[发明专利]具有多个传感器的工业过程控制变送器

说明书

技术领域

本发明涉及过程设备。更特别地，本发明涉及现场安装的过程控制及测量设备。

背景技术

使用过程设备来测量和控制工业过程，例如，石化精炼、食品加工、发电以及其他的多种过程。过程测量设备包括过程变量变送器，过程变量变送器测量诸如压力或者温度的过程变量，并将所测量的变量传送到过程控制器。另一种类型的过程设备是致动器，例如阀门控制器等。一般地，使用在过程控制环路上与控制器通信的变送器、致动器和过程控制器的组合来完成过程控制。这两种过程设备都通过过程接口单元对物理过程产生影响。过程接口单元是将电信号与物理过程条件相关的设备，并且包括例如传感器、限位开关、阀门控制器、加热器、发动机控制器以及很多其他设备的设备。

典型地，过程控制器是位于远离过程的控制室中的微计算机。过程控制器可以从一个或多个过程测量设备接收过程信息，并将适当的控制信号施加到一个或多个过程控制设备，以影响该过程并从而对其进行控制。

为了耦合到过程，一般将变送器和致动器安装在现场中靠近过程。这种物理上的临近可以使过程设备受到一系列的环境挑战。例如，过程设备常常经历温度极限、震动、腐蚀和/或可燃的环境，以及电子噪声。为了对抗这种条件，过程设备被特别地设计为“现场安装”。这种现场安装的设备利用了鲁棒的外罩(enclosure)，可以将该外罩设计为防爆的。此外，还可以使用被认为“本质安全”的电路来设计现场安装的过程设备，“本质安全”意味着即使在故障条件下，电路也通常不包含足够的电能，该电能足以产生在存在危险空气的情况下引起爆炸的火花或者表面温度。此外，通常使用电隔离技术来降低电子噪声的影响。这些仅是一些设计考虑的示例，其将现场安装的过程设备与其他设备区分开来，测量传感器特性并提供指示这种特性的数据。

除了以上列出的环境考虑之外，对现场安装的设备的另一挑战是布线的挑战。由于将过程设备靠近远离控制室的过程放置，常常需要长的线延伸(wire run)来将这种设备耦合到控制室。这些长的延伸安装起来是昂贵的，并且难以维护。

减少所需布线的一种方式是通过使用双线过程设备。这些设备使用双线过程控制环路耦合到控制室。双线设备从过程控制环路接收功率，并通过一般不受向过程设备提供功率影响的方式在过程控制环路上进行通信。用于在双线上进行通信的技术包括4-20mA信令、高速可寻址远程换能器协议、FOUNDATION^TM Fieldbus、Profibus-PA等。虽然双线过程控制系统提供了布线简化，这种系统向所连接的设备提供有限量的电功率。例如，根据4-20mA信令通信的设备必须汲取不超过4mA，否则，设备的电流消耗可能影响到过程变量。在传统上，双线过程设备的少量的功率预算已经限制了可以提供的功能。

过程控制工业简化现场布线和减少变送器数目的另一种方式是通过向变送器提供多个传感器输入。这种变送器减少了变送器/传感器的数目并从而降低布线成本以及整个系统的成本。

一种技术是以单个变送器来使用多个传感器。可以使用复用器将这些传感器耦合到测量电路。一个这种变送器是从Rosemount Inc.可以买到的848T。

作为传感器之间的电势差的结果，出现了与使用复用器来将测量电路耦合到不同的传感器有关的一个问题。这种电压电势可能将误差引入到测量中，并损坏变送器的电路。

发明内容

工业过程控制变送器包括被配置为耦合到第一传感器的第一输入以及被配置为耦合到第二传感器的第二输入。测量电路被配置为耦合到第一和第二传感器，并提供与所感测的过程变量有关的输出。复用器被配置为选择性地将第一或第二传感器耦合到测量电路。均衡器电路耦合到复用器的输出，并被配置为对测量总线上的电压电势进行均衡，以消除之前测量的残留电压。

附图说明

图1是根据本发明的实施例，使用双线现场安装过程设备的过程控制系统的概略性视图。

图2是图1中示出的过程设备的系统框图。

图3是示出本发明的均衡电路的简化框图。

具体实施方式