包括阀的控制系统和用于控制过程的控制系统的制作方法

专利名称:包括阀的控制系统和用于控制过程的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种包括阀的控制系统和用于控制过程的控制系统。所述控制系统包括：现场设备，其耦合到所述过程并且被设置用于控制过程条件；电机，其耦合到所述现场设备并且被配置用于移动所述现场设备的一部分；控制器，其包括处理器和存储器，所述处理器可操作地耦合到所述电机以控制所述电机移动所述现场设备的一部分；电流传感器，其耦合到所述电机并且被设置用于监控由所述电机引出的电流；以及控制模块，其耦合到所述控制器并且能够调节发送到所述电机以移动所述现场设备的一部分的控制信号的传输。
【专利说明】包括阀的控制系统和用于控制过程的控制系统

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种包括阀的控制系统和一种用于控制过程的控制系统。

【背景技术】
[0002] 包括过程控制系统和安全仪器系统的控制系统典型地实施一个或者多个用于控 制过程系统或者安全系统的控制器。该控制器在这些系统中常常利用现场设备以在控制环 境内执行多种功能。例如，在液位控制系统中，该现场设备可以用于监控和/或控制在存储 器中的液体的量。当该液体的液位达到预先确定的位置（高或者低）时，控制系统可以通 过利用现场设备中的一个，例如阀响应以调整流入或者存在于存储器中的液体的流量。
[0003] 在许多控制系统中，可以存在正常运行期间需要移动的现场设备的组件。该现场 设备的实施和/或运行环境可以使现场设备的可移动的组件遭受高的负荷，例如高的压力 或者摩擦负荷，其可以引起可移动的组件在静止时的惯性。例如，可移动的组件可以是阀或 者阀杆，其在正常使用期间对于大部分时间都是空闲的。控制系统通常使用电机来致动这 样的可移动的组件。为了移动可移动的组件，电机必须克服可移动的组件在静止时的惯性。 在克服可移动的组件的静止惯性中，电机可以从其电源引出高于电机的规定的工作范围的 水平的电流。虽然使用能够在更高的电流的量下安全运行的更大的电机可以是可能的，但 是更大的电机是更昂贵的并且可能不容易适用于在现存的控制系统内的配置。 实用新型内容
[0004] 通过本实用新型，控制系统被设置用于响应目标或者与过程条件相关联的事件触 发的发生。过程或者安全信息通过一个或者多个现场设备得到，并且被提供给控制人员 和/或控制器，如有必要的话在其中过程可以被调整。例如，在采用液体储存箱的液位检测 过程中，控制器可以与一个或者多个现场设备合作以监控在水箱内容纳的液体的量并且通 过打开和/或关闭入口和/或出口阀来控制保留的液体的量。并且通过本实用新型控制器 可以使用传感器来检测由电机引出的电流的总量，从而保护由于向电机供给过量的电流而 导致的电机损坏。
[0005] 本实用新型描述了在控制系统中监控和控制现场设备的示例系统。依照具有能够 响应事件触发的发生被定位的阀的控制系统的第一示例性方面，该控制系统包括具有耦合 到存储器的处理器的控制器。该控制器包括提供位置信号的位置输入、位置输出和提供控 制信号的控制输出。具有第一状态和第二状态的门电路耦合到控制器的控制输出。该门电 路包括控制输入和控制输出，其中，该门电路的控制输入耦合到控制器的控制输出。电机驱 动器接口包括位置输入、控制输入和控制输出，其中，该电机驱动器接口的位置输入耦合到 控制器的位置输出，并且其中，该电机驱动器接口的控制输入耦合到门电路的控制输出。电 机驱动器包括控制输入和控制输出，其中，该电机驱动器的控制输入耦合到电机驱动器接 口的控制输出。电机耦合到该电机驱动器的控制输出和阀。用于感测被提供给所述电机的 电流的电流传感器可操作地耦合在电机和其电源之间。位置传感器耦合到电机和控制器并 且将电机的位置信息提供给控制器。比较器耦合到电流传感器和门电路。该比较器包括阈 值电流水平并且能够响应于由电流传感器感测的电流与阈值电流水平的比较将状态信号 提供给门电路。当由电流传感器感测的电流小于阈值电流水平时，提供给门电路的状态信 号使门电路位于第一状态，所述第一状态允许来自所述控制器的控制信号传输到所述电机 驱动器接口。此外，当由电流传感器感测的电流等于或者大于阈值电流水平时，提供给门电 路的状态信号使门电路位于第二状态，所述第二状态阻止来自所述控制器的控制信号传输 到所述电机驱动器接口。
[0006] 依照第二示例性方面，用于控制过程的控制系统包括耦合到该过程并且被设置用 于控制过程条件的现场设备，耦合到现场设备并且被配置用于移动该现场设备的一部分的 电机，以及包括处理器和存储器的控制器，其中该处理器可操作地耦合电机以控制该电机 移动现场设备的一部分。电流传感器耦合到电机并且被设置用于监控由电机引出的电流， 并且控制模块耦合到控制器以调节发送到电机以移动现场设备的一部分的控制信号的传 输。
[0007] 进一步依照先前的第一、第二或者第三示例性方面的任意一个或者多个，控制系 统可以进一步包括下面的优选的方式的任意一个或者多个。
[0008] 在一个优选方式中，述电流传感器是电阻器。
[0009] 在一个优选方式中，所述电流传感器是霍尔效应传感器。
