СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КОНТРОЛЯ И/ИЛИ ВЛИЯНИЯ НА РАЗЛИЧНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА И/ИЛИ ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G05B19/05 

Изобретение относится к системе автоматизации процесса для определения, контроля и/или влияния на различные параметры процесса и/или параметры состояния, по меньшей мере, в одном технологическом или аналитическом процессе, содержащей, по меньшей мере, один диспетчерский пункт и множество полевых приборов, которые измеряют, контролируют или влияют на параметры процесса и/или параметры состояния.

Основополагающий прогресс в микроэлектронике и сенсорной технике привел в последние годы к миниатюризации полевых приборов и к интеграции функциональностей в них, которая вызвала в технике автоматизации эффективное и рентабельное применение интегрированных децентрализованных систем. В этих датчиках и исполнительных органах определяются не только измеряемые значения, но они уже в датчике или исполнительном органе предварительно обрабатываются, линеаризуются, и, при необходимости, осуществляется самодиагностика датчика или исполнительного органа. Условием ввода этих децентрализованных функциональностей в замкнутую концепцию автоматизации с «интеллектуальными» датчиками и исполнительными органами является повышенный обмен информацией и данными этих децентрализованных блоков между собой и/или с диспетчерским пунктом. По этой причине в технике автоматизации процессов в последние годы возник ряд систем полевых шин, которые либо покрывают специфические для фирмы области применения (например, BITBUS, CAN, MODBUS, RACKBUS), либо такие, которые подлежат международной стандартизации (HART, PROFIBUS-PA, Foundation FIELDBUS, Эзернет). О большом числе систем полевых шин, используемых в настоящее время в промышленной технике автоматизации и техники управления процессами, подробно не говорится, и, следовательно, они обозначены общепринятым термином «полевая шина».

В настоящее время для измерительных устройств, включающих в себя, по меньшей мере, один датчик и/или измерительный преобразователь, подготовлено множество диагностических функций. Так, сегодня диагностика и контроль измеряемых параметров или параметров процессов посредством предупредительных и тревожных предельных значений минимального и максимального значений относятся к уровню техники.

Для диагностики отдельных атрибутов известны способы и полевые измерительные приборы, которые позволяют сделать вывод о работоспособности полевого измерительного прибора или ожидаемом оставшемся сроке его службы, как это раскрыто, например, в DE 10255288 А1. Это позволяет прогнозировать момент, когда предположительно будет достигнут максимальный срок службы полевого прибора. По влияющим величинам, зарегистрированным дополнительно помимо переменных процесса, и по оценке их влияния на срок службы или работоспособность полевого прибора и/или отдельных модулей или их компонентов можно сделать вывод об оставшемся сроке службы.

В DE 102004340042 А1 с помощью счетчика доступа делается прогноз оставшегося срока службы памяти данных полевого прибора.

В DE 102004012420 А1 учитываются, кроме того, также актуальные свойства измерительного окружения, а также история условий процесса. В зависимости от нагрузочной модели возможна, тем самым, оценка уже произошедшей нагрузки измерительной системы. На основе этой оценки можно сделать вывод об оставшемся сроке службы системы. В этой публикации рассматриваются только два локально выявленных в полевом приборе измеренных параметра (рН-значение, температура), которые привлекаются для диагностики в отношении нагрузки датчика.

Хотя названные действия уже обеспечивают определенную степень диагностической способности, желательно лучше знать качественное состояние измерительного устройства в измерительном режиме.

За счет децентрализованного распределения отдельных составляющих процесса или полевых приборов в системе автоматизации процесса необходимо, чтобы информация и измеренные значения отдельных полевых приборов в целях диагностики и анализа полевых приборов и их измеренных значений направлялись дальше всем другим составляющим процесса и/или в диспетчерский пункт, например через полевую шину.

Задачей изобретения является создание децентрализованной системы автоматизации процесса, которая предоставляла бы каждому полевому прибору процесса всю выявленную информацию об этом процессе.

