专利名称：现场设备配置系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于工业过程控制和监测系统的现场设备配置系统。更具体地，本发明涉及用于测量工业过程流体的过程变量类型的配置现场设备，包括多变量变送
O
背景技术：
在工业过程自动化技术中，可以使用过程设备(例如过程变量变送器)生成模拟或数字测量信号，模拟或数字测量信号表示工业过程的过程变量。可以将这种过程变送器安装到过程设备(例如，管道、罐、阀和其它过程设备)上，并且可以包括传感器，以产生与诸如压力(包括差压)、温度、液面深度、其它过程变量或它们之间的任意组合之类的过程变量相关的测量数据。然而，典型地，不能直接测量和基于其它过程变量计算一些诸如过程流体的流率之类的过程变量。使用流率作为示例，使用诸如孔板之类的主元件来测量流量。可以测量通过孔板的差压，进而基于所测量的差压计算流率。流率还是过程流体的其它属性的函数， 优选地，测量或计算过程流体的其它属性以更精确地确定流量。例如，一种这样的属性是流体密度，可以根据过程流体的温度和压力来计算流体密度。因此，存在可以在流率确定中使用的大量可能方程。这些方程基于过程流体的成分、用于确定流率的特定技术、在测量中使用的特定基本元件、期望的精确级别，等等。当在工业过程中交付使用(commission)现场设备时，必须将所有的这些方程和配置信息存储在现场设备中。典型地，配置现场设备需要具有高级别技能的技术人员花费大量的时间输入适当的数据。此外，操作人员很难改变特定的现场设备的配置。
发明内容
本发明提供了一种用于配置现场设备的流量储存库。流量储存库包括用于确定过程流体到的流率的信息。例如，这样的信息包括流体列表，可以被现场设备用来测量过程流体的流量；流体方程数据，提供与在计算过程流体参数中使用的方程相关的信息；基本元件列表，可以用于测量流体流量；以及基本元件方程数据，提供与在计算基本元件参数中使用的方程相关的信息，基本元件参数用于计算过程流体的流量。在一个特定配置中，操作者选择来自流量储存库的数据以用于配置现场设备。将用于实现流量方程的数据加载到现场设备中。在另一特定实施例中，用于配置现场设备的系统包括具有流体类型列表的流量储存库，流体类型列表定义了现场设备可以使用的流体类别；流体组件，流体组件可以用于定义特定的过程流体；方程标识符列表，用于识别流量应用中的方程；以及基本元件列表。系统还包括流量应用程序，适于从流量储存库中获取数据，并且产生图形用户界面 (GUI)，图形用户界面包括与所获取的数据相关的用户可选选项。流量应用程序响应于用户输入来配置现场设备。
图1是包括现场设备的过程控制和监测系统的特定示意性实施例的示意图，现场设备与工业过程耦合，并且与用户设备以通信方式耦合，用户设备具有流量应用程序，并且能访问流量储存库。图2是用于配置特定现场设备的系统的特定示意性实施例的框图；图3是用于配置特定现场设备的系统的另一特定示意性实施例的框图；图4是第一图形用户界面(GUI)的特定示意性实施例的框图，第一图形用户界面可被用户访问以配置用于连接特定现场设备的流量应用程序；图5是第二图形用户界面(GUI)的特定示意性实施例的框图，第二图形用户界面可被用户访问以配置用于连接特定现场设备的流量应用程序；图6是第三图形用户界面(GUI)的特定示意性实施例的框图，第三图形用户界面可被用户访问以配置用于连接特定现场设备的流量应用程序；图7是第四图形用户界面(GUI)的特定示意性实施例的框图，第四图形用户界面可被用户访问以配置用于连接特定现场设备的流量应用程序；图8是第五图形用户界面(GUI)的特定示意性实施例的框图，第五图形用户界面可被用户访问以配置用于连接特定现场设备的流量应用程序；图9是配置特定现场设备方法的特定示意性实施例的流程图；图10是配置特定现场设备方法的另一特定示意性实施例的流程图。
具体实施例方式交付使用的现场设备(例如多变量变送器、致动器和其它现场安装的传感器和换能器)可以包括三个主要组件用户、配置软件和特定现场设备。一般地，用户负责选择流体和基本流量元件，指定操作条件，向基本元件提供任意和所有所需尺寸信息。配置软件显示用户可用的流体选项和基本元件选项，收集应用的相关信息，并且计算用于流量算法的系数。可以将流量算法的系数发送到多变量变送器以使用通用算法计算过程参数。使用通用流量计算算法的特有益处在于变送器不需要知道流量计算中涉及的流体类型或基本元件。此外，流量储存库可以存储数据，流量应用程序可以使用数据来计算流体流量信息。更具体地，流量储存库可以包括流体列表和基本元件列表，基本元件可以用于监测流体的流量。此外，流量储存库可以包括与特定方程和基本元件相关的信息，特定方程用于计算每个特定流体的流量信息。在特定实施例中，流量储存库还可以包括常规方程，常规方程可以与特定基本元件或流体相关联，并且被流量应用程序解释，以计算与基本元件或流体相关联的流量信息。根据本发明，流量储存库与流量应用程序是分开的。这允许通过更新流量储存库简单地定制或改变如何使用特定流量应用程序来配置特定现场设备的细节问题，而不用重新编译流量应用程序。因此，可以通过提供流量储存库中的适当数据，在多种不同现场设备、多种不同过程流体、基础实施上简单地使用特定流量应用程序。可以使用各种技术来计算过程流体的质量流量(Qm)。在下文的方程中，使用下述定义
