用於現場設備的控制和監控的系統和方法

2023-06-25 02:01:06 4

用於現場設備的控制和監控的系統和方法
【專利摘要】提供了控制和監控現場設備的方法。用於收集現場設備中的數據的方法包括接收用於哪個數據應當被收集的一個或多個變量的指示，接收用於觸發數據收集的一個或多個觸發事件的指示，接收與一個或多個觸發事件中的每一個觸發事件關聯的一個或多個閾值，監控一個或多個觸發事件，以及當一個或多個觸發事件中的至少一個觸發事件跨過與相應的觸發事件關聯的閾值中的一個或多個閾值時，啟動數據收集。用於調節現場設備中的PID控制器的方法包括設置限制範圍，用於為PID控制器的控制參數選擇一個值，選擇控制參數的值，其中所選擇的值被限制在限制範圍內，將所選擇的值傳輸至現場設備，從現場設備獲取該現場設備對設置點變化的響應的測量，以及將所獲得的響應的測量顯示給用戶。
【專利說明】用於現場設備的控制和監控的系統和方法

【技術領域】
[0001] 本公開涉及過程控制系統，更具體地，涉及一種在過程控制系統中使用的諸如壓 強調節器等現場設備以及用於壓強調節器的先導加載機構。

【背景技術】
[0002] 過程控制系統，例如與化工、石油或其它過程中使用的那些過程控制系統類似的 分布式或可擴展過程控制系統，一般包括經由模擬、數字或組合的模擬/數字總線可通信 地耦接到至少一個主機或用戶工作站並且耦接到一個或多個現場設備的一個或多個過程 控制器。現場設備可以包括例如控制閥、閥定位器、開關和發射器（例如溫度、壓強和流速 傳感器），其執行過程中的功能，如打開或關閉閥以及測量過程參數。過程控制器接收用 於指示由現場設備做出的過程測量的信號和/或關於現場設備的其它信息，並且使用該信 息來實現控制例程以生成控制信號，該控制信號通過總線發送到現場設備以控制過程的操 作。一般使來自現場設備和控制器中的每一個的信息對於由用戶工作站執行的一個或多個 應用可用，以使得操作人員能夠執行關於過程的任意希望的功能，例如查看過程的當前狀 態、修改過程的操作等等。在現場設備故障的情況下，整個過程控制系統的操作狀態可能受 損害。
[0003] 過程工廠中的現場設備在某些例子中包括壓強調節器。壓強調節器可以由其自己 來使用以用於調節氣體的壓強，或者可以與致動閥的氣動的致動器組合來使用。電子壓強 調節器可以通過外部可編程邏輯控制器或板上編程來控制。


【發明內容】

[0004] 在一個方面，電子壓強調節器包括調節器本體，其具有耦接至供給壓強源的入口 埠、用於輸出受控的壓強的出口埠、以及排放埠。電子壓強調節器還包括入口閥，其 在所述入口閥的輸入端耦接至所述供給壓強並且在所述入口閥的輸出端耦接至所述出口 埠，以及包括出口閥，其在所述出口閥的輸入端耦接至所述出口埠以及在所述出口閥 的輸出端耦接至所述排放埠。電子壓強調節器還包括控制器，其設置在所述調節器本體 內並且可操作地致動所述入口閥和所述出口閥以調節輸送至所述出口埠的所述受控的 壓強。控制器被編程為接收用於哪個數據應當被收集的一個或多個變量的指示，接收用於 觸發數據收集的一個或多個觸發事件的指示，接收與所述一個或多個觸發事件中的每一個 觸發事件關聯的一個或多個閾值，監控所述一個或多個觸發事件；以及當所述一個或多個 觸發事件中的至少一個觸發事件跨過與所述相應的觸發事件關聯的所述閾值中的一個或 多個閾值時，啟動數據收集。
[0005] 在另一個方面，用於收集運行於過程控制系統的壓強調節現場設備中的數據的方 法包括在處理器接收用於哪個數據應當被收集的一個或多個變量的指示。該方法還包括在 處理器接收用於觸發數據收集的一個或多個觸發事件的指示，以及在處理器接收與所述一 個或多個觸發事件中的每一個觸發事件關聯的一個或多個閾值。該方法附加地包括監控所 述一個或多個觸發事件，以及當所述一個或多個觸發事件中的至少一個觸發事件跨過與所 述相應的觸發事件關聯的所述閾值中的一個或多個閾值時，啟動數據收集。
[0006] 在另一個方面，用於調節現場設備中的PID控制器的方法包括設置限制範圍，用 於為所述PID控制器的控制參數選擇一個值，以及選擇所述控制參數的所述值，其中所選 擇的所述值被限制在所述限制範圍內。該方法還包括將所選擇的所述值傳輸至所述現場設 備。該方法進一步包括從所述現場設備獲取所述現場設備對設置點變化的響應的測量，以 及將所獲得的所述響應的測量顯示給用戶。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是具有根據本公開的原理構建的一個或多個智能調節器組件的過程控制系 統的示意圖。
[0008] 圖2是根據本公開的原理構建的智能調節器組件的一種形式的橫截面側視圖。 [0009] 圖3不出了根據一個實施例的由建立例程生成的多個示例顯示。
[0010]圖4是用於以智能調節器執行一個或多個界面操作的顯示的示例截圖。
[0011]圖5是說明不例PID控制器的結構圖。
[0012] 圖6A是圖5的示例截圖的有助於調節PID控制器的調節部分的詳細視圖。
[0013] 圖6B示出了圖6A的調節部分的設置點部分。
[0014]圖7是圖4的示例截圖的包括簡檔創建面板的簡檔部分的詳細視圖。
[0015]圖8是圖4的示例截圖的數據獲取部分的詳細視圖。
[0016]圖9是圖4的示例截圖的配置部分的詳細視圖。
[0017] 圖10是圖4的示例截圖的診斷工具部分的詳細視圖。
[0018] 圖11是在一些實施例中的包括在圖4的顯示中的功率用戶選項卡的詳細視圖。
[0019] 圖12是根據本公開的一個實施例的用於收集現場設備中的數據的方法流程圖。
[0020] 圖13是根據本公開的一個實施例的用於調節現場設備中的PID控制器的方法流 程圖。

【具體實施方式】
[0021]本公開涉及用於過程控制系統的現場設備的智能先導負載機構例如壓強調節器， 以及更具體地，與壓強調節器交互用於監控和/或控制調節器的方法。特別地，公開了有助 於與壓強調節器交互或者壓強調劑器的控制的例程。例程允許用戶建立壓強調節器的操 作，調節調節器的控制參數，獲取在調節器的調節期間和/或調節器的在線操作期間收集 的數據，構建包括將由調節器執行的一個或多個命令的簡檔，以及下載該些簡檔至調節器， 在調節器的調節和操作期間實時地監控調節器參數，執行調節器的自動的診斷測試，等等I 通過允許用戶建立觸發來從調節器獲取數據，通過允許用戶建立觸發來運行調節器的自動 的測試等等，本文中描述的各種例程通過限制調節器的某個可配置的和/或可調節的參數 的範圍有助於與調節器的智能交互，從而防止用戶以不期望的和/或可能損毀調節器&參 數值來編程調節器。 ^
