現場設備配置系統的製作方法

2023-11-08 11:02:17

專利名稱：現場設備配置系統的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及用於工業過程控制和監測系統的現場設備配置系統。更具體地，本發明涉及用於測量工業過程流體的過程變量類型的配置現場設備，包括多變量變送
O
背景技術：
在工業過程自動化技術中，可以使用過程設備(例如過程變量變送器)生成模擬或數字測量信號，模擬或數字測量信號表示工業過程的過程變量。可以將這種過程變送器安裝到過程設備(例如，管道、罐、閥和其它過程設備)上，並且可以包括傳感器，以產生與諸如壓力(包括差壓)、溫度、液面深度、其它過程變量或它們之間的任意組合之類的過程變量相關的測量數據。然而，典型地，不能直接測量和基於其它過程變量計算一些諸如過程流體的流率之類的過程變量。使用流率作為示例，使用諸如孔板之類的主元件來測量流量。可以測量通過孔板的差壓，進而基於所測量的差壓計算流率。流率還是過程流體的其它屬性的函數， 優選地，測量或計算過程流體的其它屬性以更精確地確定流量。例如，一種這樣的屬性是流體密度，可以根據過程流體的溫度和壓力來計算流體密度。因此，存在可以在流率確定中使用的大量可能方程。這些方程基於過程流體的成分、用於確定流率的特定技術、在測量中使用的特定基本元件、期望的精確級別，等等。當在工業過程中交付使用(commission)現場設備時，必須將所有的這些方程和配置信息存儲在現場設備中。典型地，配置現場設備需要具有高級別技能的技術人員花費大量的時間輸入適當的數據。此外，操作人員很難改變特定的現場設備的配置。

發明內容
本發明提供了一種用於配置現場設備的流量儲存庫。流量儲存庫包括用於確定過程流體到的流率的信息。例如，這樣的信息包括流體列表，可以被現場設備用來測量過程流體的流量；流體方程數據，提供與在計算過程流體參數中使用的方程相關的信息；基本元件列表，可以用於測量流體流量；以及基本元件方程數據，提供與在計算基本元件參數中使用的方程相關的信息，基本元件參數用於計算過程流體的流量。在一個特定配置中，操作者選擇來自流量儲存庫的數據以用於配置現場設備。將用於實現流量方程的數據加載到現場設備中。在另一特定實施例中，用於配置現場設備的系統包括具有流體類型列表的流量儲存庫，流體類型列表定義了現場設備可以使用的流體類別；流體組件，流體組件可以用於定義特定的過程流體；方程標識符列表，用於識別流量應用中的方程；以及基本元件列表。系統還包括流量應用程式，適於從流量儲存庫中獲取數據，並且產生圖形用戶界面 (GUI)，圖形用戶界面包括與所獲取的數據相關的用戶可選選項。流量應用程式響應於用戶輸入來配置現場設備。


圖1是包括現場設備的過程控制和監測系統的特定示意性實施例的示意圖，現場設備與工業過程耦合，並且與用戶設備以通信方式耦合，用戶設備具有流量應用程式，並且能訪問流量儲存庫。圖2是用於配置特定現場設備的系統的特定示意性實施例的框圖；圖3是用於配置特定現場設備的系統的另一特定示意性實施例的框圖；圖4是第一圖形用戶界面(GUI)的特定示意性實施例的框圖，第一圖形用戶界面可被用戶訪問以配置用於連接特定現場設備的流量應用程式；圖5是第二圖形用戶界面(GUI)的特定示意性實施例的框圖，第二圖形用戶界面可被用戶訪問以配置用於連接特定現場設備的流量應用程式；圖6是第三圖形用戶界面(GUI)的特定示意性實施例的框圖，第三圖形用戶界面可被用戶訪問以配置用於連接特定現場設備的流量應用程式；圖7是第四圖形用戶界面(GUI)的特定示意性實施例的框圖，第四圖形用戶界面可被用戶訪問以配置用於連接特定現場設備的流量應用程式；圖8是第五圖形用戶界面(GUI)的特定示意性實施例的框圖，第五圖形用戶界面可被用戶訪問以配置用於連接特定現場設備的流量應用程式；圖9是配置特定現場設備方法的特定示意性實施例的流程圖；圖10是配置特定現場設備方法的另一特定示意性實施例的流程圖。
具體實施例方式交付使用的現場設備(例如多變量變送器、致動器和其它現場安裝的傳感器和換能器)可以包括三個主要組件用戶、配置軟體和特定現場設備。一般地，用戶負責選擇流體和基本流量元件，指定操作條件，向基本元件提供任意和所有所需尺寸信息。配置軟體顯示用戶可用的流體選項和基本元件選項，收集應用的相關信息，並且計算用於流量算法的係數。可以將流量算法的係數發送到多變量變送器以使用通用算法計算過程參數。使用通用流量計算算法的特有益處在於變送器不需要知道流量計算中涉及的流體類型或基本元件。此外，流量儲存庫可以存儲數據，流量應用程式可以使用數據來計算流體流量信息。更具體地，流量儲存庫可以包括流體列表和基本元件列表，基本元件可以用於監測流體的流量。此外，流量儲存庫可以包括與特定方程和基本元件相關的信息，特定方程用於計算每個特定流體的流量信息。在特定實施例中，流量儲存庫還可以包括常規方程，常規方程可以與特定基本元件或流體相關聯，並且被流量應用程式解釋，以計算與基本元件或流體相關聯的流量信息。根據本發明，流量儲存庫與流量應用程式是分開的。這允許通過更新流量儲存庫簡單地定製或改變如何使用特定流量應用程式來配置特定現場設備的細節問題，而不用重新編譯流量應用程式。因此，可以通過提供流量儲存庫中的適當數據，在多種不同現場設備、多種不同過程流體、基礎實施上簡單地使用特定流量應用程式。可以使用各種技術來計算過程流體的質量流量(Qm)。在下文的方程中，使用下述定義