Эта задача решается посредством системы автоматизации процесса для определения, контроля и/или влияния на различные параметры процесса и/или параметры состояния, по меньшей мере, в одном технологическом или аналитическом процессе, содержащей, по меньшей мере, один диспетчерский пункт и множество полевых приборов, которые измеряют, контролируют или влияют на параметры процесса и/или параметры состояния, в каждом полевом приборе установлен, по меньшей мере, один датчик для определения измеряемого значения определенного параметра процесса и/или параметра состояния и/или исполнительный орган для влияния на определенный параметр процесса и/или параметр состояния посредством установочного значения, каждый полевой прибор предоставляет полученные циклически или ациклически, специфические для измерительного прибора измеренные значения и/или установочные значения параметра процесса и/или параметра состояния каждому следующему полевому прибору системы автоматизации процесса, так что каждый полевой прибор имеет в своем распоряжении в качестве информации все полученные измеренные значения и/или установочные значения технологического или аналитического процесса, причем каждый полевой прибор имеет в своем распоряжении в качестве актуального вектора состояния процесса соответствующую актуальную информацию обо всех полученных измеренных значениях и/или установочных значениях параметров процесса и/или параметров состояния.

В одном особенно предпочтительном варианте системы предусмотрена цифровая полевая шина, по которой полевые приборы сообщаются с диспетчерским пунктом и между собой, причем каждый из полевых приборов непрерывно или циклически считывает измеренные и/или установочные значения, подготовленные другими полевыми приборами технологического или аналитического процесса на цифровой полевой шине, и записывает эти считанные измеренные и/или установочные значения в качестве информации в заданном месте в векторе состояния процесса. Каждый полевой прибор считывает измеренные значения, передаваемые другими измеренными значениями в полевую шину, и запоминает их в зависимости от характеристической величины, приоритетной характеристики и/или штемпеля времени в заданном месте в векторе состояния процесса. Этот вектор образуется непосредственно в отдельных полевых приборах. Таким образом, полевая шина, не как в предыдущем примере, занята по времени дополнительно за счет передачи вектора состояния процесса с диспетчерского пункта. Если во время работы системы новый полевой прибор инициализируется по полевой шине или двухпроводной соединительной линии, то этот полевой прибор запрашивает, например, другой полевой прибор или диспетчерский пункт на передачу текущего вектора состояния процесса. За счет этого запроса на передачу текущего вектора состояния процесса новый полевой прибор в системе непосредственно после инициализации в полевой шине и передачи вектора состояния процесса может осуществлять диагностику измеренных значений и функцию полевого прибора, а также проверку достоверности измеренных значений.

В одном предпочтительном варианте отдельные полевые приборы циклически или по запросу диспетчерского пункта передают специфические для них измеренные и/или установочные значения по двухпроводной соединительной линии и/или полевой шине на диспетчерский пункт, а тот циклически или по запросу полевых приборов передает им собранную информацию в виде вектора состояния процесса. В этом варианте отдельные измеренные значения процесса собираются в диспетчерском пункте и располагаются и запоминаются в векторе состояния процесса. Этот вектор передается затем одновременно на каждый полевой прибор, так что в каждом полевом приборе для дальнейшей обработки в распоряжении имеется одинаковый вектор состояния процесса.

В другом предпочтительном варианте в полевых приборах и/или в диспетчерском пункте предусмотрен регулирующе-обрабатывающий блок, который использует информацию вектора состояния процесса для проверки достоверности полученных полевым прибором текущих измеренных и/или текущих установочных значений текущего параметра процесса и/или параметра состояния и/или для функциональной диагностики полевого прибора. С помощью сохраненных в векторе состояния процесса измеренных значений других полевых приборов в процессе можно осуществить проверку достоверности полученного в текущем полевом приборе измеренного значения. Например, при определении вытекания продукта из резервуара посредством расходомера с учетом геометрии резервуара можно судить об изменении уровня. Вычисленное изменение уровня и измеренное уровнемером изменение уровня можно сравнить между собой и, тем самым, сделать вывод о точности и воспроизводимости измеренного значения.

В другом предпочтительном варианте в полевых приборах и/или в диспетчерском пункте предусмотрен регулирующе-обрабатывающий блок, который по информации вектора состояния процесса и на основе заданной математической модели определяет срок службы и/или потребность в обслуживании полевого прибора и/или отдельных электронных модулей и/или всей системы.

