專利名稱：過程工廠中的安全站的無線監(jiān)控和控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般上涉及過程工廠安全系統(tǒng)，更具體地，涉及無線地監(jiān)控和控制過程工廠中的安全站。
背景技術：
過程控制系統(tǒng)，例如那些在化學、石油或其他過程中使用的過程控制系統(tǒng)，通常包括一個或多個集中的或分散的過程控制器，這些控制器被通信地耦合至至少一個主機或操作員工作站，以及通過模擬總線、數(shù)字總線或組合的模擬/數(shù)字總線被耦合至一個或多個過程控制和裝置設備諸如，現(xiàn)場設備?，F(xiàn)場設備可以是，例如，閥、閥定位器、交換機、發(fā)送器和傳感器(例如，溫度、壓強和流速傳感器)，其位于過程工廠環(huán)境內，并且施行過程內的功能，例如開關閥門、測量過程參數(shù)、增加或減少流體流動等。諸如遵從著名的FOUNDATION 現(xiàn)場總線(下文稱為“現(xiàn)場總線”)協(xié)議或HART 協(xié)議的現(xiàn)場設備的智能設備也還可以施行 控制計算、警報功能、和通常在過程控制器內實現(xiàn)的其他控制功能。過程控制器，通常位于過程工廠環(huán)境中，其接收由現(xiàn)場設備制成或與現(xiàn)場設備相關聯(lián)的、指示過程測量或過程變量的信號和/或其他與現(xiàn)場設備有關的信息，并執(zhí)行控制器應用?？刂破鲬脤崿F(xiàn)例如不同的控制模塊，它們做出過程控制決定，基于接收到的信息生成控制信號，并與在諸如HART和現(xiàn)場總線現(xiàn)場設備的現(xiàn)場設備中施行的控制模塊或區(qū)塊進行配合。過程控制器中的控制模塊通過通信線路或信號路徑向現(xiàn)場設備發(fā)送控制信號，從而控制過程的運行。通常，來自現(xiàn)場設備和過程控制器的信息對于一個或多個其他硬件設備而言是可用的，例如，操作員工作站、維護工作站、個人計算機、手持設備、數(shù)據歷史記錄、報告生成器、集中式數(shù)據庫等等，以使得操作員、維護人員能夠施行關于過程的所需功能，例如，改變過程控制例程的設置、更改過程控制器或智能現(xiàn)場設備內的控制模塊的運行、查看過程的當前狀態(tài)或過程工廠內的特定設備的當前狀態(tài)、查看現(xiàn)場設備和過程控制器生成的警報、為了培訓員工或測試過程控制軟件的目的而模擬過程的運行、診斷過程工廠內的問題或硬件故障等等。雖然典型的過程工廠具有許多過程控制和裝置設備，諸如被連接至一個或多個過程控制器的閥、發(fā)送器、傳感器等，但是存在許多其他的對于過程運行必要的或與過程運行有關的支持設備。該些附加的設備包括，例如，供電設備、發(fā)電和配電裝置、諸如渦輪機、電動機等的旋轉裝置，其位于典型的工廠中的多個位置。雖然為了影響過程運行的目的，該附加的裝置不一定創(chuàng)建或使用過程變量并且，在許多情況下，沒有被控制或甚至沒有被耦合至過程控制器，但是該裝置對于過程的正常運行而言是重要的，并且是非常必要的。附加地，過程工廠通常包括各種安全站(例如，安全沖淋、洗眼站、等)，其位于整個工廠中，以在緊急情況下由工廠工人使用。然而，與上述的智能現(xiàn)場設備或其他類似的現(xiàn)場設備不同，過程工廠內的安全站常常無法由過程控制系統(tǒng)或以任何其他方式監(jiān)控或控制。提供監(jiān)控或控制功能的少量的控制系統(tǒng)通常利用監(jiān)控設備與安全站之間的有線通信，并且該有線通信系統(tǒng)通常是昂貴的并且難以安裝。利用無線鏈接來向操作員提醒安全站的激活的、簡單的監(jiān)控系統(tǒng)通常依賴于機械開關、流量開關或臨近檢測器來檢查安全站激活。然而，該檢測方法在過程工廠里常常發(fā)生的所需環(huán)境中常常表現(xiàn)不佳并且常常是不可靠的。

發(fā)明內容