Qffl =質量流率(Ibm/單位時間，SCF/單位時間)Qv =容積流率(Gal/單位時間，ACF/單位時間)Qe =能量流率(Btu/單位時間，MJ/單位時間)N=單位轉換因子Cd =基本元件放電係數(無量綱)Y1 =基本元件氣體膨脹因子(無量綱)D=管道直徑(英寸)d =基本元件喉部直徑(英寸)ρ =流體密度(lbm/ft3)H =熱函(Btu/lbm)或發熱量(Btu/lbm)表 1一種計算流體流量的簡化方法使用以下方程Qjb s & X 方程 1僅當可用的過程變量是差壓(DP)時，可以使用方程1。方程1假設在標稱條件集合(例如標稱壓力、差壓、溫度)下計算常量Ks。在一些實例中，對於過程變量DP特定值範圍，方程1可以是精確的。然而，方程1忽略了由於壓力和溫度的變化而引起的流體密度的任意變化。方程1也忽略了與基本元件相關的項的任意變化，基本元件相關的項包括基本元件放電係數Cd、基本元件喉部直徑的改變、作為溫度的函數的管道直徑、以及基本元件氣體膨脹因子Y1。可以使用諸如以下方程之類的部分補償流量方程來更精確地計算質量流量Qm=Kpxχ 頂方程 2其中，Kp是常量，P是絕對壓力，T是溫度，DP是差壓。當現場設備中壓力溫度和差壓是可用時，可以實現方程2。然而方程2使用了流體密度的理想氣體近似，因此不能解決由於壓力和溫度變化引起的氣體密度的所有改變。此外，方程2假設在一組標稱條件下計算Kp，並且忽略了與方程中與基本元件相關的項的變化。可以如下實現完全補償流量方程
J2_Qm=NxCdXYlX ^ X 4p X 頂方程 3QE = QmXH方程 4在方程3和4中，如果過程流體的溫度、壓力和差壓是可用的，則可以實時實現所有的術語。如上所述，在流率的計算中使用多種流體特性。這些特性包括流體密度、流體粘度 (μ)、焦耳-湯姆遜係數(μ η)、等熵指數(κ)、熱函或發熱量(H)。需要特定流體方程來計算這些性質。在上述流量儲存庫資料庫中包括與這些特性的計算相關的信息。例如，在計算流率中使用的基本元件參數包括基本元件放電係數(Cd)、基本元件氣體膨脹因子(Y1)、 基本元件喉部直徑(d)、管道直徑(D)以及喉部和管道直徑上的熱膨脹效應。需要特定的基
6本元件方程來計算這些參數。在上述流量儲存庫資料庫中包括與計算基本元件參數相關的信息。本發明在可攜式資料庫中提供流體方程數據和基本元件數據。可攜式資料庫是高度可配置的，並且允許在多種流體和基本元件上使用單個軟體段。在與流量儲存庫的操作中，流量應用程式從操作者接收信息，信息指示流體是液體還是氣體；特定液體或氣體是什麼；如果流體是蒸汽，那麼它是過熱的還是飽和的；如果流體是天然氣、那麼天然氣的成分是什麼等等。此外，應用程式收集關於基本元件的信息。 更具體地，使用何種類型的基本元件，基本元件的直徑和流體流經的管道的直徑。基本元件的示例包括孔板、噴管、喉嘴、多埠平均皮託(Pitot)設備、錐形設備、楔形設備或其它。 最後，軟體應該確定標稱操作壓力、溫度，並且收集用於過程操作範圍的信息。典型地，這是因為由於存儲器和處理速度的限制，在現場設備不能直接實現上述方程(例如方程3和 4)中的項。相反，在標稱操作範圍之上使用多項式函數來近似這些項。如下文所要討論的， 可以通過圖形用戶界面(GUI)收集來自操作者的以上信息。如果在現場設備中存在足夠的存儲器和處理速度，那麼就不能阻礙使用流量儲存庫。在特定實施例中，公開了用於配置特定現場設備(例如多變量變送器)的流量應用程式。在發起流量應用程式時，流量應用程式訪問流量儲存庫以查看現場設備配置信息。 現場設備配置信息包括具有關聯的方程識別信息的流體列表和其它數據。流量應用程式基於從流量儲存庫獲取的信息動態地組合圖形用戶界面(GUI)，以允許用戶選擇特定選項來配置現場設備和與現場設備關聯的流量方程。此外，在特定示例中，可以通過改變流量儲存庫來添加定製選項或去除不想要的選項，來定製用戶接口。在另一特定實施例中，流量儲存庫也可以允許基於用戶或基於過程的定製來提供定製接口，定製接口可以通過限制針對特定用戶的配置選項來減少配置錯誤。圖1是包括現場設備102的過程控制和監測系統100的特定示意性實施例的示意圖，現場設備102與工業過程耦合，並且與用戶接口 104(例如可攜式計算機或類似物)以通信方式耦合，用戶設備104具有流量應用程式120，能訪問流量儲存庫122。流量儲存庫 122可以位於任何位置，包括位於用戶設備10中。用戶設備104可以包括處理器和/或適於執行流量應用程式120的處理邏輯。用戶設備104適於經由通信鏈路106與現場設備 102通信，根據特定實現，通信鏈路106可以是有線通信鏈路或無線通信鏈路。在這個特定實施例中，現場設備102可以是過程控制變送器設備，過程控制變送器設備適於監測過程變量參數，例如流體靜態壓力、差壓、溫度、其它過程變量參數及其任意組合。在這個特定示例中，現場設備102與管道108耦合，管道108承載過程流體112，例如液體或氣體。此外，在這個特定實例中，現場設備102包括差壓產生元件114，例如孔板。 在這個特定示例中，現場設備102適於通過測量差壓產生元件114任一側上的流體壓力連同絕對壓力或計量壓力和溫度來計算流率和其它過程參數。在特定實施例中，用戶可以經由用戶設備104訪問流量應用程式120。