В другом предпочтительном варианте в полевых приборах и/или в диспетчерском пункте предусмотрен регулирующе-обрабатывающий блок, который по информации вектора состояния процесса аналитическим и/или расчетным путем выводит, по меньшей мере, одно дополнительное, характеризующее процесс измеренное значение. Некоторые параметры процесса и/или состояния, например плотность продукта, нельзя определить непосредственно с помощью датчика. Регулирующе-обрабатывающий блок в полевом приборе выводит эту плотность, например, из нескольких информаций вектора состояния процесса.

В одном особенно предпочтительном варианте в случае использования системы, по меньшей мере, в двух технологических или аналитических процессах к вектору состояния процесса добавлена характеризующая технологический или аналитический процесс характеристическая величина, которая служит для идентификации и/или группирования всех полученных измеренных значений полевых приборов одного и того же технологического или аналитического процесса. За счет этой характеристической величины можно соотнести отдельные измеренные значения различных полевых приборов с отдельными процессами. Для этого характеристика записана в полевом приборе, так что его можно соотнести с определенным процессом. Это соотнесение измеренных значений с процессом необходимо, поскольку при диагностике измеренных значений или состояний полевых приборов и/или при проверке достоверности измеренных значений полевых приборов между собой процесс и измерение должны иметь одинаковые условия.

В еще одном варианте воплощения изобретения в векторе состояния процесса предусмотрен штемпель времени, который характеризует момент определения измеренных значений. Этот штемпель времени используется для того, чтобы объединить в векторе состояния процесса измеренные значения, полученные в один и тот же момент времени или в заданный отрезок времени. Благодаря этому более ранние измеренные значения не сравниваются с более поздними измеренными значениями в случае изменения, например, условий процесса. Кроме того, для выявления тенденции или истории измеренных значений необходим момент определения, с тем чтобы можно было осуществить информативное и соответствующее моменту определения отображение тенденции или истории измеренных значений. Для образования среднего временного значения измеренных значений с помощью штемпеля времени определяется отрезок времени, в который измеренные значения определялись для образования среднего значения. Кроме того, соотнесение измеренных значений с моментом определения позволяет определить временные характеристики сигналов и тенденции. На основе этой тенденции можно, например, сделать также вывод о характере старения датчика или исполнительного органа.

В одном предпочтительном варианте отдельные измеренные и/или установочные значения параметров процесса и/или параметров состояния расположены в заданных местах в векторе состояния процесса. За счет единого расположения в векторе состояния процесса различных измеренных значений, например давления, температуры, уровня, расхода, рН-показателя, проводимости и вязкости, устанавливается, в каком месте в векторе находится какое измеренное значение. Поэтому измеренному значению в векторе не требуется присваивать, например, единицу измерения для его идентификации. В полевом приборе записано, в каком месте в векторе состояния процесса специфическое измеренное значение отложено с какой единицей и какого порядка. Если в процессе определенное измеренное значение нельзя определить, например, из-за неисправного полевого прибора, то в этом месте в векторе состояния процесса откладывается нулевое значение или соответствующая характеристика, обозначающая, что измеренное значение отсутствует.

Один дополнительный вариант состоит в том, что предусмотрена приоритетная характеристика измеренных значений, которая устанавливает последовательность записи измеренного или установочного значения в вектор состояния процесса в случае нескольких измеренных или установочных значений единственного параметра процесса. Например, с помощью измерительной точности, с которой измеренное значение определялось полевым прибором, создается приоритетная характеристика измеренных значений, которая устанавливает, какое измеренное значение из множества измеренных значений одного и того же параметра процесса, например температуры, записывается в вектор состояния процесса. Кроме того, приоритетная характеристика устанавливает, что измеренные значения одного и того же параметра процесса с более низким приоритетом в векторе состояния процесса могут быть заменены измеренными значениями с более высоким приоритетом.

В одном полезном варианте регулирующе-обрабатывающий блок зашифровывает информацию вектора состояния процесса. За счет зашифровывания информации вектора состояния процесса только выбранные полевые приборы могут считывать ее и снова зашифровывать. За счет зашифровывания вектора состояния процесса защищены информация и измеренные значения о процессе.