[0022]現在參考圖1，不出了根據本公開的一種形式構造的過程控制系統1〇,其包括與 過程控制器11通信的一個或多個現場設備15、16、17、18、19、20、21、22和71，過程控制器 11又與數據歷史記錄器I2以及一個或多個用戶工作站13通信，每個用戶工作站13具有 顯示屏14。通過如此配置，控制器11向現場設備15、16、17、18、19、20、21、22和71和工作 站I3傳遞信號並且從現場設備15、16、17、1 8、19、20、21、22和71和工作站13接收信號以 控制過程控制系統。
[0023] 更具體而言，圖1中所示的形式的過程控制系統10的過程控制器11經由硬線通 信連接並且經由輸入/輸出（I/O)卡26和28連接到現場設備15、16、17、18、19、20、21和 22。數據歷史記錄器12可以是任意希望類型的數據採集單元，其具有任意希望類型的存儲 器和任意希望或已知的用於存儲數據的軟體、硬體或固件。此外，雖然在圖1中數據歷史 記錄器12被示出為獨立的設備，但是其可以改為或另外是一個工作站 13或另一個計算設 備（如伺服器）的~'部分。控制器11可以例如是由Emerson Process Management銷售的 DeltaV?控制器，其經由可以例如是乙太網連接的通信網絡29可通信地連接到工作站13和 數據歷史記錄器12。
[0024]如上所述，控制器11被示出為使用硬線通信方案可通信地連接到現場設備15、 16、17、18、19、20、21和22，其中，該硬線通信方案可以包括使用用於實現硬線通信（包括例 如標準4-20mA通信和/或使用任意智能通信協議如 FC)UNDATI〇N?現場總線通信協 議、HART?通信協議等等的任意通信）的任意希望的硬體、軟體和/或固件。現場設備 15、16、17、18、19、20、21和22可以是任意類型的設備，如傳感器、壓強調節器、控制閥組件、 發射器、定位器等等，而I/O卡26和28可以是符合任意希望的通信或控制器協議的任意 類型的1/0設備。在圖1所示的實施方式中，現場設備 15、16、17、18是通過模擬線路向1/ 〇卡 26進行通信的標準4-20mA設備，而數字現場設備19、20、21和22可以是智能設備，如 HART?通信設備和現場總線現場設備，其使用現場總線協議通信通過數字總線向〗/〇卡 28進行通信。當然，現場設備15、16、17、18、19、20、21和22可以符合任意其它希望的標準 或協議，包括在未來開發的任意標準或協議。
[0025]另外，圖1中描述的過程控制系統1〇包括設置在將要控制的工廠中的多個無線現 場設備6〇、61、62、63、64和71。現場設備 6〇、61、62、63、64被描述為發射器（例如過程變 量傳感器），而現場設備71被描述為控制閥組件，其包括例如控制閥和致動器。可以使用 任意希望的無線通信設備（包括硬體、軟體、固件或現在已知的或以後開發的硬體、軟體、 固件的任意組合）在控制器11與現場設備 60、61、62、63、64和71之間建立無線通信。在 圖1所示的形式中，天線65耦接到發射器60並且專用於執行發射器60的無線通信，而具 有天線 67的無線路由器或其它模塊冊被耦接到為集中地處理髮射器6丨、62、63和 64的無 線通信。類似地，天線72耦接到控制閥組件71以執行控制閥組件71的無線通信。現場設 備或相關硬體60、61、62、63、64、66和71可以實現由合適的無線通信協議使用的協議棧操 作以經由天線65、 67和72接收、解碼、路由、編碼以及發送無線信號，以實現過程控制器u 與發射器60、61、62、63、64和控制閥組件71之間的無線通信。
[0026]如果需要的話，則發射器60、61、62、63、64可以構成各種過程傳感器（發射器）與 控制器11之間的專門鏈路，並且這樣的話，依賴於發射器6〇、6丨、62、 63、64發送準確的 信號到控制器11，以確保不危及過程性能。通常被稱為過程變量發射器 （PVT)的發射器60、 61、62、63、64因此可以在總體控制過程的控制中扮演重要的角色。另外，作為控制閥組件 71的控制操作的一部分，控制閥組件71可以提供由控制閥組件71內部的傳感器進行的測 量值或者可以提供由控制閥組件71生成或計算的其它數據給控制器11。當然，如已知的， 控制閥組件71還可以接收來自控制器11的控制信號，以影響總體過程中的物理參數，例如 流量。
[0027] 過程控制器11被耦接到一個或多個I/O設備73和74, I/O設備73和74中的每 一個連接到相應的天線75和76,並且這些I/O設備和天線73、74、75、76作為發射器/接收 器來操作以經由一個或多個無線通信網絡執行與無線現場設備61、62、63、64和71的無線 通信。可以使用一個或多個已知無線通信協議，例如無線HART?協議、Ember協議、WiFi 協議、IEEE無線標準等等執行現場設備（例如發射器60、61、62、63、64和控制閥組件71)之 間的無線通信。此外，I/O設備73和74可以實施由這些通信協議使用的協議棧操作以經由 天線75和 77接收、解碼、路由、編碼以及發送無線信號，以實施控制器11與發射器60、61、 62、63、64與控制閥組件71之間的無線通信。
[0028] 如圖1中所示，控制器11通常包括處理器77,其實施或監管存儲在存儲器78中 的一個或多個過程控制例程（或它的任意模塊、塊或子例程）。存儲在存儲器78中的過程 控制例程可以包括或者與在過程工廠中實現的控制環路相關。整體而言並且通常已知，過 程控制器11執行一個或多個控制例程並且與現場設備15、16、17、18、19、20、21、22、60、61、 62、63、64和71、用戶工作站13以及數據歷史記錄器12通信，以用任意希望的方式控制過 程。另外，圖1中的現場設備18、22和71中的每一個被描述為控制閥組件，其可以包括根 據本公開的原理構造的智能控制閥致動器，以用於與過程控制器η進行通信，以助於監視 致動器的健康性和完整性。
[0029] 現在參考圖2,為了便於說明，圖1的現場設備71被示為根據本公開的原理構成的 智能調節器組件100。在圖2中，智能調節器組件100包括調節器102、先導設備104和反 饋壓強傳感器106。此外，如將要描述的，圖2描繪了可選的個人計算設備1〇8,其可通信地 耦接至先導設備104,以使用戶和先導設備104交互。
[0030] 調節器102包括閥體110和控制組件112。閥體110限定了入口 114、出口 116和 限定座表面12〇的通道118。控制組件112被支撐在在閥體110內，並且包括可操作地連接 到隔膜組件124的控制元件122。控制元件I 22能夠在與座表面120密封接合的關閉位置 和遠離座表面120以響應於通過隔膜組件124的壓強變化的打開位置之間移動。如圖所示， 隔膜組件124包括設置在調節器102的閥體110的隔膜空腔128內的隔膜126。隔膜126 的底表面130與閥體110的出口 116流體連通並且隔膜126的頂表面132經由閥體110中 的先導孔150與先導設備104流體連通。