在一個實施例中，用在過程工廠的安全站包括一個或多個無杠桿限位開關，用于檢測所述安全站的一個或多個部分的激活。該安全站還包括無線發(fā)送器，其被耦合至所述無杠桿限位開關，來將與所述安全站相關聯(lián)的信號發(fā)送至基站設備，其被通信地耦合至一個或多個控制和/或監(jiān)控模塊。在一個實施例中，所述安全站是安全沖淋和/或洗眼站。根據一個實施例，無杠桿限位開關是由托普沃克斯(TopWorx)公司 制造的G0 開關。此外，在一個實施例中，無杠桿限位開關保持鎖定直至物理復位。根據一個實施例，無線發(fā)送器是由愛默森公司制造的羅斯芒特(ROSemOUnt)702雙輸入發(fā)送器。在另一實施例中，無線發(fā)送器是另一內在安全的無線發(fā)送器。根據一個實施例，連接至基站的控制和/或監(jiān)控站是遠程觸摸屏控制板、無紙記錄器、工作站、其他適合的監(jiān)控和/或控制設備、或該些設備的組合。根據另一實施例，過程工廠中的安全站監(jiān)控和控制系統(tǒng)包括一個或多個安全站，其裝配了無杠桿限位開關和被耦合至所述限位開關的無線發(fā)送器，以及包括基站，其被通信地耦合至第一監(jiān)控和/或控制模塊。在至少一些實施例中，基站被進一步地耦合至第二監(jiān)控和/或控制模塊。在一個實施例中，所述安全站是安全沖淋和/或洗眼站。根據特定的實施例，連接至基站的控制和/或監(jiān)控站是遠程觸摸屏控制板、無紙記錄器、工作站、其他適合的監(jiān)控和/或控制設備、或該些設備的組合。在一些實施例中，監(jiān)控和/或控制模塊被配置為檢測安全站的誤用。附加地或替代地，在另一實施例中，監(jiān)控和/或控制模塊被配置為檢測人倒下的情況。仍進一步地，在又一實施例中，監(jiān)控和/或控制模塊被配置為，附加地或替代地，記錄安全站激活事件以用于安全標準合規(guī)的。


圖I示出了示例性過程控制系統(tǒng)環(huán)境，其中可以使用至安全站的無線通信鏈接；圖2示出了裝配了無線發(fā)送器的示例性安全站；圖3示出了根據一個實施例的利用無線監(jiān)控鏈接的示例性系統(tǒng)配置；圖4示出了根據另一實施例的利用無線監(jiān)控鏈接的另一示例性系統(tǒng)配置；圖5示出了根據一個實施例的示例性系統(tǒng)配置，在其中，可以利用安全站與監(jiān)控和控制模塊之間的無線通信；圖6示出了根據另一實施例的另一示例性系統(tǒng)配置，在其中，可以利用安全站與監(jiān)控和控制模塊之間的無線通信；圖7示出了根據一個實施例的示例性實施例，在其中，每個安全站包括附加的無線發(fā)送器，其可以被用于發(fā)送附加的數(shù)據。
具體實施例方式圖I示出了示例性過程控制系統(tǒng)10。過程控制系統(tǒng)10包括連接到一個或多個主工作站或計算機14(其可以是任意類型的個人計算機或工作站)的一個或多個過程控制器12，其還被連接到一排輸入/輸出(I/O)設備20，22，其中的每個被轉而連接到一個或多個現(xiàn)場設備25。控制器12，其僅作舉例地可以是費舍爾-羅斯芒特系統(tǒng)有限公司所銷售的DeltaV 控制器，其通過例如以太網連接40或其他通信鏈接被通信地連接到主計算機14。類似地，控制器12還使用與例如標準4-20ma設備和/或與諸如現(xiàn)場總線協(xié)議或HART協(xié)議的任何智能通信協(xié)議相關聯(lián)的任意所需的硬件和軟件被通信地連接到現(xiàn)場設備25。通常所知，控制器12實現(xiàn)或監(jiān)測存儲在其上或與之相關聯(lián)的過程控制例程并與設備25通信來以任何所需的方式控制過程?，F(xiàn)場設備25可以是任意類型的設備，諸如傳感器、閥、發(fā)送器、定位器、等，而排20，22內的I/O卡可以是符合諸如HART、現(xiàn)場總線、Profibus等的任意所需通信或控制器協(xié)議的任意類型的I/O設備。在圖I所示的實施例中，現(xiàn)場設備25a-25c是通過模擬線路與I/O卡22a通信的標準4-20ma設備?