发明内容

根据一方面，提供了一种用于控制头的操作安全替换的方法。该控制头可以适用于过程阀或者可以是过程阀的可更换部件。过程阀可以是配置成影响过程介质流的装置。过程阀和/或控制头可以是过程系统内的现场装置。

控制头可以配置成对目标的运动进行致动。目标可以是过程阀的活塞杆。目标可以配置成对过程阀的操作状态进行控制。特别地，过程阀的操作状态可以是过程介质流被允许的打开配置、过程介质流被禁止的关闭配置、下部维护配置(例如过程中下部阀座清洁)和上部维护配置(例如过程中上部阀座清洁)中的任一者。因此当装置/系统关闭时，下部维护配置和上部维护配置将被理解为不是指需要对过程阀进行拆卸的维护，而是表示过程中座提升配置。这是指例如在完成单个批处理之后的过程中(闭合装置/系统)清洁配置。

目标可以配置成能够根据多个操作位置进行布置。所述多个操作位置可以由控制头限定。所述多个操作位置可以包括对应于过程阀的各种操作状态的不同的特定位置。例如，活塞杆能够布置在过程阀被打开的第一操作位置、过程阀被关闭的第二操作位置、根据下部维护配置的完全缩回位置以及根据上部维护配置的中间位置中。

控制头可以至少限定第一操作位置，在对控制头进行替换之前，目标根据第一操作位置进行布置。第一操作位置可以是由控制头限定的多个操作位置中的任一操作位置，目标能够根据所述多个操作位置中的该任一操作位置进行布置。

该方法可以包括将第一控制头(损坏的控制头或待更换的控制头)更换为替换控制头。

该方法还可以包括在更换过程之后由替换控制头接收被更换的控制头的配置数据和参数。这意味着替换控制头可以配置成接收被更换的控制头的配置数据和参数。配置数据和参数可以包括与更换过程之前的被更换的控制头和/或目标和/或过程阀的状态相关的信息。因此，替换控制头可以使目标的控制适应更换过程之前的状态。

由于接收到的配置数据和参数，替换控制头可以配置成至少限定第二操作位置。由替换控制头限定的第二操作位置可以基本上对应于由被更换的控制头限定的第一操作位置。换句话说，在更换过程之后，目标应当根据由替换控制头限定的第二操作位置进行布置。换句话说，在第一控制头与替换控制头之间不存在差的理想情况下，由第一(待更换的)控制头限定的第一操作位置将与由替换控制头限定的第二操作位置完全重合。然而，由于制造过程或安装期间的公差和统计波动，第一操作位置和第二操作位置基本上彼此不同。

在本申请的上下文中，由控制头(无论是由被更换的控制头还是替换控制头)限定操作位置应当被理解为：操作位置由相应的控制头设定，使得可以提供过程阀的期望的对应操作配置。换句话说，相应的控制头为目标预设/提供操作位置，使得过程阀(特别是过程阀的切断装置)可以适应期望的操作配置(操作状态)。目标可以直接或间接地耦接至过程阀的切断装置。因此，过程阀的操作配置可以由目标的位置确定。例如，目标需要被布置成处于第一位置以提供打开的并且允许过程介质的流动的过程阀。相反，如果过程阀应当禁止过程介质的流动，则目标必须被布置成处于第二位置，其中，第二位置不同于第一位置。因此，不同的操作位置可以由控制头“限定”以提供过程阀的不同操作配置/状态。

该方法还可以包括在将第一控制头更换为替换控制头之后利用感测装置感测目标的位置。可以相对于替换控制头感测目标的位置。感测装置可以在替换控制头的外部或者可以是替换控制头的一部分。感测装置可以配置成提供与感测到的目标的位置有关的电子信息。特别地，可以将电子信息提供给替换控制头。

上述机制可以看作是“传输调谐”。在传统的教示功能中，会记录两个、三个或四个阀位置值。这些值被存储为绝对值。这意味着每个值均被记录为距绝对零的距离。当控制头(开关控制头或比例控制器)被更换时，必须为新的控制头提供针对不同配置的新的值。如果假设新的控制头具有与旧的控制头一样精确的尺寸，并且新的控制头已经安装在与旧的控制头完全相同的位置，那么对绝对位置值进行简单传输将是足够的。然而，这些情况一直发生的可能性不大。通常，在将过程阀更换为替换阀时，过程阀的相对位置(特定位置之间的距离)保持不变。换句话说，尽管绝对关闭位置值可以从第一过程阀改变至不同的过程阀，但关闭位置与打开位置或任何其他位置之间的相对距离可能是相同的。在这方面，“传输调谐”记录原始过程阀的绝对位置，并且然后将这些绝对位置转换为相对位置。如果原始的控制头发生故障并且假设发生故障时过程阀处于关闭位置，则新过程阀的关闭位置变为新的零位。然后将过程阀的其他相对位置提供给新的控制头，使得新的控制头和过程阀现在准备好操作。这意味着过程阀不需要打开和关闭(完全不移动)来配置新的控制头。

