專利名稱：具有測(cè)量精度報(bào)告的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于工業(yè)過程控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及能夠提供測(cè)量值和測(cè)量精度值的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，測(cè)量值表示測(cè)量的過程參數(shù)，測(cè)量精度值表示過程參數(shù)的測(cè)量不確定性。
背景技術(shù)：
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括范圍廣泛的過程管理設(shè)備，過程管理設(shè)備被設(shè)計(jì)為測(cè)量和控制諸如壓力、溫度、流率、液面、傳導(dǎo)性和PH之類的過程參數(shù)例如。這些設(shè)備在多種工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，所述應(yīng)用包括制造、烴加工、水力壓裂、其它液態(tài)烴提取技術(shù)、散裝(bulk)流體處理、食物和飲料準(zhǔn)備、水和空氣分配、環(huán)境控制、以及用于制藥、膠合劑、樹脂、薄膜和熱塑的精密制造應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括過程變送器(被配置為測(cè)量或感測(cè)過程參數(shù))和過程控制器(被配置為修改或控制這樣的參數(shù)以獲得目標(biāo)值)。更通用的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括諸如壓力/溫度變送器之類的多傳感器變送器以及具有傳感器和控制功能的集成控制器。這些通用設(shè)備包括集成流量控制器和靜壓式油罐計(jì)量系統(tǒng)，所述這些通用設(shè)備對(duì)大量相關(guān)的過程壓力、溫度、流體液面和流率進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整。流量計(jì)和關(guān)聯(lián)的變送器在流體處理中充當(dāng)了重要的角色，它們采用了大量不同的技術(shù)。這些流量計(jì)和關(guān)聯(lián)的變送器包括但不限于，渦輪流量計(jì)、差壓傳感器、質(zhì)量流量計(jì)、渦流或科里奧利流量計(jì)、以及磁流量計(jì)，所述渦輪流量計(jì)依據(jù)機(jī)械傳動(dòng)表征流量，所述差壓傳感器依據(jù)壓力表征流量，所述質(zhì)量流量計(jì)依據(jù)熱傳導(dǎo)性表征流量，所述渦流或科里奧利流量計(jì)根據(jù)振動(dòng)效應(yīng)(vibrational effect)表征流量，所述磁流量計(jì)依賴于過程流體(例如，包括離子的水)的傳導(dǎo)性和在流體流經(jīng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)施加于流體之上電動(dòng)勢(shì)。常常期望對(duì)過程控制回路進(jìn)行檢查或診斷，以對(duì)控制回路中的每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作和性能進(jìn)行驗(yàn)證。更具體地，期望對(duì)遠(yuǎn)離控制室的每個(gè)變送器的性能進(jìn)行驗(yàn)證，而不用在對(duì)控制回路執(zhí)行侵入式(invasiVe)過程，或以物理方式將變送器從控制回路和工業(yè)過程控制系統(tǒng)中去除。目前，診斷能力限于獲取僅與控制回路性能和變送器電子設(shè)備相關(guān)的信息。例如，控制室能夠發(fā)起起源于變送器電子設(shè)備的測(cè)試信號(hào)，并且將測(cè)試信號(hào)在整個(gè)控制回路中傳送?？刂剖?知道發(fā)起的測(cè)試信號(hào)的幅度和質(zhì)量)可以適當(dāng)?shù)仨憫?yīng)于測(cè)試信號(hào)而驗(yàn)證這個(gè)控制回路和變送器。從而控制室模仿傳感器的輸出，并響應(yīng)于真實(shí)傳感器輸出檢查電子設(shè)備和控制回路。但是，控制回路不能驗(yàn)證受外部影響和時(shí)間影響的傳感器的功能性。例如，如果傳感器沒有被損壞，并且產(chǎn)生了有效的壓力信號(hào)，則不能驗(yàn)證所模仿的測(cè)試信號(hào)。通常存儲(chǔ)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行的測(cè)量加以表示的數(shù)據(jù)，使得稍后可以查看這些數(shù)據(jù)。 例如，可以使用將紙圖表來示出依據(jù)時(shí)間的一個(gè)或多個(gè)過程參數(shù)。也可以使已編譯數(shù)據(jù)可用于政府監(jiān)管團(tuán)體或商業(yè)團(tuán)隊(duì)(例如，公益公司、日用品消費(fèi)者、政府機(jī)構(gòu)監(jiān)管的化學(xué)用品制造商以及機(jī)構(gòu)(例如食品和藥品管理局和環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu))監(jiān)管的客戶)。然而，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，已編譯數(shù)據(jù)不表示變送器的精度。在性能方面，一般地，工程師和買方基于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的公開參考精度來選擇現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(例如過程變送器)。當(dāng)安裝現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)，來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的測(cè)量值精度除了參考精度之外還依賴于多個(gè)因素。