适用于数据采集，分析和控制的附加系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及适用于数据采集，分析和控制的附加系统和装置。一种附加系统包括多个附加装置，该附加装置适用于通过通讯网络在相互间和/或与工作站之间的协调来监测和/或控制过程。每个附加装置都可与一个或多个传感器和/或控制输出相通讯，并包括便于将附加装置安装在表面的外壳。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及过程控制系统，更确切地说，涉及可以附加或附属于过程控制设备和/或其它部件，以进行数据采集操作、数据分析操作和/或过程控制操作的系统和装置。
技术介绍
现代的过程控制系统一般都是基于微处理器的分布式控制系统(DCSs)。传统的DCS结构包括一个或多个用户接口装置，例如，工作站，它可以通过数据总线(例如以太网)来连接一个或多个控制器。实际上，控制器一般都处于靠近所控制过程的位置，并且连接着处于整个过程中的多个电子监测装置和现场装置，例如，电子传感器、变送器、电流压力变换器、阀位控制器，等等。在传统的DCS中，控制任务通过在每个控制器中提供控制算法来进行分布。控制器单独执行控制算法，来控制与控制器相耦合的现场装置。这种控制任务的分散方法为整体系统提供了较大的灵活性。例如，如果用户希望对DCS增加新的过程或部分过程，用户只要增加与适用的传感器、致动器等相连接的附加控制器(具有适用的控制算法)。另外，如果用户希望改进现有的过程，可以通过，例如，数据总线从用户接口向适当的控制器下载信息控制参数或控制算法。为了能提高模块性和中间制造商的兼容性，最近，过程控制制造商更趋向于进一步分散过程中的控制。这些最新的方案都是基于使用开放协议(例如，HART·, PROFIBUS*, WORLDFIP , Device —NET· CAN，以及 Fieldbus 协议)通讯的智能现场装置。这些智能现场设备实质上是基于微控制器的设备，例如传感器、致动器等等。在一些情况下，例如Fieldbus设备，还执行一些通常由DCS控制器执行的控制环路操作。由于一些智能现场设备提高了控制功能并使用开放协议进行通信，出自各个制造商的现场设备都能在一公共数字数据总线上彼此进行通信，并且能合作执行控制环路，而不需要传统的DCS控制器。众所周知，智能现场设备(例如，Fieldbus设备)可以包括一个或多个逻辑功能块，它们执行控制功能或控制功能的一部分。这些功能块可以，例如，执行模拟输入功能、模拟输出功能、比例-积分-微分(PID)控制功能，或任何其他想要的控制功能。智能现场设备中的这些功能块可以与该设备中的其他功能块通信链接，或与其他智能现场设备中的功能块链接以执行任何想要的控制功能。例如，模拟输入块可以用于通过流量传感器来监测流体流量，而PID块可以对模拟输入块提供的流体流量值进行处理以通过模拟输出块向致动器提供相应的信号，使致动器对阀塞位置进行调整。这样，这些功能块可以彼此通信链接以形成基于PID的控制环路来通过阀控制液体流。众所周知，智能现场设备通过使系统设计师和操作者能以分层、模块化或构件化方式设计和配置相对较大的过程控制系统，来简化较大过程控制系统的设计和配置。换句话说，整个过程控制系统相对较小的部分可以单独进行设计和配置，并且链接在一起以形成整个系统的较大部分。然而，一旦完成和运行后，由于智能现场设备通常与在整个过程控制系统或设备中使用的装置、传感器等物理集成，因此，使用智能现场设备的过程控制系统可能相对比较难于重新配置或修改。例如，智能水阀可以具有管道，管道都是采用螺纹啮合、焊接等方法来连接其输入和输出接口，并且可以具有连接着它的电缆，在电缆中包含着可以提供功率和传递其它与阀门的监测和控制有关的信号的导线。同样，智能温度传感器可以具有温度探头部分，该温度探头部分可以用螺丝装在水管道，水箱，或在过程控制系统中的设备的任何其它段的内壁上。该智能温度传感器也可以具有与它相连接的电缆，在电缆中包含功率和/或其它从温度传感器延伸至其它装置的信号传递导线，其中其它装置可以包括诸如在过程控制系统或设备中的控制器或任何其它装置。 尽管在采用了智能现场装置的过程控制系统中一般都能看到的高度物理集成提供了高度的机械和电气的完整性，但是这类系统的安装和投入生产都是非常昂贵的，因为它们的安装一般都需要大量的技术工人(例如，电工，管工，等等)。此外，高度的机械集成一般也需要在系统或设备中所使用的过程控制设备，以提供能安装用于监测和/或控制设备所需的智能现场装置的机械接口。在某些情况下，设备制造商所提供的机械接口必须由合适的技术人员在现场改制，以便于智能现场装置的安装。