带有可独立检测触点的安全继电器的制造方法
【专利说明】带有可独立检测触点的安全继电器
[0001]本申请是申请日为2007年9月20日、申请号为200710151922.2、名称为“带有可独立检测触点的安全继电器”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本公开总体上涉及用于过程控制系统的安全继电器，尤其涉及一种带有可独立检测触点的安全继电器。
【背景技术】
[0003]过程控制系统一一如那些用于化学、石油或其他过程的过程控制系统一一典型地包括一个或多个集中式过程控制器，过程控制器通过模拟总线、数字总线或模拟/数字混合总线，与至少一个主机或操作员工作站及一个或多个现场设备或继电器通信连接。现场设备可能是阀、阀定位器、开关及变送器(例如温度传感器、压力传感器及流率传感器)，它们在过程中发挥功能，如开启或关闭阀及测量过程参数。继电器可能是固态继电器、机械继电器、保护继电器、过电流继电器、安全继电器等等，它们在过程中发挥功能，以复制信号、开启及/或关闭机械促动器、阀及/或开关，以选择性地将功率信号及/或其他信号传输到现场设备等等。过程控制器接收所述现场设备、继电器所进行的过程测量的信号及/或关于现场设备及继电器的其他信息，并使用这些信息来实施一个或多个控制例程，然后产生控制信号并通过总线或其他通信线传送至现场设备及/或继电器，以控制过程的操作。来自现场设备、继电器及控制器的信息可以用于操作员工作站执行的一项或多项应用，以使操作员能履行任何涉及过程的、需要的功能，比如检视过程的目前情况、修改过程操作、检测过程操作等等。
[0004]有些过程控制系统或其部分可能存在重大的安全风险。例如，化学处理工厂、发电厂等可能实施关键过程，这些关键过程如果没有适当地控制及/或使用预定的关闭顺序迅速关闭，会对人员、环境及/或设备造成重大损害。为了解决与有这种关键过程的过程控制系统相关的安全风险，许多过程控制系统供应商提供遵守安全相关标准的产品，例如遵守“国际电工委员会”(Electrotechnical Commiss1n, IEC)的 IEC 61508 标准及 IEC 61511标准的产品。
[0005]一般上，遵守一个或多个已知安全相关标准的过程控制系统是通过使用安全仪表系统结构来实施的，其中与基本过程控制系统相关的、负责全过程的连续控制的控制器、继电器及现场设备物理上和逻辑上与专用现场设备及其他与安全仪器系统相关的专用控制元件分离，而安全仪器系统负责安全仪器功能的执行，以确保过程安全关闭以响应出现重大安全风险的控制情况。特别是许多已知安全相关标准要求以专用控制元件来补充基本过程控制系统，比如以逻辑求解器、安全已确认现场设备(例如:传感器、安全继电器、末控元件一一例如气动阀)及安全已确认软件或代码(例如已确认应用程序、功能模块、功能块等等)O
[0006]如上所述，安全仪器系统可能包括安全继电器，其可能需要相对高程度的诊断覆盖率及故障容错。例如，硬件设备故障容错为二意味着设备的两个元件可能发生故障，而功能将还是由设备执行。根据这些要求，已经开发出提供多个开关元件的安全继电器，以切断(例如)电源或其他信号源与现场设备之间的电通道。一般上，这些安全继电器使用的是多个带有机械连接的继电器触点的压力控制继电器。因此，在一个或多个继电器线圈通电或断电时，继电器触点一起移动。然而，由于这类压力控制继电器必须物理地从过程拆除以检测继电器的操作，其维护及操作相当昂贵。同样地，如果继电器发生故障，比如一个或多个不可操作触点(例如一个或多个焊接触点)发生故障，过程必须关闭，以更换故障继电器。
【发明内容】
[0007]根据一方面，可能控制多个现场设备的一种过程控制系统包括一种范例继电器模块，该范例继电器模块配置为带有可独立检测继电器触点的安全继电器。更明确地说，一种范例安全继电器配置有多个并联地连接的继电器线圈及多个串联地连接的、与继电器线圈相关的继电器触点，其中每个继电器触点的操作可以响应施加予继电器线圈的信号而进行检测。
[0008]根据另一方面，一种范例安全继电器包括多个继电器线圈、多个开关及多个继电器触点。更明确地说，所述继电器触点串联地连接，所述继电器线圈并联地连接，而每个继电器触点可以由相应的开关独立地控制。
[0009]根据再一方面，在此描述一种检测安全继电器一一例如检测所述带有可独立检测触点的安全继电器一一的范例方法。所述范例方法提供断开所述范例安全继电器上的某个开关的过程，以独立地控制多个继电器中的相应继电器，及检测与多个继电器触点相关的电位。所述电位识别由所述开关控制的继电器触点的可操作性或不可操作性，以确定(例如)所述继电器触点是否焊接。
【附图说明】
[0010]图1为一框图，图示一个范例过程控制系统，该范例过程控制系统可以使用在此描述的范例安全继电器。