В одном предпочтительном варианте в каждом полевом приборе или в диспетчерском пункте в матрице состояния процесса записана историческая информация об отдаленных по времени измеренных и/или установочных значениях с текущей информацией о текущих измеренных и/или установочных значениях. Для определения временной характеристики и/или тенденции поведения измеренных и установочных значений предпочтительно, чтобы текущие и отдаленные по времени значения были в установленном виде.

В одном предпочтительном варианте регулирующе-обрабатывающий блок по текущей и исторической информации определяет срок службы и/или потребность в обслуживании полевого прибора и/или проверяет достоверность полученного с помощью полевого прибора текущего измеренного значения и/или текущие установочные значения текущего параметра процесса и/или осуществляет функциональную диагностику полевого прибора и/или определяет тенденцию поведения измеренных значений.

Изобретение и примеры его осуществления более подробно поясняются с помощью прилагаемых чертежей, на которых для простоты одинаковые детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями. На чертежах представляют:

- фиг.1: схему системы автоматизации процесса;

- фиг.2: схему полевого прибора или диспетчерского пункта с регулирующе-обрабатывающим блоком для регистрации вектора или матрицы состояния процесса.

На фиг.1 изображена система 1 автоматизации процесса, состоящая из диспетчерского пункта 4 и множества полевых приборов 5 в резервуаре первого 2 и резервуаре второго 3 процессов. Отдельные полевые приборы 5 сообщаются между собой и с диспетчерским пунктом 4 по полевой шине 15 и/или двухпроводной соединительной линии 14. В диспетчерском пункте 4 установлен регулирующе-обрабатывающий блок 16, который осуществляет управление процессом автоматизации, обработку измеренных значений Мх или установочных значений Sx отдельных полевых приборов 5 и/или анализ и диагностику информации I и измеренных значений Мх полевых приборов 5. Параметр G процесса является физической величиной, которая возникает исключительно при изменениях состояния и, следовательно, зависит от пути. Измеренные значения Мх и установочные значения Sx являются значениями параметров G процесса 2, 3 или параметров Z его состояния, определяемыми датчиком 11 или исполнительным органом 12 полевых приборов 5.

В первом процессе 2 на фиг.1 установлены, например, два уровнемера 6, уровнемер 7 предельного уровня и аналитический измерительный прибор 8. Между резервуарами первого 2 и второго 3 процессов установлен расходомер 9, который определяет перенос продукта между обоими резервуарами процессов 2, 3. Эти полевые приборы 5 процесса 2 сообщаются между собой и/или с диспетчерским пунктом 4 по цифровой полевой шине 15, например Profibus PA или Fieldbus. Аналогично проводной связи по цифровой полевой шине 15 связь может осуществляться также через соответствующий беспроводной коммуникационный блок по одному из известных стандартов, например ZigBee, WLan, Bluetooth. Однако на фиг.1 это не показано.

Во втором процессе 3 в качестве полевых приборов 5 установлены манометр 10, термометр 17 и сервопривод 13 для управления клапаном, которые сообщаются с диспетчерским пунктом 4 или между собой непосредственно по двухпроводной соединительной линии 14. Связь по двухпроводной соединительной линии 14 осуществляется, например, по стандарту HART, по которому на аналоговый токовый сигнал 4-20 мА накладывается оцифрованный высокочастотный сигнал в качестве дополнительного носителя информации.