Qffl =质量流率(Ibm/单位时间，SCF/单位时间)Qv =容积流率(Gal/单位时间，ACF/单位时间)Qe =能量流率(Btu/单位时间，MJ/单位时间)N=单位转换因子Cd =基本元件放电系数(无量纲)Y1 =基本元件气体膨胀因子(无量纲)D=管道直径(英寸)d =基本元件喉部直径(英寸)ρ =流体密度(lbm/ft3)H =热函(Btu/lbm)或发热量(Btu/lbm)表 1一种计算流体流量的简化方法使用以下方程Qjb s & X 方程 1仅当可用的过程变量是差压(DP)时，可以使用方程1。方程1假设在标称条件集合(例如标称压力、差压、温度)下计算常量Ks。在一些实例中，对于过程变量DP特定值范围，方程1可以是精确的。然而，方程1忽略了由于压力和温度的变化而引起的流体密度的任意变化。方程1也忽略了与基本元件相关的项的任意变化，基本元件相关的项包括基本元件放电系数Cd、基本元件喉部直径的改变、作为温度的函数的管道直径、以及基本元件气体膨胀因子Y1。可以使用诸如以下方程之类的部分补偿流量方程来更精确地计算质量流量Qm=Kpxχ 顶方程 2其中，Kp是常量，P是绝对压力，T是温度，DP是差压。当现场设备中压力温度和差压是可用时，可以实现方程2。然而方程2使用了流体密度的理想气体近似，因此不能解决由于压力和温度变化引起的气体密度的所有改变。此外，方程2假设在一组标称条件下计算Kp，并且忽略了与方程中与基本元件相关的项的变化。可以如下实现完全补偿流量方程
J2_Qm=NxCdXYlX ^ X 4p X 顶方程 3QE = QmXH方程 4在方程3和4中，如果过程流体的温度、压力和差压是可用的，则可以实时实现所有的术语。如上所述，在流率的计算中使用多种流体特性。这些特性包括流体密度、流体粘度 (μ)、焦耳-汤姆逊系数(μ η)、等熵指数(κ)、热函或发热量(H)。需要特定流体方程来计算这些性质。在上述流量储存库数据库中包括与这些特性的计算相关的信息。例如，在计算流率中使用的基本元件参数包括基本元件放电系数(Cd)、基本元件气体膨胀因子(Y1)、 基本元件喉部直径(d)、管道直径(D)以及喉部和管道直径上的热膨胀效应。需要特定的基
6本元件方程来计算这些参数。在上述流量储存库数据库中包括与计算基本元件参数相关的信息。本发明在便携式数据库中提供流体方程数据和基本元件数据。便携式数据库是高度可配置的，并且允许在多种流体和基本元件上使用单个软件段。在与流量储存库的操作中，流量应用程序从操作者接收信息，信息指示流体是液体还是气体；特定液体或气体是什么；如果流体是蒸汽，那么它是过热的还是饱和的；如果流体是天然气、那么天然气的成分是什么等等。此外，应用程序收集关于基本元件的信息。 更具体地，使用何种类型的基本元件，基本元件的直径和流体流经的管道的直径。基本元件的示例包括孔板、喷管、喉嘴、多端口平均皮托(Pitot)设备、锥形设备、楔形设备或其它。 最后，软件应该确定标称操作压力、温度，并且收集用于过程操作范围的信息。典型地，这是因为由于存储器和处理速度的限制，在现场设备不能直接实现上述方程(例如方程3和 4)中的项。相反，在标称操作范围之上使用多项式函数来近似这些项。如下文所要讨论的， 可以通过图形用户界面(GUI)收集来自操作者的以上信息。如果在现场设备中存在足够的存储器和处理速度，那么就不能阻碍使用流量储存库。在特定实施例中，公开了用于配置特定现场设备(例如多变量变送器)的流量应用程序。在发起流量应用程序时，流量应用程序访问流量储存库以查看现场设备配置信息。 现场设备配置信息包括具有关联的方程识别信息的流体列表和其它数据。流量应用程序基于从流量储存库获取的信息动态地组合图形用户界面(GUI)，以允许用户选择特定选项来配置现场设备和与现场设备关联的流量方程。此外，在特定示例中，可以通过改变流量储存库来添加定制选项或去除不想要的选项，来定制用户接口。在另一特定实施例中，流量储存库也可以允许基于用户或基于过程的定制来提供定制接口，定制接口可以通过限制针对特定用户的配置选项来减少配置错误。图1是包括现场设备102的过程控制和监测系统100的特定示意性实施例的示意图，现场设备102与工业过程耦合，并且与用户接口 104(例如便携式计算机或类似物)以通信方式耦合，用户设备104具有流量应用程序120，能访问流量储存库122。流量储存库 122可以位于任何位置，包括位于用户设备10中。用户设备104可以包括处理器和/或适于执行流量应用程序120的处理逻辑。用户设备104适于经由通信链路106与现场设备 102通信，根据特定实现，通信链路106可以是有线通信链路或无线通信链路。在这个特定实施例中，现场设备102可以是过程控制变送器设备，过程控制变送器设备适于监测过程变量参数，例如流体静态压力、差压、温度、其它过程变量参数及其任意组合。在这个特定示例中，现场设备102与管道108耦合，管道108承载过程流体112，例如液体或气体。此外，在这个特定实例中，现场设备102包括差压产生元件114，例如孔板。 在这个特定示例中，现场设备102适于通过测量差压产生元件114任一侧上的流体压力连同绝对压力或计量压力和温度来计算流率和其它过程参数。在特定实施例中，用户可以经由用户设备104访问流量应用程序120。通过执行， 流量应用程序120适于从流量储存库122获取流体列表、基本元件列表、与每个基本元件和流体相关联的方程信息、其它数据及其任意组合。