[发明专利]现场变送器的内装式检测装置

说明书

                     背景技术

本发明涉及运行于过程控制工业中的过程控制变送器。特别是，本发明涉及变送器的内装式检测装置，它在解决带有微处理器的变送器中所产生的失效或故障问题时是有用的。

有效的操纵被控过程中的一个过程变量要求很快地确认出变送器或与它有关的传感器或通讯电路中的故障，以实现相应的校正措施或相应的警告。在中止过程并从一个过程环路中去除变送器之前，对故障或错误的确认提供了内在的效率。当今带有微处理器的变送器包含有复杂的电路，这些电路有时看上去发生了故障，而实际上只是出现了泄漏或旁路电流。例如，影响环路电流的电路泄漏电流会被报告为一个变送器故障。

                     发明内容

本发明包括多种在排除安装于过程控制环路中的变送器故障中有用的变送器诊断测量技术。本发明的技术周期性地计算过程环线电阻、变送器端电压、过程环路电源电压、变送器电子器件耗电以及过程环路电流。

本发明包括一个带有模—数转换器的并与环路相耦合的微处理器。该模—数转换器测量环路电流、泄漏电流和端电压。微处理器通过一个数—模转换器控制环路电流，并且计算环路电阻和电源电势。

                     附图概述

唯一的附图是一张本发明的电子器件与环路电流测量电路的简图。

                本发明的最佳实施方式

本发明是一个在双线过程控制环中的变送器，它包括对电流环路电阻和给环路供电的电源电压进行测量的电子器件。当变送器电子器件电流产生大的泄漏电流或旁路电流时，比如当潮气或其它一些导电体接触到用于变送器内部电子器件电路的电源时，流入过程环路中的电流将超过所希望的过程环路电流值。

附图中表示了变送器6，它通过双线电流环路从传感器8发送一个信号。唯一的附图显示了一个电路图，它表示了测量变送器内旁路电流的电路34，以及测量流入过程环路中的电流的电路10。变送器中的电子器件的电流消耗可以用实际流入过程环路的电流减去旁路电流来求得。

用箭头12表示的在过程环路中的电流在过程环线中流动，该环线本身就具有随电线长度而线性变化的电阻。用R(loop)表示的电阻阻碍电流流过电线，因此，当电流随后流过环流控制传感电阻R(S2)时，它便在变送器端子13上产生一个相对于参考电压或地电势15的负电势。通过一个耦合于端子13和传感电阻R(S2)第一端的运算放大器14来放大并反相这个在端子13上的负电势。运算放大器14连着两个高阻抗电阻R(f1)和R(i)的第一端，这两个电阻耦合于放大器14的反相端16，用来在节点18处产生电势V(s1)，该电势表示在过程环路中的电流，在节点18处高阻抗反馈电阻R(f1)第二端电耦合到放大器14的输出端20。在节点18处的电势V(s1)与实际流过相关过程环路的电流有关，并且由下面的等式决定：(1)V(s1)＝[(I(loop)*R(s2))*(-1)*(R(f1)/R(i))]V(s1)由耦合于微处理器38和EEPROM 44的模—数转换器(ADC)测量，且该值与实际环路电流12成比例。这是因为电路10具有跨越宽的温度范围的特征，所以必须采取适当的校正来恢复变送器输出信号的线性度。在工厂的特征化过程中，所有环路电流控制电路运行在温度循环周期内，覆盖预期的变送器的完整工作范围。产生于这些循环周期的校正系数贮存于输出电子器件存储器中，并用于工作过程中的信号校正。这个补偿数据贮存于非易失EEP-ROM存储器44中。这个数据保存在变送器的EEPROM 44，因此如果变送器的电源中断，变送器在供电后仍是可运行的。这个补偿数据用来校正并线性化4～20mA的输出信号。

再参考附图，在32处全面地表示了用于测量端电压的电路简图。只要端电压和环路电流值决定了，用下文公开的一个算法便可求出实际的环路电阻和电源电压。

模—数转换器28把表示过程变量且在节点29处的模拟输出信号V(t2)转换为数字形式。如下面的等式所示，节点30处的变送器模拟输出信号是一个与端电压V(t)成比例的电势：(2)V(t2)＝[V(t)-I(loop)*R(s2)]*[R2/(R1+R2)]因为    电阻R(s2)、R₁和R₂都是已知值，所以只要V(t2)已知，关于V(t)的方程就有解。