[0031] 先導設備104包括閥體134、入口閥136、排放閥138、壓強傳感器140和出口適配 器142。閥體134限定了入口埠 144、排放埠 146和出口埠 148。如將要描述的，入 口埠 144適於被連接到用於加載調節器102的凸狀物152的氣體供應源。如圖所示，入 口閥I36鄰近入口埠 144布置，排放閥I38鄰近排放埠 146布置，並且出口適配器142 從出口埠 148延伸並且至閥體110的先導孔150。因此，出口適配器142提供了先導設備 104和調節器1〇2之間的流體連通。壓強傳感器140設置在先導設備104的閥體134內在 入口閥136和出口閥138之間的位置。這樣，壓強傳感器140可操作地感測入口閥136和 出口閥138之間的壓強以及在出口埠 148、出口適配器142和鄰近隔膜126的頂表面132 的隔膜空腔128中的壓強。隔膜空腔128的該部分可以被稱作調節器102的凸狀物152。 在先導設備104的一個形式中，入口閥136和排放閥138可以是電磁閥，例如脈衝寬度調製 (PWM)電磁閥，並且壓強傳感器140可以是壓強變送器。此外，入口閥136、排放閥138和壓 強傳感器140可通信地耦接於板上控制器154,如下所述，該板上控制器154可以存儲邏輯 和/或指示先導設備104的一些或全部的功能。
[0032]仍然參照圖2,組件100的反饋壓強傳感器106包括壓強變送器，其被用於探測在 調節器102的出口 116的壓強並發送信號到先導設備1〇4,並且更具體地，發送到先導設備 104的板上控制器1δ4。基於由板上控制器154從反饋壓強傳感器106接收到的信號，先導 設備104打開和/或關閉入口閥13e和排放閥138以控制調節器102的凸狀物152內的壓 強，其反過來控制控制元件122的位置以及最終控制在調節器1〇2的出口 116的壓強。
[0033] 具體地，在正常操作期間，通過調整在調節器102的凸狀物152中的壓強，在調節 器102的出口 116的壓強被理想地控制並保持著。這是通過先導設備1〇4的操作和反饋壓 強傳感器106來實現的。例如，在一種形式中，反饋壓強傳感器106每隔25毫秒探測在出 口 116的壓強並發送信號到先導設備104的板上控制器154。板上控制器154將表示出口 116的壓強的這個信號和期望的設置點壓強進行比較，並判定出口壓強是小於、等於或大於 設置點壓強。基於此判定，先導設備104操縱入口閥136和排放閥138中的一個或兩個來 調節凸狀物152內的壓強。也就是說，如果所探測的出口壓強低於所希望的設置點壓強時， 板上控制器154致動入口閥I 36 (例如，指示入口閥136打開並指示排放閥138關閉）。在 此配置中，氣體進入先導設備104的入口埠 144並增加凸狀物152內的壓強，這導致隔膜 組件1M相對於圖2的方向向下推動控制元件122,打開調節器102並增加流量，最終增加 在出口 116的壓強。相反，如果由反饋壓強傳感器1〇6所探測的在出口 116的壓強被確定 為高於所希望的設置點壓強，那麼板上控制器154致動排放閥138 (例如，指示排放閥138 打開並指示入口閥136關閉）。在此配置中，凸狀物152中的氣體通過先導設備104的排 放端146排出以減少隔膜126的頂表面132上的壓強。這允許出口壓強相對於圖2中的方 向向上推動隔膜組件124和控制元件122,以關閉調節器102並減小流量，最終減小在出口 116的壓強。
[0034] 基於上面的描述，應當理解的是，先導設備104和反饋壓強傳感器^6彼此組合操 作，以間歇地，但經常地，監視在調節器102的出口 II6的壓強,並調節凸狀物152中的壓 強，直到在出口 116的壓強等於設置點壓強。
[0035] 在實施例中，參考圖2描述的個人計算設備108包括一個或多個例程，體現為存 儲在存儲器設備上的計算機可讀指令（例如，易失性或者非易失性存儲器設備例如快閃記憶體， RAM，磁介質等）或者其它非持續性計算機可讀介質（例如，光碟等）。一個或多個例程可以 有助於個人計算設備1〇8的用戶與智能調節器100的交互。個人計算設備108 (可互換地稱 作計算機）可以以任何已知的方法，包括例如通用串行總線（USB), RS-232, RS-485, WiFi， 藍牙或者任何其他適合的通信連接，可通信地耦接至智能調節器100。在一些實施例中，計 算機108和調節器100之間的連接是暫時的。例如，計算機1〇 8連接至調節器1〇〇用於編 程調節器100,從調節器100下載信息，上傳信息至調節器100,對調節器100執行診斷等。 在其他的實施例中，計算機108和調節器之間的連接是永久的或者半永久的。例如，在一個 示例的實施例中，計算機108對應於經由控制器11耦接至的工作站14。
[0036]計算機1〇8以及，特別的，計算機108的處理器可以執行一個或多個例程以致使處 理器執行與調節器100的配置、管理、維護、診斷和/或運行有關的動作。例如，例程中的一 個可以執行調節器100的自動的調節過程。例程中的一個可以有助於調節器100的手工調 節。例程可以致使處理器向一個或多個刺激顯示調節器的響應，以及在實施例中，所顯示的 響應在實際上可以是圖形的（例如，可以是圖形屏幕）。例程可以允許用戶編程調節器100 的設置點。控制器154可以包括或實現比例-積分-微分（PID)控制器，並且一個或多個 例程可以允許用戶調節PID控制器的比例、微分和/或積分常量和/或積分極限和/或死 區參數。其它例程可以允許用戶致使調節器100獲取和存儲數據，以及允許用戶從調節器 100中檢索存儲的數據。另一個例程可以允許用戶建立觸發以在某種情形下收集數據（例 如，當特定的壓強、誤差或者輸入信號達到閾值）。其它例程可以允許用戶設置控制模式、 執行校準、設置控制極限、設置隔膜保護值、運行診斷過程（例如，螺線管洩露測試），等等。 進一步地，一個或多個例程可以有助於在調節器100上使用簡檔（profile)。