此外，该方法可以包括利用指示装置提供状态指示符。指示装置可以耦接至替换控制头或者可以是替换控制头的一部分。状态指示符可以表示取决于目标的位置相对于由替换控制头限定的第二操作位置的一致性的信息。状态指示符还可以表示与过程阀的状态有关的信息。另外，状态指示符可以表示与替换控制头的至少第二操作位置相对于目标的(感测到的)位置的教示有关的信息。状态指示符还可以表示与由替换控制头限定多个操作位置相对于目标的多个(感测到的)位置的教示有关的信息。特别地，根据该方法，可以自动提供状态指示符。此外，状态指示符可以提供给过程阀的用户。

指示装置可以包括布置在过程阀和/或替换控制头处的状态显示器。指示装置还可以配置成将状态指示符传送至过程系统的不同部件，特别是传送至现场装置、网关和更高级别的控制系统(主装置)中的一者。现场装置也可以是不同的控制头。

利用上述方法，可以清楚且明确地向用户或更高级别的系统(控制系统)提供与由替换控制头限定的至少一个操作位置相对于目标的(感测到的)位置的教示有关的过程阀的状态。由于控制头的不同试样之间的统计波动不可避免，因此通常不能排除由这些不同试样限定的操作位置的差。然而，基于上述方法，由于向用户提供了有关替换控制头相对于目标的状态的清晰信息，所以提供了过程系统的高的可靠性。因此，可以降低系统意外停机的风险。

特别地，活塞杆的第一操作位置可以表示过程阀被关闭的位置。具有过程阀被关闭的位置的活塞杆可以是高度相关的，使得以高可靠性来防止由过程阀控制的过程介质流。在这方面，具有使得过程阀被关闭的位置的活塞杆与具有剩余位置相比可以被认为更重要。换句话说，如果针对过程阀的关闭位置将偏移量调节为零，则其在过程阀的打开位置(斜率)稍微偏离的情况下可能较不重要。

控制头可以包括通信装置或者可以耦接至通信装置。利用通信装置，控制头可以配置成接收不同控制头的配置数据和参数。控制头可以配置成将其配置数据和参数传送至现场装置、网关或更高级别的控制系统比如过程系统的主装置。配置数据和参数还可以包括与应用有相应的控制头的目标和/或过程阀有关的特定信息。在更换了控制头之后，替换控制头可以配置成接收被更换的控制头的这种存储的配置数据和参数。可选地，可以使用外部存储器来存储配置数据和参数。因此，替换控制头原则上可以设置有与从系统中移除的控制头类似地配置的可能性。因此，使用这种通信装置，替换控制头不仅可以与先前的控制头类似地配置，而且还可以与目标和/或过程阀类似地配置。

通信装置可以特别适于用在工业通信系统比如现场总线系统中，现场总线系统可以提供在更换之后将控制头的配置数据和参数自动写入到新安装的控制头中的可能性。现场总线系统可以是工业现场总线系统比如büS(Bürkert系统总线)。存储器可以耦接至现场总线系统以提供存储控制头的配置数据和参数的可能性。因此，可以考虑各种标准(例如设备类型、版本)。工业通信系统可以例如经由现场装置、网关或管理配置数据和参数的另一更高级别的控制装置来实现。替代性地(并且通常与用户付出更多努力相关联)，也可以使用合适的工具通过一种“文件传输”手动执行此过程。在这方面，过程阀和/或控制头表示这种现场总线系统的现场装置。

控制头可以包括数据处理单元。数据处理单元可以特别地配置成从感测装置接收信息。因此，数据处理单元可以配置成确定目标的感测位置与由替换控制头限定的操作位置之间的差。

数据处理单元也可以耦接至指示装置。这样，由指示装置提供的状态指示符可以基于由数据处理单元确定的差。

状态指示符可以具有至少第一值和第二值。第一值和/或第二值可以取决于由替换控制头限定的所有操作位置相对于目标的教示是否已经被执行。这意味着状态指示符可以向用户指示尚未执行替换控制头的与特定目标(活塞杆)和/或过程阀有关的完整参数化。此外，状态指示符还可以配置成向用户指示使用替换控制头的紧急模式是否是可能的。例如，状态指示符可以具有第一值，直至对于由替换控制头限定的所述多个操作位置中的所有特定位置而言目标的位置与特定操作位置之间的差被确定为止。