[0010] 在一个优选方式中，所述位置传感器是霍尔效应传感器。
[0011] 在一个优选方式中，所述控制系统进一步包括耦合在所述电机和所述阀之间的齿 轮组件，所述齿轮组件用于便利所述电机对所述阀的定位。
[0012] 在一个优选方式中，所述控制系统包括：具有第一状态和第二状态的门电路，所 述门电路包括控制输入和控制输出，其中，所述门电路的所述控制输入耦合到所述控制器 的控制输出；以及耦合到所述电流传感器和所述门电路的比较器，所述比较器包括阈值电 流水平并且能够响应于由所述电流传感器感测的电流与所述阈值电流水平的比较将状态 信号提供给所述门电路，其中，当由所述电流传感器感测的所述电流小于所述阈值电流水 平时，提供给所述门电路的所述状态信号使所述门电路位于所述第一状态，所述第一状态 允许由所述控制器发送的控制信号传输到所述电机，并且其中，当由所述电流传感器传感 的所述电流等于或者大于所述阈值电流水平时，提供给所述门电路的所述状态信号使所述 门电路位于所述第二状态，所述第二状态阻止由所述控制器发送的控制信号传输到所述电 机。
[0013] 在一个优选的方式中，所述控制模块能够存储在所述存储器上，并且当所述控制 模块在所述处理器上执行时，所述控制模块将由所述电流传感器感测的电流的量与阈值电 流水平比较，并且当由所述电流传感器感测的所述电流小于所述阈值电流水平时允许由所 述控制器发送的控制信号传输到所述电机，并且当由所述电流传感器感测的所述电流等于 或者大于所述阈值电流水平时阻止由所述控制器发送的控制信号传输到所述电机。
[0014] 在一个优选方式中，所述位置传感器将所述电机的位置提供给所述控制器。

【附图说明】

[0015] 图1示出了一种具有过程控制系统和安全系统的示例性的过程工厂的结构图；
[0016] 图2示出了本实用新型的一种实施方式的结构图；
[0017] 图3示出了本实用新型的另一种实施方式的结构图；
[0018] 图4示出了本实用新型的另一种实施方式的结构图；
[0019] 图5示出了用于监控在图2至4中示出的本实用新型的任意一种实施方式中使用 的电动阀定位器的示例模块或者过程流程图。

【具体实施方式】
[0020] 在图1中示出了一种包括过程控制/安全控制节点12的过程工厂10,该过程工厂 可以包括集成了安全系统16(在虚线内示出）的过程控制系统14。安全系统16 -般作为 安全仪器系统（SIS)运转并且可以监控过程控制系统14的运转以确保过程工厂10的安全 运转。如有必要的话，该安全系统16可以不顾过程控制系统14的控制。
[0021] 过程工厂10还包括一个或者多个工作站17或者计算设备，其可以是例如任何类 型的计算机。每个工作站17可以包括处理器18、存储装置19、和/或例如显示器和/或能 够由控制人员访问的键盘等的用户界面20。在图1中示出的示例过程工厂10中，工作站 17显示连接到过程控制/安全节点12并且通过普通的通信线或者总线22连接到外部的存 储装置21。通信总线22可以被实施利用任何所需的基于总线的或者非基于总线的硬件、硬 连线的或者无线的通信结构或者合适的通信协议，例如以太网协议。
[0022] 在图1中示出的过程工厂10包括通过总线结构可操作地相互连接的过程控制系 统装置和安全系统装置，该总线结构可以被提供到普通的底板24上，不同的过程控制器和 输入/输出装置连接到该底板24内。过程工厂10还包括至少一个具有处理器28的过程 控制器26以及一个或者多个过程控制系统输入/输出（I / 0)装置30、32、34。每个过程 控制系统I / O装置30、32、34通信连接到一组过程控制相关的现场设备，在图1中为控制 器现场设备40、42。通常，控制器26、I / O装置30、32、34和现场设备40、42构成过程控 制/安全控制节点12的过程控制系统14。
[0023] 过程控制器26,其仅通过示例的方式可以是一种由艾默生过程管理出售的 DeltaV?控制器或者任意其它所需类型的过程控制器，通过I / O装置30、32、34和现场设 备40、42编程这些控制器以提供过程控制功能。具体地，控制器26的处理器28与现场设 备40、42以及工作站17合作实施或者监视一个或者多个控制过程或者控制策略，以用任 何所需的方式控制过程工厂10或者过程工厂的一部分。现场设备40、42可以为任意所需 的类型，例如传感器、阀、发送器、定位器等，并且可以遵照任意所需的开放的、私有的或者 其他的通信或者编程协议，包括例如HART或者4-20ma协议（如图所示用于现场设备40)， 例如Foundation?现场总线协议（如图所示用于现场设备42)或者CAN、Profibus以及 AS-接口协议的任何总线协议，在这仅举出几个例子。类似地，每个I / 0装置30、32、34可 以是使用任何合适的通信协议的任何已知类型的过程控制I/0装置。