通過執行， 流量應用程式120適於從流量儲存庫122獲取流體列表、基本元件列表、與每個基本元件和流體相關聯的方程信息、其它數據及其任意組合。方程信息可以是方程實際表示的形式、存儲在其它位置(例如流量應用程式上的位置)的方程的指針形式、它們的組合形式、或用於將流體或基本元件與用戶輸入數據相關的其它信息形式。在特定示例中，流量儲存庫122 可以包括與特定基本元件相關聯的多個輸入條目，輸入條目識別不同的放電係數或氣體膨脹因子方程。此外，在特定實施例中，流量儲存庫122可以包括定製的方程信息，方程信息可以由流量應用程式120執行以執行定製流量計算。在另一特定實施例中，可以將定製流量應用程式編譯為動態連結庫(DLL)，動態連結庫可以通過流量儲存庫122中的條目來識別，並且通過流量應用程式120來訪問以實現定製流量計算。流量儲存庫122可以包括與流體/流體類型列表IM相關的數據。流體/流體類型列表IM可以包括分級列表。在特定示例中，流體/流體類型列表IM可以包括頂級流體類別，例如GAS(氣體)、LIQUID(液體)和STEAM蒸汽。在每個類別內，流體/流體類型列表IM可以包括不同類型的流體。例如，GAS類別可以包括子類別，例如天然氣、資料庫氣體和定製氣體。每個子類別還可以包括子類別，識別過程流體流量計算的特定子類別。 例如，在天然氣子類別下，流體/流體類型列表IM可以包括「AGA報告No. 8詳細特性描述方法」，「AGA報告No. 8總特性描述方法l」，and「AGA報告No. 8總特性描述方法2」、其它特性描述、成分、或物理特性方法、及其任意組合。流量儲存庫122也可以包括基本元件列表、它們相關聯的方程數據或信息(例如標識符)126。在特定實施例中，流量應用程式122可以包括多個方程，可以基於來自流量儲存庫的相關聯流量方程標識符識別需要使用的多個方程。在特定示例中，基本元件可以被多次列出，其中，每每次列出具有相關聯的方程識別器。流量應用程式120產生的圖形用戶界面允許用戶選擇特定基本元件和與它相關聯的來自列表的方程。流量儲存庫122也可以包括其它信息128，其它信息12例如8可以包括定製方程信息、用戶設置、其它定製特徵及其任意組合。在特定實施例中，流量應用程式120適於在流量應用程式120初始化期間，訪問流量儲存庫122以獲取流體列表124、基本元件列表和相關聯流體以及基本元件方程數據類別1 和其它信息128。流量應用程式120適於使用所獲取的信息生成圖形用戶界面 (GUI)，圖形用戶界面(GUI)包括一個或多個與用戶可選選項對應的用戶可選指示器(例如，複選框、單選按鈕、表單按鈕、下拉菜單或彈出菜單、文本欄位、組合框、其它對象、及其任意組合)和用於配置諸如現場設備102之類的特定現場設備的相關聯參數。在特定示例中，GUI可以包括多個可選選項卡來幫助用戶從所顯示的列表中選擇流體/類別，所顯示的列表與從流量儲存庫122中提取的流體列表IM相關。一旦GUI收到了選擇，GUI就適於顯示相關選項，並且幫助用戶選擇和配置基本元件，例如選自基本元件列表的基本元件、從流量儲存庫122獲取的相關聯方程數據126。GUI可以包括從用戶選擇中獲取的信息、從流量儲存庫122獲取的信息、基於相關聯方程數據所識別的方程計算的信息、及其任何組合。 用戶可以訪問流量應用程式120的用戶界面，以通過與GUI內部提供的一個或多個用戶可選指示器交互來配置現場設備102。在特定示例中，用戶可以在多個基本元件選項之間選擇。多個基本元件中的每個元件與特定類型的基本元件和特定的關聯基本元件方程數據相對應。此外，用戶可以指定與所選基本元件相關的特定尺寸，並且配置其它相關的設置， 例如，流體成分和其它選項。在特定實施例中，流量應用程式120被配置為經由通信鏈路 106(如上所述，通信鏈路106可以是無線鏈路)將配置數據傳輸到現場設備102。在特定實施例中，流量應用程式120可以包括用於計算流體特性的多個方程。每個方程可以與流量儲存庫中標識的一個或多個基本元件一同使用。流量應用程式120基於特定流體和所選基本元件來識別特定的流體特性方程，以基於用戶的選擇和用於基本元件的電流常量來確定使用哪個方程。許多基本元件由多種國內和國際標準管理。提供針對這些標準向後兼容支持會引起令人混亂的選項陣列。例如，為了支持針對IS05167的所有選項，角形接口孔板流量計(corner tap orifice meter)需要在用戶界面中具有3個輸入條目。這些輸入條目之間的差異包括放電係數方程、氣體膨脹因子方程或兩者。當使用面向 ISO標準和ASME和AGA標準的法蘭接頭和D或D/2壓力接口時，相對於用戶必須選擇的孔板流量計，存在多於12個選項。但是，流量應用程式120可以提供包括用於用戶選擇的基本元件可選列表的用戶接口，並且可以提供與所選基本元件相關的選項，以使得正確地配置基本元件，而不需要用戶對各種方程、各種基本元件、各種配置選項或任何它們的組合之間所有的差異有特定的了解。因此，流量應用程式120提供配置接口，配置接口對現場設備 102是特定的並且包括可配置選項，可配置選項對關聯的應用程式或用戶需求是特定的。此外，對於指定的流體，尤其是氣體，存在許多可以使用的狀態方程。每個這種方程可以產生些微不同的密度或壓縮因子值。例如，對於諸如氮氣之類的氣體，存在至少7種可以使用的不同狀態方程。流量應用程式120可以基於輸入數據或包括在流量儲存庫中的信息，通過減少提供給用戶的選項數目，來去除與這種應用程式相關的一些可能混淆。