，F(xiàn)場設備25d_25f被圖示為連接到兼容HART的I/O 卡20A的HART設備。類似地，現(xiàn)場設備25 j-251是諸如現(xiàn)場總線現(xiàn)場設備的智能設備，其通過數(shù)字總線42或44與使用例如現(xiàn)場總線協(xié)議通信的I/O卡20B或22B通信。當然，現(xiàn)場設備25和排I/O卡20和22除了符合4-20ma、HART或現(xiàn)場總線協(xié)議之外，還可以符合任意其他所期望的一個或多個標準或協(xié)議，包括將來開發(fā)的任意標準或協(xié)議。每個控制器12被配置為采用通常所稱的功能塊來實施控制策略，其中每一功能塊是總體控制例程的一部分(例如，子例程)，并且與其他功能塊(通過被稱為鏈接的通信)協(xié)同運行以在過程控制系統(tǒng)10中實現(xiàn)過程控制回路。功能塊通常實施輸入功能、控制功能、輸出功能中的一個。輸入功能是諸如與發(fā)送器、傳感器或其他過程參數(shù)測量設備相關聯(lián)的輸入功能，控制功能是諸如與施行PID、模糊邏輯等控制的控制例程相關聯(lián)的控制功能，輸出功能是控制一些設備的操作，諸如閥的操作，以在過程控制系統(tǒng)10中執(zhí)行一些物理功能的輸出功能。當然，還存在混合的以及其他類型的功能塊。該些功能塊的組被稱為模塊。功能塊和模塊可以被存儲在控制器12中并被其執(zhí)行，在這些功能塊被用于，或者關聯(lián)于標準4-20ma設備以及一些類型的智能現(xiàn)場設備時通常是這種情況，或者功能塊和模塊可以被存儲在現(xiàn)場設備本身并由其實現(xiàn)，對于現(xiàn)場總線設備可能是這種情況。盡管這里提供的控制系統(tǒng)的描述是使用功能塊控制策略，但是也可以使用其他傳統(tǒng)的，諸如梯形邏輯、順序流程圖等和使用任何所需的專有的或非專有的編程語言來實現(xiàn)或設計控制策略。過程控制系統(tǒng)10還包括一個或多個安全站27，諸如例如安全沖淋、洗眼站等。安全站27可以由工作站14、遠程無線觸摸屏控制板70、無紙記錄單元72或任何其他合適的監(jiān)控和/或控制設備、或這些設備的組合來監(jiān)控和/或控制。各種控制和/或監(jiān)控設備可能位于工廠內的控制室、保安辦公室、急救站等內。安全站27可以裝配有無線發(fā)送器31，以使得安全站能夠與監(jiān)控或控制設備無線通信。為此，過程控制系統(tǒng)10還包括可以使用例如HART協(xié)議、OPC協(xié)議、modbus以太網協(xié)議等從無線發(fā)送器31接收信號的基站(或網關)60，并通過例如以太網連接40或其他合適的通信鏈接將這些信號中繼至各種控制和/或監(jiān)控設備。在一些實施例中，過程控制系統(tǒng)10包括多個安全站27，其中的全部或一些與各種監(jiān)控和/或控制設備無線通信。在一些這樣的實施例中，單個基站60可以被用于將多個安全站無線連接至監(jiān)控和/或控制設備。在至少一些實施例中，安全站27中的一些通過有線連接，例如使用I/O設備20，被連接至監(jiān)控和/或控制設備，而另一些安全站通過如上描述的無線連接被控制和/或監(jiān)控。圖2示出了裝配有無線發(fā)送器208的示例性的安全站200 (在這里是帶有洗眼站的安全沖淋)。安全沖淋200包括兩個開關(或檢測器)212，其中的每一個用于檢測安全沖淋200內的閥的激活(S卩，用于沖淋閥的開關和用于洗眼站閥的開關)。在圖2的實施例中，開關212是由托普沃克斯公司生產的G0 開關。通常，G0 開關或其他類似的無杠桿限位開關在可能的惡劣的工廠條件下(即，極端溫度、極端壓強、暴露于腐蝕性物質等)提供優(yōu)越的性能。在一個實施例中，圖2中的無線發(fā)送器是內在安全的羅斯芒特無線702分立發(fā)送器，其類似地適用于在過程工廠內的危險位置。當然，在其他實施例中，基于使用安全站200的特定過程工廠系統(tǒng)的特性，開關212和無線發(fā)送器208可以是其他合適的設備。