這些因素可以包括與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的誤差和與基本元件(例如，孔板或非流線形體)相關(guān)的誤差，所述基本元件用于創(chuàng)建由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備感測(cè)的可測(cè)量信號(hào)。這些誤差可以由溫度效應(yīng)、管線壓力效應(yīng)、長(zhǎng)期漂移和影響校準(zhǔn)的越界的(例如超壓)暴露引起。結(jié)果，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在服務(wù)中時(shí)，不知道實(shí)際操作精度。雖然過程應(yīng)該具有與過程參數(shù)的測(cè)量相關(guān)的所需性能(或可允許的誤差)，但是，在任何指定時(shí)間都很難確定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是否在那些限制下工作。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括用于感測(cè)過程參數(shù)的傳感器、用于依據(jù)感測(cè)到的過程參數(shù)產(chǎn)生測(cè)量值的處理器、以及用于基于測(cè)量值發(fā)送輸出的通信接口。處理器還計(jì)算與測(cè)量值相關(guān)聯(lián)的測(cè)量精度值。在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量精度值包括總概率誤差和穩(wěn)定性誤差。處理器將測(cè)量精度值與存儲(chǔ)的所需性能限制相比較，并且通信接口提供測(cè)量精度值是否在所需性能限制內(nèi)的指示。


圖1是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的框圖，所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算總概率誤差和穩(wěn)定性誤差， 并且基于計(jì)算報(bào)告測(cè)量精度值，作為實(shí)際操作精度的指示。圖2是示出了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)總概率誤差和穩(wěn)定性誤差進(jìn)行計(jì)算的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1是示出了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的框圖，所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10包括過程傳感器模塊12、信號(hào)處理電路14、中央處理單元(CPU) 16、非易失性存儲(chǔ)器18、隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM) 20、溫度傳感器22、時(shí)間參考電路M、通信接口 26、調(diào)壓器28和終端模塊30?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10在終端模塊30處與通信介質(zhì)32相連。通信介質(zhì)32可以是雙線式雙絞線，所述雙線式雙絞線能夠承載對(duì)感測(cè)到的過程參數(shù)加以表示的4到20毫安的模擬電流，以及例如使用HART通信協(xié)議的數(shù)字通信。備選地，通信介質(zhì)32可以是通信總線，可以在所述通信介質(zhì)32上使用諸如Rnmdation現(xiàn)場(chǎng)總線之類的通信協(xié)議來提供雙向數(shù)字通信。通信還可以通過諸如無線 HART之類的無線通信協(xié)議來提供。過程傳感器模塊12感測(cè)過程參數(shù)(或過程變量)，并且向信號(hào)處理電路14提供傳感器信號(hào)。例如，過程參數(shù)可以是差壓、計(jì)示(gage)壓、絕對(duì)壓力、溫度、流率、液位、傳導(dǎo)性、PH或其它感興趣的過程參數(shù)。在一些情況下，過程傳感器模塊12可以包括對(duì)多個(gè)過程參數(shù)進(jìn)行感測(cè)的多個(gè)傳感器。典型地，信號(hào)處理電路14包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及濾波和其它信號(hào)處理，以將傳感器信號(hào)置為CPU 16可以使用的格式。例如，信號(hào)處理電路14可以包括一個(gè)或多個(gè)西格瑪-德爾塔模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器，以向CPU 16提供數(shù)字化和濾波的傳感器信號(hào)。CPU 16協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的操作。CPU 16處理接收到的數(shù)據(jù)；接收和存儲(chǔ)過程傳感器模塊和信號(hào)處理電路14產(chǎn)生的傳感器信號(hào)；并且產(chǎn)生通過通信接口沈和終端模塊30 提供到通信介質(zhì)32上的測(cè)量值。測(cè)量值表示由過程傳感器模塊12感測(cè)的過程參數(shù)值。此夕卜，CPU 16使用來自溫度傳感器22的溫度數(shù)據(jù)和來自時(shí)間參考電路M的時(shí)間參考連同存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中的系數(shù)，以計(jì)算測(cè)量精度值，例如與測(cè)量值相關(guān)聯(lián)的總概率誤差 (TPE)和穩(wěn)定性誤差(SE)。基于從控制室接收到的請(qǐng)求，可以在通信介質(zhì)32之上報(bào)告總概率誤差或穩(wěn)定性誤差，或?qū)⒖偢怕收`差或穩(wěn)定性誤差在每次通信時(shí)作為次變量進(jìn)行通信。 此外，CPU 16可以將另一測(cè)量精度值、總計(jì)算誤差(表示總概率誤差與穩(wěn)定性誤差之和)與存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中的所需性能限制進(jìn)行比較。