[发明专利]电流环路输入保护

说明书

用于过程控制设备比如阀致动器的保护电路，例如防止对设备部件的损坏。特别地，保护电路允许在缺乏初级运行电压源(例如，在电源故障期间)时，模拟电流环路(例如，4‑20mA)向设备部件提供来源于该模拟电流环路的次级运行电压，以使在缺乏初级运行电压源，将来自模拟电流环路的信号应用于该过程控制设备时，该设备部件不受损坏。

技术领域

本公开指向过程控制设备电路，更具体地指向输入保护电路，该保护电路用于通过模拟电流环路进行控制或者通知(signaled)的设备。

背景技术

模拟电流环路比如4-20mA电流环路或者过去的10-50mA电流环路，通常用于将信号(例如，测量所得的传感器值、控制值等)发送给过程控制设备(比如致动器阀、马达转速控制器、面板仪器等)。在典型的场景中，传感器或者控制器分别提供代表指示值(比如测量值(例如，温度、压强等))或者设定值的输出电压，而传送器将该输出电压转换为封闭的电流环路中的成比例的4-20mA电流。随后，过程控制设备接收该4-20mA电流信号并通过内部电阻处理该信号，该信号可通过过程控制设备的模拟输入容易地进行测量。

一些从电流环路接收信号的过程控制设备依靠于来自电流环路自身的电源，但是其他设备从独立的运行电源(operating source)接收功率。在过去，过程控制设备比如位于远程石油结构或者气体结构中的现场仪器，依赖于气动电源。在这些情况下，仪器只要有用于发送信号目的的小电流源(4-20mA)就可以运行，同时该仪器的其他部件被气动地供电。

然而近年来，大量的现场仪器或过程控制设备依赖于与4-20mA电流环路独立的运行电源。例如，即使一些阀致动器通过4-20mA电流环路接收控制信号，这些致动器也依赖于电压输入(比如+10V和-10V)运行。照此，可能出现4-20mA电流被施加给该仪器而某些部件却没有由对应的运行电压源供电的情况，比如在电源故障期间。这种情况常常导致敏感电子部件(例如，集成电路)的损坏。

发明内容

一种用于保护过程控制设备的部件的保护电路，包括可操作地接收与指示值成比例的电流的电流环路输入端，以及被配置为耦接至电压源并从该电压源接收初级电压信号的运行电压输入端，该运行电压输入端此外可操作地为该部件供电，以使过程控制设备根据指示值运行以控制过程。该保护电路进一步包括多个保护电路部件，该多个保护电路部件被配置为，当初级电压信号低于第一阈值时，从电流环路输入端向该部件提供次级电压信号，并且当初级电压信号高于第一阈值时，从运行电压输入端向该部件提供初级电压信号。

一种过程控制设备包括集成电路部件，耦接至该集成电路部件的电压输入端的运行电压源，以及具有电流环路输入端的保护电路。该保护电路被配置为，当初级电压信号低于第一阈值时，从电流环路输入端向该部件提供次级电压信号，并且当初级电压信号高于第一阈值时，从运行电压源向该部件提供初级电压信号。

附图说明

图1示出了一个示例系统，该系统中保护电路允许电流环路为过程控制设备的部件供电；

图2是具有保护电路的一个示例设备电路的电路图，该保护电路可在如图1所示的过程控制设备中实施；

图3是具有保护电路的另一个示例设备电路的电路图，该保护电路可在如图1所示的过程控制设备中实施；

图4是具有保护电路的又一个示例设备电路的电路图，该保护电路可在如图1所示的过程控制设备中实施；

图5是描述了和图4的示例设备电路中实施的滤波器相关联的特性的曲线图。

具体实施方式