[0037] 在一個實施例中，一個或多個例程包括設置例程，其有利於調節器100的控制器 154的初始設置並且設置在計算設備108和控制器154之間的通信。圖3示出了根據一個 實施例的由設置例程生成的多個示例顯示170。顯示170可以顯示的順序向用戶呈現，例 如當設備100安裝和啟動時。節點和模型窗口 170a可以被呈現給用戶以允許用戶輸入調 節器100的節點地址和調節器100的模型信息（例如，模型類型）。節點和模型窗口 170a 可以允許用戶輸入與計算設備108通信的調節器100的單個節點地址和/或可以允許用戶 輸入與計算設備108通信的多個調節器中的每一個調節器的多個節點地址，例如，當與計 算設備108通信的多個調節器以菊花鏈的形式被連接。控制模式窗口 170b可以被呈現給 用戶以允許用戶選擇控制器154的反饋模式。下拉菜單可以呈現反饋模式的多個選項給用 戶。反饋模式選項可以包括外部反饋模式，內部反饋模式和級聯反饋節點中的一個或多個。 選擇外部反饋可以設置控制器154以從外部源接收反饋，例如從反饋傳感器106接收反饋。 當選擇內部反饋模式時，可以使用控制器154的內部傳感器來提供反饋。當選擇級聯反饋 模式時，例如在一個實施例中，可以使用外部傳感器和內部傳感器以級聯方式來提供反饋。 [0038] 傳感器範圍窗170c可以允許用戶輸入測量的默認範圍和預設單位以被用於繪製 從控制器154接收到的反饋。將被輸入窗口 170c中的適當範圍可以依賴於在窗口 170b 中選擇的反饋模式。例如，當選擇外部反饋模式時，測量的合適單位可以是" ％"，並且適當 範圍可以是0到100。作為另一個例子，當選擇內部反饋時，合適單位可以是每平方英寸磅 ("psig"），並且適當範圍可以是0到100。
[0039] 調節器窗口 170d可以被呈現給用戶以允許用戶輸入關於調節器100的信息，例如 調節器100的部件編號，調節器100的序列號等。然後，窗口 170e可以允許用戶下載默認 PID控制器設置至控制器154。進一步地，窗口 HOf可以被呈現給用戶以允許用戶使能隔 膜保護模式（在下文中將更詳細地描述）。值得注意的是，顯示170a-170f中的一些可以從 啟動例程中刪除和/或附加顯示可以被添加到啟動例程。進一步地，啟動程序的顯示可以 以任何期望的順序被呈現給用戶。
[0040] 現在轉到圖4,示例性顯示200示出了由計算機108上運行的一個或多個例程生成 的屏幕。顯示200示出了圖形屏幕202,圖形屏幕變量控制集合204,功能選項卡區域206 和頁腳區域208。圖形屏幕202提供在調節器100的設置點設定和調節器100對設置點的 響應之間的逐時刻交互的精確視覺顯示。與此同時，圖形屏幕變量控制204便於在圖形屏 幕202中顯示的變量的選擇和控制。圖形屏幕變量控制204顯示可在圖形屏幕202中跟 蹤和繪製的變量,並且可以允許用戶選擇至用戶希望跟蹤和/或繪製的控制器154的輸入 源。在圖形屏幕202中跟蹤/繪製的輸入源可以包括一個或多個默認的變量，其在圖形屏 幕202中被默認地繪製，和/或包括用戶能夠選擇在圖形屏幕202中繪製的用戶選擇的變 量。在示例顯示200中，圖形屏幕變量控制204指示設置點和反饋數據被默認繪製，並且允 許用戶選擇跟蹤/繪製超過兩個附加變量，例如通過各種內部傳感器提供給調節器1〇〇的 數據。在實施例中，當一個或多個附加變量被選擇顯示在圖形屏幕202中，次垂直軸可被顯 示在屏幕202中以顯示一個或多個附加變量。
[0041] 功能選項卡區域206便於實現上文描述的各種例程以及與上文描述的各種例程 交互。例如，選項卡210a的激活（也即，將選項卡210a上的信息加入前景）將顯示與調整 調節器100的參數相關的控制；選項卡210b的激活（如在圖4的顯示200中示出）將顯示 與使用調節器100的簡檔相關的控制；選項卡210c的激活將顯示與跟蹤，記錄，下載和執行 有關於調節器100的數據的其他動作相關的控制；選項卡210d的激活將顯示與調節器1〇〇 的配置相關的控制；以及選項卡210e的激活將顯示與在調節器100上執行診斷例程相關的 控制。
[0042] 頁腳區域208顯示關於可通信地耦合到計算機108的調節器100的信息，並且在 其上例程正在運行。例如，經由圖3的顯示170輸入的一些或全部信息可以在頁腳區域208 中顯示。在頁腳區域208中的信息可以包括，例如，模型信息，序列號信息，節點地址信息， 部件號信息，目前正與例程通信的單元（例如，多個調節器以菊花鏈的方式連接），等等。
[0043] 如上所述，在計算機108上運行的例程可以有助於與控制器154的交互以及控制 器154的控制。在一個實施例中，控制器154包括多功能處理器，操作地用於執行存儲在板 上控制器154的存儲器上的機器可讀指令。在其它實施例中，控制器154包括可編程邏輯 器件，如FPGA，DSP和ASIC等。在任何情況下，板上控制器154可以操作以允許調節器1〇〇 在例如起動/停止操作，設置點變化，運行條件改變等情形下自我調節。例如，如果板上控 制器154包括或實現PID控制器，那麼控制器154可以包括調節模塊（例如，以存儲在存儲 器設備中的機器可讀指令的形式），其配置為與計算機108通信，更具體地，與由計算機1〇8 執行一個或多個例程通信，以允許用戶配置和調節PID控制器的控制參數。控制器154的調 節模塊可以被配置為從計算機1〇 8接收控制參數值作為值，因為該值由用戶在計算機108 處調節，用於將控制參數設置為接收到的控制參數值，以設置為接收到的控制參數值的控 制參數來測量控制環路響應，並且將測量到的響應數據提供給計算機108,以在計算機108 上顯示給用戶。因此，用戶可獲得實時響應數據，以便於調節PID控制器的控制參數從而實 現所需的控制環路響應。
[0044] 一般來說，PID控制器操作以基於壓強調節器102的出口 116處的期望壓強（設 置點）與出口 II6處的實際壓強之間的差值生成誤差信號。特別地，PID控制器可以將指 示出口 116處的期望壓強的設置點與出口 116處測量到的並從反饋壓強傳感器丨〇6接收到 的實際壓強進行比較，並且可以生成代表出口 116處的期望壓強與實際壓強之間的差值的 誤差信號116。當期望壓強和實際壓強之間的差值是可忽略的或不存在的（零），則無需對 先導設備104執行調節。然而，當PID控制器產生了不可忽略或非零的誤差信號，則控制器 154可以^取行動來最小化誤差。當誤差是由提供給控制器154的設置點的變化引起的，控 制器154米取行動來調節在凸狀物152中的壓強以降低或升高出口 U6處的壓強至新的設 ^點。當設置點保持不變，而錯誤是由於設備100的操作參數的變化引起的，則控制器 154 採取行動來調節凸狀物壓強以使得出口壓強回歸到由設置點指示的期望壓強。
[0045]簡要地轉向圖5,示例PID控制器248的模塊圖被示為具有比例塊250,積分塊251 和微分塊252。反饋信號（例如，來自圖2的傳感器106)被施加到微分塊252,在該微分塊， 在將反饋信號與求和結點253處的設置點進行比較之前，反饋信號的微分（或變化率）被 乘以微分常數心來衰減反饋信號。求和結點四 3的輸出端的誤差信號被施加到比例塊250 和積分塊251。比例塊250以比例常數K p乘以誤差信號。積分塊251計算或以其他方式確 定了累積的誤差的積分，並且以積分常數&乘以累積的誤差的積分。塊250,251的輸出被 施加到產生PID控制器248的輸出誤差信號的求和結點254。
