señal neumática se determina en función de las configuraciones de control y la posición monitoreada de la válvula.
14. Un metodo tal como se describe en la reivindicación 13, que comprende además analizar un movimiento de la válvula al: proporcionar la señal neumática a través del dispositivo de 5 control al accionador para mover la válvula a una posición de prueba; proporcionar otra señal neumática a través del dispositivo de control al accionador para que la válvula regrese a una posición operativa; ío verificar la válvula movida tal como se esperaba en función de las señales neumáticas.
15. Un método tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , donde las configuraciones de control definen un programa para analizar el movimiento de la 15 válvula.
16. Un método tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, que comprende además: recibir las configuraciones de control a través de cualesquiera de una interfaz del operario del dispositivo de 20 control, un hospedador de sistema de control del proceso, un dispositivo de campo en el sistema de control del proceso o un comunicador de campo portátil; y comunicar resultados del monitoreo de la posición de la válvula a cualesquiera de la interfaz del operario del dispositivo 25 de control , el hospedador del sistema de control del proceso o el dispositivo de configuración portátil.
17. Un metodo tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, donde la configuración de control y los resultados se comunican de forma inalámbrica entre el 5 hospedador del sistema de control del proceso y el dispositivo de control .
18. Un método tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , donde la señal neumática se determina mediante el dispositivo de control . ío
19. U n método tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, que comprende además: detectar un error en la operación del dispositivo de control, donde el error debe estar basado en al menos una de una falla de aparato interna, una falla de comunicación , una condición de 15 interbloqueo del proceso o una condición de lazo de control en cascada; y permitir un estado de falla de válvula basado en el error, donde el estado de falla de la válvula debe corresponder a cualesquiera de una posición cerrada, una posición abierta, una 0 última posición actual con salida neumática cero, una posición preestablecida con salida neumática cero o una posición cerrada en salida neumática cero.
20. Un método tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , que comprende además cambiar 25 el dispositivo de control a un modo de fuera de servicio.
21 . Un medio de almacenamiento tangible legible por máquma que comprende instrucciones que, cuando se ejecutan, hacen que una máquina al menos: procese configuraciones de control a traves de un procesador en un dispositivo de control montado en un accionador neumático acoplado a una válvula, donde el dispositivo de control comprende un sensor de posición ; monitoree una posición de la válvula a través del sensor de posición; y proporcione una señal neumática a través del dispositivo de control al accionador para mover la válvula, donde la señal neumática se determina en función de las configuraciones de control y la posición monitoreada de la válvula.
22. Un medio de almacenamiento tangible legible por máquina tal como se describe en la reivindicación 21 , donde las instrucciones legibles por máquina, cuando se ejecutan, hacen además que la máquina analice la válvula al ; proporcionar la señal neumática a través del dispositivo de control al accionador para mover la válvula a una posición de prueba; proporcionar otra señal neumática a través del dispositivo de control al accionador para que la válvula regrese a una posición operativa; verificar la válvula movida tal como se esperaba en función de las señales neumáticas.
23. Un medio de almacenamiento tangible legible por máquma tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , donde la configuración de control y los resultados se comunican de forma inalámbrica entre el 5 hospedador del sistema de control del proceso y el dispositivo de control.
24. U n medio de almacenamiento tangible legible por máquina tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones que anteceden , donde la señal neumática se JO determina por el dispositivo de control.
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