[发明专利]运用于过程控制网络中的维护接口装置

说明书

本申请是申请日为1997年10月3日的、申请号为“97198544.8(PCT/US97/17861)”的、发明名称为“运用于过程控制网络中的维护接口装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及过程控制网络，特别是运用于具有分布式控制功能的过程控制网络中的维护接口装置。

背景技术

象化学，石油，以及其它制造和提炼过程一样的大型过程包括安置在不同位置的许多现场装置来测量和控制过程参数从而影响过程的控制。这些现场装置例如是温度传感器，压力传感器，流速传感器以及阀门和开关等控制部件。过去，过程控制工业采用人工操作例如靠人来读出水位计和压力计，阀门旋转等来操作过程中的测量和控制现场装置。从20世纪开始，过程控制工业开始采用局部空气控制，其中，局部空气控制器，发送器和阀门定位器安置在过程工厂的不同地方来影响特定工厂位置的控制。随着70年代基于微处理器的分布式控制系统(DCS)的出现，分布式电子过程控制在过程控制工业中流行起来。

众所周知，DCS包括一个模拟或数字计算机，例如可编程逻辑控制器，连接到很多电子监测和控制装置，象电子传感器，发送器，电流-压力换能器和阀门定位器等安装在整个过程中。DCS计算机频繁地储存和执行集中和复杂的控制计划来影响过程中的装置的测量和控制进而根据全局的控制计划控制过程参数。通常，由DCS执行的控制计划所有权属于DCS控制器制造商，而DCS控制器制造商使DCS的扩展，升级，重新编程和服务变得困难和昂贵，因为DCS供应商必须卷入到用一个完整的方法来完成这些行动。另外，由于DCS控制器的所有权属性和DCS控制器供应商不支持由其它卖主制造的装置或装置功能的事实，被采用或连接到特殊DCS的设备会受到限制。

为了克服对所有权DCSs的应用内在的问题，过程控制工业已经发展了许多标准，开放的通信协议例如包括HART^，PROFIBUS^，WORLDFIP^，Device-Net^和CAN协议。这些协议使由不同制造商生产的现场装置能在同一过程控制网络中结合使用。事实上，即使现场装置是由不同的制造商生产的而非DCS制造商生产的，任何与这些协议中的一个相一致的现场装置都能在过程中被用来与DCS控制器或其它支持协议的控制器通信及被它们所控制。

再得，现在在过程控制工业中有一种将过程控制非中央化的行动，极大地简化DCS控制器或消除对DCS控制器的需求。非中央化控制由安装在现场的过程控制装置诸如阀门定位器，发送器等来实现一个或多个过程控制功能，接着使数据通过总线结构由实现其它控制功能的其它过程控制装置利用。执行这些控制功能，每个过程控制装置包括具有实现控制功能以及与用标准和开放通信协议的其它过程控制装置进行通信能力的微处理器。在这种方式下，由不同的制造商生产的现场装置可以在过程控制网络中相互连接，相互通信，在不需要DCS控制器干涉的情况下，实现组成控制环路的一个或多个过程控制功能。现在FieldbusFoundation正在发表全数字，双线总线协议，被称为FOUNDATION^TMFieldbus(以下称为“Fieldbus″)协议，该协议是一个开放的通信协议，它使不同的制造商生产的装置在过程中通过标准总线交互操作和通信来影响非中央化控制。

然而，技术进展导致了更为先进的解决方案。例如，模拟通信协议向数字通信协议转变已成为一种潮流。伴随着优点，问题也就出现了。例如，在采用模拟通信的传统通信系统中，只需简单的测试工具如便宜的数字伏特表或万用表测量被测电路的导通性能从而完成基本的排错和分析功能。随着通信系统向数字通信演变，只能用昂贵的并且苯重的测试工具如逻楫分析仪和通信系统来分析数字装置和通信线路的功能，因为用传统的伏特表和万用表测量数字装置和通信线路的导通性能可能非常有用然而表示装置出错的数字信号还是不能检测到。

在苛刻的环境中，例如，油气管，核能发生站或工厂，利用控制阀或其它装置通常很困难。找出插座通常也是非常麻烦的。因此，希望用一种简单的工具或技术来实现对连接在采用数字通信协议的过程控制系统内的周边现场装置的功能进行基本分析。

发明内容

本发明是指用于数字，环路供电过程控制网络的维护接口装置。它包括，到现场装置的双线输入-输出口或到双线通信媒介的接口，确定现场装置或通信环路的简单状态的控制逻辑，显示该状态的显示器。维护接口装置可用于故障分析来检测现场装置是否在工作。