[0024] 控制器26可以被设置用于以任意所需的方式实施控制过程或者控制策略。例如， 控制器26可以实施用于一般涉及功能块的控制策略，其中每个功能块是整个控制程序的 一部分或者目标并且与其他功能块相结合（通过被称为链接的通信）一起运转，以在过程 控制系统14内实施多个过程控制循环。这些功能块典型地执行例如与发送器、传感器或者 其他过程参数测量装置相关联的输入功能；例如与执行PID、模糊逻辑等控制的控制程序 相关联的控制功能；或者控制一些装置，例如控制阀的操作以在过程控制系统14内执行一 些物理功能的输出功能。这些功能块的混合体以及其他类型的功能块也可能存在。尽管这 里使用包含面向对象的编程范式的功能块控制策略来提供对控制系统的描述，控制策略或 者控制代码或者控制循环或者控制模块也能够使用其他的协定来实施或者设计，例如梯形 逻辑或者顺序功能图，或者使用任意其他所需的编程语言或者范式。
[0025] 为了本公开的目的，多个专用语言，即控制策略、控制代码、控制模块、控制功能 块、安全模块、安全逻辑模块以及控制循环本质上指示了被执行以控制过程或者安全系统 的控制程序，并且可以可交替地使用该多个术语。然而，为了下面的讨论的目的使用术语 控制模块。应该进一步地注意，如果需要的话，这里描述的控制模块可以具有由不同的控 制器或者其他装置在其上实施或者执行的多个部分。此外，这里描述的在过程控制系统14 和/或安全系统16内实施的控制模块可以采取任意形式，包括软件、固件、硬件以及其结 合。例如，可以是控制代码或者例如子程序的子程序或者多个部分（例如代码的多个行）的 控制步骤的任意部分的控制模块可以以任意所需的软件样式实施，例如使用梯形逻辑图、 顺序功能图、控制流程图、面向对象的编程或者任意其它的软件编程语言或设计范式。同样 地，这里描述的控制模块可以被硬编码到例如一个或者多个EPROM、EEPROM、专用集成电路 (ASIC)、可编程逻辑控制器（PLC)或者任意其它的硬件或者固件元件中。该控制模块可以 使用任何设计工具来设计，包括图形设计工具或者任意其它类型的软件/硬件/固件编程 或者设计工具。
[0026] -个或者多个可以被存储在控制器26上的存储器38内的控制模块36可以在控 制器的处理器28上执行，当这些功能块被使用或者与标准4-20ma装置和一些类型的例如 HART装置的智能现场设备关联时，典型地是这种情况。控制模块36也可以被存储在系统 10内的其它的存储单元19、21或者由现场设备40、42自身实施，这可以是具有现场总线装 置的情况。
[0027] 过程控制/安全控制节点12的安全系统16包括一个或者多个安全系统逻辑解算 器50、52。每个逻辑解算器50、52是具有有能力执行安全逻辑模块58的处理器54的安全 的控制器（也不变地涉及I / O装置）。可以相似于控制模块36的安全逻辑模块58可以 被存储在一个或者两个逻辑解算器50、52的存储单元56内。逻辑解算器50、52被通信连 接以提供控制信号到安全系统现场设备60、62或者从安全系统现场设备接收信号。通常， 逻辑解算器50、52和安全系统现场设备60、62组成图1中的安全系统16。
[0028] 安全系统现场设备60、62可以是遵照或者使用任意已知的或者所需的通信总线 的任意所需类型的现场设备，例如上面提到的那些。具体地，安全系统现场设备60、62可以 是通常由单独的、专门的与安全相关的控制系统控制的类型的与安全相关的现场设备，例 如液位检测器或者紧急关闭（ESD)阀。在图1示出的过程工厂中，安全现场设备60被描述 使用专门电路的或者点对点的通信协议，例如HART或者4-20ma协议，而安全现场设备62 被说明使用总线通信协议，例如现场总线协议。一般地，作为安全系统16的一部分使用的 安全装置（控制器50、52以及安全系统现场设备60、62)将被评为安全的装置典型地表示， 这些装置必须通过评级步骤被适当的组件评为安全的装置。
[0029] 底板24(通过穿过过程控制器26、I / O装置30、32、34和安全控制器50、52的虚 线示出）被用于将过程控制器26连接到过程控制I / O卡30、32、34以及安全控制器50、 52。过程控制器26也通信地耦合到总线22并且作为总线仲裁器运转来实现每个I / O装 置30、32、34和安全控制器50、52通过总线22与工作站17和/或存储装置21通信。该底 板24也使得安全控制器50、52来与另一个通信并且协调由每个这些装置实施的安全功能， 以与另一个通信数据，或者执行其他的集成功能。
[0030] 显示模块（未示出）可以被存储在工作站17的存储器19中。然而，如果需要的 话，该显示模块可以在不同的工作站或者在其它的与过程工厂10关联的计算装置中存储 和执行。显示模块可以是任意类型的界面，该界面例如使得用户操控数据值（例如执行读 或者写）以因此在控制系统14和安全系统16的任意一个或者两个内改变控制模块36或 者安全模块58的操作。因此，例如如果指定要做出对与控制系统12关联的控制模块36的 或者对现场设备40、42中一个的读操作，则该显示模块使得该读操作的实施。此外，例如如 果指定要做出对与安全系统16关联的安全逻辑模块58的或者现场设备60、62中一个的读 操作，则显示模块使得该读操作的发生。
[0031] 总的来说，本实用新型的控制系统被设置用于响应目标或者与过程条件相关联的 事件触发的发生。控制器包括一个或者多个控制模块，其可以通过任意一个或者多个处理 器来执行，以通过一个或者多个耦合到过程的现场设备监控和/或控制过程。过程或者安 全信息通过一个或者多个现场设备得到，并且被提供给控制人员和/或控制器，如有必要 的话在其中过程可以被调整。例如，在采用液体储存箱的液位检测过程中，控制器可以与一 个或者多个现场设备合作以监控在水箱内容纳的液体的量并且通过打开和/或关闭入口 和/或出口阀来控制保留的液体的量。
