過程控制裝置和數(shù)字閥控制器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及過程控制系統(tǒng)，并且更具體地涉及在過程控制系統(tǒng)中提供診斷和 /或預測能力。
【背景技術】
[0002] 過程控制系統(tǒng)，諸如類似那些用在化學、煉油或其他過程的分布式或可擴展的過 程控制系統(tǒng)，典型地包括通過模擬的、數(shù)字的或組合的模擬/數(shù)字總線通信地耦接到一個 或多個現(xiàn)場裝置的一個或多個過程控制器?，F(xiàn)場裝置，其可以包括例如控制閥組件（例如， 控制閥、致動器、閥控制器）、閥定位器、開關和發(fā)射器（例如，溫度、壓力和流速傳感器），在 諸如開啟或閉合閥、測量工藝參數(shù)以及執(zhí)行基本診斷（例如，為了檢測泄露的目的，閥控制 器可以評估流經過程的流體的實時質量）的過程中執(zhí)行功能。過程控制器接收由現(xiàn)場裝 置所做的表明過程測量的信號和/或與現(xiàn)場裝置有關的其他信息，并且使用該信息執(zhí)行或 實施一個或多個控制例程以產生控制信號，其通過總線發(fā)送到現(xiàn)場裝置從而控制過程的操 作。來自每個現(xiàn)場裝置和控制器的信息典型地對于由一個或多個其他硬件設備（諸如主機 或用戶工作站、個人電腦或計算裝置）執(zhí)行的一個或多個應用而言是可用的，從而使操作 員能執(zhí)行與過程（諸如設定過程參數(shù)、觀察過程的當前狀態(tài)、修改過程的操作等）有關的任 何希望的功能。 【實用新型內容】
[0003] 隨著時間的流逝，高程度的流體流量和在液流中的高程度的污染物、微粒和濕氣 會損壞和/或降低過程控制裝置的效率。例如，當污染物和/或顯著的質量或體積的流體 流經過程控制裝置中的一個或多個部件時，污染物和/或顯著的質量或體積的流體接觸 那些元件，并可以使那些元件破裂或以其他方式使那些元件損傷，尤其使過程控制裝置的 彈性元件損傷。這些類型的液流可以縮短過程控制裝置中元件的壽命和/或影響過程控制 裝置中元件的性能。同樣地，流經過程控制裝置的流體中的或流體所帶的微粒（例如灰塵、 礦物質）能夠侵蝕或磨損鄰接表面，尤其能夠侵蝕或磨損由如鋁、黃銅、橡膠等"軟"材料制 成的鄰接表面。該侵蝕反過來會顯著地減少包括這些表面的元件的壽命。而且，包括微粒 和/或顯著濕氣的流體可以隨著時間的流逝將這些微粒和/或其他材料堆積在諸如噴嘴、 端口、繼電器、其他附件的關鍵流動元件其上、堆積于其內或鄰近其堆積，因此阻礙鄰近或 通過這些元件的流動。
[0004] 本實用新型的一個方面包括過程控制裝置。該過程控制裝置包括過程控制閥、致 動器和數(shù)字閥控制器。該致動器被耦接到過程控制閥并且被配置用于通過控制加壓流體效 用介質的壓力來控制過程控制閥的位置。該數(shù)字閥控制器通信地耦接到過程控制閥和致動 器。該數(shù)字閥控制器被配置用于獲得第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)，其中該第一數(shù)據(jù)與在第一時間 點通過致動器或者數(shù)字閥控制器的液流相關聯(lián)，并且第二數(shù)據(jù)與在不同于第一時間點的第 二時間點通過致動器或數(shù)字閥控制器的液流相關聯(lián)。處理器被布置以計總（aggregate)第 一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行一個或多個診斷和/或預測技術。該一個或多個診斷和/或 預測技術可以例如包括評估該過程控制裝置的一個或多個部件的狀態(tài)。
[0005] 在本實用新型的一個實施例中，所述過程控制閥包括閥體和控制元件，所述閥體 限定了出口通道、入口通道和設置在所述入口通道和所述出口通道之間的孔口，并且所述 控制元件包括閥桿和固定到所述閥桿并被配置用于在開啟位置和閉合位置之間移動的閥 塞，所述致動器通過所述閥桿可操作地耦接到所述閥塞。
[0006] 在本實用新型的一個實施例中，所述數(shù)字閥控制器包括氣動繼電器，并且其中，所 述數(shù)字閥控制器被配置用于測量與在所述第一時間點通過所述氣動繼電器的所述液流關 聯(lián)的所述第一數(shù)據(jù)，并且測量與在所述第二時間點通過所述氣動繼電器的所述液流關聯(lián)的 所述第二數(shù)據(jù)。
[0007] 在本實用新型的一個實施例中，第一數(shù)據(jù)與在所述第一時間點通過所述數(shù)字閥控 制器的所述液流相關聯(lián)并且所述第二數(shù)據(jù)與在所述第二時間點通過所述數(shù)字閥控制器的 所述液流相關聯(lián)。
[0008] 在本實用新型的一個實施例中，第一數(shù)據(jù)包括指示在所述第一時間點通過所述數(shù) 字閥控制器的所述液流的質量或體積的數(shù)據(jù)，并且其中，所述第二數(shù)據(jù)包括指示在所述第 二時間點通過所述數(shù)字閥控制器的所述液流的質量或體積的數(shù)據(jù)。