第一值和/或第二值以及可选地还有第三值也可以取决于目标的位置相对于由替换控制头限定的至少一个操作位置的差的大小。如果对于特定操作位置——目标在更换过程发生时根据该特定操作位置进行布置——而言目标的位置与由替换控制头限定的第二操作位置的差小于或等于第一距离，并且对于由替换控制头限定的所有剩余操作位置而言该差小于或等于第二距离，则状态指示符可以从第一值切换至第二值，其中，第二距离可以等于或大于第一距离。优选地，第二距离大于第一距离。目标在更换过程发生时所布置于的位置对于替换控制头来说可能是最重要的。因此，与由替换控制头限定的剩余操作位置相比，目标的位置与目标的该“更换”-操作位置的一致性应该更高。因此，本质上可以被认为用以限定关于“更换”操作位置的公差范围的第一距离可以是最小范围。对于由替换控制头限定的剩余操作位置而言，一致性则应该在可接受的范围内。然而，与“更换”操作位置相比，该范围可以更大。因此，可以被认为用以限定关于由替换控制头限定的相应的剩余操作位置的不同但是仍然可接受的公差范围的第二距离可以大于第一距离。具有第一值的状态指示符可以表示替换控制头的下述操作模式：在该操作模式中，建议对替换控制头进行维护(教示)。这可能是由于目标的位置与由替换控制头限定的相应的操作位置之间的剩余差引起的，这应该通过替换控制头的“完整”教示来平衡。可以执行“完整”教示，以便使替换控制头的配置数据和参数和/或特性曲线适应特定设置。如果状态指示符具有第二值，则替换控制头可以配置成执行其通常的控制和/或反馈功能。

相反，如果目标的位置与由替换控制头限定的第二操作位置的差大于第一距离但是小于或等于第三距离，则状态指示符可以保持具有第一值。第三距离可以等于或大于第二距离。优选地，第三距离大于第二距离。在这方面，第三距离可以被认为是用以限定与过程阀的紧急模式相对应的又一公差范围。换句话说，根据紧急模式，过程阀仍然可以被操作。然而，具有第二值的状态指示符可以指示需要对替换控制头进行维护(教示)。如果状态指示符具有第一值，则替换控制头可以配置成执行其通常的控制和/或反馈功能。

如果对于由替换控制头限定的剩余操作位置中的任何剩余操作位置(不是“更换”操作位置)而言，目标的位置与相应的操作位置之间的差大于第二距离但是小于或等于第三距离，则状态指示符也可以保持具有第一值。在这种情形下，存在目标的位置与由替换控制头限定的第二操作位置(其对应于“更换”操作位置)的高度一致性。然而，至少对于由替换控制头限定的剩余操作位置中的一个剩余操作位置而言，一致性仅在过程阀的紧急模式的范围内是可接受的。

状态指示符还可以具有第三值。第三值可以指示目标的位置与由替换控制头限定的特定操作位置之间的差大于由替换控制头限定的至少一个操作位置的第三距离。在这种情形下，至少对于由替换控制头限定的单个操作位置——目标应当根据该单个操作位置进行布置——而言，目标错位至不再可接受的程度。因此，具有第三值的状态指示符可以被认为用以指示替换控制头和/或过程阀的错误状态。如果状态指示符具有第三值，则可以禁止对替换控制头和/或目标进行进一步的致动，以避免整个过程中出现危险。

因此，可以使用具有不同值的状态指示符来识别目标的位置与由替换控制头限定的至少一个操作位置之间的一致性的不同情形。

在本申请的上下文中，如果应当根据该操作位置来布置目标，则总是要确定目标的位置与由控制头限定的特定操作位置之间的差。例如，如果控制头限定第一操作位置和第二操作位置并且假设目标根据第一操作位置进行布置，则仅确定目标(活塞杆)的位置与第一操作位置之间的差。如果不应当根据第二操作位置来布置目标，则省去对目标的位置与第二操作位置之间的差的评估。

由于控制头的不同试样之间的统计波动，在对控制头进行更换之前由第一控制头限定的第一操作位置与在执行更换之后由替换控制头限定的第二操作位置不重合。因此，在应用替换控制头之后，目标的位置通常与第二操作位置不重合。在这方面，上述状态指示符提供了关于由替换控制头限定的操作位置相对于目标位置的可靠性的清晰指示。因此，利用目标的绝对位置，状态指示符提供了建议或需要关于替换控制头的维护工作的程度或替换控制头/过程阀是否处于错误状态的清晰信息。

根据另一方面，提供了一种配置成用于执行上述方法的控制头。

根据又一方面，提供了一种过程阀。该过程阀可以包括配置成用于执行上述方法的控制头。

控制头可以包括配置成感测目标的位置的感测装置和配置成提供状态指示符的指示装置中的至少一者。

本领域技术人员无疑知道，上述各方面中的任何方面均可以根据特定控制头和/或过程阀的需要和/或要通过控制头执行的方法的需要以任何有意义的组合彼此组合。