如果總計(jì)算誤差超過了所需性能， 那么CPU 16可以產(chǎn)生警報(bào)或警告，并且在通信介質(zhì)32之上傳輸該警報(bào)或警告。確定是否產(chǎn)生警報(bào)或警告可以是存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中的用戶選擇。CPU 16也可以監(jiān)測(cè)傳感器信號(hào)，以確定是否發(fā)生了影響測(cè)量不確定性的越界條件。例如，將壓力傳感器暴露在高過壓條件下會(huì)影響校準(zhǔn)，從而使得可以比普通期望更早地需要再次對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的進(jìn)行校準(zhǔn)。典型地，CPU 16是具有關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器(例如非易失性存儲(chǔ)器18和RAM20)的微處理器。也可以將其它形式的存儲(chǔ)器(例如閃存)與CPU16連同使用。非易失性存儲(chǔ)器18存儲(chǔ)由CPU16使用的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，所述應(yīng)用程序設(shè)計(jì)包括執(zhí)行診斷例程以確定精度所需的設(shè)計(jì)。非易失性存儲(chǔ)器18對(duì)在總概率誤差和穩(wěn)定性誤差的計(jì)算中所使用的系數(shù)和常量以及所需性能限制進(jìn)行存儲(chǔ)。此外，非易失性存儲(chǔ)器18還對(duì)配置數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和CPU 16所需的其它信息進(jìn)行存儲(chǔ)，以控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的操作。溫度傳感器22感測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10外殼內(nèi)的溫度。CPU 16使用溫度傳感器22感測(cè)的溫度來確定溫度效應(yīng)，所述溫度效應(yīng)是總概率誤差的分量。時(shí)間參考M提供在穩(wěn)定性誤差的計(jì)算中使用的操作時(shí)間參考。時(shí)間參考M可以提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘值，或可以提供時(shí)間參考值，所述時(shí)間參考值表示自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的最后校準(zhǔn)以后的時(shí)間或自安裝完現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以后的時(shí)間(服務(wù)壽命)。通信接口沈用作與通信介質(zhì)32形成的回路或網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的接口。通信接口沈可以基于從CPU 16接收到的數(shù)據(jù)提供模擬輸出和數(shù)字輸出。通信接口沈還從通信介質(zhì)32接收消息，并且向CPU 16提供這些消息。調(diào)壓器觀與終端模塊30相連，并且獲取用于向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10所有組件供電的穩(wěn)定電壓。在圖1示出的實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10通過有線通信介質(zhì)發(fā)送和接收信息，還從通信介質(zhì)32接收電力。在其它實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10可以是無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在這種情況下，可以通過與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10相關(guān)聯(lián)的電池或能量提取(scavenging)設(shè)備，或從不承載通信的有線功率總線提供向調(diào)壓器觀提供電力。在這種情況下，通信接口沈包括無線收發(fā)機(jī)?？梢灾芷谛缘鼗蝽憫?yīng)于特定事件(例如每次新測(cè)量值為可用時(shí))，對(duì)與來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的測(cè)量值相關(guān)聯(lián)的測(cè)量精度值進(jìn)行計(jì)算。CPU 16使用存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中的系數(shù)來計(jì)算總概率誤差TPE和穩(wěn)定性誤差SE。在制造的時(shí)候，可以在CPU 16的ROM中硬編碼這些系數(shù)，或者可以將這些系數(shù)加載到非易失性存儲(chǔ)器18中。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的總概率誤差(TPEt)可以表示為
TPEt = ^(Rf-Acc)2 +(Temp.Effect)2 +(Static.Eflfect)2 方程 1Rf. Acc是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參考精度。參考精度是存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的傳感器特定值，所述傳感器特定值依賴于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電流操作范圍。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10進(jìn)行配置期間，可以根據(jù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中的上范圍界限和范圍跨度來對(duì)電流操作范圍進(jìn)行限定。