圖3示出了安全站302與網關304無線連接的示例性系統(tǒng)配置300，網關304繼而通過以太網連接310被連接至無線遠程觸摸屏控制板308。無線遠程控制板308可以位于 現(xiàn)場，例如在急救站內，以使得操作者能夠監(jiān)控工廠內的各種安全站的活動。在一個實施例中，如果安全站被激活(例如，沖淋或洗眼站被打開)，則無線發(fā)送器發(fā)送相應的信號(“警報”)以通知操作者，該操作者之后可以遵循某種規(guī)程來根據該特定的情況進行評估并采取行動。在使用G0 開關或類似的無杠桿限位開關來檢測安全站的激活的實施例中，開關將保持鎖定直至由操作員物理復位。因此在這一實施例中，如果工廠工人通過例如打開沖淋或洗眼站來激活開關，并隨后昏倒或需要幫助(“人倒下”場景)，則開關將保持鎖定并且警報信號將被持續(xù)地發(fā)送至急救站(操作員)，以使得可以為該工人提供必要的幫助。這樣的警報信號可以被操作者用于監(jiān)控安全站的使用并識別安全站的誤用(例如，在非緊急情況下使用安全沖淋，例如用于洗手或清洗工具)。在圖4所示的另一個示例性系統(tǒng)400中，安全站402通過網關408被無線連接至無紙記錄器404。這種系統(tǒng)配置可以被用于例如便于符合某些可能要求處理工廠內的安全站符合某些性能并保持一些標準的安全規(guī)章(例如美國國家標準協(xié)會(ANSI)指南或由職業(yè)安全和健康署(OSHA)使用的其他標準)。例如這些指南可以要求處理工廠內的安全站在某時間段被激活，例如一周一次?？紤]到這些要求，在一個實施例中，安全站402的無線發(fā)送器410可以在每次安全站402被激活(或去激活)時發(fā)送時間戳，由此大體上簡化與安全合規(guī)相關聯(lián)的維護和記錄程序。當然，這些時間戳可以附加地或替代地被用于過程工廠監(jiān)控和/或控制系統(tǒng)，以用于安全規(guī)章合規(guī)以外的目的。圖5示出了在安全站和監(jiān)控和控制模塊之間可以使用無線通信的又一個系統(tǒng)配置。在圖5的實施例中，安全站502通過無線鏈接被連接至遠程無線觸摸屏控制板504，并通過以太網交換機512還被連接至可編程邏輯控制器(PLC) 510。類似地，在圖6示出的實施例中，無線安全站602被無線連接至可編程邏輯控制器(或分布式控制系統(tǒng)(DCS))604和工作站606 (其可以包括向操作者顯示警報或其他與安全站相關的數(shù)據的人機接口(HMI)、監(jiān)控與數(shù)據采集系統(tǒng)(SCADA)模塊等)。圖7示出了每個安全站702包括可以被用于發(fā)送與安全站相關的附加數(shù)據的附加無線發(fā)送器704的示例性實施例。在圖7所示的示例性實施例中，安全站702是沖淋和洗眼站，該附加數(shù)據可以是例如水溫。該實施例類似于前面討論的圖5的實施例，可以例如被用于安全設備維護，以及如果例如安全規(guī)章要求水溫必須在一定范圍內，還可以被用于安全規(guī)章合規(guī)。
盡管已經參照具體例子描述了本發(fā)明，但這些例子僅僅意在示意性的而非僅限于本發(fā)明，對本領域技術人員而言，顯而易見的是，對已公開實施例的改變、增加和/或刪除都是不脫離本發(fā)明精神和范圍的。說明書描述和例子僅被認為是示例性的，通過以下權利要求來說明本發(fā)明的實質范圍和精神。
權利要求
1.一種用在過程工廠的安全站，所述安全站包括 一個或多個無杠桿限位開關，用于檢測所述安全站的一個或多個部分的激活；以及 無線發(fā)送器，其被耦合至所述無杠桿限位開關，來將與所述安全站相關聯(lián)的信號發(fā)送至基站設備，其中所述基站設備被通信地耦合至一個或多個控制和/或監(jiān)控模塊。
2.根據權利要求I所述的安全站，其特征在于，所述無杠桿限位開關是由托普沃克斯公司制造的GO 開關。
3.根據權利要求I所述的安全站，其特征在于，所述無杠桿限位開關保持鎖定直至物理復位。