[0011]图2为一详细框图，图示图1所示的范例过程控制系统的安全仪器部分的一个部分。
[0012]图3为一原理图，图示一种已知的安全继电器配置。
[0013]图4为一原理图，图示一种带有可独立检测继电器触点的范例安全继电器。
[0014]图5为一原理图，图示图4所示的范例安全继电器处于检测状态，其中一个可操作继电器触点断开。
[0015]图6为一原理图，图示图4所示的范例安全继电器处于检测状态，其中一个不可操作继电器触点不能断开。
[0016]图7为一原理图，图示一种带有可独立检测继电器触点的第二范例安全继电器。
[0017]图8为一原理图，图示一种带有可独立检测继电器触点的第三范例安全继电器。
[0018]图9为一原理图，图示一种带有可独立检测继电器触点的第四范例安全继电器。
[0019]图10为一流程图，图示用于检测范例安全继电器的一种范例方法。
[0020]图11为一流程图，图示一种可以用于实施图10所示的检测安全继电器过程的范例方法。
[0021]图12为一原理图，图示一种可以用于实施在此描述的方法及仪器的范例处理系统。
【具体实施方式】
[0022]总体上，在此描述的仪器和方法涉及可以用于(例如)过程控制系统内的安全继电器，尤其涉及一种安全仪器过程控制系统，以提供一种冗余、可检测及容错系统。更明确地说，在一个实施例中，一种带有可独立检测触点的安全继电器被公开。所述范例安全继电器配置有多个并联地连接的继电器线圈及多个串联地连接的、与所述继电器线圈相关的继电器触点，其中每个继电器触点的操作可以响应施加予继电器线圈的信号而进行检测。在发生一个或多个不可操作继电器触点(例如焊接触点)的情况时，所述信号可以根据测得的所述继电器触点的一个电气特性(例如电位、电流等等)来识别各个故障继电器触点。
[0023]在此描述的另一个实施例中，一种安全继电器配置成使一安全继电器能够在被检测的同时，可以由所述安全继电器控制的一个或多个现场设备从一电源保持可操作。更明确地说，所述范例安全继电器包括一个旁路开关，以提供所述电源和所述现场设备之间的一个选择性的电通道。
[0024]在另一方面，在此公开一种用于检测安全继电器的范例方法。所述范例方法提供断开所述范例安全继电器上的某个开关的过程，以独立地控制多个继电器中的相应继电器，以及测量所述多个继电器触点的一个电气特性(例如电位、电流等等)。所述电气特性识别由所述开关控制的所述继电器触点的可操作性或不可操作性，以确定(例如)所述继电器触点是否焊接。
[0025]因此，与已知的安全继电器形成对比，在此描述的安全继电器使得操作员、电子控制器及/或任何可编程设备能够检测所述安全继电器的可操作性。因此，与已知的安全继电器相比，在此描述的范例安全继电器提供高程度的可检测性，以进一步提高安全性。此夕卜，在此描述的范例安全继电器可以使得现场设备和过程控制系统能够在这种检测进行时继续操作，因此，对所述现场设备和过程控制系统造成的操作影响得以有效降低。因此，在此描述的范例安全继电器的检测可以不需要现场设备及/或过程控制系统操作的损耗或其他这类终止，这些耗损或其他这类终止可能使得必须招致可观的生产成本和时间。例如，所述范例安全继电器以及所述现场设备及/或过程控制系统的安全性的检测可以变得更为频繁，这是由于这种检测可以不涉及操作中断。
[0026]图1为一框图，图示一个范例过程控制系统10，所述范例过程控制系统10可以使用在此描述的范例安全继电器仪器、方法及制造件。如图1所示，所述过程控制系统10包括一个基本过程控制系统部分12及一个安全仪器部分14。所述基本过程控制系统部分12负责受控过程的持续执行，而所述安全仪器部分14则负责响应一个或多个不安全情况而执行受控过程的关闭。如图1所示，所述基本过程控制系统部分12包括一个控制器120、一个操作员工作站122、一个动态应用站124及一个后备应用站126，所有这些组成部分可以通过一个总线或一般被称为应用控制网络(ACN)的局域网(LAN) 130通信连接。所述操作员工作站122及所述应用站124及126可以通过使用一个或多个工作站或任何其他适当的计算机系统或处理单元来实施。例如，所述应用站124及126可以通过使用与以下图12中所示的范例处理器系统1200类似的个人计算机、单处理器工作站或多处理器工作站等等来实施。此外，所述局域网(LAN) 130可以通过使用任何期望的通信协议及媒介(包括固定或无线通信线路)来实施。例如，所述局域网(LAN) 130可以基于固定或无线以太网通信方案，而由于固定或无线以太网通信方案广为人知，因此在此不作更详细的描述。然而，本领域的普通工程技术人员将可以理解，可以使用任何其他适当的通信媒介及协议。此外，虽然在此只显示一个单一局域网(LAN)，但是可以使用超过一个局域网(LAN)及所述应用站124及126中的适当的通信硬件，以提供所述操作