在另外一些情况下，设备制造商可能不提供任何机械接口，而必须由技术人员在现场制造合适的机械接口。在这两种情况中，由于必须将智能现场装置机械集成在过程控制成套设备或系统中，一般都会带来大量的劳力和成本的问题。对目前不具有任何这类智能现场装置的过程系统或成套设备来说，与增加智能现场装置有关，或更多与增加监测和/或自动系统有关的另一个困难是这些系统一般都缺乏必要的电气(例如，功率)和通讯的基础设施。因此，对这类系统增加智能装置一般都需要相当大的劳力和成本。在涉及到在遥远的地理位置以相对较少的参数测试和/或控制的监测和控制应用中，基础设施不充分或完全缺乏基础设施是一个特殊的问题。对于这类应用来说，实际上有可能根本不能安装支持智能现场装置使用所必须的电气和通讯的基础设施，即使有可能做到，但是与这类运行操作有关的成本也不可能合理。在重新配置(例如，物理移动和/或增加智能现场装置和/或设备)采用公认的智能现场装置所实现的过程控制系统时，或者，在对目前不具有任何这类装置的系统或成套设备增加智能现场装置时，相关的较高安装成本和较大的困难(和高的成本)只能满足一些较大的过程控制系统或成套设备，这样高的成本一般是难以满足或不能满足较小的系统和成套设备。另外，对相对较小的过程控制成套设备或系统进行更新或增加智能现场装置也是一个特殊的问题，因为智能现场装置与系统或成套设备的物理集成一般都需要持续很长的时间关闭部分或全部的成套设备或系统。例如，目前仍不具有成套设备的自动系统的小型车间或工厂理论上也能通过对现有成套设备和系统进行基于智能现场装置的自动系统的更新来提高产量和质量。但是，对小型车间和工厂的这类自动系统更新的益处还不能明显地弥补与安装智能现场装置有关的较高成本，与持续很长时间减缓或关闭生产相关的成本以及可察觉到的与产量减少有关的商业风险，难以为客户提供商品，新的自动系统可能会产生难以预测的产量和质量的变化，等等。有些制造商企图通过提供能够更容易地更新设备的检测装置来解决上述问题。然而，这些装置一般都不能进行过程控制操作，因为它们不能连续地、周期性地或实时地提供信息(例如，监测参数、处理条件，等等)。换句话说，即使这些装置能够监测到与此相连接设备的信息，过程参数，等等，但它们一般都不能在信息第一有效时向整个过程控制程序及时提供这些信息。而这些装置的大多数，或者是全部，收集了大量的信息，并且在已经收集到这些信息的较长时间之后向工作站或类似物发出摘要或综合报告。例如，控制系统国际(CSI)所制造的用于旋转设备(例如，电动机，涡轮机，等等)的诊断系统。CSI系统包括振动监测器，它可以直接附加于电动机，或任何其它结构。CSI振动监测器以较长的时间周期收集和存储振动信息并将这些振动信息或数据传递给工作站或其它计算机系统，工作站或其它计算机系统利用长期的振动信息或数据来诊断被监测设备的各部分 的状况。遗憾的是，CSI系统只具有脱机诊断系统的功能，因此就不能有效地应用于过程控制、实时或周期性的监测等操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可附加的装置，它包括：适用于安装在闭环过程控制系统中的一个部件的表面上的外壳；设置在外壳内的存储器；外部传感器或控制输出中的至少一个，所述外部传感器被设置在所述外壳外部，并且连接到所述外壳以检测所述部件的参数，所述参数用于所述闭环过程控制系统的控制环路中，所述控制输出被设置在所述外壳外部，并且连接到所述外壳以使用所述闭环过程控制系统的控制环路的参数来进行控制操作；设置在外壳内的输入/输出接口，其中，所述输入/输出接口适用于与和可附加装置操作耦合的所述传感器和所述控制输出之一相通讯；以及设置在外壳内且与存储器相通信耦合的处理器，其中，所述处理器可编程为与输入/输出接口相通讯，并且当获得与所述传感器和所述控制输出之一有关的参数时，将这些信息通过通讯网络传送给其它装置，所述其它装置是可附加的装置、控制器或工作站中的一个；其中所述处理器被进一步编程为在与所述传感器和所述控制输出之一有关的参数变得可用时将该信息发送给闭环过程控制系统中的工作站以执行至少一部分检测所述闭环过程控制系统的控制环路的参数或执行至少一部分使用所述闭环过程控制系统的控制环路的参数的控制活动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·凯斯四世，T·D·舒雷斯，M·J·尼克松，R·埃迪，T·L·布莱文斯，R·拉玛钱德兰，
申请(专利权)人：费舍柔斯芒特系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：