在特定實施例中，流量儲存庫122能夠支持用於流體特性計算的備選方程1 之間的選擇。通過將流量儲存庫122與流量應用程式120分開，可以定製流量應用程式120或通過更新流量儲存庫122來改變流量應用程式120，而不用重新編譯流量應用程式120。在特定示例中，流量儲存庫122可以是由流量應用程式120分級組織的可擴展標記語言(XML)文件，以提取包括在GUI中的設備信息。在另一示例中，可以在結構查詢語言 (SQL)數據文件、具有標籤的文本文件、其它類型的文件、或它們的組合中包括流量應用程式 122。在特定實施例中，如果用戶期望使用用於特定設備放電係數的美國天然氣協會 (AGA-3)方程，那麼特定的方程可以用於計算氣體膨脹因子。ISO標準最新的修訂版本和 ASME標準詳細說明了不同膨脹因子方程。對流量儲存庫122的使用允許用戶識別用於特定基本元件的多個可選列表。用於特定基本元件的每個列表可以與不同的方程數據相關聯， 允許用戶選擇基本元件，並且選擇與更精確的膨脹因子方程相對應的特定列表，而不必重構整個軟體包。這允許軟體系統高度可配置，而不需要改變底層軟體。例如，可以通過用新版本的流量儲存庫122替代流量儲存庫122來更新流量應用程式120，而不用重新編譯或重新安裝流量應用程式120。在特定示例中，可以提供網頁，從而用戶可以請求對流量儲存庫的改變或添加，製造商可以將流量儲存庫122的新版本提供給用戶用於安裝。然後，用戶可以將修訂版本拷貝到計算機或網絡上合適的目錄0下，並且重新啟動流量應用程式以開始使用更新的版本。在特定實施例中，可以提供編輯工具幫助用戶編輯流量儲存庫122來創建定製的輸入條目。所實現的特定有益效果在於將流量儲存庫122與流量應用程式120分離，簡化了流量應用程式120的內部測試。具體地，可以形成流量儲存庫122的測試版本以將用於測試任何變化的特定項(特定方程和/或現場設備設置)與流量儲存庫隔離，而不必重新測試已編譯的流量應用程式120，進而降低了測試過程的複雜性。圖2是用於配置諸如多變量變送器之類的現場設備208的系統200的特定實施例框圖。系統200包括用戶設備202，用戶設備202可以包括處理器(處理邏輯)，處理器適於訪問流量應用程式204。流量應用程式204適於與流量儲存庫206通信，以從流量儲存庫206獲取數據並且組合圖形用戶界面(GUI)，圖形用戶接口是用戶可訪問來配置現場設備的。在特定實施例中，可以將流量儲存庫206和流量應用程式204存儲在用戶設備202 中、遠程存儲、和/或存儲在多個位置。在另一特定實施例中，可以將流量應用程式204存儲在遠離用戶設備202並且經由網絡可訪問的設備上。在特定示例中，可以將流量應用程式204分布在多個伺服器上。此外，根據實現方式，可以將流量儲存庫206和流量應用程式 204存儲在不同的設備或相同的設備上。在特定實施例中，流量應用程式204包括圖形用戶界面產生器、邏輯電路和多個方程。流量應用程式204適於從流量儲存庫206獲取數據，例如流體信息、具有關聯方程標識符的基本元件數據、其它信息、或它們的任意組合。流量應用程式204使用所獲取的數據來生成包括用戶可選選項的圖形用戶界面，向用戶設備202提供這個⑶I以配置用於現場設備208的流量應用程式204。在特定示例中，流量應用程式204生成GUI，GUI允許用戶選擇現場設備將要操作的流體和基本元件(例如孔板、其它流體流量元件)，所述選擇包括方程標識符，流量應用程式204使用所述方程標識符來確定使用哪個方程，並且提供特定用於所選基本元件和關聯的方程數據的用戶選項。因此，配置對所選設備是特定的，進而減少了配置錯誤的可能性。應該注意的是典型地，流量應用程式不是在現場設備中實現。，流量應用程式是在用於配置現場設備的設備中實現。流量應用程式計算或另外確定諸如用於流量方程的係數的信息，然後將所述係數傳遞到現場設備或存儲在現場設備中，以用於測量過程流體的流量。圖3是用於配置與現場設備相關的參考方程的系統300的第二特定實施例的框圖。在特定實施例中，現場設備可以是多變量設備或單變量設備，單變量設備從其它源接收過程變量數據。系統300包括處理設備302，處理設備302適於經由第一網絡306與諸如現場設備之類的一個或多個過程數據源304通信。在特定實施例中，處理設備302可以向顯示設備308提供顯示信息，並且適於從輸入設備310接收數據。在特定示意性非限制實施例中，顯示設備308和輸入設備310可以與遠程計算設備相關聯，遠程計算設備可以適於經由諸如第二網絡336之類的網絡與處理設備302通信。在特定實施例中，第一網絡306可以是過程控制網絡(例如，根據HART 協議、FieldBus協議、無線協議等操作的雙線過程控制網絡)，第二網絡336可以是傳輸控制協議(TCP)和/或網際網路協議(IP)網絡。在另一特定實施例中，第一網絡306可以是乙太網類型上功率網絡，第二網絡306可以是以另一乙太網類型的網絡。應該理解的是，處理設備302可以使用任意數量的協議，以與過程數據源 304(現場設備)和其它設備通信。處理設備302包括第一網路接口 312，第一網絡接口 312適於與第一網路306通信。處理設備302還包括處理邏輯電路314，處理邏輯電路314與第一網絡接口 312耦合， 並且能夠訪問存儲器316。在特定實施例中，處理邏輯電路314也被稱作在一個或多個設備上分布的處理邏輯。處理邏輯電路314與顯示接口 318耦合以向顯示設備308提供顯示數據。處理邏輯電路314也可以與輸入接口 320耦合，輸入接口 320適於從輸入設備310接收數據。此外，處理邏輯電路314與第二網絡接口 334耦合，第二網絡接口 334適於經由第二網絡336與流量儲存庫338通信。在特定實施例中，可以將流量儲存庫338存儲在分離的伺服器處。在另一特定實施例中，可以省略流量儲存庫338，可以將流量儲存庫存儲在存
