具有静态电流诊断的过程设备制造技术

一种供工业过程控制系统之用的过程设备（２４０），包括被配置成感测过程设备（２４０）的静态电流吸取的静态电流传感器（２７８）。诊断电路（２４６）确定过程设备（２４０）的随被感测静态电流而变的诊断条件。

Process equipment with static current diagnostics

A process device (240) for use in an industrial process control system () includes a static current sensor (278) configured to be sensed by a process device (a). A diagnostic circuit (246) determines a diagnostic condition for a process device (240) to vary with sensed quiescent current.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及工业过程用类型的过程设备。尤其是，本专利技术涉及这种过程设备的诊断。
技术介绍
如过程控制器、监视器和发送器的现场设备用于过程控制工业中，以便远程控制或感测过程变量。例如，可以通过发送器将过程变量发送到控制室，以供控制过程之用、或用于向控制器提供过程操作有关信息。例如，可以把与过程流体压力相关的信息发送到控制室，并用来控制诸如炼油的过程。发送信息的一种典型现有技术涉及控制流过过程控制环的功率量。控制室中的电流源供给电流，并且发送器从其现场位置控制电流。例如，4mA信号可以用于指示0读数，而20mA信号可以用于指示满刻度读数。最近，发送器使用了数字电路，该数字电路利用被叠加到流过过程控制环的模拟电流信号上的数字信号，来与控制室进行通信。这种技术的一个例子是Rosemount公司所提出的HART通信协议。HART协议和其它这种协议典型地包括一组命令或指令，这组命令或指令可以被发送给发送器，以引出期望的响应，如发送器控制或询问。Fieldbus(现场总线)是由现场总线基金会(Fieldbus Foundation)提出的一种通信协议，它旨在定义一种用于在过程控制环上发送信息的通信层或协议。在Fieldbus协议中，流过环的电流不用于发送模拟信号。而是数字地发送所有信息。进一步，Fieldbus标准和被称为Profibus的标准，允许以多个发送器耦合到同一过程控制环上的多分支结构来配置发送器。其它通信协议包括MODBUS协议和以太网。在某些结构中，两条、三条、四条或任何数量的导线可用于耦合到过程设备，包括非物理耦合如射频(RF)。常常希望监测过程设备的操作。在题为“嵌入测试设备中的现场发送器(FIELD TRANSMITTER BUILT-IN TEST EQUIPMENT)”的美国专利No.5,481,200中，示出了一种提供嵌入式测试设备的设备。当过程设备发生故障时，常常需要关掉整个过程，使得能够修理或替代发生故障的设备。典型地，不可能在故障发生之前预测过程设备即将发生的故障。因而，当过程设备确实发生故障时，它是出乎意料地发生，并且可能需要意外地关掉整个过程。虽然已经进行了各种尝试来在故障发生之前预测即将发生的故障，但是现在仍然需要这种技术。预先预测即将发生的故障允许在设备发生最终故障之前，按照意愿代替故障设备。
技术实现思路
一种供工业过程控制系统之用的过程设备包括被配置成耦合到过程控制环的连接。该过程设备的静态电流吸取被监测。诊断电路确定或预测过程发送器的随静态电流而变的诊断条件。附图说明图1示出了包括根据本专利技术的发送器的过程控制系统。图2是图1所示发送器的透视图。图3和图4是示出静态电流吸取测量和诊断中所使用的图1发送器中的部件的简化电路框图。具体实施例方式本专利技术提供一种在故障发生之前预测过程设备故障的诊断技术。利用本专利技术，监测静态电流吸取(quiescent current draw)。静态电流吸取的变化被检测，并用于预测过程设备即将发生的故障。图1示出了包括连接到过程管道16的发送器12的过程控制系统10。如以下所讨论的，发送器12是一种过程设备类型，并且本专利技术可应用于任何过程设备。发送器12耦合到按照Fieldbus(现场总线)、Profibus或HART标准操作的双线过程控制环。然而，本专利技术不限于这些标准或双线配置。