方程信息可以是方程实际表示的形式、存储在其它位置(例如流量应用程序上的位置)的方程的指针形式、它们的组合形式、或用于将流体或基本元件与用户输入数据相关的其它信息形式。在特定示例中，流量储存库122 可以包括与特定基本元件相关联的多个输入条目，输入条目识别不同的放电系数或气体膨胀因子方程。此外，在特定实施例中，流量储存库122可以包括定制的方程信息，方程信息可以由流量应用程序120执行以执行定制流量计算。在另一特定实施例中，可以将定制流量应用程序编译为动态链接库(DLL)，动态链接库可以通过流量储存库122中的条目来识别，并且通过流量应用程序120来访问以实现定制流量计算。流量储存库122可以包括与流体/流体类型列表IM相关的数据。流体/流体类型列表IM可以包括分级列表。在特定示例中，流体/流体类型列表IM可以包括顶级流体类别，例如GAS(气体)、LIQUID(液体)和STEAM蒸汽()。在每个类别内，流体/流体类型列表IM可以包括不同类型的流体。例如，GAS类别可以包括子类别，例如天然气、数据库气体和定制气体。每个子类别还可以包括子类别，识别过程流体流量计算的特定子类别。 例如，在天然气子类别下，流体/流体类型列表IM可以包括“AGA报告No. 8详细特性描述方法”，“AGA报告No. 8总特性描述方法l”，and“AGA报告No. 8总特性描述方法2”、其它特性描述、成分、或物理特性方法、及其任意组合。流量储存库122也可以包括基本元件列表、它们相关联的方程数据或信息(例如标识符)126。在特定实施例中，流量应用程序122可以包括多个方程，可以基于来自流量储存库的相关联流量方程标识符识别需要使用的多个方程。在特定示例中，基本元件可以被多次列出，其中，每每次列出具有相关联的方程识别器。流量应用程序120产生的图形用户界面允许用户选择特定基本元件和与它相关联的来自列表的方程。流量储存库122也可以包括其它信息128，其它信息12例如8可以包括定制方程信息、用户设置、其它定制特征及其任意组合。在特定实施例中，流量应用程序120适于在流量应用程序120初始化期间，访问流量储存库122以获取流体列表124、基本元件列表和相关联流体以及基本元件方程数据类别1 和其它信息128。流量应用程序120适于使用所获取的信息生成图形用户界面 (GUI)，图形用户界面(GUI)包括一个或多个与用户可选选项对应的用户可选指示器(例如，复选框、单选按钮、表单按钮、下拉菜单或弹出菜单、文本字段、组合框、其它对象、及其任意组合)和用于配置诸如现场设备102之类的特定现场设备的相关联参数。在特定示例中，GUI可以包括多个可选选项卡来帮助用户从所显示的列表中选择流体/类别，所显示的列表与从流量储存库122中提取的流体列表IM相关。一旦GUI收到了选择，GUI就适于显示相关选项，并且帮助用户选择和配置基本元件，例如选自基本元件列表的基本元件、从流量储存库122获取的相关联方程数据126。GUI可以包括从用户选择中获取的信息、从流量储存库122获取的信息、基于相关联方程数据所识别的方程计算的信息、及其任何组合。 用户可以访问流量应用程序120的用户界面，以通过与GUI内部提供的一个或多个用户可选指示器交互来配置现场设备102。在特定示例中，用户可以在多个基本元件选项之间选择。多个基本元件中的每个元件与特定类型的基本元件和特定的关联基本元件方程数据相对应。此外，用户可以指定与所选基本元件相关的特定尺寸，并且配置其它相关的设置， 例如，流体成分和其它选项。在特定实施例中，流量应用程序120被配置为经由通信链路 106(如上所述，通信链路106可以是无线链路)将配置数据传输到现场设备102。在特定实施例中，流量应用程序120可以包括用于计算流体特性的多个方程。每个方程可以与流量储存库中标识的一个或多个基本元件一同使用。流量应用程序120基于特定流体和所选基本元件来识别特定的流体特性方程，以基于用户的选择和用于基本元件的电流常量来确定使用哪个方程。许多基本元件由多种国内和国际标准管理。提供针对这些标准向后兼容支持会引起令人混乱的选项阵列。例如，为了支持针对IS05167的所有选项，角形接口孔板流量计(corner tap orifice meter)需要在用户界面中具有3个输入条目。这些输入条目之间的差异包括放电系数方程、气体膨胀因子方程或两者。当使用面向 ISO标准和ASME和AGA标准的法兰接头和D或D/2压力接口时，相对于用户必须选择的孔板流量计，存在多于12个选项。但是，流量应用程序120可以提供包括用于用户选择的基本元件可选列表的用户接口，并且可以提供与所选基本元件相关的选项，以使得正确地配置基本元件，而不需要用户对各种方程、各种基本元件、各种配置选项或任何它们的组合之间所有的差异有特定的了解。因此，流量应用程序120提供配置接口，配置接口对现场设备 102是特定的并且包括可配置选项，可配置选项对关联的应用程序或用户需求是特定的。此外，对于指定的流体，尤其是气体，存在许多可以使用的状态方程。每个这种方程可以产生些微不同的密度或压缩因子值。例如，对于诸如氮气之类的气体，存在至少7种可以使用的不同状态方程。流量应用程序120可以基于输入数据或包括在流量储存库中的信息，通过减少提供给用户的选项数目，来去除与这种应用程序相关的一些可能混淆。在特定实施例中，流量储存库122能够支持用于流体特性计算的备选方程1 之间的选择。