用于使校準測試流線化的配置文件的制作方法
【專利說明】用于使校準測試流線化的配置文件
[0001] 有關申請的交叉引用 本申請要求2013年11月13日提交的編號為61/962317的臨時申請和2013年11月13日提 交的編號為61/962325的臨時申請的權益，其公開據(jù)此通過引用結合到本文中。
【背景技術】
[0002] 在制煉廠中，感測或控制用于處理化學品和醫(yī)藥制品的參數(shù)的現(xiàn)場設備是智能設 備。"發(fā)射機"常常與智能設備同義。智能設備是具有可W使用一個或多個標準協(xié)議通過有 線或無線通信信道與主機設備通信的發(fā)射機的測量和/或控制模塊。
[0003] 主機設備包括計算機、校準器、通信器、平板電腦和個人數(shù)字助理。某些標準協(xié)議 包括HART(用于可尋址遠程傳感器高速通道的縮略語)或FOUNDATION Fiel化USdHART是用 于混合協(xié)議的行業(yè)標準，該混合協(xié)議使得能夠?qū)崿F(xiàn)智能現(xiàn)場設備與采用遺留4-20 mA布線 的控制系統(tǒng)之間的通信。FOUNDATION Fiel化US是全數(shù)字協(xié)議。
[0004] 具有HART協(xié)議的智能設備具有微處理器和一個或多個存儲器。該存儲器保存關于 設備的制造商的數(shù)據(jù)、用于主要變量及其它變量的其當前讀數(shù)W及其范圍（視變量情況而 定）。微處理器被編程為執(zhí)行許多特定操作并對預定命令進行響應。此類命令包括但不限于 讀取制造信息W及讀取主要變量(例如，壓力)和一個或多個輔助變量(例如，溫度）。其它命 令用來對智能設備進行校準并包括設置被測變量的范圍，包括被測變量的上界限極限和下 界限極限。
[0005] 智能設備具有測量物理參數(shù)(諸如壓力或溫度或閥是打開還是閉合的）一個或多 個傳感器。傳感器將按照能量的一種形式(例如，壓力、流量)的參數(shù)的信號轉換成電信號。 傳感器的輸出由模數(shù)轉換器從模擬值轉換成數(shù)字值，該模數(shù)轉換器的輸出被輸入到微處理 器。某些智能設備可具有用于在單個忍片中執(zhí)行模數(shù)轉換和數(shù)模轉換的微處理器和電路。 根據(jù)通信網(wǎng)絡的類型，在處理之后，微處理器輸出可被轉換成模擬值W便經(jīng)由有線或無線 發(fā)射機發(fā)射。
[0006] 每個智能設備與設備描述相關聯(lián)。設備描述(DD)是描述智能設備的能力、定義只 讀參數(shù)的層級結構、讀/寫參數(shù)、標準操作程序(方法）W及供通信主機使用的其它信息的電 子數(shù)據(jù)文件。DD具有菜單和圖形顯示特征，其由主機應用（包括手持式校準器、通信器及其 它主機)使用來訪問相應智能設備中的所有參數(shù)和數(shù)據(jù)。DD及其菜單結構對于設備和設備 修正是獨特的。用于一個設備的DD不能與來自另一制造商的完全不同的設備一起使用，即 使該另外的設備要提供相同的功能。然而，孤確實支持多供應商互操作性。每個設備可被針 對特定參數(shù)進行校準，使得過程管理者可配置來自一個制造商的發(fā)射機W替換來自另一制 造商的設備。DD不包含關于智能設備中的當前值的任何信息，但是使得主機能夠讀取設備 的存儲器并獲取存儲在設備發(fā)射機中的設備信息的項目。設備信息包括由用戶給定到設備 W識別其位置或功能的標簽信息和識別設備的制造商、型號W及修正的信息，其還可包括 設備的主要變量的單位、下界限值、上界限值、阻尼W及傳遞函數(shù)。許多設備具有線性傳遞 函數(shù)，但是某些具有平方根傳遞函數(shù)或其它非線性傳遞函數(shù)。
[0007] DD允許過程操作者設定智能設備中的數(shù)百個設備變量。過程操作者使用DD來將不 同制造商的智能設備集成到過程中。然而，對設備進行校準的技術人員需要訪問在智能設 備中設定的相對小數(shù)量的設備變量。無論如何，只有通過遵循DD的樹狀結構，對那些設備變 量的訪問才是可能的。
[0008] DD被保存在校準器或通信器的存儲器中。孤包括多個等級并且被布置在等級之間 具有分支的樹狀結構中。DD類似于關于設備的信息的數(shù)據(jù)庫，并且包括供在嘗試用設備來 完成特定任務時使用的算法(諸如感測器微調(diào)）W及用于存儲用于智能設備的參數(shù)的位置。 DD提供諸如通信器、校準器、主機應用或控制系統(tǒng)之類的主機需要W適當?shù)卦L問并顯示位 于智能設備中的重要設備信息的信息。
[0009] 通信主機使用DD來與智能設備通信。通信主機能夠使用具有顯示各種參數(shù)值并允 許用戶在此類設備上設定配置參數(shù)的能力的一個或多個協(xié)議來與智能設備通信。通信主機 包括但不限于中央控制器、校準器和通信器。主機可使用存留在主機的儲存存儲器中W便 提供對如DD的提供商所描述的該智能設備的全部能力的訪問的DD。
[0010] DD是描述智能設備的能力，定義只讀參數(shù)、讀/寫參數(shù)、標準操作程序(方法）W及 供主機使用的其它信息的層級(樹)結構的電子數(shù)據(jù)文件。孤典型地由智能設備的制造商編 寫。用于DD的制作和結構的規(guī)格由標準體控制，所述標準體諸如IEC和ISA，其具有來自HART Communications Foundation、Fieldbus Foundation和PROFIBUS and PROFINET International的貢獻。其聲明或解釋諸如智能設備發(fā)射機之類的設備。實際處理由諸如編 檔校準器之類的通信主機設備完成。