Temp. Effect是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的溫度而變化的誤差分量。溫度傳感器22向CPU 16 提供溫度值。對(duì)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中的系數(shù)應(yīng)用溫度讀數(shù)，以獲得誤差分量Temp. Effect。Static. Effect是與靜態(tài)管線壓力相關(guān)的誤差分量。例如，在提供與壓力或流體流量相關(guān)的測(cè)量值的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中存在該誤差分量。在其它類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(例如，溫度變送器)中，在對(duì)總概率誤差(TPEt)的計(jì)算中，并不存在該靜態(tài)效應(yīng)分量。對(duì)于具有多個(gè)參數(shù)感測(cè)能力(包括對(duì)靜態(tài)管線壓力的感測(cè))的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，可以通過將來自非易失性存儲(chǔ)器18 的所存儲(chǔ)的系數(shù)乘以18倍所測(cè)量的靜態(tài)管線壓力來計(jì)算^atic. Effect。對(duì)于不能感測(cè)靜態(tài)管線壓力的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，Static. Effect可以是基于預(yù)輸入的用戶范圍值，所述用戶范圍值表示期望用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作靜態(tài)管線壓力范圍。典型地，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行配置期間，輸入這個(gè)用戶范圍值，并且將它存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中。備選地，如果在與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10 相同的網(wǎng)絡(luò)上存在計(jì)示壓力變送器，那么在網(wǎng)絡(luò)上從計(jì)示壓力變送器接收靜壓作為輸入。對(duì)于結(jié)合基本元件一起使用的那些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，還可以進(jìn)行計(jì)算以獲得與基本元件相關(guān)聯(lián)的總概率誤差(TPEp)。在一些情況下，基本元件的總概率誤差(TPEp)可以大于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的總概率誤差(TPEt)。例如，如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10對(duì)差壓進(jìn)行感測(cè)，那么典型地可以將孔板形式的基本元件用于創(chuàng)建被感測(cè)的差壓。可以使用與方程式1(包括放電系數(shù)CD)相似的方程來進(jìn)行基本元件的計(jì)算TPE。與用于計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的總概率誤差TP&的那些系數(shù)相比，計(jì)算TPEp中用于Rf. Acc, Temp. Effect和Static. Effect的特定系數(shù)可以不同?；诖鎯?chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中的穩(wěn)定性誤差系數(shù)以及CPU 16從時(shí)間參考M 讀取的自最后一次校正以后的操作時(shí)間，來計(jì)算穩(wěn)定性誤差(SE)。如下計(jì)算穩(wěn)定性誤差SE = (StabiIity_Error_Coeff icient)χ(Operating_Time_since_last_ calibration)方程2可以響應(yīng)于通過通信介質(zhì)32接收的請(qǐng)求來報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的總概率誤差TP&、基本元件的總概率誤差TP&和穩(wěn)定性誤差SE，或者可以結(jié)合每個(gè)測(cè)量值來報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的總概率誤差TP&、基本元件的總概率誤差TP&和穩(wěn)定性誤差SE。此外，也可以計(jì)算總計(jì)算誤差 TCE,并將總計(jì)算誤差TCE與所需性能限制進(jìn)行比較，所述所需性能限制表示使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 10特定過程的可接受誤差。總計(jì)算誤差TCE是總概率誤差和穩(wěn)定性誤差之和TCE = TPEt+TPEp+SE 方程 3在一些情況下，并不使用基本元件，或并不計(jì)算與基本元件相關(guān)聯(lián)的分離的總概率誤差。在這種情況下，總計(jì)算誤差TCE是TP&和SE之和。所需性能限制是用戶選擇的，并且可以在配置現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10時(shí)輸入所需性能限制。 所需性能限制對(duì)使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的特定過程是特定的，并且所需性能限制可以與制造商指定的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備精度不同(例如沒有那么嚴(yán)格)。如果總計(jì)算誤差大于所需性能限制，則現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10將提供警報(bào)或警告形式的輸出。