В соответствии с современным уровнем техники известны только измеренные значения Мх и/или информация I о процессе 2, 3, определяемые в самом полевом приборе или самим полевым прибором 5, однако этой информации I о процессе 2, 3 недостаточно для расчета потребности в обслуживании или сроке службы полевого прибора 5. Чтобы сделать вывод о сроке службы или потребности в обслуживании полевых приборов 5, с одной стороны, из имеющихся непосредственно в полевом приборе измеренных значений Мх выводится информация I. С другой же стороны, для точной и/или расширенной диагностической функции полевого прибора 5 необходимы также дополнительные измеренные значения Мх других параметров G процесса и/или параметров Z состояния, которые нельзя измерить непосредственно или косвенно с помощью одного датчика 11 в полевом приборе 5. Кроме того, из-за высоких расходов и/или нехватки места в большинстве случаев невозможно разместить в полевом приборе 5 дополнительный датчик 11 для измерения необходимых для диагностики измеренных значений Мх параметра G процесса. В большинстве случаев, однако, дополнительная информация I о процессе 2, 3 уже имеется за счет дополнительных, распределенных в системе 1 полевых приборов 5 отдельных процессов 2, 3 и должна быть лишь соответственно подготовлена. Местом в системе 1, в которое стекается вся информация I о процессе 2, 3, является, например, диспетчерский пункт 4. В нем могут быть подключены различные полевые приборы 5 разных изготовителей. Алгоритмы для выполнения расчетных и диагностических функций в полевом приборе 5 известны только изготовителю прибора. Таким образом, недостатком является реализация специфических для приборов алгоритмов расчетных и диагностических функций непосредственно в диспетчерском пункте 4, поскольку из-за этого приходится хранить в нем все алгоритмы, специфические для различных полевых приборов 5 разных изготовителей, и, при необходимости, запрашивать их. По этим причинам предпочтительно реализовать расчет срока службы и диагностики непосредственно в полевых приборах 5, поскольку в этом случае полевой прибор 5 должен иметь только один, специфический для него алгоритм расчетных и диагностических функций. Однако из-за этого необходимо также, чтобы в распоряжении полевого прибора 5 была вся требуемая для выполнения алгоритма информация I о процессе Р. Поэтому в одном варианте в диспетчерском пункте 4 все измеренные значения Мх собираются в качестве информации I в виде унифицированного вектора Р состояния процесса, который передается полевым приборам 5 процесса 2, 3. В полевых приборах 5, например, посредством дополнительной информации I из образованного вектора Р состояния процесса можно рассчитать срок службы датчика 11 или полевого прибора 5 или определить достоверность измеренного значения Мх полевого прибора 5.

Кроме того, за счет непосредственного сравнения различных измеренных значений Мх одного общего параметра G процесса можно уменьшить ошибку и/или погрешность измерения. В распоряжении каждого полевого прибора 5 с разделением по процессам имеется одна и та же информация I в виде унифицированного вектора Р состояния процесса. Соотнесение полевых приборов 5 с отдельными процессами 2, 3 происходит, например, посредством характеризующей технологический или аналитический процесс характеристической величины К, которая присвоена измеренным значениям Мх в полевой шине 15 или двухпроводной соединительной линии 14 и обеспечивает, тем самым, соотнесение отдельных измеренных значений Мх с описывающим соответствующий процесс 2, 3 вектором Р его состояния. Преимущество этого варианта в том, что эксплуатационнику системы не надо точно знать, какая дополнительная информация I требуется отдельным подключенным полевым приборам 5, а полевой прибор сам получает необходимую дополнительную информацию I из единого вектора Р состояния процесса.

Во втором варианте измеренные значения Мх отдельных полевых приборов 5 отдельного процесса 2, 3 передаются по цифровой полевой шине 15 по стандартному протоколу передачи, например Profibus PA или Fieldbus Foundation. Соответствующие измеренные значения Мх считываются каждым отдельным полевым прибором 5 с цифровой полевой шины 15 и записываются в память регулирующее-обрабатывающего блока 16 в виде вектора Р состояния процесса. Автоматическое считывание различных измеренных значений Мх с цифровой полевой шины 15 и их автоматический перенос в вектор Р состояния процесса возможны только тогда, когда различные измеренные значения Мх однозначно идентифицируются. Это может осуществляться посредством распространяющегося на всю систему идентификатора, например шинного адреса полевого прибора 5, когда идентификатору присваивается для полевого прибора 5 или датчика 11 физически/химически измеряемая величина и ее размерность, например температура в градусах Цельсия.