[0011] 標簽被存儲在智能設備的存儲器中而不是DD中。標簽參數(shù)/字段由最終用戶在智 能設備中輸入。其通常但不一定始終被用來對設備命名W及識別其在工廠中的位置或功 能。諸如校準器或通信器之類的主機使用通用命令來對標簽信息進行定位和讀取。主機也 讀取DD并經(jīng)由D的對導航至保存其主要、輔助及其它變量及其參數(shù)的DD中的位置。
[0012] 在過程控制中使用的智能設備經(jīng)歷老化、磨損W及破損。周期性地檢查智能設備 W看其是否已經(jīng)保持其期望的設置并對超出校準公差之外的智能設備進行校準或調(diào)整是 最佳實踐。校準是用于智能設備的驗證(測試)和調(diào)整(微調(diào)）的過程。過程校準器存儲可被 重新調(diào)用W便在驗證、調(diào)整期間使用及為其它用途的校準規(guī)格和配置信息。此信息稱為校 準設置W及包括但不限于： 1. 用于校準的步驟作為用于在校準期間執(zhí)行的操作序列和有條件檢查列表； 2. 用于校準器在驗證期間測量的參數(shù)（電的、物理的或數(shù)字的）； 3. 用于校準器在驗證期間提供(source)的參數(shù)（電的或物理的）； 4. W100%(測試上限)和0%(測試下限)值的形式的用于驗證的測試范圍； 5. 用于驗證的測試規(guī)格(公差）；W及 6. 用于驗證的測試策略，包括測試點的數(shù)目、那些測試點的序列和分配W及傳遞函 數(shù)。
[0013] 驗證是針對測試規(guī)格將智能設備的一個或多個輸出與相應標準輸入相比較的過 程。存在驗證的兩個階段：（0校準前(As化und)是校準過程開始時的智能設備的校準狀 態(tài)；W及(2)校準后(As Left)是校準過程結束時的智能設備的校準狀態(tài)。有時，如果校準前 驗證確認智能設備在校準規(guī)格內(nèi)且未執(zhí)行調(diào)整，則跳過校準后階段。
[0014] 在校準前階段期間，技術人員在低界限值、高界限值和低界限值與高界限值之間 的一個或多個點處測試智能設備的輸入、傳遞函數(shù)和輸出，并將該結果記錄為校準前結果。 如果任何結果在公差范圍之外，則技術人員使用通信器和/或校準器來執(zhí)行一次或多次調(diào) 整迭代W實現(xiàn)盡可能接近于實際公差的結果。在調(diào)整完成之后，執(zhí)行校準后驗證W確認結 果還在規(guī)格內(nèi)?？筛鶕?jù)需要將該調(diào)整和校準后驗證步驟重復多次。
[0015] 校準器通過在校準的過程期間W所需準確度來提供標準輸入到設備中來驗證和 調(diào)整智能設備。運通常被稱為來自校準器的"源"。所提供的輸入可W是電參數(shù)或物理參數(shù) 的已知值，所述電參數(shù)或物理參數(shù)包括且不限于電壓、電流、壓力和溫度。校準還提供測量 來自被校準的設備的輸出的能力。被測量的參數(shù)可W是電的、物理的或數(shù)字的。
[0016] 校準包括調(diào)整零點和增益W設定期望范圍的能力。為了對智能設備進行校準，將 高度精確且已知的標準測量的量(諸如已知壓力或已知溫度)與設備的輸出讀數(shù)相比較。有 時，當發(fā)射機使用RTD或熱電偶來測量溫度時，對發(fā)射機應用電學值(歐姆或毫伏）。如果智 能設備中的發(fā)射機指示與已知標準相差超過可容許公差的值，則對發(fā)射機進行調(diào)整(微調(diào)） W及然后再測試，使得其輸出對應于標準或在其可容許極限內(nèi)。
[0017] 典型地，在變量的預期校準量程中的若干點處檢查由智能設備監(jiān)控的變量的校 準。量程被定義為上界限值和下界限值之間的差。零值是量程范圍的下限，并且該范圍是上 界限值和下界限值之間的差。校準范圍(量程)常常不同于操作范圍，其指的是設備的能力。
[0018] 例如，智能設備中的電子壓力傳感器可具有0-600 PSi的范圍能力和4-20毫安 (HiA)的輸出。然而，過程工程師可確定將針對50-200 psi = 4-20 mA對智能設備進行校準。 因此，校準范圍將被指定為50-200 psi = 4-20 mA。在運個示例中，零輸入值是50 PSi且零 輸出值是4 mA。輸入量程是150 PSi，并且上限處的輸出是20 mA。
[0019] 智能設備典型地被校準成顯示出輸入和輸出之間的線性、平方根或其它傳遞關 系。被校準智能設備中的線性傳遞關系的理想圖表是輸入-輸出曲線，其是在X和Y軸的原點 處開始并具有預定斜率的直線。通過對智能設備的輸入-輸出特性曲線進行平行移位來修 正零點誤差;通過改變曲線的斜率來調(diào)整量程誤差。
[0020] 某些校準器是過程校準器，并且能夠測量和提供在制造工業(yè)中最通常使用的參 數(shù)。某些過程校準器是編檔過程校準器(DPC)。除提供過程校準器的能力之外，DPC提供對校 準的結果進行電子記錄（即，編檔)的能力。能夠與智能設備通信的DPC將便攜式校準器的功 能與手持式現(xiàn)場通信主機的功能組合到單個工具