用戶可以對(duì)確定是否應(yīng)該產(chǎn)生警報(bào)或警告進(jìn)行選擇，其中，選擇被存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中以供CPU 16使用。當(dāng)總計(jì)算誤差超出所需性能限制時(shí)，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10進(jìn)行重新校準(zhǔn)。一旦執(zhí)行了重新校準(zhǔn)，就重置在最后一次校準(zhǔn)以后的操作時(shí)間，進(jìn)而基于重新校準(zhǔn)，重新初始化穩(wěn)定性誤差SE。也會(huì)發(fā)生另一種狀況，S卩，即使總計(jì)算誤差不超過所需性能限制，也需要重新校準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10可以暴露在影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備校準(zhǔn)的越界(例如過壓)的狀況下。該越界狀況是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備特定限制，而非過程特定限制。換句話說，越界壓力可以引起過程警報(bào)，但是不需要重新校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。當(dāng)超過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的特定越界限制時(shí)，CPU 16產(chǎn)生指示需要校準(zhǔn)的警告或警報(bào)。該警告或警報(bào)可以與用于指示由于總計(jì)算誤差超過所需性能限制而需要校準(zhǔn)的警報(bào)或警告相同。除了可以傳輸警報(bào)或警告之外，CPU 16還可以使通信接口沈發(fā)送消息，所述消息指示所估計(jì)的到下一次校準(zhǔn)的小時(shí)數(shù)?？梢曰诳傆?jì)算誤差與所需性能限制的比較，來估計(jì)到下一次校準(zhǔn)的小時(shí)數(shù)。在一些實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10還可以包括本地顯示器40 (在圖1中示出)。在本地顯示器40上呈現(xiàn)的信息可以包括總計(jì)算誤差、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或基本元件(或兩者)的總概率誤差、穩(wěn)定性誤差和到下一次校準(zhǔn)的小時(shí)數(shù)。本地顯示器40還可以包括條狀圖和提供到下一次校準(zhǔn)倒計(jì)時(shí)的指示器。這個(gè)倒計(jì)時(shí)可以基于總計(jì)算誤差與所需性能限制的比較。本地顯示器40還可以包括對(duì)越界狀況的指示，所述越界狀況需要立即對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行重新校準(zhǔn)。圖2是示出了精度診斷100的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，所述精度診斷100由CPU 16 執(zhí)行以計(jì)算總概率誤差、穩(wěn)定性誤差和總計(jì)算誤差的測(cè)量精度值。精度診斷100周期性啟動(dòng)，或由于特定事件(例如，計(jì)算新測(cè)量值)而啟動(dòng)(步驟102)。CPU 16獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的上范圍限制和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的范圍跨度(步驟104)。上范圍限制和范圍跨度是存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中的值，并且在制造時(shí)或在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配置期間輸入。然后，CPU 16從非易失性存儲(chǔ)器18獲取標(biāo)稱誤差(步驟106)。被存儲(chǔ)的標(biāo)稱誤差包括參考精度(Rf. Acc)系數(shù)、溫度效應(yīng)(Temp. Effect)系數(shù)、靜壓效應(yīng)(Static. Effect) 系數(shù)和穩(wěn)定性誤差(SE)系數(shù)。這些系數(shù)將被用于計(jì)算總概率誤差和穩(wěn)定性誤差。然后，CPU 16從溫度傳感器22獲取溫度值(步驟108)。溫度值表示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10的內(nèi)部溫度。溫度值將被用于計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的總概率誤差(TPEt)的溫度效應(yīng)(Temp. Effect) 分量。然后，CPU 16獲取可以是值或范圍的靜壓(步驟110)。靜壓可以是來自傳感器 12中一個(gè)傳感器的測(cè)量值，或來自對(duì)靜態(tài)管線壓力進(jìn)行測(cè)量的另一變送器的值、或者用戶配置現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10期間的范圍集合。然后，CPU 16計(jì)算總概率誤差(步驟11 。在這個(gè)計(jì)算中，CPU 16使用不易變系數(shù)，例如，參考精度系數(shù)、溫度效應(yīng)系數(shù)、以及連同靜壓效應(yīng)系數(shù)、靜壓、上范圍限制和范圍跨度的溫度測(cè)量。在一些實(shí)施例中，不存在靜態(tài)效應(yīng)(例如，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10是溫度變送器時(shí))。如果結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10使用基本元件，則CPU 16進(jìn)行兩次計(jì)算，以計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的總概率誤差TP&和基本元件的總概率誤差TP&。