通过将流量储存库122与流量应用程序120分开，可以定制流量应用程序120或通过更新流量储存库122来改变流量应用程序120，而不用重新编译流量应用程序120。在特定示例中，流量储存库122可以是由流量应用程序120分级组织的可扩展标记语言(XML)文件，以提取包括在GUI中的设备信息。在另一示例中，可以在结构查询语言 (SQL)数据文件、具有标签的文本文件、其它类型的文件、或它们的组合中包括流量应用程序 122。在特定实施例中，如果用户期望使用用于特定设备放电系数的美国天然气协会 (AGA-3)方程，那么特定的方程可以用于计算气体膨胀因子。ISO标准最新的修订版本和 ASME标准详细说明了不同膨胀因子方程。对流量储存库122的使用允许用户识别用于特定基本元件的多个可选列表。用于特定基本元件的每个列表可以与不同的方程数据相关联， 允许用户选择基本元件，并且选择与更精确的膨胀因子方程相对应的特定列表，而不必重构整个软件包。这允许软件系统高度可配置，而不需要改变底层软件。例如，可以通过用新版本的流量储存库122替代流量储存库122来更新流量应用程序120，而不用重新编译或重新安装流量应用程序120。在特定示例中，可以提供网页，从而用户可以请求对流量储存库的改变或添加，制造商可以将流量储存库122的新版本提供给用户用于安装。然后，用户可以将修订版本拷贝到计算机或网络上合适的目录0下，并且重新启动流量应用程序以开始使用更新的版本。在特定实施例中，可以提供编辑工具帮助用户编辑流量储存库122来创建定制的输入条目。所实现的特定有益效果在于将流量储存库122与流量应用程序120分离，简化了流量应用程序120的内部测试。具体地，可以形成流量储存库122的测试版本以将用于测试任何变化的特定项(特定方程和/或现场设备设置)与流量储存库隔离，而不必重新测试已编译的流量应用程序120，进而降低了测试过程的复杂性。图2是用于配置诸如多变量变送器之类的现场设备208的系统200的特定实施例框图。系统200包括用户设备202，用户设备202可以包括处理器(处理逻辑)，处理器适于访问流量应用程序204。流量应用程序204适于与流量储存库206通信，以从流量储存库206获取数据并且组合图形用户界面(GUI)，图形用户接口是用户可访问来配置现场设备的。在特定实施例中，可以将流量储存库206和流量应用程序204存储在用户设备202 中、远程存储、和/或存储在多个位置。在另一特定实施例中，可以将流量应用程序204存储在远离用户设备202并且经由网络可访问的设备上。在特定示例中，可以将流量应用程序204分布在多个服务器上。此外，根据实现方式，可以将流量储存库206和流量应用程序 204存储在不同的设备或相同的设备上。在特定实施例中，流量应用程序204包括图形用户界面产生器、逻辑电路和多个方程。流量应用程序204适于从流量储存库206获取数据，例如流体信息、具有关联方程标识符的基本元件数据、其它信息、或它们的任意组合。流量应用程序204使用所获取的数据来生成包括用户可选选项的图形用户界面，向用户设备202提供这个⑶I以配置用于现场设备208的流量应用程序204。在特定示例中，流量应用程序204生成GUI，GUI允许用户选择现场设备将要操作的流体和基本元件(例如孔板、其它流体流量元件)，所述选择包括方程标识符，流量应用程序204使用所述方程标识符来确定使用哪个方程，并且提供特定用于所选基本元件和关联的方程数据的用户选项。因此，配置对所选设备是特定的，进而减少了配置错误的可能性。应该注意的是典型地，流量应用程序不是在现场设备中实现。，流量应用程序是在用于配置现场设备的设备中实现。流量应用程序计算或另外确定诸如用于流量方程的系数的信息，然后将所述系数传递到现场设备或存储在现场设备中，以用于测量过程流体的流量。图3是用于配置与现场设备相关的参考方程的系统300的第二特定实施例的框图。在特定实施例中，现场设备可以是多变量设备或单变量设备，单变量设备从其它源接收过程变量数据。系统300包括处理设备302，处理设备302适于经由第一网络306与诸如现场设备之类的一个或多个过程数据源304通信。在特定实施例中，处理设备302可以向显示设备308提供显示信息，并且适于从输入设备310接收数据。在特定示意性非限制实施例中，显示设备308和输入设备310可以与远程计算设备相关联，远程计算设备可以适于经由诸如第二网络336之类的网络与处理设备302通信。在特定实施例中，第一网络306可以是过程控制网络(例如，根据HART 协议、FieldBus协议、无线协议等操作的双线过程控制网络)，第二网络336可以是传输控制协议(TCP)和/或因特网协议(IP)网络。在另一特定实施例中，第一网络306可以是以太网类型上功率网络，第二网络306可以是以另一以太网类型的网络。应该理解的是，处理设备302可以使用任意数量的协议，以与过程数据源 304(现场设备)和其它设备通信。处理设备302包括第一网路接口 312，第一网络接口 312适于与第一网路306通信。处理设备302还包括处理逻辑电路314，处理逻辑电路314与第一网络接口 312耦合， 并且能够访问存储器316。在特定实施例中，处理逻辑电路314也被称作在一个或多个设备上分布的处理逻辑。处理逻辑电路314与显示接口 318耦合以向显示设备308提供显示数据。处理逻辑电路314也可以与输入接口 320耦合，输入接口 320适于从输入设备310接收数据。此外，处理逻辑电路314与第二网络接口 334耦合，第二网络接口 334适于经由第二网络336与流量储存库338通信。在特定实施例中，可以将流量储存库338存储在分离的服务器处。在另一特定实施例中，可以省略流量储存库338，可以将流量储存库存储在存