В качестве альтернативы различные измеренные значения Мх процесса 2, 3 в цифровой полевой шине могут быть охарактеризованы специфицирующим измеренное значение Мх маркером. Измеренным значениям Мх и установочным значениям Sx, передаваемым на другие полевые приборы 5 и/или в диспетчерский пункт 4 по двухпроводной соединительной линии 14 или полевой шине 15, присвоен маркер, с помощью которого измеренные значения Мх по размерности и единице измерения соотносятся с соответствующим параметром G процесса. Например, при передаче температуры в качестве измеренного значения заодно по полевой шине 15 или двухпроводной соединительной линии 14 передается единица «градус Цельсия» и порядок 1 в качестве маркера измеренного значения Мх. Можно также передавать по полевой шине 15 или двухпроводной соединительной линии 14 в качестве маркера заданную переменную, которая записана в полевом приборе 5 в связи с характеризующей измеренное значение Мх единицей и порядком соответствующего измеренного значения Мх в регулирующе-обрабатывающем блоке 16.

Специфические измеренные значения Мх каждого полевого прибора 5, например температура, давление, рН-показатель в процессе 2, 3, откладываются регулирующе-обрабатывающим блоком 16 в полевом приборе вектора Р состояния процесса в заданном месте в векторе Р. Каждый регулирующе-обрабатывающий блок 16 в полевом приборе 5 за счет унифицированного расположения отдельных различных измеренных значений Мх знает место в векторе Р, в котором отложено соответствующее измеренное значение М, например значение давления. Этот второй вариант имеет то преимущество, что, например, знание о расчете срока службы в зависимости от всех параметров G процесса и/или параметров Z состояния можно больше не рассчитывать только в диспетчерском пункте 4, а диагностика и анализ могут осуществляться непосредственно в полевом приборе 5 и посредством полевого прибора 5.

Ниже приведен фрагмент примеров выполнения вектора состояния процесса в системе 1 его автоматизации.

Дополнительно к определению рН-показателя посредством аналитического измерительного прибора 8 также в качестве информации I вычисляется давление в процессе. На этой основе, например в полевом приборе 5, можно вычислить ближайший срок рекалибровки или срок службы рН-электрода.

Скорость распространения свободно излучающего уровнемера 6 посредством микроволн зависит от давления. Для расчета точного времени прохождения микроволнового импульса и, тем самым, для определения точного уровня продукта в резервуаре должно быть известно точное давление в процессе 2, 3. Из вектора Р состояния процесса уровнемер 6 считывает измеренное значение Мх давления манометра 10 из того же процесса 2, 3. Это обеспечивает точное измерение уровня с учетом точного давления в процессе 2,3.

У уровнемера 6, который определяет уровень в резервуаре процесса 2, 3 посредством времени прохождения ультразвукового импульса, в ультразвуковом преобразователе установлен температурный датчик для определения температуры процесса 2, 3. За счет измеренного значения Мх температуры из вектора Р состояния процесса, например термометра 17, в том же процессе можно определить достоверность измеренного значения, полученного с помощью температурного датчика ультразвукового преобразователя. Если распределение полевых приборов по процессам 2, 3 известно, то можно определить также достоверность между измеренными значениями Мх.

На фиг.2 изображено создание вектора Р состояния процесса и/или матрицы РМ состояния процесса в регулирующе-обрабатывающем блоке 16 в полевом приборе 5 или в диспетчерском пункте 4. По полевой шине 15 или двухпроводной соединительной линии 14 отдельные измеренные значения Мх и/или отдельные установочные значения Sx собираются и откладываются в соответствующем месте в векторе Р или матрице РМ. С помощью характеристической величины Кх и штемпеля Тх времени измеренные значения Мх или установочные значения Sx процессов 2, 3 присваиваются соответствующему вектору Р или колонке матрицы РМ. Момент времени или отрезок времени определения находящихся в этой колонке измеренных значений Мх и/или установочных значений Sx записывается, например, в виде штемпеля времени в последнем ряду соответствующей колонки, так что можно определить временную характеристику полученных измеренных значений Мх и установочных значений Sx в матрице РМ. Измеренные значения Mx-t и/или установочные значения Sx-t охарактеризованы в соответствии с соотнесением с текущим штемпелем Тх времени. Как уже сказано, измеренные значения Мх и/или установочные значения Sx считываются либо непосредственно с полевой шины 15 подключенными полевыми приборами 5 и записываются в соответствующем месте в векторе Р или матрице РМ. Либо измеренные значения Мх и установочные значения Sx собираются в центральном блоке, например в диспетчерском пункте 4, и весь вектор Р или вся матрица РМ передается по полевой шине 15 или двухпроводной соединительной линии 14 обратно отдельным полевым приборам 5. Таким образом, в каждом полевом приборе 5 все определяемые измеренные значения Мх и/или все регулируемые установочные значения Sx параметров Z состояния и/или параметров G процесса 2, 3 содержатся одновременно и конформно.