[0046]調節PID控制器一般包括為PID控制器248的控制參數選擇最佳值，例如比例常 數κρ，積分常數Ki和/或微分常數Kd來實現控制環路期望的響應特性。在一個實施例中， 調節PID控制器248涉及調節控制參數的值，以實現控制環路的各種操作參數之間的期望 的平衡，各種操作參數例如是限定控制環路多快達到期望的設置點的上升時間，限定控制 環路響應於設置點變化的過衝量和/或振鈴量的控制環路的不穩定，響應的建立時間，偏 置或在響應中的穩定狀態誤差等。例如，增加比例常數K p的值可能會導致對由PID控制器 產生的誤差的變化的快速響應，但也可能導致在響應中更大過衝和更高程度的振鈴。為了 減少振鈴的過衝和/或程度，可能需要較低值的比例常數Κ ρ。然而，較低值的比例常數Κρ也 導致環路的較慢響應時間。
[0047] 在某些情況下，控制環路穩定在略高於或略低於由設置點指示的期望值的值，導 致偏置或響應的穩定狀態誤差。這種偏置可以通過增加積分常數&的值進行修正。調節微 分常數Kd的值可以校正響應中的過衝和振鈴，但也可能使系統過阻尼，從而導致較慢的系 統響應。在實施例中，由計算機108上運行的一個或多個例程來便於控制器154的PID控 制器部分的控制參數（例如，比例常數，積分常數，微分常數，和/或在下面更詳細描述的其 它PID控制參數）的仔細選擇和調節。
[0048] 在一些實施例中，包括在控制器154中的PID控制器省略了積分塊251和/或微 分塊252。例如，當積分塊251和微分塊252被省略時，PID控制器作為一個比例控制器並 且僅基於由比例常數K p加權的比例項來生成誤差。作為另一個例子，當微分塊252被省略 時，PID控制器作為比例和積分控制器並且基於由比例常數Κ ρ加權的比例項和由積分常數 I加權的積分項的總和來生成誤差信號。
[0049] 現在轉到圖6A，功能選項卡區域2〇6的細節圖示出為調節選項卡210a被選擇。調 節選項卡210a允許用戶向控制器154提供設置點變化，以調節控制器154的PID控制器 中的控制參數，並且當PID控制器中的控制參數被設置為選擇的控制參數值時，觀察系統 100對於所提供的設置點變化的響應。調節選項卡 210a包括設置點面板302和PID參數 面板304。設置點面板302允許用戶選擇將用於調節控制器154中的PID控制器的設置點 源。區域306,其可以是降框（drop box)，列表，或任何其它形式的允許從多個可用選項中 選擇選項的顯示，允許用戶選擇設置點源。在實施例中，對於設置點源的選項包括模擬輸 Λ 源，外部設備設置點源以及內部生成至計算機1〇8的設置點，在這種情況下，普通模式或切 換模式可獲得。選擇模擬輸入設置點選項設置控制器154在一種模式中以用於從模擬輸入 源（例如，4-20mA輸入源，1-5V模擬輸入源等）接收設置點。選擇模擬輸入設置點選項設 置控制器154在一種模式中以用於從外部數字設備，例如可編程邏輯控制 （PLC)設備或切 換開關接收設置點。當選擇內部設置點生成器模式時，設置點信號內部生成至計算機108。 在這種情況下，設置點面板302允許用戶在設置點信號的生成的切換模式和斜率模式之間 進一步進行選擇。
[0050] 當選擇切換模式時，設置點變化經由計算設備1〇8被提供給控制器154。用戶能夠 通過輸入第一設置點值到框308來指定第一或最小設置點值以及通過輸入第二設置點值 到框310來指定第二或最大設置點值。然後，用戶可以例如通過使用相應的單選按鈕312， 314,通過按空格鍵，或者通過其他合適的方式在第一設置點和第二設置點之間切換。
[0051] 當選擇斜率模式時，計算設備108通過提升設置點值至用戶指定的最大值並以用 戶指定的速率來生成設置點信號，例如通過生成設置點值交替上升和下降的三角波。圖冊 示出當選擇斜率模式時設置點面板302顯示給用戶。框316允許用戶輸入速率值以指定線 性改變設置點的速率，以及框318允許用戶指定設置點的最大值。點擊開始按鈕320可以 啟動設置點信號的生成，並且系統1〇〇對設置點線性變化的響應可以在屏幕2〇2(圖4)中 觀察到。
[0052] 再次參考圖6A，可以使用PID面板304調節PID控制器的控制參數的值。PID面 板304包括比例常數（K p)調節部分322a，微分常數（Kd)調節部分322b和積分常數〇g調 節部分322c。PID面板304還包括積分極限部分322d。積分極限部分322d允許用戶設置 或調節最大積分極限和最小積分極限來限制PID控制器的積分項，以用於累積在設置在部 分322d中的相應極限之上和之下的誤差。在部分322d中設置積分極限可以允許使用較高 數值的積分常數，同時降低或最小化響應於系統1〇〇的設置點變化的過衝，振鈴和/或終結 的風險。較高數值的積分常數繼而可以，例如通過在控制迴路的操作過程中更快速地減少 和/或消除穩態誤差來改善控制迴路的穩定狀態性能。PID面板304還包括死區調節部分 322e，其允許用戶指定提供至PID控制器的設置點周圍的死區範圍。在PID控制器的操作 中，PID控制器忽略在指定的死區範圍內的誤差。為PID控制器設置死區範圍可以防止由 系統噪聲和/或瞬態誤差而引起的觸發PID控制器的過程調整。
[0053] 在一個實施例中，用戶能夠通過輸入值至相應的參數部分322中的框324而在面 板3〇4中輸入參數。另外或替代地，用戶可以通過使用相應的參數部分322中的滑動條326 來調節參數值。為了進一步便於面板304中的值的調節，每個框326可以包括一個向上箭 頭328和向下箭頭330,為清楚起見，在部分322a中示出。
[0054] 如圖6A所示，用戶可以通過在相應的框324中輸入新的參數值作為期望的參數來 影響PID面板3〇2中的控制參數的調節，或者可以通過滑動相應的滑動條326來調節值。為 了幫助用戶PID控制器的調節過程，在一些實施例中，PID面板304顯示對於上面討論的各 種控制參數的推薦範圍。例如，線（例如，綠線）可以被顯示在部分322中的一個或多個滑 動條中的每一個滑動條的附近，以指示對於相應的控制參數的推薦範圍。例如線可被顯示 在部分322中的滑動條的正下方或正上方，用於指示對於相應的控制參數的推薦範圍。在 一些實施例中，用戶被阻止輸入控制參數的某些值，例如可能會損壞設備 100的控制參數 值。換句話說，控制參數選擇可能被限制在控制參數的值的某個限制範圍內。例如，每個 滑動條326的移動可被限制到控制參數的某個範圍內，其中用戶被阻止將控制參數設置為 在用於調節參數的滑動條的移動範圍之外的值。類似地，每個框324的向上箭頭328和向 下箭頭330可以被限制為對於相應的控制參數的各自的最大值和最小值。例如，向上箭頭 328可以允許用戶不斷地改變相關聯的參數值直至達到限制範圍內的最大值，並且向下箭 頭330可以允許用戶不斷地減小控制值直至達到限制範圍內的最小值。進一步地,每個框 324可以被設立為不接受相應的參數的可接受值的某一範圍或某些範圍之外的值。