10储器316(如3 所示)中。流量储存库338(或328)包括流体/流体类型列表、关联的基本元件列表、关联的流体流量方程标识符、其它信息或它们的任意组合。存储器316包括多个指令，所述多个指令由处理逻辑314可执行以提供图形用户界面来配置一个或多个现场设备。存储器316包括流量应用程序326，所述流量应用程序适于访问流量储存库328(338)来获取数据。存储器316还包括图形用户界面产生器322， 图形用户界面产生器322由处理逻辑314可执行以生成图形用户界面(GUI)，所述图形用户界面可以包括基于所选现场设备和基于特定用户偏好的不同用户可选选项。在特定实施例中，存储器316也包括配置软件324，所述配置软件可以由处理逻辑电路314执行以配置图形用户界面偏好，例如基于用户或基于角色的偏好，所述偏好可以确定何种选项是特定操作者可访问的。在特定示例中，图形用户界面偏好可以指定特定用户可以基于逻辑信息配置哪些选项。此外，图形用户界面偏好可以指定特定的定制。此外，处理逻辑电路314可以访问配置软件3M以配置与诸如现场设备之类的一个或多个过程数据源304相关联的选项。在特定实施例中，流量应用程序326能够基于一个或多个方程(诸如气体膨胀因子方程、流体流量方程、其它方程或它们的组合)配置过程设备。方程可以包括在应用程序 326中，可以由流量储存库328中的信息来，或者可以从流量储存库328中接收。流量应用程序3 适于使用⑶I产生器322生成⑶I，所述⑶I包括与从流量储存库3 (和/或流量储存库338)获取的数据相关的多个用户可选选项。从流量储存库3 获取的数据可以包括具有相关方程数据的流体基本元件列表、其它信息或它们的任意组合。GUI包括与流体和基本元件的列表相关的可选选项。列表中的每个元件可以与特定方程信息相关联，以使用户可以从列表选择特定输入条目来指定哪些方程数据应该由流量应用程序3 使用。此外，这样的选择可以影响向用户显示哪些选项以配置现场设备。在特定示例中，流量储存库 3 包括与多个基本元件(例如孔板、平均皮托管、其它基本元件或它们的任意组合)相关的数据，用户可以选择多个基本元件以配置特定现场设备。在特定示例中，与流量储存库3 独立地编译流量应用程序326，允许替代或更新流量储存库328，而不需要重新编译流量应用程序326。此外，流量储存库3 可以是诸如表之类的不被编译的结构数据源。流量储存库3 适于响应于流量应用程序3 来提供可以结合特定现场设备使用的数据和与基本元件相关的可配置选项。图4-8是图形用户界面(GUI)的特定实施例的示意性示例，所述图形用户界面可由用户访问来配置一个或多个现场设备。应该理解GUI仅是为了示意性的目的，并且GUI 中元件的特定布置可以根据特定实现方式而改变。图4是第一⑶1400的特定示意性实施例的框图，所述第一⑶1400可以由用户访问以配置特定现场设备。⑶1400包括窗口 402，窗口 402包括控制框404、选择框406、选项框408。控制框404可以包括各种用户可选的选项410。在这个特定示例中，可选选项410 包括“配置流量”选项、“基本设置，，选项、“设备，，选项、“变量，，选项、“校准，，选项、“保存/ 发送”选项。选择“配置流量”选项412。⑶1400还包括可选选项卡，可选选项卡包括“偏好”选项卡414、“流体选择”选项卡416、“流体成分”选项卡418、“流体特性”选项卡420和 “基本元件选择”选项卡422。选择“流体选择”选项卡416。基于从流体储存库获取的数据，选择框406显示了流体类别426、子类别4 和流体选择选项430的列表424。在这个实例中，流体类别4 包括“气体”、“液体”和“蒸汽”。 类别“气体”的子类别4 包括“AGA报告No. 8细节特征描述方法”，"AGA报告No. 8细节特征描述方法1”，“AGA报告No. 8细节特征描述方法2”，“IS0 12213，摩尔成分方法”，以及 "ISO 12213，物理特性方法(SGERG 88)。如432所示，选择“AGA包括No. 8细节特征描述方法”。在选项框408内部的“流体名称”元件434反映了这个选择。基于所选的流体选择选项432，在(436)显示与所选选项相关的参考压力和参考温度。在这个实例中，在432处的选择““AGA报告No.8细节特征描述方法”指定了 14. 730psi (绝对)参考压力和60.00 度华氏温度的参考温度。此外，⑶1402包括用户可选的按钮438，包括“重置”按钮、“后退” 按钮、“下一个”按钮和“帮助”按钮。在特定实施例中，根据选择了哪个流体类别4 ，类别4 的子类别4 可以变化。 此外，在流量储存库内部指定类别426、子类别4 和流体选择选项430。流量应用程序访问所述流量储存库以获取数据，根据流量应用程序产生GUI400。图5是第二图形用户界面(GUI) 500的特定示意性实施例的示意图，所述第二图形用户界面是用户可访问来配置结合特定现场设备使用的流量应用程序的。在某种程度上重复元素使用相同的参考标记，以使得不必重复这些元素的描述。