Перечень ссылочных позиций

1 - система автоматизации процесса

2 - первый процесс/первый резервуар

3 - второй процесс/второй резервуар

4 - диспетчерский пункт

5 - полевой прибор

6 - уровнемер

7 - уровнемер предельного уровня

8 - аналитический измерительный прибор

9 - расходомер

10-манометр

11 - датчик

12 - исполнительный орган

13 - сервопривод

14 - двухпроводная соединительная линия

15 - цифровая полевая шина, полевая шина

16 - регулирующе-обрабатывающий блок

17 - термометр

Р - вектор состояния процесса

РМ - матрица состояния процесса

I - информация

М_х, Mx, Mx-t - измеренное значение

S_x, Sx, Sx-t - установочное значение

G - параметр процесса

Z - параметр состояния

V - приоритетная характеристика

К_х, Кх - характеристическая величина

Т_х, Тх - штемпель времени, момент определения измеренного значения

W - косвенное измеренное значение

Изобретение относится к системе автоматизации процесса. Техническим результатом является создание системы автоматизации процесса, выполненной с возможностью определения, контроля и/или влияния на различные параметры процесса и/или параметры состояния, по меньшей мере, в одном технологическом или аналитическом процессе. Система (1) содержит, по меньшей мере, один диспетчерский пункт (4) и множество полевых приборов (5), причем в каждом полевом приборе (5) предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (11) для определения измеренного значения (Мх) определенного параметра (G) процесса и/или параметра (Z) состояния и/или исполнительный орган (12) для влияния на определенный параметр (G) процесса и/или параметр (Z) состояния посредством установочного значения (Sx), каждый полевой прибор циклически или ациклически предоставляет в распоряжение каждому другому полевому прибору (5) системы (1) полученные, специфические для каждого измерительного прибора измеренные значения (Мх) и/или установочные значения (Sx) параметра (G) процесса и/или параметра (Z) состояния в качестве информации (I), и соответственно текущая информация (I) обо всех полученных измеренных значениях (Мх) и/или установочных значениях (Sx) параметров (G) процесса и/или параметров (Z) состояния имеется в распоряжении каждого полевого прибора (5) в виде текущего вектора (Р) состояния процесса, причем в полевых приборах (5) и/или в диспетчерском пункте (4) предусмотрен регулирующе-обрабатывающий блок (16). 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система (1) автоматизации процесса для определения, контроля и/или влияния на различные параметры (G) процесса и/или параметры (Z) состояния, по меньшей мере, в одном технологическом или аналитическом процессе (2, 3), содержащая, по меньшей мере, один диспетчерский пункт (4) и множество полевых приборов (5), которые выполнены с возможностью измерения, контроля или влияния на параметры (G) процесса и/или параметры (Z) состояния,
- причем в каждом полевом приборе (5) предусмотрен, по меньшей мере, один датчик (11) для определения измеренного значения (Мх) определенного параметра (G) процесса и/или параметра (Z) состояния, и/или исполнительный элемент (12) управления для влияния на определенный параметр (G) процесса и/или параметра (Z) состояния посредством установочного значения (Sx),
- причем каждый полевой прибор (5) выполнен с возможностью предоставления в распоряжение каждому другому полевому прибору (5) системы (1) полученных циклически или ациклически, специфических для каждого измерительного прибора измеренных значений (Мх) и/или установочных значений (Sx) параметра (G) процесса и/или параметра (Z) состояния, так что каждый полевой прибор (5) имеет в своем распоряжении в качестве информации (I) все полученные измеренные значения (Мх) и/или установочные значения (Sx) технологического или аналитического процесса (2, 3),
- причем каждый полевой прибор (5) имеет в своем распоряжении текущую информацию (I) обо всех полученных измеренных значениях (Мх) и/или установочных значениях (Sx) параметров (G) процесса и/или параметров (Z) состояния в виде текущего вектора (Р) состояния процесса, и
- причем в полевых приборах (5) и/или в диспетчерском пункте (4) предусмотрен регулирующе-обрабатывающий блок (16),
- который выполнен с возможностью использования информации (I) вектора (Р) состояния процесса для проверки достоверности полученных полевым прибором (5) текущих измеренных значений (Мх) и/или текущих установочных значений (Sx) текущего параметра (G) процесса и/или параметра (Z) состояния и/или для функциональной диагностики полевого прибора (5),
- который выполнен с возможностью определения по информации (I) вектора (Р) состояния процесса срока службы полевого прибора (5) и/или потребности в его обслуживании, и/или
- который выполнен с возможностью вывода аналитическим и/или расчетным путем по информации (I) вектора (Р) состояния процесса, по меньшей мере, одного дополнительного, характеризующего процесс (2, 3) косвенного измеренного значения (W).