[0032] 为了定位或者致动该些阀，可以由控制器控制电机。在移动阀时，电机可以从它的 电源中引出大量的电流或者可能超过电机的额定的运行限制。如果电机引出过多的电流， 则存在烧毁电机的风险。为了保护由于向电机供给过量的电流而导致的电机损坏，控制器 可以使用传感器来检测由电机引出的电流的总量。如果供给到电机的电流超过限制，例如 阈值电流水平或者电流值，则由传感器检测到该情况。具体地，传感器的检测将通过正被触 发传感器来指示。在传感器被触发后，将可以开始多个步骤来减少或者暂停电机的运转，直 到稍后的时间，例如当正由电机引出的电流返回低于上限的值时。
[0033] 本实用新型的一个用于监控和/或控制阀定位器的电流的实施例在图2中示出。 在该实施例200中，控制器226包括处理器228和耦合到该处理器的存储器238。该控制 器226通过门电路272可操作地耦合到用于定位阀270的电机274。一个或者多个能够在 处理器228上执行以控制阀270的控制模块236可以被存储在控制器226的存储器238中 和/或在其它耦合到控制器的存储装置（未示出）中。由控制器226,例如处理器228发送 控制信号到电机274以用于控制电机的操作。该控制信号能够是任意类型，例如脉宽调制 信号（PWM)或者例如脉冲持续时间调制（PDM)信号。为了确保电机274的正确的操作和控 制，控制信号的传输与电机274的绕组的位置协调。可以是邻近电机的一个或多个绕组耦 合的一个或者多个霍尔传感器的位置传感器276确定电机274的一个或多个绕组的位置并 且向控制器226提供信息，该信息随后被提供到电机驱动器接口 282。
[0034] 门电路272调节被发送到电机274的控制信号并且包括第一或者使能状态和第二 或者禁用状态。只当电机在用户期望的运行参数下运行时，由控制器226发送的控制信号 才允许通过门电路272传输到电机274。具体地，提供给用来定位阀270的电机274的控制 信号的传输通过门电路272来调节，以确保只有当电机在电流的期望范围内运行时，控制 信号才通过门电路到达电机。
[0035] 由电源供给到电机274的电流的量由可操作地耦合在电机和电机的电源之间的 电流传感器278监控。该电流传感器278可以是可操作地耦合在电机274和电机电源的电 源节点或者接地节点之间的电阻器或者霍尔效应传感器。电流传感器278检测和/或测量 提供给电机274的电流并且将测量到的电流转换为代表所测量的电流的值。该代表值被提 供给包括阈值电流水平的比较器280。该阈值电流水平指示对于供给到电机274的电流的 期望的运行限制。如果感测到的供给到电机274的电流的值小于该阈值电流水平，则状态 信号由比较器280传送到门电路272以使能该门电路并且允许控制信号从控制器226传输 通过门电路并且到达电机274。否则，如果代表感测到的供给到电机274的电流的值等于或 者大于该阈值电流水平，则状态信号由比较器280传送到门电路272以禁止该门电路并且 阻止控制信号从控制器226传输通过门电路到达电机。
[0036] 为了便利从控制器226到电机274的控制信号的传输，电机驱动器接口 282和电 机驱动器284可以被耦合在门电路272和电机274之间。电机驱动器接口 282实现控制器 226到电机驱动器284的耦合。更具体地，控制器226的位置输出可以被耦合到电机驱动器 接口 282的位置输入，其中，与电机274的绕组的位置相关的信息可以被提供给电机驱动器 接口。电机驱动器接口 282可以使用场效应晶体管（FET)将从门电路272收到的控制信号 与电机274的一个或多个绕组的位置或者一个或多个相位进行协调或者同步，并且向电机 驱动器284提供控制输出来确保电机274的正确的运行和控制。齿轮组件286可以耦合在 电机274和阀270之间以便利通过电机的阀的致动。
[0037] 本实用新型的另一个用于监控和/或控制供给到电的阀定位器的电流的实施例 在图3中示出。在该实施例300中，控制器326包括处理器328和耦合到该处理器的存储 器338。一个或者多个能够在处理器328上执行的控制模块336可以被存储在存储器338 中并且由控制器326发送控制信号来控制电机374以用于阀370的定位。该控制信号能够 是任意类型，例如脉宽调制信号（PWM)或者例如脉冲持续时间调制（PDM)信号。包括一个 或者多个齿轮的齿轮组件386可以被耦合在电机374和阀370之间以便利通过电机的阀的 致动。
[0038] 电机驱动器接口 382可以被耦合在控制器326和电机374之间用于将传输到电机 374的控制信号与电机的一个或多个绕组的位置或者相位协调或者同步，以确保电机的正 确的运行和控制。电机374的一个或多个绕组的位置可以由耦合在电机和电机驱动器接口 382之间的位置传感器376确定。位置传感器376可以是邻近电机374的一个或多个绕组 可操作地耦合的霍尔效应传感器，并且能够感测电机的一个或多个绕组的位置。该位置传 感器376确定电机374的绕组的位置并且将信息提供给电机驱动器接口 382.