在GUI500中，选择“流体成分”选项卡418，显示流体成分选择框502和“操作条件”框508。成分选择框502显示可用组分列表504，所述可用组分列表与图4中所示针对所选“AGA报告No. 8细节特征描述方法”432的成分数据相关。在特定示例中，可用组分504的列表包括甲烷、氮、二氧化碳、乙烷、丙烷、水、氢化硫、氢、一氧化碳、氧、异丁烷、η- 丁烷、异戊烷、η-戊烷、η-己烷、η_庚烷、 η-辛烷、η-壬烷、η-癸烷、氦和氩。应该理解，根据在图4的GUI上进行的特定选择并基于特定实现方式，可以在列表中包括其它组分。在特定实施例中，从流量储存库中获取的数据中获得组分列表504，并且根据流量储存库确定内容列表。在特定实例中，如506所示，选择 “甲烷”。“流体成分”选择面板502还包括“添加”按钮509和“删除”按钮510以将诸如甲烷506之类的所选组分添加到所选组分框512中。当通过点击“添加”按钮509并且输入甲烷的摩尔百分数，将诸如甲烷之类的组分添加到所选组分框512时，在518自动增加总摩尔百分比、分子量和热量BTU/FT3。用户可以通过点击“清除”按钮514删除选择，或者通过点击“规范化”按钮516来规范选择。在特定示例中，当将诸如甲烷506之类的组分添加到所选组分框512中时，将名称移动到所选组分框512中，使文本输入相对于用户可用以指定百分比摩尔浓度。根据要使用的方程，需要预定摩尔百分比的特定组分。如果用户输入摩尔百分比，那么⑶1500可以通过生成警告来阻止这些不合适的数据输入。操作条件框508包括用户可选(可配置)输入、“标称操作压力”和关联的用于流体特性计算的操作压力范围520，以及“标称操作温度”和相关的操作温度范围522。图6是第二图形用户界面(GUI)600的特定示意性实施例的示意图，第二图形用户界面600是用户可访问来配置结合特定现场设备使用的流量应用程序的。在某种程度上重复元素使用相同的参考标记，以使得不必重复这些元素的描述。在GUI600中，选择“流体特性”选项卡420，显示流体特性框602。流体特性选择框602包括用户可配置选项，所述用户可配置选项与用于图4中所选的AGA报告No. 8-细节特征描述方法的天然气的流体特性相关联。“流体特性”框602包括压力和温度值604、密度和容积值608以及其它流体特性612。压力和温度值604允许用户输入压力和温度值，并点击“计算”按钮606，所述“计算” 按钮606更新与密度和容积值608相关联的一些值。此外，密度和容积值608以及其它流体特性612可以分别包括“压缩”的下拉菜单610和614，允许用户在604所指示的压力和温度处，显示所选气体成分的压缩因子或密度值。在特定实施例中，可以从流量储存库获取诸如容积、密度、参考条件、等熵指数、参考密度、分子量和能量之类的一些值，在流量应用程序中硬编码或计算。此外，各个数据点可以基于所选成分而改变。图7是第四⑶1700的特定示意性实施例的示意图，第四⑶1700是用户可访问来配置结合特定现场设备使用的流量应用程序的。在某种程度上重复元素使用相同的参考标记，以使得不必重复这些元素的描述。在⑶1700中，选择“基本元件选择”选项开422， 显示基本元件选择框702和基本元件尺寸测量框703。基本元件框702包括基本元件分级列表704。在最高级706处，基本元件分级列表包括Annubar 平均皮托管选项、条件处理孔板选项、孔板选项、文丘里管选项和喷嘴选项。可以从流量储存库获取可用选项，以使得可以通过改变流量储存库来改变选项。最高级706处的每个选项可以与一个或多个子类别708相关联，所述子类别708还可以包括子项710。在这个特定示例中，展开孔板选项， 显示子类别708，所述子类别选项708包括“450/3051SFC”选项，“ 1195/3051SFP”选项， "ISO 5167-2. 2003(E) ”选项，“AGA 报告 No. 3”选项，“ASME MFC-3M-2 (2004) ”选项，和“ASME MFC-14M，Small Bore Orifice”选项。应该理解，子类别708和子项710也可以在流量储存库中定义。在这个实例中，展开“AGA报告No. 3”选项，显示子项710，所述子项710包括 “法兰接头”项712 (其被选择)和“角接头”项。选择“法兰接头”项712使得⑶1700显示基本元件尺寸测量框703的特定选项， 所述特定选项包括基本元件尺寸测量选项714。基本元件尺寸测量选项714包括管道尺寸测量选项716和孔信息选项718。管道尺寸测量选项716包括“标称管道大小”、“管道明细表”、“测量管直径”、“温度”和“测量管材料”。孔信息选项718包括“孔直径”、“温度”和“材料”。在特定实施例中，可以基于所选基本元件及其关联的流量方程来预定义温度设置。图8是第五⑶I 800的特定示意性实施例的示意图，第五⑶1800是用户可访问来配置结合特定现场设备使用的流量应用程序的。在某种程度上重复元素使用相同的参考标记，以使得不必重复这些元素的描述。在⑶1800中，再次选择“基本元件选择”选项卡422。 在这个实例中，“AGA报告No. 3”子类别是压缩的，“ASME MFC-3M-2 (2004) ”子类别是展开的， 显示了三个子项810。三个子项810包括所选的“法兰接头”项812，“角接头”项和“D&D/2 接头”项。