[发明专利]双线过程控制环路电流诊断

说明书

技术领域

本发明涉及在过程控制和监控系统中使用的过程变量变送器。更具体地，本发明涉及执行用于在变送器的环路电流中识别标度误差(on-scale error)的环路电流诊断。

背景技术

过程变量变送器用于测量在过程控制或监控系统中的过程参数(或过程变量)。基于微处理器的变送器经常包括：传感器；模数转换器，用于将来自传感器的输出转换为数字形式；微处理器，用于补偿已数字化的输出；以及输出电路，用于发送补偿后的输出。当前，一般通过过程控制环路(比如4-20毫安控制环路)或以无线方式进行该传输。

一般而言，在4-20毫安过程仪表中，由环路电流调节器来对控制环路进行控制。环路电流调节器对环路电流进行调节，以反映由仪表中的传感器所感测到的过程变量。

发明内容

过程变量变送器控制通信环路上的信号。所述变送器上的诊断组件将所述通信环路上的期望信号电平与实际值进行比较，以检测标度误差。

附图说明

图1是与过程中的主机系统和传感器相耦合的过程变量变送器的简化框图。

图2是示出了图1所示的环路电流诊断组件的操作的一个实施例的流程图。

图3是示出了环路电流控制组件的一个实施例的示意图。

图4是示出了针对数模转换器电压而绘出的环路电流的一个实施例的图。

图5是示出了针对环路感测电压而绘出的环路电流的一个实施例的图。

图6是示出了针对数模转换器电压和在反相并缩放后的环路感测电压而绘出的环路电流的一个说明性实施例的图。

图7是环路控制组件的另一实施例的部分框图、部分示意图。

图8是示出了图1和7所示的系统的操作的一个实施例的流程图。

具体实施方式

图1是根据一个实施例的变送器10的简化框图。在图1所示的实施例中，变送器10包括：模数(A/D)转换器12、处理器14、时钟和存储器电路16、数模转换器18、环路控制组件20和环路电流诊断组件22。变送器10被示出为耦合到多个不同的过程变量(PV)传感器24和26。变送器10还可以说明性地通过控制环路28耦合到主机系统或控制室(未示出)。变送器10可以连接到除了过程控制环路28之外的无线通信链路。在一个实施例中，过程控制环路28还向变送器10提供功率。

传感器24和26是从被感测的过程30接收输入的说明性过程变量传感器。例如，传感器24可以是检测温度的说明性热电偶，且传感器26可以是相同或不同类型的传感器，比如流量传感器。其它PV传感器可以包括各种传感器，比如压力传感器、pH传感器等等。传感器24和26向A/D转换器12说明性地提供输出，该输出指示了感测到的过程变量。

还可以包括调节逻辑(但是现在未示出)，用于放大、线性化以及以其他方式调节由传感器24和26提供的信号。在任何情况下，A/D转换器12接收指示了传感器24和26感测到的过程变量的信号。A/D转换器12将模拟信号转换为数字信号，并将其提供给处理器14。

在一个实施例中，处理器14是计算机微处理器或微控制器，其具有相关联的存储器和时钟电路16，并向D/A转换器18提供指示了感测到的过程变量的数字信息。D/A转换器18说明性地将指示过程变量的信号转换为提供给环路控制组件20的模拟信号，以控制环路28上的电流(I)。环路控制组件20可以通过控制环路28提供具有数字格式(比如，通过使用HART协议)或模拟格式(通过控制流经环路28的电流(I))或二者兼而有之的信息。在任何情况下，由变送器10通过过程控制环路28来提供与感测到的过程变量相关的信息。

在一个实施例中，D/A转换器18还向环路电流诊断组件22提供输入。D/A转换器18输出的信号指示了需求的环路电流(I)。即，D/A转换器18输出的信号说明性地指示了将反映感测到的过程变量的值的环路电流(I)。基于D/A转换器18提供的信号，环路控制组件20说明性地控制环路28，使得电流(I)指示D/A转换器18输出的信号。