[0039] 由电机374引出的并且由其电源供给的电流的量由电流传感器378监控，该电流 传感器可操作地耦合在电机和电机的电源之间。电流传感器378可以被耦合在电机374和 电源的接地节点之间，如图3所示，或者在电机和电源的电源节点之间。电流传感器378可 以是电阻器或者霍尔效应传感器，其可操作地耦合到电机374并且能够测量或者感测正被 供给到电机374的电流的量。在该实施例中电流传感器378是电阻器，代表电流的量的由 电流传感器378感测的值可以以伏为单位定义。
[0040] 代表由电流传感器378感测的电流的值被提供给控制器326。该控制器326利用 控制模块336来调节从控制器到电机驱动器接口 382的控制信号的传输。具体地，当在控 制器326的处理器328上执行时，电流过载模块340比较代表由电流传感器378感测的电 流的值与阈值电流水平或者阈值电流值。该阈值电流水平指示供给到电机374的用户期望 的电流的运行限制。如果对应于供给到电机374的感测到的电流的代表值小于对应于阈值 电流水平的电压值，电流过载模块340将允许控制信号通过电机驱动器接口 382到电机374 的传输。否则，如果对应于供给到电机374的感测到的电流的代表值等于或者大于阈值电 流水平的对应值，电流过载模块340将阻止控制信号到电机的传输。当供给到电机374的 电流低于阈值电流水平时，控制器可以恢复控制信号到电机的传输。
[0041] 本实用新型的另一个用于监控和/或控制供给到用于定位阀的电机的电流的实 施例在图4中示出。在该实施例400中，控制器426包括处理器428和耦合到该处理器的 存储器438。控制器426通过电机驱动器接口 482耦合到用于致动阀470的电机474。一 个或者多个能够与处理器428协作的控制模块436可以被控制器426使用以控制用于定位 阀470的电机474。一个或者多个控制信号可以由控制器426的处理器428发送以控制电 机474。该控制信号能够是任意类型的，例如脉宽调制信号（PWM)或者例如脉冲持续时间调 制（PDM)信号。包括一个或者多个齿轮的齿轮组件486可以被耦合在电机474和阀470之 间以便利通过电机的阀的致动。
[0042] 电机驱动器接口 482可以被耦合在控制器426和电机474之间用于将传输到电机 474的控制信号与电机的一个或多个绕组的位置或相位进行协调或者同步化，以确保电机 的正确的运行和控制。可以被耦合在电机474和电机驱动器接口 482之间的位置传感器476 可以确定电机的一个或多个绕组的位置。位置传感器476可以是邻近电机474的一个或多 个绕组可操作地耦合的霍尔效应传感器，并且能够感测电机的一个或多个绕组的位置。位 置传感器476确定电机474的绕组的位置并且将该信息提供给电机驱动器接口 482。
[0043] 由电机474引出的并且由其电源供给的电流的量由电流传感器478监控，该电流 传感器478親合在电机474和电机的电源之间。即电流传感器478可以被親合在电机474 和电源的接地节点之间，如图4所示，或者在电机和电源的电源节点之间。电流传感器478 可以是电阻器或者霍尔效应传感器，其可操作地耦合到电机474并且能够确定代表感测到 的正被供给到电机474的电流的值。在该实施例中电流传感器478是电阻器，代表由电流 传感器478感测的电流的值可以以伏为单位定义。代表由电流传感器478感测的电流的值 被提供给控制器426。
[0044] 控制器426利用控制模块436来调节控制信号到电机474的传输，以对由电流传 感器478感测到的电流与阈值电流水平或者阈值电流值的比较做出反应。阈值电流水平指 示用户期望的供给到电机374的电流的运行限制。更具体地，电流过载模块440可以利用 比较器480与门电路472相结合来调节从控制器426到电机驱动器接口 482的控制信号的 传输。比较器480包括阈值电流水平并且能够向门电路472提供状态信号以对阈值电流水 平与由电流传感器478感测到的电流的比较做出反应。如果由电流传感器478感测到的电 流小于阈值电流水平，则由比较器480提供给门电路472的状态信号使该门电路处于使能 状态，以允许控制信号从控制器426通过门电路传输到电机驱动器接口 482。如果由电流传 感器478感测到的电流等于或者大于阈值电流水平，则由比较器480提供给门电路472的 状态信号使该门电路处于禁止状态，这阻止控制信号从控制器426通过门电路传输到电机 驱动器接口 482。