在这个示例中，即使选择与图7中所示出的“法兰接头”项712相似的“法兰接头” 项812，但是这个选择在与“ASME MFC-3M-2 (2004) ”子类别相关联的不同基本元件类别内， 例如，所述“ASME MFC-3M-2(2004)”子类别与不同的扩展计算相关。在这个实例中，在基本元件尺寸测量框703的内显示附加选项818，所述附加选项818允许用户使用焦耳-汤姆逊系数来计算上游接头位置处的温度。因为在接头的上游插入温度探针会影响接头处的测量，所以焦耳-汤姆逊系数提供用于估计上游温度的计算，而不用影响来自接头上游的流体流量。对于AGA报告No. 3法兰接头712(在图7中示出)，附加选项818是不可用的。在特定实施例中，流量应用程序基于从流量储存库获取的数据产生GUI400-900。在特定示例中，从存储在流量储存库中的流体列表、流体类型、成分元素和基本元件中获得特定选项。可以对流量储存库进行调节以在流量应用程序中改变对于用户可用的选项。应该理解，在附图4-8中示出的⑶1400、500、600、700和800仅是示意性示例，并非意在进行限制。应该理解，不同的基本元件可以具有不同的流体选择，特定现场设备易于受到不同类型的环境和操作条件的影响，不同类型的环境和操作条件可以改变对于用户可用的选项。此外，应该理解，各种方程可以与任意指定的基本元件一同使用，并且流量储存库可以包括与基本元件的每个实例相关联的方程标识符，进而向用户提供用于指定配置的多个可能选择。图9是向用户提供所生成的图形用户界面(GUI)来配置特定现场设备方法的特定示意性实施例的流程图。在902，在执行流量应用程序时，从流量储存库获取数据，其中，所获取的数据包括流体类型列表，关联的基本元件列表和关联方程标识符。在特定实施例中， 将流体进行分类，例如气体、蒸气和液体。此外，流体可以包括诸如天然气之类的子类别、其它子类别和在子类别内的可选项。在特定示例中，特定气体可以使用根据工业标准的特定状态方程。前进至904，向显示设备提供图形用户界面(⑶I)，所述⑶I包括与所获取的数据相关联的用户可选指示器，其中，GUI包括至少一个可选项列表，所述可选项识别特定的基本元件。在特定实施例中，每个基本元件识别关联的放电系数、气体膨胀因子或用于计算与基本元件相关的项的热膨胀效应方程数据。继续到906，接收用户数据，所述用户数据与用户输入相关，所述用户输入与GUI的至少一个用户可选指示器相关联。在特定示例中，用户数据可以包括对特定气体、基本元件、流体、流体成分、其它指示器、关联参数数据或它们组合的选择。继续到908，基于用户数据修改用户可选指示器以显示特定用于用户选择的可配置选项。在特定示例中，在GUI内显示的可配置选项可以基于用户选择其它元件(如参考附图4-8所讨论的)而改变。方法在910终止。图10是向用户提供所生成的图形用户界面(GUI)来配置特定现场设备方法的特定示意性实施例的流程图。在1002，在诸如PC之类的配置设备中的处理器处执行流量应用程序，其中，流量应用程序对与计算流体特性和流体流量相关的多个方程进行操作。移动到 1004，从流量储存库获取数据，所述流量储存库包括流体列表、基本元件列表和方程数据。 在特定实施例中，流量应用程序可以使用方程数据来产生用于为特定配置计算流体特性的方程。继续到1006，基于所获取的数据产生包括用户可选选项的图形用户界面，以通过选择特定元件和输入关联信息来配置现场设备。在特定示例中，GUI可以包括用户可选指示器，所述用户可选指示器包括可选流体列表、流体特性、基本元件、流体成分元素和其它可选项。用户可选指示器可以包括可选选项卡以显示用于访问各种可配置元素的不同配置页。继续到1008，接收与GUI相关的用户数据，所接收的用户数据包括所选基本元件。前进至1010，基于所接收的用户数据和基于与所选流体和基本元件相关的方程数据，配置流量应用程序以计算与过程流体相关联的变量。在特定示例中，从GUI选择基本元件的特定示例可以包括选择特定气体膨胀方程、特定放电系数方程、其它方程或它们的任意组合。流量应用程序可以在过程设备中产生用于多项式方程的一组系数，所述过程设备用于确定过程流体的流量。方法在1012终止。根据以上描述的系统和方法，公开了一种结合流量储存库操作的过程流量应用程序，流量储存库存储的数据包括流体列表、基本元件列表、方程数据、其它信息或它们的任意组合。过程流量应用程序从流量储存库或与特定基本元件相关的数据，并且产生图形用户界面(GUI)以允许用户配置特定现场设备，所述图形用户界面(GUI)包括与从流量储存库获取的数据相关的一个或多个用户可选指示器。在特定实施例中，与GUI的用户交互使得GUI仅显示与特定流体类型、流体、基本元件或它们的组合相关的这些用户选项。在特定实施例中，通过将流量应用程序与流量储存库分开，可以将流量应用程序普及到与多个现场设备和多个实现方式进行操作，而不用增加配置过程的复杂性。更具体地，流量储存库可以包括流体列表、基本元件列表、相关方程和其它信息来控制流量应用程序生成GUI，所述GUI包括用于特定现场设备配置的用户可选选项，而省略了用于其它类型设备的选项。此外，可以针对新的基本元件、新的或定制的流量方程和各种其它特征，通过更新流量储存库来更新流量应用程序，而不用重新编译流量应用程序。在特定示例中，流量应用程序是已编译的可执行程序，流量储存库可以是结构化数据文件，所述结构化文件可由流量应用程序访问以配置现场设备。虽然此处已经讨论了各种数据库，但是本发明可以与任意的数据库一同使用，并且不限于任何的特定格式或配置。示例包括SQL数据库、SML 数据库、文本或另外的无限数据库、关系数据库等等。此处生成的特定数据可以根据任何期望的方程。例如，可以根据需要使用以上描述的诸如方程1和方程2的简化方程。一旦流量应用程序生成数据，将数据传输到流量变送器，而不用使用任何特定的数据传输技术。GUI 可以用作期望的输入技术或包括例如命令行接口或其它接口技术之类的其它输入技术。尽管参考优选实施例描述了本发明，但本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行形式和细节上的改变。