10儲器316(如3 所示)中。流量儲存庫338(或328)包括流體/流體類型列表、關聯的基本元件列表、關聯的流體流量方程標識符、其它信息或它們的任意組合。存儲器316包括多個指令，所述多個指令由處理邏輯314可執行以提供圖形用戶界面來配置一個或多個現場設備。存儲器316包括流量應用程式326，所述流量應用程式適於訪問流量儲存庫328(338)來獲取數據。存儲器316還包括圖形用戶界面產生器322， 圖形用戶界面產生器322由處理邏輯314可執行以生成圖形用戶界面(GUI)，所述圖形用戶界面可以包括基於所選現場設備和基於特定用戶偏好的不同用戶可選選項。在特定實施例中，存儲器316也包括配置軟體324，所述配置軟體可以由處理邏輯電路314執行以配置圖形用戶界面偏好，例如基於用戶或基於角色的偏好，所述偏好可以確定何種選項是特定操作者可訪問的。在特定示例中，圖形用戶界面偏好可以指定特定用戶可以基於邏輯信息配置哪些選項。此外，圖形用戶界面偏好可以指定特定的定製。此外，處理邏輯電路314可以訪問配置軟體3M以配置與諸如現場設備之類的一個或多個過程數據源304相關聯的選項。在特定實施例中，流量應用程式326能夠基於一個或多個方程(諸如氣體膨脹因子方程、流體流量方程、其它方程或它們的組合)配置過程設備。方程可以包括在應用程式 326中，可以由流量儲存庫328中的信息來，或者可以從流量儲存庫328中接收。流量應用程式3 適於使用⑶I產生器322生成⑶I，所述⑶I包括與從流量儲存庫3 (和/或流量儲存庫338)獲取的數據相關的多個用戶可選選項。從流量儲存庫3 獲取的數據可以包括具有相關方程數據的流體基本元件列表、其它信息或它們的任意組合。GUI包括與流體和基本元件的列表相關的可選選項。列表中的每個元件可以與特定方程信息相關聯，以使用戶可以從列表選擇特定輸入條目來指定哪些方程數據應該由流量應用程式3 使用。此外，這樣的選擇可以影響向用戶顯示哪些選項以配置現場設備。在特定示例中，流量儲存庫 3 包括與多個基本元件(例如孔板、平均皮托管、其它基本元件或它們的任意組合)相關的數據，用戶可以選擇多個基本元件以配置特定現場設備。在特定示例中，與流量儲存庫3 獨立地編譯流量應用程式326，允許替代或更新流量儲存庫328，而不需要重新編譯流量應用程式326。此外，流量儲存庫3 可以是諸如表之類的不被編譯的結構數據源。流量儲存庫3 適於響應於流量應用程式3 來提供可以結合特定現場設備使用的數據和與基本元件相關的可配置選項。圖4-8是圖形用戶界面(GUI)的特定實施例的示意性示例，所述圖形用戶界面可由用戶訪問來配置一個或多個現場設備。應該理解GUI僅是為了示意性的目的，並且GUI 中元件的特定布置可以根據特定實現方式而改變。圖4是第一⑶1400的特定示意性實施例的框圖，所述第一⑶1400可以由用戶訪問以配置特定現場設備。⑶1400包括窗口 402，窗口 402包括控制框404、選擇框406、選項框408。控制框404可以包括各種用戶可選的選項410。在這個特定示例中，可選選項410 包括「配置流量」選項、「基本設置，，選項、「設備，，選項、「變量，，選項、「校準，，選項、「保存/ 發送」選項。選擇「配置流量」選項412。⑶1400還包括可選選項卡，可選選項卡包括「偏好」選項卡414、「流體選擇」選項卡416、「流體成分」選項卡418、「流體特性」選項卡420和 「基本元件選擇」選項卡422。選擇「流體選擇」選項卡416。基於從流體儲存庫獲取的數據，選擇框406顯示了流體類別426、子類別4 和流體選擇選項430的列表424。在這個實例中，流體類別4 包括「氣體」、「液體」和「蒸汽」。 類別「氣體」的子類別4 包括「AGA報告No. 8細節特徵描述方法」，"AGA報告No. 8細節特徵描述方法1」，「AGA報告No. 8細節特徵描述方法2」，「IS0 12213，摩爾成分方法」，以及 "ISO 12213，物理特性方法(SGERG 88)。如432所示，選擇「AGA包括No. 8細節特徵描述方法」。在選項框408內部的「流體名稱」元件434反映了這個選擇。基於所選的流體選擇選項432，在(436)顯示與所選選項相關的參考壓力和參考溫度。在這個實例中，在432處的選擇「「AGA報告No.8細節特徵描述方法」指定了 14. 730psi (絕對)參考壓力和60.00 度華氏溫度的參考溫度。此外，⑶1402包括用戶可選的按鈕438，包括「重置」按鈕、「後退」 按鈕、「下一個」按鈕和「幫助」按鈕。在特定實施例中，根據選擇了哪個流體類別4 ，類別4 的子類別4 可以變化。 此外，在流量儲存庫內部指定類別426、子類別4 和流體選擇選項430。流量應用程式訪問所述流量儲存庫以獲取數據，根據流量應用程式產生GUI400。圖5是第二圖形用戶界面(GUI) 500的特定示意性實施例的示意圖，所述第二圖形用戶界面是用戶可訪問來配置結合特定現場設備使用的流量應用程式的。