双线过程控制环18在发送器12和控制室20之间运行。在环18按照HART协议操作的实施例中，环18能够传送代表所感测的过程变量的电流I。另外，HART协议允许将数字信号叠加在流过环18的电流上，以至可以将数字信息发送给发送器12或者从发送器12接收数字信息。当按照Fieldbus标准操作时，环18传送数字信号，并且可以耦合到多个现场设备如其它发送器。图2是发送器12的透视图，它示出了发送器12中装有的内部电路块的一种范例配置。发送器12包括耦合到感测模块42的特征模块40。感测模块42通过歧管过程耦合(manifold process coupling)44而耦合到过程管道16(图2中未示出)。特征模块40包括特征模块电子电路50，该特征模块电子电路50耦合到感测模块42中装有的感测模块电子电路52。典型地，感测模块电子电路52耦合到用于感测与过程操作相关的过程变量的过程变量传感器。特征模块电子电路50包括耦合到静态电流传感器62的诊断模块60。诊断模块60可以用硬件、软件或硬件和软件混合组合来实现。静态电流传感器62可以被配置成，监测发送器12所吸取的总静态电流、特征模块电子电路50所吸取的静态电流和/或感测模块电子电路52所吸取的静态电流。在过程控制工业中，预测性诊断可以提供重大的好处。预测性诊断提供即将发生的故障的在先知识。图1中一般性地显示了传感器21，该传感器21耦合到发送器12。图1也显示了耦合到诸如阀的控制元件24的过程控制器22。还示出了过程监视器26耦合到环18。过程监视器26被显示为手持设备，然而，监视器26也可以是现场装配设备。过程监视器向被建议维修的诊断预测提供可见性(访问)。这给操作者在设备最终故障之前进行维修的机会。这允许按期望的进度进行维修，并且不需要在不适当的时间关掉过程。这导致工厂利用率的提高，以及效率的提高。本专利技术提供一种通过检测静态电流变化，来监测现场设备中的电子部件可用状态的方法和设备。如果存在电子部件的退化或其它造成电流消耗增加的故障，则这种变化用于预测以及警告操作者。本专利技术监测静态电流的变化，例如静态电流的逐渐增大，以检测发送器电子电路故障的开始。例如，可以根据静态电流变化来检测由于静电放电(ESD)损害引起的潜在故障、由于闪电或瞬变事件引起的部件损坏、半导体(如齐纳二极管)的泄漏、滤波器元件(如电容器)的泄漏、或者由于枝晶(dendrite)生长或腐蚀引起的泄漏。在双线过程控制环上被供电的过程控制设备中，静态工作电流是关键性参数。和双线过程控制环一起使用的标准的例子包括HART标准和Fieldbus标准。发送器控制流过过程控制环的电流，以提供与所感测的过程变量相关的指示。这种设备的基本前提是，它们不能将环电流调节到比设备所需静态电流小的值。过程设备操作期间的各种活动都可能改变所吸取的电流，例如将数字信号调制到电流环上，或者在诸如写到非易失性存储器(如电可擦除只读存储器(EEPROM))上的高功率操作期间，吸取附加的电流。发送器也可以把电流调节到固定值，以便指示特殊条件的发生。例如，某些发送器提供低电流输出，如3.6毫安，以指示报警条件。报警条件可以是由预先被配置成引起报警条件输出的发送器所检测的任何事件。在一个例子中，当这种发送器正在测量储罐的液位、并且储罐标称为半满时，提供12毫安的输出电流。发送器的静态电流吸取是3.0毫安。利用这种配置，设备将能够实现3.6毫安的低报警设置。进一步，按照HART协议的通信也能够发生。然而，当发送器中的电路损坏，例如由于雷击或其它事件而损坏，并且发送器所需的静态电流上升到3.5毫安时，发送器将不能够在不影响任何HART数字通信的情况下发送3.6毫安低报警信号。HART通信将没有足够的超出静态电流吸取的峰值储备(head room)来进行传输(HART协议需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供工业过程控制系统之用的过程设备，包括：电连接，该电连接被配置成耦合到过程控制环；输出电路，该输出电路被配置成在过程控制环上发送数据；静态电流传感器，该静态电流传感器被配置成感测过程设备的静态电流吸取；以及诊断电路，该诊断电路被配置成确定过程设备的、随所感测的静态电流而变的诊断条件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡丽D休伊森加，兰迪J朗斯多夫，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]