[0045] 图5示出了本实用新型的一个示例方法的流程图500,其可以使用在图2至4中示 出的任意配置，其中被提供给电机的电流的量能够被监控和控制。该被提供给电机的电流 通过电流传感器监控（块502)。感测到的电流与阈值电流水平比较（块504)。做出监控 到的电流相对于阈值电流水平的确定（块506)。如果感测到的电流小于阈值电流水平，则 控制器的处理器可以执行第一命令（块508)。该第一命令可以包括允许控制信号从控制器 传输给电机。替换地，如果感测到的电流等于或者大于阈值电流水平，则控制器的处理器可 以执行第二命令（块510)。该第二命令可以包括阻止或者妨碍控制信号从控制器传输给电 机。
[0046] 由上面的描述这是显然的，用于电机的可靠的安全设施用于定位现场设备的组 件，例如阀，例如其被设置利用电流传感器来监控供给到电机的电流。电机的损坏能够通过 调节电机的运行来避免，以对监控到的电流超过用户期望的提供给电机的电流的运行限制 做出反应。
[0047] 尽管某些示例设备和制造产品已在这里描述，但本专利覆盖的范围不限制于此。 相反地，本专利覆盖完全落入所附权利要求的字面上或在等同原则下的范围之内的所有设 备和制造广品。
[0048] 在本说明书中，多个例子可以执行被描述为单个例子的组件、操作或者结构。虽然 一个或者多个实例的单独操作被画成和描述成分开的操作，一个或者多个的这些单独的操 作可以被同时地执行，并且不需要这些操作以示出的顺序执行。在示例配置中的表现为分 开的组件的结构或者功能可以被实施为组合的结构或者组件。相似的，表现为单个组件的 结构或者功能可以被实施为分开的组件。这些以及其他变型、修改、增加和改进在此处落入 本主题的范围之内。
[0049] 例如，控制系统10可以包括任意组合的1^队嫩队1八队移动的、有线的或者无线的 网络，私人网络或者虚拟私人网路，但不限制于此。此外，只有两个工作站在图1中示出以 简化描述并且使描述清晰，而应当理解任意数量的工作站或者用户界面是支持的并且能够 被实施的。
[0050] 此外，某些实施方式在这里被描述为包含逻辑或者若干组件、模块或者机制。模块 可以由软件模块（例如实施在机器可读媒介上的或者在传输信号中的代码）或者硬件模块 组成。硬件模块是能够实现某些操作的有形单位并且可以以特定的方式设置或者安排。在 实施例中，一个或多个计算机系统（例如独立的客户端或者服务器计算机系统）或者计算 机系统的一个或多个硬件模块（例如处理器或者处理器组）可以由软件（例如应用程序或 者应用程序的一部分）设置为运行以执行如本文所述的特定操作的硬件模块。
[0051] 在各种不同的实施方式中，硬件模块可以被实施为机械的或者电子的。例如，硬 件模块可以包含永久配置的专门的电路或者逻辑（例如专用处理器，像现场可编程门阵列 (FPGA)或者专用集成电路（ASIC))来执行特定的操作。硬件模块还可以包含可编程的逻 辑或者电路（例如涵盖通用处理器或者其他可编程的处理器的范围内），其由软件临时地 配置以执行特定的操作。要理解的是在专用的以及永久配置的电路还是在临时配置的电路 (例如由软件配置）中机械地实施硬件模块的决策通过成本和时间的考虑来驱动。
[0052] 相应地，术语硬件应当被理解为涵盖有形的实体，实体是物理构造的、永久配置的 (例如硬连线的）或者临时配置的（例如编程的）以用特定的方式运行或者实施本文中所 述的特定的操作。考虑到硬件是临时配置（例如编程的）的实施方式，每个硬件模块不需要 在任何一种情况下被及时地配置或者示例化。例如硬件模块包含使用软件的通用处理器， 该通用处理器可以在不同的时间被设置作为各自不同的硬件模块。软件可以相应地配置处 理器，例如在一种时间情况下组成一种特定的硬件模块而在不同的时间情况下组成一种不 同的硬件模块。
[0053] 硬件和软件模块能够提供信息到其它软件和/或硬件模块，并且从其它软件和/ 或硬件模块获取信息。相应地，所述的硬件模块可以被认为是通信地耦合的。在多个这样 的硬件或者软件模块同时存在处，可以通过信号传输（例如通过适当的电路和总线）实现 连接硬件或者软件模块的通信。在多个硬件模块或者软件在不同的时间被设置或者示例化 的实施方式中，在这样的硬件和软件之间的通信可以例如通过硬件或者软件访问的数据的 存储和恢复来实现。例如，一个硬件或者软件模块可以执行操作并且将该操作的输出存储 在与之通信地耦合的存储器件中。另一个硬件或者软件可以随后访问该存储器件以恢复并 且处理存储的输出。硬件和软件模块还可以初始化与输入或者输出装置的通信，并且能够 在源上操作（例如信息的收集）。
[0054] 本实用新型中描述的各种不同的操作可以被至少部分地操作，通过一个或者多个 被临时配置（例如通过软件）的或者永久配置的处理器来实现相关的操作。无论临时的还 是永久的配置，这样的处理器可以组成操作以执行一个或者多个操作或者功能的处理器实 施的模块。在一些实施例中，涉及本实用新型的模块可以包括处理器实施的模块。