[0009] 在本實用新型的一個實施例中，所述數(shù)字閥控制器被進一步地配置用于從與所述 過程控制裝置關聯(lián)的用戶獲得空氣品質數(shù)據(jù)，所述空氣品質數(shù)據(jù)包括指示所述液流中的污 染物含量的數(shù)據(jù)、指示所述液流中微粒的數(shù)據(jù)或指示所述液流中濕氣含量的數(shù)據(jù)，其中，所 述處理器被布置用于計總所述空氣品質數(shù)據(jù)，并且其中，所述處理器被配置用于基于所計 總的數(shù)據(jù)來執(zhí)行一個或多個診斷和/或預測技術。
[0010] 在本實用新型的一個實施例中，所述一個或多個診斷和/或預測技術還包括分析 已流經所述致動器或所述數(shù)字閥控制器的流體質量、流體體積、污染物、微粒、濕氣或其組 合的總體水平。
[0011] 在本實用新型的一個實施例中，所述數(shù)字閥控制器包括處理器。
[0012] 在本實用新型的一個實施例中，所述數(shù)字閥控制器被配置用于利用累加算法來計 總所述第一數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)。
[0013] 在本實用新型的一個實施例中，所述處理器被布置用于將所計總的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)閾 值相比較，并且其中，所述處理器至少部分地基于所述比較來評估所述一個或多個部件的 狀態(tài)。
[0014] 在本實用新型的一個實施例中，所述數(shù)據(jù)閾值包括微粒的最大閾值水平、污染物 的最大閾值水平、濕氣的最大閾值水平、流體質量的最大閾值水平或流體體積的最大閾值 水平。
[0015] 本實用新型的另一個方面涉及一種數(shù)字閥控制器，其通信地耦接到過程控制裝 置，所述過程控制裝置包括過程控制閥和耦接到所述過程控制閥并被配置用于控制所述過 程控制閥的位置的致動器，所述數(shù)字閥控制器包括：
[0016] 存儲器；
[0017] 處理器；以及
[0018] 存儲在所述存儲器中的邏輯，
[0019] 其中，所述數(shù)字閥控制器被配置用于：
[0020] 經由所述處理器，獲得與在第一時間點通過所述致動器或所述數(shù)字閥控制器的液 流相關聯(lián)的第一數(shù)據(jù)；
[0021] 經由所述處理器，獲得與在第二時間點通過所述致動器或所述數(shù)字閥控制器的液 流相關聯(lián)的第二數(shù)據(jù)；
[0022] 經由所述處理器，計總所述第一數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)；以及
[0023] 經由所述處理器，基于所計總的數(shù)據(jù)來執(zhí)行一個或多個診斷和/或預測技術，所 述一個或多個診斷和/或預測技術包括評估所述過程控制裝置的一個或多個部件的狀態(tài)。
[0024] 在本實用新型的一個實施例中，所述的數(shù)字閥控制器還包括氣動繼電器，其中，所 述第一數(shù)據(jù)包括指示在所述第一時間點通過所述氣動繼電器的液流的質量或體積的數(shù)據(jù)， 并且其中，所述第二數(shù)據(jù)包括指示在所述第二時間點通過所述氣動繼電器的液流的質量或 體積的數(shù)據(jù)。
[0025] 在本實用新型的一個實施例中，所述數(shù)字閥控制器被配置用于從與所述過程控制 裝置相關聯(lián)的用戶得到指示通過所述致動器或所述數(shù)字閥控制器的所述液流的污染物含 量、微粒含量、濕氣含量或者其組合的品質數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)字閥控制器被配置用于基于 所述所計總的數(shù)據(jù)和所述品質數(shù)據(jù)來執(zhí)行所述一個或多個診斷和/或預測技術。
[0026] 本實用新型基于獲得的和/或計總的數(shù)據(jù)旨在提供與直接地暴露于或以其他方 式受到通過過程控制裝置的液流影響的以及同樣地易于受到如上所述的損傷的過程控制 裝置的一個或多個部件的相關的診斷和/或預測能力。由本實用新型提供的診斷能力可以 例如便于快速的和容易的監(jiān)控和/或檢修這些元件。由本實用新型提供的預測能力可以 例如便于對將來的性能的計算和評估。
【附圖說明】
[0027] 圖1為根據(jù)本實用新型的原理構造的具有一個或多個現(xiàn)場裝置的過程控制系統(tǒng) 的不意圖；
[0028] 圖2示出了根據(jù)本實用新型的原理構造的現(xiàn)場裝置的一個實施例；
[0029] 圖3為圖2的現(xiàn)場裝置的控制閥、致動器和數(shù)字閥控制器的橫截面圖；
[0030] 圖4為根據(jù)本實用新型示出了用于提供與過程控制系統(tǒng)有關的診斷和/或預測能 力的一種方法的過程流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 隨著時間的流逝，高程度的流體流量和在液流中的高程度的污染物、微粒和濕氣 會損壞和/或降低過程控制裝置的效率。例如，當污染物和/或顯著的質量或體積的流體 流經過程控制裝置中的一個或多個部件時，污染物和/或顯著的質量或體積的流體接觸那 些元件，并可以使那些元件破裂或以其他方式使那些元件損傷，尤其使過程控制裝置的彈 性元件損傷。這些類型的液流可以縮短過程控制裝置中元件的壽命和/或影響過程控制裝 置中元件的性能。同樣地，流經過程控