然后，CPU 16從時(shí)間參考M獲取操作時(shí)間(步驟114)。CPU 16于是使用從非易失性存儲(chǔ)器18接收到的穩(wěn)定性誤差系數(shù)和自最后一次校準(zhǔn)以后的總操作時(shí)間，來計(jì)算穩(wěn)定性誤差(SE)(步驟116)。計(jì)算了總概率誤差和穩(wěn)定性誤差，CPU 16然后將總概率誤差和穩(wěn)定性誤差相加以獲得總計(jì)算誤差TCE。CPU 16然后將TCE與所需性能限制RPL進(jìn)行比較(步驟118)。如果 TCE大于所需性能限制，則CPU 16就產(chǎn)生警告或警報(bào)(步驟120)。確定產(chǎn)生警告還是產(chǎn)生警報(bào)依賴于存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18中的用戶選擇。如果TCE小于或等于所需性能限制，則CPU 16確定是否發(fā)生了需要重新校準(zhǔn)的越界(例如過壓或過熱溫度)狀況(步驟12 。如果發(fā)生了越界狀況，則產(chǎn)生警告或警報(bào) (步驟120)。如果還沒有發(fā)生越界，或者如果還沒有產(chǎn)生警告或警報(bào)，則精度診斷100結(jié)束 (步驟124)。通過對(duì)總概率誤差和穩(wěn)定性誤差的實(shí)時(shí)計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10能夠結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10 提供的測(cè)量值來提供測(cè)量精度值，作為對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)操作精度的指示?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10能夠動(dòng)態(tài)地計(jì)算與實(shí)際過程變量相比較的傳感器誤差。因此，過程的操作者不僅可以對(duì)測(cè)量是否指示過程在所描述的限制內(nèi)進(jìn)行評(píng)估，還可以對(duì)進(jìn)行測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是否在所需性能限制內(nèi)操作進(jìn)行評(píng)估。盡管已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的改變。
權(quán)利要求
1.一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，包括傳感器，用于感測(cè)過程參數(shù)；處理器，用于根據(jù)感測(cè)到的過程參數(shù)產(chǎn)生測(cè)量值，并且用于基于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作條件來計(jì)算測(cè)量值的測(cè)量精度值；以及通信接口，用于發(fā)送基于測(cè)量值的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備測(cè)量輸出以及基于測(cè)量精度值的診斷輸出ο
2.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，診斷輸出依據(jù)測(cè)量精度值與存儲(chǔ)的所需性能限制之間的比較。
3.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，診斷輸出提供需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)的指示。
4.如權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，處理器對(duì)傳感器感測(cè)到的越界過程參數(shù)的出現(xiàn)進(jìn)行識(shí)別，并且使診斷輸出提供需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)的指示。
5.如權(quán)利要求4所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，越界過程參數(shù)是過壓。
6.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，診斷輸出提供對(duì)需要校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之前經(jīng)過的時(shí)間的指示。
7.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，還包括 本地顯示器，用于基于測(cè)量精度值來顯示信息。
8.如權(quán)利要求7所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，本地顯示器對(duì)包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備總概率誤差、與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的基本元件的總概率誤差、穩(wěn)定性誤差以及總計(jì)算誤差中的至少一個(gè)的信息進(jìn)行顯示。
9.如權(quán)利要求7所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，本地顯示器對(duì)到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備下一次校準(zhǔn)的倒計(jì)時(shí)進(jìn)行顯示。
10.如權(quán)利要求7所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，處理器對(duì)傳感器感測(cè)到的越界過程參數(shù)的出現(xiàn)進(jìn)行識(shí)別，并且使本地顯示器顯示需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)的指示。
