[发明专利]现场仪表的供电输入电路

说明书

本发明涉及一种现场仪表。更具体地说，本发明涉及一种由通信回路接收供电的现场仪表的输入电路。

制造业和其它需进行过程控制的环境中采用过程控制系统，以监测和控制运行过程操作。在常规的过程控制系统中，将一些仪表放置在现场，以实施过程控制。这类仪表(通常称之为现场仪表或变送器)一般包括外围设备及支持外围设备的电路系统。现场仪表被接入通信回路(即过程控制系统的网络部分)，并通过通信回路向过程控制系统的其它部分发送信息。通信回路一般为双线回路，可为现场仪表的操作提供电源。回路中的通信通过现场总线标准来实现，该标准是一种数字通信规约。

典型的现场仪表一般包括变送器，过程变量控制电路或现场控制器。变送器包括传感器，它被安装在现场，并对诸如压力、温度或流量等过程变量进行监测。发信机接入通信回路并将信息通过通信回路发送到一个监测该过程操作的控制器。采用现场总线标准的变送器通信可使两个及多个变送器接入到一个通信回路之中，向控制室发送检测到的过程变量。ISA50．02-1992中第11章描述了适应这种通信的现场总线标准。HART^标准为适用于4-20mA过程变量信号数字通信的另一个通信标准。

如果现场仪表中包括过程变量控制电路，外围设备通常为阀门或其它可控制设备，用于对过程的某些方向进行控制。对阀门的位置及其它期望参数进行监测，通过过程变量控制电路控制阀门使其处于期望位置。常规的过程变量控制电路包括微处理器，微控制器，或其它合适的控制器，它们可进行计算、信号修正和便利通信回路中的通信。

如果现场仪表为一安装在现场的控制器，它本身不包括外围设备。它被接入通信回路之中，一般是对多个变送器进行轮询，以接收反映一个或多个受检测参数的指示信号。这样，现场安装的控制器进行所期望的计算，并将综合结果信号通过通信回路送至过程控制系统的其它部分，以便使用。

无论在何种情况下，现场仪表均是通过通信回路进行交流电流或直流电压供电的。当采用交流电流供电时，现场仪表中的输入电路对交流信号进行整流，以便给现场仪表的其它电路系统进行供电。当采用直流电压供电时，希望现场仪表在结构上可使直流电压源按任何极性都可与现场仪表相连接(即不管正和负电源供给端相对于现场仪表的具体取向如何，现场仪表都能工作)。

已有的现场仪表包括一个二极管桥接整流电路。然而，这样一种电路将在其两端间产生大约0．6伏到1．4伏的电压降。因此，供给现场仪表其它部分的电压会明显小于电源端口所供给的电压。这将使电源效率及桥式整流器的最大输出电压降低。

一种现场仪表包括一个由晶体管桥式整流器组成的、可与电源相连接的输入电路。晶体管桥式整流器的结构可保证电源对现场仪表其它部分的供电。

在一个最佳实施例中，现场仪表包括外围设备，即用于控制过程变量的可控设备。这种设备一般为阀门。外围设备存取电路包括一个用于控制阀门的过程变量控制电路。

在另一实施例中，外围设备包括传感器，用以检测过程变量。外围设备存取电路包括一变送器，用于接收传感器信号并将其传送给控制设备，控制设备接收传感器信号并根据所接收的传感器信号对某一过程实施控制。

在又一实施例中，现场仪表包括一现场控制器。控制器的连接使其可通过通信回路进行通信。

图1为一根据本发明的现场代表与通信回路相连接的简要方框图。

图2表示现有技术中的输入电路。

图3为根据本发明的输入电路的一个实施例。

图4为根据本发明的输入电路的第二个实施例。

图5表示本发明第二实施例中输入电路中的部分电路。

图6对图5所示输入电路的部分电路给以更详细的说明。

图7表示本发明在现场总线多站结构中的实施。

图1为依据本发明的现场仪表10的简要方框图。现场仪表10在结构上可按变送器、过程变量控制器、或现场控制器进行构造。在现场仪表作为变送器或过程变量控制器进行构造的实施例中，现场仪表10包括外围设备12及外围设备存取电路14。外围设备存取电路14接入通信回路16。在现场仪表作为现场控制器进行构造的实施例中，现场仪表10可能没有外围设备12(或下面述及的变换器电路)。

通信回路16为一可选择4-20mA回路，同控制室或电源15相连接。控制室15可按已知方法用一电压源17和电阻器19串联来设计。