[发明专利]用于过程装置的配置系统

说明书

本申请是申请日为2004年1月28日、申请号为200410005097.1、发明名称为“具有嵌入式安全系统的过程控制系统”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明一般涉及用于过程装置的安全系统，并特别涉及嵌入或集成到过程装置的过程控制系统中的安全系统。 

背景技术

过程控制系统，例如用于化学、石油或者其他过程的过程控制系统，一般包括一个或者多个过程控制器，它们通过模拟、数字或者模拟/数字混合总线通信连接到至少一个主机或者操作员工作站，以及连接到一个或者多个现场设备。该现场设备，可能是，例如阀门、阀门定位器、开关和发送器(例如，温度、压力、流速传感器)，它们在过程装置中完成例如开启或者关闭阀门以及测量过程参数的功能。该过程控制器接收表示现场设备作出的过程测量的信号和/或其他与现场设备有关的信息，利用该信息完成控制程序，并接着产生通过总线发送给现场设备的控制信号以控制过程的操作。来自现场设备和控制器的信息典型地用于一个或者多个由操作员工作站执行的应用程序，来使操作员执行任何与过程有关的所期望的功能，例如，配置该过程、观察过程的当前状态、修改该过程的操作，等等。 

另外，在许多过程中，当装置中例如有毒化学物质泄漏、爆炸等可能引起或导致严重事故的问题发生时，独立的安全系统就用来检测过程装置中重要的安全相关问题，并且用于自动关闭阀门、切断装置电源、切换装置中的流量等。这些安全系统除了典型地具有过程控制器之外，还具有一个或者多个独立的控制器，这些控制器都通过置于处理装置中的独立总线或通信线与安全现场设备连接。安全控制器利用安全现场设备检测与重要事件相关的过程状态，例如某些安全开关的位置或者关闭阀门、该过程中的上溢或下溢、重要能源发生或控制装置的操作、故障检测装置的操作等等，从而检测过程 装置中的“事件”。当检测到某个事件时，安全控制器就采取措施限制事件带来的有害影响，所述措施例如关闭阀门、关闭装置、切断部分装置的电源等等。 

因为当过程控制器失灵时，利用过程控制器实现安全功能会导致安全功能和过程控制功能同时失灵，所以，认为将过程控制器和安全控制器隔离是非常重要的(通常由适当的政府标准指定)。然而，当过程控制器失灵时，由于此时全部或部分过程失控，安全功能将达到最临界。 

不幸的是，过程装置中的过程控制器和安全控制器之间的隔离已经导致这些系统彼此完全分离。结果，不同的通信基础设施典型地用于完成同一装置中的不同系统，该装置具有不同的配置应用程序和工作站用来配置并监视这些分离的系统。因为这些不同，典型地需要不同的成员来实现对于这些不同系统进行的配置和监视，所有的这些将导致在配置和运行使用安全系统的过程装置方面的额外费用开支。 

另外，因为安全系统并不利用过程控制系统的基础设施，所以通常在同一过程装置中不同的位置，例如在不同的节点上，使用不同的和完全断开的安全系统硬件。这将导致在相同装置中必须单独配置并监视许多不同和断开的安全系统。 

发明内容

一种过程装置，包括以下述方式与过程控制系统物理集成的安全系统，该方式是使安全系统和过程控制系统能够应用过程装置中的公共通信、配置和显示硬件及软件，而在安全系统控制器和过程控制系统控制器之间仍旧提供功能隔离。更进一步，在过程装置的不同节点上的安全系统硬件可能相互通信，而在过程装置中产生一个单一和集成的安全系统。 

典型地，分离的安全系统控制器通过安全通信基础设施连接到安全设备，而过程控制系统控制器通过标准控制系统总线或通信线连接到控制系统现场设备。然而，所述安全系统控制器通过总线或其它通信线与过程控制系统控制器通信连接，并且每个安全系统控制器都通过公共通信网络与过程装置中的一个或多个操作员工作站相连，这个公共通信网络使操作员工作站中的软件能够与过程控制器(相关过程控制现场设备)和安全控制器(相关安全现场设备)进行通信，并能够配置和显示它们的操作情况。然而，当安全系统 和过程控制系统控制器能够互相通信以致相互之间获取信息时，它们则配置成使得过程控制系统控制器不能控制或配置任何能在过程控制系统和安全系统之间提供必要的功能隔离的安全系统设备。 

这种集成消除了装置中对附加通信和显示结构的需要，该装置并不严格需要与过程控制系统分离的安全系统的正确操作，这种集成使与过程装置有关的配置应用程序能够配置过程控制系统和安全控制系统，并且能够在过程装置的公共或集成视图中显示过程控制和安全控制的软、硬件。