[0055] 圖7示出功能選項卡區域206 (圖4)的詳細視圖，其中簡檔選項卡210b被選擇。 簡檔選項卡210b允許用戶構建立簡檔並下載簡檔至控制器154。在實施例中，簡檔是可被 存儲在控制器154的存儲器中的多步驟命令序列，並且可在控制器154的處理器上執行以 實現控制器154中的一個或多個命令。
[0056] 圖8示出功能選項卡區域206 (圖4)的詳細視圖，其中數據選項卡210c被選擇。 當數據選項卡210c被激活，功能選項卡區域顯示獲取面板350,輸出面板352和觸發器面板 354。獲取面板350包括多個框，其允許用戶輸入與數據獲取相關的參數，該數據可以由控 制器154收集並且從控制器154傳輸至計算設備108。特別地，採樣率框356允許用戶輸入 用於控制器154收集數據的採樣速率，以及收集時間框358允許用戶輸入用於數據應當被 收集的時間量。輸出面板352允許用戶指定輸出從控制器154獲得的數據的格式。例如， 從控制器154獲取的數據被寫入數據文件中，並且數據文件被存儲在計算設備108的存儲 器中。用戶能夠在輸出面板352的框359中輸入輸出文件名字和/或可以能夠通過使用瀏 覽按鈕361選擇文件名。輸出面板352也可以包括可選菜單，比如下拉框360,其允許用戶 選擇分隔數據文件中的數據列的分隔符。在一個實施例中，在菜單360中提供的可選擇的 分隔符選項包括"空間"分隔符，"逗號"分隔符和"選項卡"分隔符。注釋塊框362允許用 戶輸入將添加到數據文件中的注釋。在一個實施例中，輸入到框362中的注釋被添加到數 據文件的頭部。
[0057] 數據獲取可以由用戶通過點擊選項卡210c中提供的開始按鈕364來啟動。在一 些實施例中，選項卡210c也允許用戶建立將自動觸發數據獲取的觸發事件。特別地，觸發 面板354可以包括用於觸發的多個選項，該些觸發由用戶建立以用於觸發控制器154收集 數據和/或將收集的數據傳輸至計算設備108。數據獲取觸發選項可以包括，例如內部壓強 觸發，反饋壓強觸發，檢測到錯誤觸發以及數字輸入觸發等。對於每個可用觸發，觸發麵板 354允許用戶建立用於觸發從控制器154的數據採集的閾值。例如，用戶能夠輸入"小於" 值和/或"大於"值以被用來作為對應於可用觸發的閾值。在一個實施例中，面板354可以 允許用戶對於觸發僅指定一個小於或一個大於閾值。例如，面板354可以允許用戶對於觸 發對小於閾值或大於閾值中的另一個輸入"禁用"。在一些實施例中，對於觸發的閾值可以 以"低"或"高"的形式來指定。
[0058] 用戶可以單獨地選擇觸發麵板354中提供的一些或全部觸發。選擇的觸發事件的 指示和用於觸發的指定閾值被傳輸至控制器154。控制器154可被配置為接收所選擇的觸 發事件或條件的指示和用於觸發事件或條件的指定閾值，用於監控系統以檢測觸發事件或 條件，並且當監控的觸發事件或條件被檢測到時，自動啟動數據獲取。例如，控制器154可 包括數據獲取模塊，其可以是存儲在控制器154的存儲器設備中並且由控制器154的存儲 器設備可執行的機器可讀指令的形式。數據獲取模塊可以被配置為當在處理器上執行時， 使處理器例如根據由用戶經由數據選項卡210c指定的數據獲取和觸發參數，來執行觸發 監控和數據獲取。例如，數據獲取模塊可被配置為接收用於哪個數據將由控制器1S4來獲 取的一個或多個變量的指示。數據獲取模塊還可以被配置為接收將用於觸發由控制器154 來收集數據的一個或多個觸發事件的指示。在操作中，數據獲取模塊可以通過測量，計算或 者通過其他方式獲取對應於指定的觸發事件的參數值（例如，壓強，誤差等）來監控指示 的觸發事件。數據獲取模式可以將所獲得的參數值與為相應的觸發指定的閾值（或值）進 行比較。當所測量的值位於為觸發指定的閾值（或值）之外，該模塊可以啟動數據獲取程 序，用於收集設備100中的一個或多個變量的數據。用於哪個數據應當被收集的一個或多 個變量可以由用戶通過圖形屏幕變量控制204(圖4)來指定。另外或可選地，用於哪個數 據將被收集的一個或多個默認的變量可以預編程在控制器154中。在這種情況下，數據獲 取模塊可以不需要從計算機108接收這些變量的指示。在任何情況下，一個或多個變量的 數據可以以採樣率框356指定的採樣率以及收集時間框358指定的時間量來由控制器154 收集。當數據採集完成後，控制器154可以致使數據被傳輸至計算設備108。計算設備108 可根據輸出面板352中指定的格式將數據存儲在數據文件中。所存儲的數據文件可由用戶 在以後的時間檢索並且通過使用適當的查看應用來查看，也可以在圖形區域202 (圖4)中 繪製。另外或替代地，所收集的數據可以存儲在控制器154的存儲器中，並且可以由計算設 備，諸如計算設備108進行後續檢索。
[0059] 圖9示出功能選項卡區域206 (圖4)的詳細視圖，其中配置選項卡210d被選擇。配 置選項卡210d包括調節器面板400和控制器設置面板402,其允許用戶輸入關於設備100 的信息，或者更新經由顯示170(圖3)在設置過程中輸入的關於設備1〇〇的信息。此外，配 置選項卡 2〇ld包括控制極限面板4〇6,其允許用戶輸入應當由控制器154監控的各種控制 條件。控制條件極限可包括，例如用於提供給控制器15的模擬設置點的最大值和/或最小 值，用於內部傳感器（例如壓強傳感器，溫度傳感器等）的最大值和/或最小值，用於控制 器154的外部的傳感器（例如壓強傳感器，溫度傳感器等）的最大值和/或最小值，用於由 控制器1δ4檢測到的內部誤差的最大值和/或最小值，和/或用於由控制器 154檢測到的 外部誤差的最大值和/或最小值。控制極限面板406允許用戶輸入期望由控制器154來監 控的每個控制極限的最大值和/或最小值，並且允許用戶禁用對於每個條件限制的最小極 限值和/或最大極限值的監控。控制極限面板406還允許用戶選擇控制極限條件，在該控 制極限條件控制器154在檢測到控制極限被超過時將激活。控制極限條件可包括，例如同 時關閉入口閥136和關閉先導設備104中的排放閥138。控制極限條件也可包括，例如同時 關閉入口閥I 36和打開先導設備104中的排放閥US。作為另一個例子，控制極限制條件也 可以包括同時關閉入口閥136和打開先導設備104中的排放閥138。
