[发明专利]具有双线过程控制回路诊断的过程变量变送器

说明书

技术领域

本发明涉及用于监视工业过程中的过程变量的双线工业过程控制变送器。具体地，本发明涉及能够对上行过程控制回路执行诊断的过程变量变送器。

背景技术

过程变量变送器用在工业过程中以测量远端位置处的“现场”的一个或多个过程变量，并且将与过程变量相关的信息发射给诸如控制室之类的中心位置。过程变量的例子包括压力、温度、流速、液面等等。

在一个实施例中，过程变量通过双线过程控制回路进行传输。双线过程控制回路将过程变量变送器连接到控制室，并且除了承载通信之外，还用于向过程变量变送器供电。一个示例双线过程控制回路是4-20mA的控制回路，其中电流级别的范围在4和20mA之间，并且能够被控制以表示感测到的过程变量。另一个示例过程控制回路根据通信协议进行操作。在使用通信技术的过程控制回路中，数字信号被叠加在环路中承载的基本是DC的电流级别上。这允许过程控制回路承载模拟信号和数字信号二者。数字信号可以用于从过程变量变送器向控制室传输附加信息，或者从控制室向过程变量变送器传输数据。另一示例双线过程控制回路根据Fieldbus通信协议进行操作，其中典型地承载的所有数据都是数字格式。

如果过程控制回路不是工作在最佳状态，则过程变量变送器的发射可能会出现错误，或者回路可能不提供供过程变量变送器操作的足够电力。由于与双线过程控制回路关联的问题，也可能出现其他错误，包括部分故障或者全部故障。因此，需要对双线过程控制回路执行诊断以确保正确操作。在1996年1月2日授予Voegle等人并且转让给Rosemount公司的、名为“FIELD TRANSMITTER BUILT-IN TEST EQUIPEMENT”的、美国专利NO.5,481,200中示出和描述了这种诊断的一个示例。

发明内容

一种工业过程中使用的双线过程变量变送器，包括过程变量传感器，被配置为感测工业过程的流体的过程变量。输出电路被配置为提供在双线过程控制回路上的输出，其与感测到的过程变量有关。回路电流测量电路测量流经双线过程控制回路的电流，以及端电压测量电路测量与过程变量变送器的端电压有关的电压。端电压可以是在双线过程变量变送器到双线过程控制回路的电连接上测量的电压。输入电路被配置为接收来自双线过程控制回路的诊断命令。微处理器被配置为，响应于对来自双线过程控制回路的诊断命令的接收，基于测量的回路电流和端电压执行对双线过程控制回路的回路诊断。

附图说明

图1是示出包括过程变量变送器的工业控制系统的简化框图。

图2是图1的变送器的部件的框图。

图3是示出图1的变送器的诊断电路的简化示意图。

图4是来自诊断软件的指示端电源电压太低的屏幕截图。

图5是来自诊断软件的指示端电源电压太高的屏幕截图。

图6是示出与图1的变送器中的诊断软件交互的操作员界面的屏幕截图。

具体实施方式

本发明是一种双线过程控制回路中的变送器，其包括用于测量电流回路的阻抗和对回路供电的电源电压的电子器件。当变送器电流具有高的泄露或者分流时，例如当湿气或者某种其他电导体接触内部变送器电路的供电线时，在过程回路中流动的电流会超过期望的过程回路电流值。这可能导致通信故障或者指示部件故障。

图1是示出工业控制或监视系统10的简化框图。系统20包括过程变量变送器12，其具有布置用于感测过程流体的过程变量的过程变量传感器。在该示例中，过程流体为示为容纳在过程管线16中。过程变量可以是与过程流体有关的任何合适的属性，诸如流率、温度、压力、pH，等等。过程变量变送器12耦合到双线过程控制回路18，双线过程控制回路18承载回路电流I。在示例安装中，过程变量变送器位于远端，即工业过程的“现场”中，并且通过双线过程控制回路18耦合到中心位置的控制室20。在该示例中，控制回路20被示出为感测电阻器22和电压源24。

利用本发明，提供根据需要的回路特性函数，其被配置为存储电压的基线和回路阻抗。该系统可以用于确定电源、关联的走线、和负载电阻器是否都正常工作，使得变送器12能够在用于指示告警条件的最小和最大输出级别上输出正确的电流值I。该能力将确保变送器能够提供在电流I值的期望范围上的输出。