在某種程度上重複元素使用相同的參考標記，以使得不必重複這些元素的描述。在GUI500中，選擇「流體成分」選項卡418，顯示流體成分選擇框502和「操作條件」框508。成分選擇框502顯示可用組分列表504，所述可用組分列表與圖4中所示針對所選「AGA報告No. 8細節特徵描述方法」432的成分數據相關。在特定示例中，可用組分504的列表包括甲烷、氮、二氧化碳、乙烷、丙烷、水、氫化硫、氫、一氧化碳、氧、異丁烷、η- 丁烷、異戊烷、η-戊烷、η-己烷、η_庚烷、 η-辛烷、η-壬烷、η-癸烷、氦和氬。應該理解，根據在圖4的GUI上進行的特定選擇並基於特定實現方式，可以在列表中包括其它組分。在特定實施例中，從流量儲存庫中獲取的數據中獲得組分列表504，並且根據流量儲存庫確定內容列表。在特定實例中，如506所示，選擇 「甲烷」。「流體成分」選擇面板502還包括「添加」按鈕509和「刪除」按鈕510以將諸如甲烷506之類的所選組分添加到所選組分框512中。當通過點擊「添加」按鈕509並且輸入甲烷的摩爾百分數，將諸如甲烷之類的組分添加到所選組分框512時，在518自動增加總摩爾百分比、分子量和熱量BTU/FT3。用戶可以通過點擊「清除」按鈕514刪除選擇，或者通過點擊「規範化」按鈕516來規範選擇。在特定示例中，當將諸如甲烷506之類的組分添加到所選組分框512中時，將名稱移動到所選組分框512中，使文本輸入相對於用戶可用以指定百分比摩爾濃度。根據要使用的方程，需要預定摩爾百分比的特定組分。如果用戶輸入摩爾百分比，那麼⑶1500可以通過生成警告來阻止這些不合適的數據輸入。操作條件框508包括用戶可選(可配置)輸入、「標稱操作壓力」和關聯的用於流體特性計算的操作壓力範圍520，以及「標稱操作溫度」和相關的操作溫度範圍522。圖6是第二圖形用戶界面(GUI)600的特定示意性實施例的示意圖，第二圖形用戶界面600是用戶可訪問來配置結合特定現場設備使用的流量應用程式的。在某種程度上重複元素使用相同的參考標記，以使得不必重複這些元素的描述。在GUI600中，選擇「流體特性」選項卡420，顯示流體特性框602。流體特性選擇框602包括用戶可配置選項，所述用戶可配置選項與用於圖4中所選的AGA報告No. 8-細節特徵描述方法的天然氣的流體特性相關聯。「流體特性」框602包括壓力和溫度值604、密度和容積值608以及其它流體特性612。壓力和溫度值604允許用戶輸入壓力和溫度值，並點擊「計算」按鈕606，所述「計算」 按鈕606更新與密度和容積值608相關聯的一些值。此外，密度和容積值608以及其它流體特性612可以分別包括「壓縮」的下拉菜單610和614，允許用戶在604所指示的壓力和溫度處，顯示所選氣體成分的壓縮因子或密度值。在特定實施例中，可以從流量儲存庫獲取諸如容積、密度、參考條件、等熵指數、參考密度、分子量和能量之類的一些值，在流量應用程式中硬編碼或計算。此外，各個數據點可以基於所選成分而改變。圖7是第四⑶1700的特定示意性實施例的示意圖，第四⑶1700是用戶可訪問來配置結合特定現場設備使用的流量應用程式的。在某種程度上重複元素使用相同的參考標記，以使得不必重複這些元素的描述。在⑶1700中，選擇「基本元件選擇」選項開422， 顯示基本元件選擇框702和基本元件尺寸測量框703。基本元件框702包括基本元件分級列表704。在最高級706處，基本元件分級列表包括Annubar 平均皮托管選項、條件處理孔板選項、孔板選項、文丘裡管選項和噴嘴選項。可以從流量儲存庫獲取可用選項，以使得可以通過改變流量儲存庫來改變選項。最高級706處的每個選項可以與一個或多個子類別708相關聯，所述子類別708還可以包括子項710。在這個特定示例中，展開孔板選項， 顯示子類別708，所述子類別選項708包括「450/3051SFC」選項，「 1195/3051SFP」選項， "ISO 5167-2. 2003(E) 」選項，「AGA 報告 No. 3」選項，「ASME MFC-3M-2 (2004) 」選項，和「ASME MFC-14M，Small Bore Orifice」選項。應該理解，子類別708和子項710也可以在流量儲存庫中定義。在這個實例中，展開「AGA報告No. 3」選項，顯示子項710，所述子項710包括 「法蘭接頭」項712 (其被選擇)和「角接頭」項。選擇「法蘭接頭」項712使得⑶1700顯示基本元件尺寸測量框703的特定選項， 所述特定選項包括基本元件尺寸測量選項714。基本元件尺寸測量選項714包括管道尺寸測量選項716和孔信息選項718。管道尺寸測量選項716包括「標稱管道大小」、「管道明細表」、「測量管直徑」、「溫度」和「測量管材料」。孔信息選項718包括「孔直徑」、「溫度」和「材料」。在特定實施例中，可以基於所選基本元件及其關聯的流量方程來預定義溫度設置。圖8是第五⑶I 800的特定示意性實施例的示意圖，第五⑶1800是用戶可訪問來配置結合特定現場設備使用的流量應用程式的。在某種程度上重複元素使用相同的參考標記，以使得不必重複這些元素的描述。在⑶1800中，再次選擇「基本元件選擇」選項卡422。 在這個實例中，「AGA報告No. 3」子類別是壓縮的，「ASME MFC-3M-2 (2004) 」子類別是展開的， 顯示了三個子項810。