2. Система по п.1, в которой предусмотрена цифровая полевая шина (15), по которой полевые приборы (5), выполненные с возможностью связи с диспетчерским пунктом (4) и между собой, причем каждый из полевых приборов (5) выполнен с возможностью непрерывного или циклического считывания измеренных значений (Мх) и/или измеренных установочных значений (Sx), подготовленных другими полевыми приборами (5) технологического или аналитического процесса (2, 3) на цифровой полевой шине (15), и с возможностью записи этих считанных измеренных значений (Мх) и/или измеренных установочных значений (Sx) в качестве информации (I) в заданном месте в векторе (Р) состояния процесса.

3. Система по п.1, в которой отдельные полевые приборы (5) выполнены с возможностью циклической или по запросу диспетчерского пункта (4) передачи специфических для них измеренных значений (Мх) и/или установочных значений (Sx) по двухпроводной соединительной линии (14) и/или полевой шине (15) на диспетчерский пункт (4), а тот выполнен с возможностью циклической или по запросу полевых приборов (5) передачи им собранной информации (I) в виде вектора (Р) состояния процесса.

4. Система по п.1, в которой в случае использования системы (1), по меньшей мере, в двух технологических или аналитических процессах (2, 3) к вектору (Р) состояния процесса добавлена характеризующая технологический или аналитический процесс (2, 3) характеристическая величина (Кх), которая служит для идентификации и/или группирования всех полученных измеренных значений (Мх) полевых приборов (5) одного и того же технологического или аналитического процесса (2, 3).

5. Система по п.1, в которой в векторе (Р) состояния процесса предусмотрен штемпель (Тх) времени, который характеризует момент определения измеренных значений.

6. Система по п.1, в которой отдельные измеренные значения (Мх) и/или установочные значения (Sx) параметров (G) процесса и/или параметров (Z) состояния расположены в заданных местах в векторе (Р) состояния процесса.

7. Система по п.1, в которой предусмотрена приоритетная характеристика (V) измеренных значений (Мх), которая устанавливает последовательность записи измеренного значения (Мх) или установочного значения (Sx) в вектор (Р) состояния процесса в случае нескольких измеренных значений (Мх) или установочных значений (Sx) единственного параметра (G) процесса.

8. Система, по меньшей мере, по одному из пп.4-7, в которой регулирующе-обрабатывающий блок (16) выполнен с возможностью зашифровывания информации (I) вектора (Р) состояния процесса.

9. Система по п.1, в которой в каждом полевом приборе (5) или в диспетчерском пункте (4) в матрице (РМ) состояния процесса записана историческая информация (Н) об отдаленных по времени измеренных значениях (Мх) и/или установочных значениях (Sx) с текущей информацией (I) о текущих измеренных значениях (Мх) и/или установочных значениях (Sx).

10. Система по п.9, в которой регулирующе-обрабатывающий блок (16) выполнен с возможностью определения по текущей информации (I) и исторической информации (Н) срока службы и/или потребности в обслуживании полевого прибора (5) и/или проверки достоверности полученного полевым прибором (5) текущего измеренного значения (Мх) и/или текущего установочного значения (Sx) текущего параметра (G) процесса и/или параметра (Z) состояния и/или осуществления функциональной диагностики полевого прибора (5) и/или тенденции поведения измеренных значений (Мх).