[发明专利]用于关停现场设备的系统和方法

说明书

本发明提供了用于关停现场设备的系统和方法。一种用于在安全仪表系统中实现的现场设备的诊断系统和方法包括：检测与现场设备相关联的安全事件的发生；响应于检测到安全事件的发生，越权控制现场设备的正常控制，以使得现场设备进入安全状态；验证对现场设备的正常控制的越权控制；以及发送控制信号，以使得现场设备进入安全状态。

技术领域

本文的公开整体涉及控制安全仪表系统中的现场设备，更具体地涉及用于将现场设备置于安全状态的系统和方法。

背景技术

过程控制系统如化学、石油和其他过程中使用的那些过程控制系统典型地包括一个或多个控制器，该控制器经由模拟、数字或组合的模拟/数字总线可通信地耦接到至少一个主机或用户工作站和一个或多个现场设备。现场设备例如可以包括控制阀、阀定位器、开关和发射器(例如温度、压强和流速传感器)，其执行过程之中的功能，如打开或关闭阀以及测量过程参数。过程控制器接收用于指示由现场设备做出的过程测量的信号和/或涉及现场设备的其他信息，并且使用该信息来实现控制例程以生成控制信号，该控制信号可以通过总线发送到现场设备以控制过程的操作。在现场设备失效的情况中，可能危及整个过程控制系统的操作状态。

安全仪表系统(SIS)可用于防护过程控制系统以防止危险事件，如毒气、易燃或易爆化学品的泄漏。SIS是用于补充过程控制系统并且当必要时采取行动来使过程控制系统进入安全状态的独特的、可靠的系统。SIS利用传感器、逻辑解算器和致动器来实现安全仪表功能(SIF)以达到或维持安全状态。安全完整性等级(SIL)是SIS的完整性的统计表示并且可以根据风险降低因子(RRF)来限定。换句话说，SIL是一种用于指示特定安全功能的可容忍失效率的方式。RRF的倒数是要求失效概率(probability of failure on demand，PFD)并且多个离散的SIL等级与PFD相关联，其中SIL等级1表示可接受的风险的最高等级，并且SIL等级4表示可接受的风险的最低等级。

SIS可以典型地包括两种类型的设备、仪器、子系统或模块；即类型A和类型B。通常，被分类为类型A的单元是不具有板载复杂处理器的设备，并且每个组件，例如阀、中继器、螺线管、开关等等的所有可能的失效都能够被限定。被分类为类型B的单元包括至少一个具有未被良好限定的失效模式的组件，例如微处理器、专用集成电路(ASIC)、“智能”发射器。根据安全性，可以将失效分为两种类别：安全失效和危险失效。安全失效是在设备内的模块和子系统等级上的那些失效，其导致安全状态并且可能被或不被内部诊断检测到。危险失效是不导致安全状态的失效。但是危险失效可能被内部诊断检测到，内部诊断向用户警告该失效并且使得能够及时的维修，使得要求失效概率(PFD)不像失效未被检测到那样受影响。安全失效比率(SFF)参数指示导致安全失效的设备的总体失效率与全部失效相比的比率。SFF可以被定义为1-(危险的未检测到的失效)/(总失效)，其中，总失效包括已检测到的安全失效、未检测到的安全失效、已检测到的危险失效和未检测到的危险失效。未检测到的危险失效不利地影响与设备相关联的PFD和/或SFF。

发明内容

本文公开了用于改善对工厂操作的控制的示例性系统和方法。在实现在计算机设备上的一个示例性方法中，一种用于控制在安全仪表系统中实现的现场设备的方法包括：在硬件模块处检测与在安全仪表系统中实现的现场设备相关联的安全事件的发生；响应于检测到安全事件的发生，在硬件模块处越权控制现场设备的正常控制，以使得现场设备进入安全状态；在软件模块处检测与安全仪表系统的现场设备相关联的安全事件的发生；在软件模块处监视对现场设备的正常控制的越权控制；在软件模块处验证对现场设备的正常控制的越权控制；并且在软件模块处发送软件控制信号，以使得现场设备进入安全状态。