三個子項810包括所選的「法蘭接頭」項812，「角接頭」項和「D&D/2 接頭」項。在這個示例中，即使選擇與圖7中所示出的「法蘭接頭」項712相似的「法蘭接頭」 項812，但是這個選擇在與「ASME MFC-3M-2 (2004) 」子類別相關聯的不同基本元件類別內， 例如，所述「ASME MFC-3M-2(2004)」子類別與不同的擴展計算相關。在這個實例中，在基本元件尺寸測量框703的內顯示附加選項818，所述附加選項818允許用戶使用焦耳-湯姆遜係數來計算上遊接頭位置處的溫度。因為在接頭的上遊插入溫度探針會影響接頭處的測量，所以焦耳-湯姆遜係數提供用於估計上遊溫度的計算，而不用影響來自接頭上遊的流體流量。對於AGA報告No. 3法蘭接頭712(在圖7中示出)，附加選項818是不可用的。在特定實施例中，流量應用程式基於從流量儲存庫獲取的數據產生GUI400-900。在特定示例中，從存儲在流量儲存庫中的流體列表、流體類型、成分元素和基本元件中獲得特定選項。可以對流量儲存庫進行調節以在流量應用程式中改變對於用戶可用的選項。應該理解，在附圖4-8中示出的⑶1400、500、600、700和800僅是示意性示例，並非意在進行限制。應該理解，不同的基本元件可以具有不同的流體選擇，特定現場設備易於受到不同類型的環境和操作條件的影響，不同類型的環境和操作條件可以改變對於用戶可用的選項。此外，應該理解，各種方程可以與任意指定的基本元件一同使用，並且流量儲存庫可以包括與基本元件的每個實例相關聯的方程標識符，進而向用戶提供用於指定配置的多個可能選擇。圖9是向用戶提供所生成的圖形用戶界面(GUI)來配置特定現場設備方法的特定示意性實施例的流程圖。在902，在執行流量應用程式時，從流量儲存庫獲取數據，其中，所獲取的數據包括流體類型列表，關聯的基本元件列表和關聯方程標識符。在特定實施例中， 將流體進行分類，例如氣體、蒸氣和液體。此外，流體可以包括諸如天然氣之類的子類別、其它子類別和在子類別內的可選項。在特定示例中，特定氣體可以使用根據工業標準的特定狀態方程。前進至904，向顯示設備提供圖形用戶界面(⑶I)，所述⑶I包括與所獲取的數據相關聯的用戶可選指示器，其中，GUI包括至少一個可選項列表，所述可選項識別特定的基本元件。在特定實施例中，每個基本元件識別關聯的放電係數、氣體膨脹因子或用於計算與基本元件相關的項的熱膨脹效應方程數據。繼續到906，接收用戶數據，所述用戶數據與用戶輸入相關，所述用戶輸入與GUI的至少一個用戶可選指示器相關聯。在特定示例中，用戶數據可以包括對特定氣體、基本元件、流體、流體成分、其它指示器、關聯參數數據或它們組合的選擇。繼續到908，基於用戶數據修改用戶可選指示器以顯示特定用於用戶選擇的可配置選項。在特定示例中，在GUI內顯示的可配置選項可以基於用戶選擇其它元件(如參考附圖4-8所討論的)而改變。方法在910終止。圖10是向用戶提供所生成的圖形用戶界面(GUI)來配置特定現場設備方法的特定示意性實施例的流程圖。在1002，在諸如PC之類的配置設備中的處理器處執行流量應用程式，其中，流量應用程式對與計算流體特性和流體流量相關的多個方程進行操作。移動到 1004，從流量儲存庫獲取數據，所述流量儲存庫包括流體列表、基本元件列表和方程數據。 在特定實施例中，流量應用程式可以使用方程數據來產生用於為特定配置計算流體特性的方程。繼續到1006，基於所獲取的數據產生包括用戶可選選項的圖形用戶界面，以通過選擇特定元件和輸入關聯信息來配置現場設備。在特定示例中，GUI可以包括用戶可選指示器，所述用戶可選指示器包括可選流體列表、流體特性、基本元件、流體成分元素和其它可選項。用戶可選指示器可以包括可選選項卡以顯示用於訪問各種可配置元素的不同配置頁。繼續到1008，接收與GUI相關的用戶數據，所接收的用戶數據包括所選基本元件。前進至1010，基於所接收的用戶數據和基於與所選流體和基本元件相關的方程數據，配置流量應用程式以計算與過程流體相關聯的變量。在特定示例中，從GUI選擇基本元件的特定示例可以包括選擇特定氣體膨脹方程、特定放電係數方程、其它方程或它們的任意組合。流量應用程式可以在過程設備中產生用於多項式方程的一組係數，所述過程設備用於確定過程流體的流量。方法在1012終止。根據以上描述的系統和方法，公開了一種結合流量儲存庫操作的過程流量應用程式，流量儲存庫存儲的數據包括流體列表、基本元件列表、方程數據、其它信息或它們的任意組合。過程流量應用程式從流量儲存庫或與特定基本元件相關的數據，並且產生圖形用戶界面(GUI)以允許用戶配置特定現場設備，所述圖形用戶界面(GUI)包括與從流量儲存庫獲取的數據相關的一個或多個用戶可選指示器。在特定實施例中，與GUI的用戶交互使得GUI僅顯示與特定流體類型、流體、基本元件或它們的組合相關的這些用戶選項。在特定實施例中，通過將流量應用程式與流量儲存庫分開，可以將流量應用程式普及到與多個現場設備和多個實現方式進行操作，而不用增加配置過程的複雜性。更具體地，流量儲存庫可以包括流體列表、基本元件列表、相關方程和其它信息來控制流量應用程式生成GUI，所述GUI包括用於特定現場設備配置的用戶可選選項，而省略了用於其它類型設備的選項。此外，可以針對新的基本元件、新的或定製的流量方程和各種其它特徵，通過更新流量儲存庫來更新流量應用程式，而不用重新編譯流量應用程式。