11.如權(quán)利要求10所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，越界過程參數(shù)是過壓。
12.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，測(cè)量精度值包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的總概率誤差。
13.如權(quán)利要求12所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，處理器基于存儲(chǔ)的傳感器參考精度以及與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的溫度相關(guān)的溫度效應(yīng)來計(jì)算總概率誤差。
14.如權(quán)利要求13所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，過程參數(shù)是壓力，并且處理器基于存儲(chǔ)的參考精度、溫度效應(yīng)、以及與靜態(tài)管線壓力相關(guān)的靜態(tài)效應(yīng)來計(jì)算總概率誤差。
15.如權(quán)利要求12所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，測(cè)量精度值還包括與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的基本元件的總概率誤差。
16.如權(quán)利要求15所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，處理器基于存儲(chǔ)的傳感器參考精度以及與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備溫度相關(guān)的溫度效應(yīng)，來計(jì)算基本元件的總概率誤差。
17.如權(quán)利要求16所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，過程參數(shù)是壓力，并且處理器基于存儲(chǔ)的參考精度、溫度效應(yīng)、以及與靜態(tài)管線壓力相關(guān)的靜態(tài)效應(yīng)，來計(jì)算基本元件的總概率誤差。
18.如權(quán)利要求12所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，測(cè)量精度值還包括穩(wěn)定性誤差。
19.如權(quán)利要求18所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，還包括時(shí)間參考，用于提供處理器計(jì)算穩(wěn)定性誤差所使用的操作時(shí)間參考。
20.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中，將診斷輸出作為每次傳輸測(cè)量值時(shí)的次變量來傳輸。
21.一種測(cè)量過程參數(shù)的方法，所述方法包括 感測(cè)過程參數(shù)；產(chǎn)生對(duì)感測(cè)到的過程參數(shù)加以表示的測(cè)量值； 基于所述測(cè)量值來提供測(cè)量輸出；基于存儲(chǔ)的系數(shù)以及與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作條件相關(guān)的數(shù)據(jù)來計(jì)算測(cè)量精度值；以及基于測(cè)量精度值來提供測(cè)量精度診斷輸出。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，測(cè)量精度值包括總概率誤差。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，總概率誤差依據(jù)參考精度和溫度效應(yīng)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，測(cè)量精度值還依據(jù)靜態(tài)效應(yīng)。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，測(cè)量精度值包括穩(wěn)定性誤差。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，提供測(cè)量精度診斷輸出包括 將測(cè)量精度值與所需性能限制進(jìn)行比較；以及根據(jù)所述比較產(chǎn)生測(cè)量精度診斷輸出。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括對(duì)影響校準(zhǔn)的任何越界條件的出現(xiàn)進(jìn)行感測(cè)；以及當(dāng)感測(cè)到越界條件時(shí)，使測(cè)量精度診斷輸出指示需要校準(zhǔn)。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，測(cè)量值是壓力值，并且越界條件是過壓條件。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，測(cè)量精度診斷輸出包括與測(cè)量輸出一起傳輸?shù)拇巫兞俊?br> 全文摘要
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備[10]包括用于感測(cè)過程參數(shù)的傳感器[12]，用于依據(jù)感測(cè)到的過程參數(shù)產(chǎn)生測(cè)量值的處理器[16]，以及用于基于測(cè)量值傳輸輸出的通信接口[26]。處理器[16]還計(jì)算與測(cè)量值相關(guān)聯(lián)的測(cè)量精度值。
文檔編號(hào)G05B19/042GK102405446SQ201080017451
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者大衛(wèi)·J·肯特, 大衛(wèi)·L·韋爾斯, 格雷戈里·J·萊庫伊爾 申請(qǐng)人:羅斯蒙德公司