4.根據權利要求I所述的安全站，其特征在于，所述無線發(fā)送器是由愛默森公司制造的羅斯芒特702雙輸入發(fā)送器。
5.根據權利要求I所述的安全站，其特征在于，所述無線發(fā)送器是內在安全的無線發(fā)送器。
6.根據權利要求I所述的安全站，其特征在于，所述安全站是安全沖淋和/或洗眼站。
7.根據權利要求I所述的安全站，其特征在于，所述一個或多個控制和/或監(jiān)控站中的至少一個是遠程觸摸屏控制板。
8.根據權利要求I所述的安全站，其特征在于，所述一個或多個控制和/或監(jiān)控站中的至少一個是無紙記錄器。
9.根據權利要求I所述的安全站，其特征在于，所述一個或多個控制和/或監(jiān)控站中的至少一個是工作站。
10.一種過程工廠中的安全站監(jiān)控和控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 一個或多個安全站，其裝配了無杠桿限位開關和被耦合至所述限位開關的無線發(fā)送器，以及 基站，其被通信地耦合至第一監(jiān)控和/或控制模塊。
11.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無杠桿限位開關是由托普沃克斯公司制造的GO 開關。
12.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無杠桿限位開關保持鎖定直至物理復位。
13.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線發(fā)送器是由愛默森公司制造的羅斯芒特702雙輸入發(fā)送器。
14.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線發(fā)送器是內在安全的無線發(fā)送器。
15.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個安全站包括安全沖淋和洗眼站。
16.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個控制和/或監(jiān)控站中的至少一個是遠程觸摸屏控制板。
17.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個控制和/或監(jiān)控站中的至少一個是無紙記錄器。
18.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個控制和/或監(jiān)控站中的至少一個是工作站。
19.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基站被進一步地耦合至第二監(jiān)控和/或控制模塊。
20.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控和/或控制模塊被配置為檢測安全站誤用。
21.根據權利要求10所述的 系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控和/或控制模塊被配置為檢測人倒下的情況。
22.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控和/或控制模塊中的至少一個被配置為記錄安全站激活事件以用于安全標準合規(guī)。
全文摘要
一種用在過程工廠的安全站包括一個或多個無杠桿限位開關，用于檢測所述安全站的一個或多個部分的激活。該安全站還包括無線發(fā)送器，其被耦合至所述無杠桿限位開關，來將與所述安全站相關聯(lián)的信號發(fā)送至基站設備，其被通信地耦合至一個或多個控制和/或監(jiān)控設備。
文檔編號G05B19/418GK102890480SQ20111021754
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權日2011年7月20日
發(fā)明者R·D·小哈珀 申請人:通用設備和制造公司