[0055] 类似地，本实用新型描述的例程可以是至少部分地处理器实施的。例如，至少一些 操作可以由一个或者多个处理器或者处理器实施的硬件模块来执行。特定的操作的执行可 以分配给不止是位于单个机器，也部署在若干机器的一个或者多个处理器。在一些实施例 中，一个或者多个处理器可以位于单独的位置（例如在工厂环境内，在办公室环境内或者 作为服务器场），而在另一些实施方式中，处理器可以被分配在若干位置。
[0056] -个或者多个处理器也可以运行以支持在"云计算"环境或者作为"软件即服 务"（SaaS)相关的操作的执行。例如，至少一些操作可以由一组计算机执行（例如包括处 理器的机器），这些操作通过网络（例如因特网）以及通过一个或者多个适当的接口（例如 应用程序接口（APIs))是可访问的。
[0057] 特定的操作的执行可以被分配给不止是位于单个机器，也部署在若干机器的一个 或者多个处理器。在一些实施例中，该一个或者多个处理器或者处理器实施的模块可以位 于单独的地理位置（例如在厂或者办公室环境内）。在另一些实施例中，一个或者多个处理 器或者处理器实施的模块可以被分配在若干地理位置。
[0058] 本说明书的若干部分介绍了作为比特或者二进制数字信号存储在机器存储器 (例如计算机存储器）中的数据的操作的算法或者符号表示的方面。这些算法或者符号表 示由具有数字处理领域普通技术的人员将他们工作的实质传递给其它本领域技术人员所 使用的技术的例子。如本文所用，"算法"或者"例程"是操作的自相一致的序列或者导致期 望结果的相似的过程。在上下文中，算法、例程和操作包括物理量的物理操控。典型地但非 必须地，这些量可以采取能够由机器存储、访问、传输、结合、比较或者其他操控的电的、磁 的或者光的信号的形式。主要是为了通用的原因，有时方便地用词，例如"数据"、"内容"、 "字节"、"值"、"元素"、"符号"、"特征"、"术语"、"数字"、"数词"或类似的词来提及这些信号。 然而，这些词只不过是方便的标记并且与恰当的物理量相关联。
[0059] 除非特别声明，否则本文中使用例如"过程"、"计算"、"算数"、"确定"、"介绍"、"显 示"或类似的词的讨论可以涉及机器（例如计算机）的动作或过程，其操控或者传输代表在 一个或者多个接收、存储、传输或者显示信息的存储器（例如易失存储器、非易失存储器或 者两者的结合）、寄存器或者其他机器组件内的物理（例如电的、磁的或者光的）量的数据。
[0060] 如本实用新型所用，"一个实施方式"或者"实施方式"的任何引用表示，与该实施 方式关联的所述的特定的元素、功能、结构或者特征被包括在至少一个实施方式中。在本实 用新型的各种不同位置的说法"在一个实施方式"的出现不一定全部涉及相同的实施方式。
[0061] 可能使用表达"耦合的"和"连接的"以及它们的派生词来解释一些实施方式。例 如，可能使用术语"耦合的"来指示两个或者多个元素是直接物理或者电接触的以描述一些 实施方式。然而该术语"耦合的"也可以表示两个或者多个元素不是相互直接接触的，但是 依然相互合作或者交互。这些实施方式不限于该上下文。
[0062] 如本实用新型所用，术语"包含"、"包含"、"包括"、"包括"、"具有"、"具有"或者任 意其它的变型都旨在涵盖非排他性的包括。例如，包含一列元素的过程、产品或者装置不一 定限制于仅仅这些元素，而是可以包括其它未明确列出或者在这些过程、产品或者装置中 固有的元素。此外，除非明确说明与此相反，否则"或"表示包含的或而不是排他的或。例 如，条件A或B满足以下任何一项：A是真的（或存在的）并且B是假的（或不存在的），A 是假的（或不存在的）并且B是真的（或存在的），A和B都是真的（或存在的）。
[0063] 此外，使用冠词"一个"来描述本文所述的实施方式的元件和组件。这样做仅仅是 为了方便和给出描述的一般意义。这种描述应该被理解为包括一个或者至少一个，并且除 非明显地指其它情况，否则既包括单数也包括复数。
[0064] 更进一步地，仅仅为了说明的目的，附图中示出了在控制系统内的用于现场设备 的验证系统的优选的实施方式。本领域技术人员将容易地从上面的讨论中意识到，可以不 脱离本文描述的原理采用这里所示的结构和替代的实施方式。
【权利要求】
