[发明专利]用于监控或控制工业生产过程的过程设备

说明书

本申请是申请人于2004年11月8日申请的、申请号为“200480034382.4”、发明名称为“具有监督上层的过程设备”的PCT申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于监控或控制工业生产过程中操作的类型的过程设备。尤其是，本发明涉及这种过程设备的安全认证。

背景技术

在工业生产过程控制系统中，使用过程设备监控和/或控制工业生产过程。控制设备是用于控制过程的过程设备。示例控制设备包括泵、阀门、执行器、螺线管、电动机、混频器、搅拌器、断路器、破碎机、滚筒、铣床、球磨机、揉面机、过滤器、搅拌机、旋风器、离心机、塔台、干燥机、传送机、分离器、升降机、起重机、加热器、冷却器和其它这样的装置。变送器(transmitter)是用于检测(或监控)过程操作的过程设备，例如通过监控诸如温度、压力、流量等之类的过程变量。监控的过程变量被变送，以使在过程中可由其它装置使用，例如被中心控制室使用。另一种示例过程设备是过程监控器或通信装置，该过程监控器或通信装置被用于监控过程操作、使用在该过程中的诸如过程变送器或过程控制器之类的装置以及控制过程设备，例如通过对该设备编程或发送指令。

典型地，过程设备具有相当稳定的设计，并且以长寿命低故障率被制造。过程设备的故障可对过程有明显影响，并且在该设备被修理或替换时可需要过程被临时中断。然而，有一些过程设备的应用，该过程设备要求明显超过由典型过程设备提供的等级的性能等级。这样的设备必需符合“安全认证过程”或“安全完整性等级”(Safety Integrity Level/SIL)认证。该认证提供用于对过程进行配置以符合想要的安全要求的量度。

安全完整性等级是提供量度的一套标准，该量度可被用于测量过程的安全。针对过程是否安全地执行，安全完整性等级可提供信息且提供测量预期的方法，以及在故障情况中，将使过程处于安全模式。安全完整性等级与生产可靠性有关。例如，生产必需被显示为“可利用的”，以某些预定速度执行其指定的任务。该可用性与生产的故障之间的平均时间(MTBF)、还有修理的平均时间(MTTR)有关、以及不符合要求(fail on demand)(PFD)的可能性。通常，安全完整性等级的使用被描述在2002年4月的“功能安全及安全完整性等级”应用注意事项中，贝托乐内华达州BN零件号修订本A(“Functional Safety and Safety Integrity Levels”Applications Note Bently Nevada BN Part Number Revision A)。可被用于增加设备的安全完整性等级认证的一项技术将使用诸如电的或机械零件的组件，该组件几乎不可能出现故障。设计程序还可被用于例如提供冗余系统以减少故障。除了减少故障之外，可将过程设备用于检测特定故障事件，并且提供理想的响应，诸如对过程的控制关断。通常，为了符合这种认证要求而设计过程设备是困难的，并且是消耗时间的过程。

发明内容

一种用于过程设备中的装置提供该过程设备的理想安全完整性等级(SIL)。设备接口结合至该过程设备且提供与该过程设备的组件操作相关的输出。组件监控器监控使用来自该设备接口的输出的组件操作，以及识别该组件的安全事件。安全响应模块根据理想响应对该组件的安全事件做出响应。

附图说明

图1是包括过程变送器的工业生产过程的图表，该过程变送器结合至工艺管道。

图2是示出使用监督上层(supervisory overlayer)的过程设备的简化框图。

图3是为示出图2中过程设备的另一简化框图。

图4是过程设备的框图，该过程设备包含具体监督上层功能的各种示例。

图5是根据本发明的监督上层的各种组件的简化图。

具体实施方式

许多工业生产过程固有地是有风险的。这些过程典型地使用有毒的、易燃的或活泼的材料，以及经常处于升高的温度和压力下。在这些过程中的设备故障或人为过失的事件中，可能发生灾难性事件。安全仪表系统(SIS)是被设计防止这些事件的自动化系统。具体地在化学、石油化工和冶炼工业中，在近几年中因新的国际标准而增加了对这些安全系统的兴趣。

安全仪表系统可被定义为包括传感器、逻辑解算器和最终控制元件的系统，该系统被设计用于目的为：

-在违反预定条件时，自动使过程采用安全状态。

-在特定条件允许时，允许过程以安全模式持续进行。

-采取措施以降低工业生产风险的影响。