在特定示例中，流量應用程式是已編譯的可執行程序，流量儲存庫可以是結構化數據文件，所述結構化文件可由流量應用程式訪問以配置現場設備。雖然此處已經討論了各種資料庫，但是本發明可以與任意的資料庫一同使用，並且不限於任何的特定格式或配置。示例包括SQL資料庫、SML 資料庫、文本或另外的無限資料庫、關係資料庫等等。此處生成的特定數據可以根據任何期望的方程。例如，可以根據需要使用以上描述的諸如方程1和方程2的簡化方程。一旦流量應用程式生成數據，將數據傳輸到流量變送器，而不用使用任何特定的數據傳輸技術。GUI 可以用作期望的輸入技術或包括例如命令行接口或其它接口技術之類的其它輸入技術。儘管參考優選實施例描述了本發明，但本領域普通技術人員將認識到，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，可以對這些實施例進行形式和細節上的改變。
1權利要求
1.一種對用於計算過程流體流量類型的現場設備進行配置的系統，所述系統包括流量儲存庫，包括現場設備能夠使用的過程流體列表；流體方程數據，提供與用於計算過程流體的流體參數的流體方程相關的信息；基本元件列表；基本元件方程數據，提供與用於計算基本元件參數的基本元件方程相關的信息；以及流量應用程式，適於從流量儲存庫獲取數據並且接收用戶數據，用戶數據包括與所獲取的數據相關的用戶可選選項，用戶可選選項包括用於選擇特定基本元件和特定過程流體的至少一個選項，流量應用程式響應於用戶數據，基於選擇的流體和相應的流體方程數據以及選擇的基本元件和相應的基本元件方程數據，來配置現場設備。
2.如權利要求1所述的系統，其中，流量應用程式計算現場設備用於計算過程流率的流體參數和方程以及基本元件參數和方程。
3.如權利要求1所述的系統，其中，現場設備根據利用流體方程確定的流體參數以及利用基本元件方程確定的基本元件參數來計算過程流體的流量。
4.如權利要求1所述的系統，其中，從遠程位置接收流量儲存庫。
5.如權利要求1所述的系統，其中，通過網絡連接接收流量儲存庫。
6.如權利要求1所述的系統，其中，現場設備通過無線連接進行通信。
7.如權利要求1所述的系統，其中，流量儲存庫包括資料庫。
8.如權利要求1所述的系統，其中，流量儲存庫包括多個資料庫。
9.如權利要求1所述的系統，其中，流量應用程式還包括用於產生圖形用戶界面 (GUI)的GUI產生器，GUI包括用戶可訪問來配置現場設備的用戶可選選項，用戶可選選項與來自流量儲存庫的基本元件列表中的至少一個基本元件以及至少一個過程流體相關。
10.如權利要求1所述的系統，其中，在第一設備中存儲流量儲存庫，在第二設備中儲存流量應用程式。
11.如權利要求1所述的系統，其中，通過圖形用戶界面接收用戶數據。
12.如權利要求6所述的系統，包括輸出，被配置為與現場設備進行通信。
13.一種系統，包括接口，適於與至少一個現場設備進行通信；處理邏輯電路；以及處理邏輯電路可訪問的存儲器，所述存儲器存儲流量儲存庫，所述流量儲存庫包括過程流體列表和流體方程數據、基本元件列表和基本元件方程數據，存儲器還包括處理邏輯電路可執行的流量應用程式，流量應用程式用於在執行時從流量儲存庫獲取數據；接收用戶輸入，所述用戶輸入包括與所獲取的數據相關的用戶可選指示器，所述用戶可選指示器包括與過程流體列表和基本元件列表相關的可選選項；以及將用戶輸入提供給用戶可訪問的目的地設備，以從流體列表和基本元件列表中選擇基本元件，並且基於選擇的基本元件和選擇的過程流體，來配置現場設備。
14.如權利要求13所述的系統，其中，用戶可選指示器包括菜單選項、文本框、複選框、單選按鈕、表格按鈕、可擴展樹和組合框中的至少一個。
15.如權利要求13所述的系統，還包括一個或多個網絡接口，其中，存儲器和處理邏輯電路分布在經由所述一個或多個網絡接口可訪問的一個或多個計算設備上，並且經由網絡以通信方式耦合。
16.如權利要求13所述的系統，其中，處理邏輯電路適於接收與選擇的基本元件和選擇的過程流體相關的數據。
17.如權利要求13所述的系統，包括GUI，適於顯示相對於選擇的基本元件和過程流體特定的配置選項，其中，流量應用程式適於確定與選擇的基本元件和過程流體相關的至少一個方程。
18.如權利要求13所述的系統，其中，存儲器還包括處理器可執行的指令，以測試用戶輸入的有效性，並且當用戶輸入在可接受範圍之外時，生成警告。
19.如權利要求13所述的系統，其中，流量儲存庫是可更新的，而不用重新編譯流量應用程式，並且，更新的流量儲存庫改變流量應用程式內的用戶可選選項。
全文摘要
一種對用於計算過程流體流量類型的現場設備進行配置的系統，該系統包括流量儲存庫，包括過程流體列表、流體方程數據、基本元件列表和基本元件方程數據，過程流體列表可以被現場設備使用；方程數據提供與用於計算過程流體的流體參數的流體方程相關的信息，基本元件方程數據提供與用於計算基本元件參數的基本元件方程相關的信息。流量應用程式適於從流量儲存庫獲取數據，並且生成現場設備使用的信息以計算過程流體的流量。
文檔編號G01F1/36GK102369416SQ200980158425
公開日2012年3月7日 申請日期2009年3月31日 優先權日2009年3月31日
發明者基裡爾·維克託羅維奇·彼德羅夫, 大衛·尤金·維克隆德, 安德裡·列昂尼多維奇·魯緬採夫, 戴爾·斯科特·戴維斯, 馬歇爾·利昂·邁耶 申請人:羅斯蒙德公司