[0060]隔膜保護面板408允許用戶啟用或禁用設備1〇〇中的隔膜保護。當啟用時，隔膜 保護特性可以降低設備100的隔膜126上的壓強的巨大不平衡，例如由於下遊需求的突然 終止。進一步地，當下遊需求在突然終止之後恢復時，隔膜保護可以提高開始響應時間，從 而保護膜片1 26和延長膜片126的使用壽命。
[0061]圖10示出功能選項卡區域2〇6(圖4)的詳細視圖，其中診斷工具選項卡210e被 選擇。診斷工具選項卡210e有助於診斷設備1〇〇的問題。例如，診斷工具選項卡210e允 許用戶運行自動的測試，例如洩漏測試。例如,用戶可以通過按診斷選項卡 21〇e中提供的 按鈕來啟動自動的測試。在一些實施例中，診斷工具選項卡2lOe允許用戶檢索列出用於診 斷設備1〇〇中的問題的各種建議的一個或多個文件。例如，列出用於執行系統檢查或執行 調節器洩露測試的各種建議，說明等的文件可以經由診斷選項卡 210e來檢索。此外，診斷 工具選項卡210e可以允許檢索列出用於控制設備100的建議，例如用於調節設備1〇〇中的 PID控制器的調節建議的一個或多個文件。
[0062] 圖11示出一些實施例中包括在功能區2〇6(圖4)中的功率用戶選項卡210f的詳 細視圖。在一個實施例中，功率用戶選項卡210f在顯示200中並不是默認激活的，並且可 以通過訪問顯示200中的幫助菜單被激活。功率用戶選項卡210f包括額外設置面板450， 讀/寫面板452,螺線管設置面板454,算法更新率面板456,和脈衝模式面板458。額外設 置面板450包括外部反饋源區域，其允許用戶選擇將被用作顯示在圖形區域202 (圖4)中 的反饋信號的外部反饋源。此外，額外設置面板包括上電區域中設置點為零（〇)，其允許用 戶啟用（或禁用）零設置點上電模式。當啟用零設置點上電模式時，調節器1S4被編程為 以設置點初始設置為零值來上電。當禁用零設置點上電模式時，調節器154以設置點初始 設置為調節器154被最後斷電的值（例如，調節器154被最後斷電的值可以存儲在調節器 154的存儲器中）來上電。
[0063] 讀/寫面板452允許用戶查看和/或修改調節器154的各種內部變量。用於經由 功率用戶選項卡210f查看和/或修改的各種變量可以通過可選擇的菜單，例如降框菜單 460提供給用戶。讀/寫面板452包括讀單選按鈕462和寫單選按鈕463,用於選擇變量的 觀看或修改是否分別是期望的。當寫單選按鈕463被激活時，用戶可以輸入變量的值到框 464中，並且也可以通過可選擇的菜單465指定所輸入的值是否帶符號。用戶能夠添加變量 至用於哪個數據被從調節器154獲得的變量集合或從用於哪個數據被從調節器154獲得的 變量集合中移除變量。
[0064] 螺線管設置面板454允許用戶為用於先導設備104的入口閥136和出口閥138的 脈衝寬度調製器設置最小值。增加最小值增加了由控制器 154發送至相應的閥136,138的 輸出的脈衝寬度，從而在一個實施例中當由控制器154生成誤差時導致激活的較低閾值。 螺線管設置面板454還可以允許用戶通過單選按鈕466,秘7反轉調節器154的正常響應。 當反轉單選按鈕467被激活時，相比於上文描述的正常操作，入口閥Π 6和排放閥138的打 開和關閉操作被反轉。反轉操作可被選擇來配置控制器1私，其用於例如當用於溫度的冷卻 誤差被調節時，增加的流量減少了反饋（例如，溫度）的應用中。
[0065] 算法更新面板45Θ允許用戶設置調節器154運行的速率。例如，反饋被檢測到且 對於反饋的響應由控制器I 54生成的速率可以通過算法更新面板456來調整。脈衝模式面 板456允許用戶配置調節器154以響應於上文中結合圖6A描述的調節選項卡210a上指定 的死區中檢測到的誤差，在脈衝模式下操作。特別地，啟用脈衝模式配置控制器154來響應 以電磁閥136,138的短的，脈衝的激活在死區範圍內檢測到的誤差。脈衝模式面板456還 允許用戶設置各種參數，例如"周期"參數用於在啟動脈衝行動之前通過算法更新來指定調 節器154的周期的次數，"寬度"參數用於指定電磁閥H 138在一個脈衝期間保持打開多 久，和"死區"參數用於指定脈衝未被激活的範圍。
[0066] 圖12的流程圖示出用於從運行在過程控制系統中的壓強調節設備獲取數據的方 法500。方法500是計算機實現的方法，其由存儲在計算機可讀介質（不包括短暫信號）上 的軟體指令來實現，並且通過例如電子控制器154的處理器來執行。處理器接收用於觸發 數據的採集的一個或多個觸發事件的指示（塊502)。處理器還接收與一個或多個觸發事件 中的每一個觸發事件相關聯的一個或多個閾值（塊504)。在電子控制器154的操作中，處 理器監控一個或多個觸發事件（塊506)。例如，處理器接收與觸發事件相關聯的一個或多 個變量的測量，並將接收到的測量和與觸發事件相關聯的閾值進行比較。當與一個或多個 觸發事件相關聯的至少一個觸發事件變量跨過接收到的用於相應的觸發事件的一個或多 個閾值時,處理器啟動數據收集（塊508)。
[0067] 圖13的流程圖示出用於調節現場設備中的PID控制器的方法550。方法550是 計算機實現的方法，其由存儲在計算機可讀介質（不包括短暫信號）上的軟體指令來實現， 並且由例如計算設備108的處理器來執行。提供用於選擇控制參數的值的限制範圍（塊 552)。選擇控制參數的值，其中值的選擇被約束在限制範圍內（塊554)。控制參數的選擇 的值被傳輸至現場設備（塊556)，並且響應於設置點變化現場設備響應的測量從現場設備 中獲得（塊558)。然後，所獲得的測量被顯示給用戶（塊560)。
[0068] 值得注意的是，在實施例中，上文中記載的結合方法500(圖12)和/或方法 550 (圖13)的步驟中的一些可以被省略，組合，補充，或重新排序。
[0069] 除非特別聲明，否則，本文中使用的諸如"處理"運算"，"計算"，"確定"，"標識"， "呈現"，"顯示"等詞可以指機器的動作或處理，其控制或變換在一個或多個存儲器（例如， 易失性存儲器，非易失性存儲器，或它們的組合），寄存器，或者接收，存儲，傳輸或顯示信息 的其它機器部件中表示為物理（例如，電子的，磁的，或光學的）量的詞。
[0070] 當以軟體實現時，本文中描述的應用，業務，引擎，例程，和模塊中的任一個可以被 存儲在任何有形的，非短暫性計算機可讀存儲器中，例如磁碟，雷射盤，固態存儲設備，分子 存儲器存儲設備，光碟或計算機或處理器等的RAM或ROM中的其它存儲介質。雖然本文所 公開的示例系統被公開為包括，在其他組件中，在硬體上執行的軟體和/或固件，但應注意 的是，這樣的系統僅僅是說明性的，不應該被視為限制。例如，可以理解，這些硬體，軟體和 固件組件中的任何或全部可以專有地以硬體，專用地以軟體，或用硬體和軟體的任何組合 來體現。因此，本領域普通技術人員將容易理解，所提供的例子不是實現這些系統的唯一途 徑。