1权利要求
1.一种对用于计算过程流体流量类型的现场设备进行配置的系统，所述系统包括流量储存库，包括现场设备能够使用的过程流体列表；流体方程数据，提供与用于计算过程流体的流体参数的流体方程相关的信息；基本元件列表；基本元件方程数据，提供与用于计算基本元件参数的基本元件方程相关的信息；以及流量应用程序，适于从流量储存库获取数据并且接收用户数据，用户数据包括与所获取的数据相关的用户可选选项，用户可选选项包括用于选择特定基本元件和特定过程流体的至少一个选项，流量应用程序响应于用户数据，基于选择的流体和相应的流体方程数据以及选择的基本元件和相应的基本元件方程数据，来配置现场设备。
2.如权利要求1所述的系统，其中，流量应用程序计算现场设备用于计算过程流率的流体参数和方程以及基本元件参数和方程。
3.如权利要求1所述的系统，其中，现场设备根据利用流体方程确定的流体参数以及利用基本元件方程确定的基本元件参数来计算过程流体的流量。
4.如权利要求1所述的系统，其中，从远程位置接收流量储存库。
5.如权利要求1所述的系统，其中，通过网络连接接收流量储存库。
6.如权利要求1所述的系统，其中，现场设备通过无线连接进行通信。
7.如权利要求1所述的系统，其中，流量储存库包括数据库。
8.如权利要求1所述的系统，其中，流量储存库包括多个数据库。
9.如权利要求1所述的系统，其中，流量应用程序还包括用于产生图形用户界面 (GUI)的GUI产生器，GUI包括用户可访问来配置现场设备的用户可选选项，用户可选选项与来自流量储存库的基本元件列表中的至少一个基本元件以及至少一个过程流体相关。
10.如权利要求1所述的系统，其中，在第一设备中存储流量储存库，在第二设备中储存流量应用程序。
11.如权利要求1所述的系统，其中，通过图形用户界面接收用户数据。
12.如权利要求6所述的系统，包括输出，被配置为与现场设备进行通信。
13.一种系统，包括接口，适于与至少一个现场设备进行通信；处理逻辑电路；以及处理逻辑电路可访问的存储器，所述存储器存储流量储存库，所述流量储存库包括过程流体列表和流体方程数据、基本元件列表和基本元件方程数据，存储器还包括处理逻辑电路可执行的流量应用程序，流量应用程序用于在执行时从流量储存库获取数据；接收用户输入，所述用户输入包括与所获取的数据相关的用户可选指示器，所述用户可选指示器包括与过程流体列表和基本元件列表相关的可选选项；以及将用户输入提供给用户可访问的目的地设备，以从流体列表和基本元件列表中选择基本元件，并且基于选择的基本元件和选择的过程流体，来配置现场设备。
14.如权利要求13所述的系统，其中，用户可选指示器包括菜单选项、文本框、复选框、单选按钮、表格按钮、可扩展树和组合框中的至少一个。
15.如权利要求13所述的系统，还包括一个或多个网络接口，其中，存储器和处理逻辑电路分布在经由所述一个或多个网络接口可访问的一个或多个计算设备上，并且经由网络以通信方式耦合。
16.如权利要求13所述的系统，其中，处理逻辑电路适于接收与选择的基本元件和选择的过程流体相关的数据。
17.如权利要求13所述的系统，包括GUI，适于显示相对于选择的基本元件和过程流体特定的配置选项，其中，流量应用程序适于确定与选择的基本元件和过程流体相关的至少一个方程。
18.如权利要求13所述的系统，其中，存储器还包括处理器可执行的指令，以测试用户输入的有效性，并且当用户输入在可接受范围之外时，生成警告。
19.如权利要求13所述的系统，其中，流量储存库是可更新的，而不用重新编译流量应用程序，并且，更新的流量储存库改变流量应用程序内的用户可选选项。
全文摘要
一种对用于计算过程流体流量类型的现场设备进行配置的系统，该系统包括流量储存库，包括过程流体列表、流体方程数据、基本元件列表和基本元件方程数据，过程流体列表可以被现场设备使用；方程数据提供与用于计算过程流体的流体参数的流体方程相关的信息，基本元件方程数据提供与用于计算基本元件参数的基本元件方程相关的信息。流量应用程序适于从流量储存库获取数据，并且生成现场设备使用的信息以计算过程流体的流量。
文档编号G01F1/36GK102369416SQ200980158425
公开日2012年3月7日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者基里尔·维克托罗维奇·彼德罗夫, 大卫·尤金·维克隆德, 安德里·列昂尼多维奇·鲁缅采夫, 戴尔·斯科特·戴维斯, 马歇尔·利昂·迈耶 申请人:罗斯蒙德公司
专业数控铣床产品供应商
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