1. 一种包括阀的控制系统，其中，响应于事件触发的发生来定位所述阀，所述控制系统 包括： 控制器，其包括用于控制所述阀的处理器，所述控制器进一步地包括提供位置信号的 位置输入、位置输出和提供控制信号的控制输出； 耦合到所述处理器的存储器； 具有第一状态和第二状态的门电路，所述门电路包括控制输入和控制输出，其中，所述 门电路的所述控制输入耦合到所述控制器的所述控制输出； 包括位置输入、控制输入和控制输出的电机驱动器接口，其中，所述电机驱动器接口的 所述位置输入耦合到所述控制器的所述位置输出，并且其中，所述电机驱动器接口的所述 控制输入耦合到所述门电路的所述控制输出； 包括控制输入和控制输出的电机驱动器，其中，所述电机驱动器的所述控制输入耦合 到所述电机驱动器接口的所述控制输出； 耦合到所述电机驱动器的所述控制输出的电机； 可操作地耦合在所述电机和其电源之间的电流传感器，所述电流传感器用于感测被提 供给所述电机的电流； 耦合到所述电机和所述控制器的位置传感器，其中，所述位置传感器将所述电机的位 置提供给所述控制器；以及 耦合到所述电流传感器和所述门电路的比较器，所述比较器包括阈值电流水平并且能 够响应于由所述电流传感器感测的电流与所述阈值电流水平的比较将状态信号提供给所 述门电路，其中，当由所述电流传感器感测的所述电流小于所述阈值电流水平时，提供给所 述门电路的所述状态信号使所述门电路位于所述第一状态，所述第一状态允许来自所述控 制器的控制信号传输到所述电机驱动器接口，并且其中，当由所述电流传感器感测的所述 电流等于或者大于所述阈值电流水平时，提供给所述门电路的所述状态信号使所述门电路 位于所述第二状态，所述第二状态阻止来自所述控制器的控制信号传输到所述电机驱动 器接口。2. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述电流传感器是电阻器。3. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述电流传感器是霍尔效应传感器。4. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述位置传感器是霍尔效应传感器。5. 根据权利要求1所述的控制系统，其中，进一步包括耦合在所述电机和所述阀之间 的齿轮组件，所述齿轮组件用于便利所述电机对所述阀的定位。6. 用于控制过程的控制系统，所述控制系统包括： 现场设备，其耦合到所述过程并且被设置用于控制过程条件； 电机，其耦合到所述现场设备并且被配置用于移动所述现场设备的一部分； 控制器，其包括处理器和存储器，所述处理器可操作地耦合到所述电机以控制所述电 机移动所述现场设备的一部分； 电流传感器，其耦合到所述电机并且被设置用于监控由所述电机引出的电流；以及 控制模块，其耦合到所述控制器并且能够调节发送到所述电机以移动所述现场设备的 一部分的控制信号的传输；所述控制系统还包括： 具有第一状态和第二状态的门电路，所述门电路包括控制输入和控制输出，其中，所述 门电路的所述控制输入耦合到所述控制器的控制输出；以及 耦合到所述电流传感器和所述门电路的比较器，所述比较器包括阈值电流水平并且能 够响应于由所述电流传感器感测的电流与所述阈值电流水平的比较将状态信号提供给所 述门电路，其中，当由所述电流传感器感测的所述电流小于所述阈值电流水平时，提供给所 述门电路的所述状态信号使所述门电路位于所述第一状态，所述第一状态允许由所述控 制器发送的控制信号传输到所述电机，并且其中，当由所述电流传感器传感的所述电流等 于或者大于所述阈值电流水平时，提供给所述门电路的所述状态信号使所述门电路位于所 述第二状态，所述第二状态阻止由所述控制器发送的控制信号传输到所述电机。7. 根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述控制模块能够存储在所述存储器上，并 且当所述控制模块在所述处理器上执行时，所述控制模块将由所述电流传感器感测的电流 的量与阈值电流水平比较，并且当由所述电流传感器感测的所述电流小于所述阈值电流水 平时允许由所述控制器发送的控制信号传输到所述电机，并且当由所述电流传感器感测的 所述电流等于或者大于所述阈值电流水平时阻止由所述控制器发送的控制信号传输到所 述电机。8. 根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述电流传感器是电阻器。9. 根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述电流传感器是霍尔效应传感器。10. 根据权利要求6所述的控制系统，其中，进一步包括： 耦合到所述电机和所述控制器的位置传感器，其中，所述位置传感器将所述电机的位 置提供给所述控制器。11. 根据权利要求10所述的控制系统，其中，所述位置传感器是霍尔效应传感器。
【文档编号】G05B19-418GK204270109SQ201420104750
【发明者】C·T·艾森拜斯 [申请人]费希尔控制国际公司