[0071] 因此，雖然本發明已參照具體的實施例來描述，其意圖是說明性的，而非用於限制 本發明的，但是本領域普通技術人員可以理解，在不脫離本發明的精神和範圍的情形下，可 以對所公開的實施例進行修改，增補或刪除。
【權利要求】
1. 一種電子壓強調節器，包括： 調節器本體，其具有耦接至供給壓強源的入口埠、用於輸出受控的壓強的出口埠、 以及排放埠； 入口閥，其在所述入口閥的輸入端耦接至所述供給壓強並且在所述入口閥的輸出端耦 接至所述出口埠； 出口閥，其在所述出口閥的輸入端耦接至所述出口埠以及在所述出口閥的輸出端耦 接至所述排放埠；以及 控制器，其設置在所述調節器本體內並且可操作地致動所述入口閥和所述出口閥以 調節輸送至所述出口埠的所述受控的壓強，所述控制器包括處理器、計算機可讀存儲器， 其具有在所述處理器上可執行的計算機可讀指令、以及存儲在所述存儲器中的數據收集模 塊，當在所述處理器上執行時，所述數據收集模塊配置為： 接收用於哪個數據應當被收集的一個或多個變量的指示； 接收用於觸發數據收集的一個或多個觸發事件的指示，其中所述一個或多個觸發事件 中的每一個觸發事件與各自的變量關聯； 接收與所述一個或多個觸發事件中的每一個觸發事件關聯的一個或多個閾值； 監控所述一個或多個觸發事件；以及 當所述一個或多個觸發事件中的至少一個觸發事件跨過與所述相應的觸發事件關聯 的所述閾值中的一個或多個閾值時，啟動數據收集。
2. 根據權利要求1所述的電子壓強調節器，其中與所述一個或多個觸發事件中的每一 個觸發事件關聯的所述一個或多個閾值包括最大閾值和最小閾值中的一個或兩者。
3. 根據前述任一項權利要求所述的電子壓強調節器，其中監控所述一個或多個觸發事 件包括： 測量對應於所述一個或多個觸發事件中的一個觸發事件的參數，以獲取與所述觸發事 件關聯的所述參數的測量的值，以及 將所述測量的值和與所述觸發事件關聯的所述最大閾值和所述最小閾值中的所述一 個或兩者中的每一個進行比較，以確定所述測量的值是否大於所述最大閾值或者小於所述 最小閾值。
4. 根據前述任一項權利要求所述的電子壓強調節器，其中所述數據收集模塊，當在所 述處理器上執行時，進一步被配置為： 接收用於數據收集的採樣率的指示； 接收數據被收集的持續時間的指示；以及 當啟動數據收集時，以所述採樣率所指示的所述採樣率和所述收集時間所指示的持續 時間來收集所述數據。
5. 根據前述任一項權利要求所述的電子壓強調節器，其中所述數據收集模塊,當在所 述處理器上執行時，進一步被配置為：當完成所述數據收集時，致使所述數據被傳輸至計算 設備。
6. 根據前述任一項權利要求所述的電子壓強調節器，其中所述數據收集模塊，當在所 述處理器上執行時，進一步被配置為：致使所述數據被存儲在所述控制器的存儲器中。
7. 根據前述任一項權利要求所述的電子壓強調節器，其中所述數據根據用戶特定的數 據文件格式被存儲在所述存儲器中。
8. -種用於收集運行於過程控制系統的壓強調節現場設備中的數據的方法，所述方法 包括： _ 在處理器接收用於哪個數據應當被收集的一個或多個變量的指示； 在處理器接收用於觸發數據收集的一個或多個觸發事件的指示，其中所述一個或多個 觸發事件中的每一個觸發事件與各自的變量關聯； 在處理器接收與所述一個或多個觸發事件中的每一個觸發事件關聯的一個或多個閾 值； 由處理器監控所述一個或多個觸發事件；以及 當所述一個或多個觸發事件中的至少一個觸發事件跨過與所述相應的觸發事件關聯 的所述閾值中的一個或多個閾值時，由處理器啟動數據收集。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中用於觸發事件的所述一個或多個閾值包括用於所 述觸發事件的最大閾值和最小閾值中的一個或兩者。
10. 根據權利要求8或9所述的方法，其中監控所述一個或多個觸發事件包括： 測量與所述觸發事件關聯的特定變量，以獲取測量的值，以及 將所述測量的值與用於所述相應的觸發事件的所述一個或多個閾值進行比較，以確定 所述測量的值是否在由所述一個或多個閾值限定的範圍之外。
11. 根據權利要求8-10中任一項所述的方法，進一步包括： 接收用於數據收集的採樣率的指示以及接收用於所述數據收集的收集時間的指示；以 及 當啟動所述數據收集時，以所述採樣率所指示的速率和所述收集時間所指示的持續時 間來收集所述數據。
12. 根據權利要求8-11中任一項所述的方法，進一步包括：當完成所述數據收集時，致 使將所述數據傳輸至可通信地稱接至所述壓強調節設備的計算設備。
13. 根據權利要求8-12中任一項所述的方法，進一步包括：由所述計算設備接收所述 數據並且將接收到的所述數據存儲在所述計算設備的存儲器的數據文件中。
14. 根據權利要求13所述的方法，其中所述數據根據用戶特定的數據文件格式被存儲 在所述數據文件中。
15. -種用於調節現場設備中的比例-積分-微分（PID)控制器的方法，所述方法包 括： 設置限制範圍，用於為所述PID控制器的控制參數選擇一個值； 選擇所述控制參數的所述值，其中所選擇的所述值被限制在所述限制範圍內； 將所選擇的所述值傳輸至所述現場設備； 從所述現場設備獲取所述現場設備對設置點變化的響應的測量；以及 將所猶得的所述響應的測量顯不給用戶。
16. 根據權利要求15所述的方法，其中設置所述限制範圍包括提供滑動條用於選擇所 述控制參數的所述值，其中所述滑動條由最小和最大值限制。
17. 根據權利要求15或16所述的方法，其中設置所述限制範圍包括提供具有向上箭頭 和向下箭頭的框，其中所述向上箭頭允許所述用戶不斷地改變所述控制參數值直至達到所 述限制範圍內的最大值以及所述向下箭頭允許所述用戶不斷地降低所述控制值直至達到 所述限制範圍內的最小值。 I8·根據權利要求15-17中任一項所述的方法，其中設置所述限制範圍包括為所述控 制參數提供推薦的範圍的指示，其中所述推薦的範圍是所述限制範圍的子集。 I9·根據權利要求15-18中任一項所述的方法，其中所述控制參數包括比例項、微分 項、積分項、最大積分極限、最小積分極限和死區中的一個或多個。
【文檔編號】G05B19/418GK104216355SQ201410240441
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2013年6月3日
【發明者】L·R·撒拉爾德森, G·C·繆爾, J·A·韋克菲爾德 申請人:泰思康公司