具有多个传感器的工业过程控制变送器制造技术

工业过程控制变送器(16)包括被配置为耦合到第一传感器的第一输入以及被配置为耦合到第二传感器的第二输入。测量电路(68)被配置为提供与所感测的过程变量有关的输出。复用器(66)被配置为选择性地将第一或第二传感器耦合到测量电路(68)。均衡器电路(100)耦合到复用器(66)的输出，并被配置为使得选择性耦合的第一或第二输入以及测量电路达到公共电压电势。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及过程设备。更特别地，本专利技术涉及现场安装的过程控制及测量设备。
技术介绍
使用过程设备来测量和控制工业过程，例如，石化精炼、食品加工、发电以及其他的多种过程。过程测量设备包括过程变量变送器，过程变量变送器测量诸如压力或者温度的过程变量，并将所测量的变量传送到过程控制器。另一种类型的过程设备是致动器，例如阀门控制器等。一般地，使用在过程控制环路上与控制器通信的变送器、致动器和过程控制器的组合来完成过程控制。这两种过程设备都通过过程接口单元对物理过程产生影响。过程接口单元是将电信号与物理过程条件相关的设备，并且包括例如传感器、限位开关、阀门控制器、加热器、发动机控制器以及很多其他设备的设备。典型地，过程控制器是位于远离过程的控制室中的微计算机。过程控制器可以从一个或多个过程测量设备接收过程信息，并将适当的控制信号施加到一个或多个过程控制设备，以影响该过程并从而对其进行控制。为了耦合到过程，一般将变送器和致动器安装在现场中靠近过程。这种物理上的临近可以使过程设备受到一系列的环境挑战。例如，过程设备常常经历温度极限、震动、腐蚀和/或可燃的环境，以及电子噪声。为了对抗这种条件，过程设备被特别地设计为“现场安装”。这种现场安装的设备利用了鲁棒的外罩(enclosure)，可以将该外罩设计为防爆的。 此外，还可以使用被认为“本质安全”的电路来设计现场安装的过程设备，“本质安全”意味着即使在故障条件下，电路也通常不包含足够的电能，该电能足以产生在存在危险空气的情况下引起爆炸的火花或者表面温度。此外，通常使用电隔离技术来降低电子噪声的影响。 这些仅是一些设计考虑的示例，其将现场安装的过程设备与其他设备区分开来，测量传感器特性并提供指示这种特性的数据。除了以上列出的环境考虑之外，对现场安装的设备的另一挑战是布线的挑战。由于将过程设备靠近远离控制室的过程放置，常常需要长的线延伸(wire rim)来将这种设备耦合到控制室。这些长的延伸安装起来是昂贵的，并且难以维护。减少所需布线的一种方式是通过使用双线过程设备。这些设备使用双线过程控制环路耦合到控制室。双线设备从过程控制环路接收功率，并通过一般不受向过程设备提供功率影响的方式在过程控制环路上进行通信。用于在双线上进行通信的技术包括4-20mA 信令、高速可寻址远程换能器(HART )协议、FOUNDATION Fieldbus、ftx)fibuS-PA等。 虽然双线过程控制系统提供了布线简化，这种系统向所连接的设备提供有限量的电功率。 例如，根据4-20mA信令通信的设备必须汲取不超过4mA，否则，设备的电流消耗可能影响到过程变量。在传统上，双线过程设备的少量的功率预算已经限制了可以提供的功能。过程控制工业简化现场布线和减少变送器数目的另一种方式是通过向变送器提供多个传感器输入。这种变送器减少了变送器/传感器的数目并从而降低布线成本以及整个系统的成本。一种技术是以单个变送器来使用多个传感器。可以使用复用器将这些传感器耦合到测量电路。一个这种变送器是从Rosemoimt Inc.可以买到的848T。作为传感器之间的电势差的结果，出现了与使用复用器来将测量电路耦合到不同的传感器有关的一个问题。这种电压电势可能将误差引入到测量中，并损坏变送器的电路。
技术实现思路
工业过程控制变送器包括被配置为耦合到第一传感器的第一输入以及被配置为耦合到第二传感器的第二输入。测量电路被配置为耦合到第一和第二传感器，并提供与所感测的过程变量有关的输出。复用器被配置为选择性地将第一或第二传感器耦合到测量电路。均衡器电路耦合到复用器的输出，并被配置为对测量总线上的电压电势进行均衡，以消除之前测量的残留电压。附图说明图1是根据本专利技术的实施例，使用双线现场安装过程设备的过程控制系统的概略性视图。图2是图1中示出的过程设备的系统框图。图3是示出本专利技术的均衡电路的简化框图。具体实施例方式提供了图1中示出的示意可现场安装的过程设备16，该可现场安装的过程设备16 可以适于执行复杂的用户产生的控制算法，该用户产生的控制算法与以传统的可编程逻辑控制器使用的算法非常相似。实施例可以包括输入通道、输出通道及其两者的任意组合。一般地，将每个通道与过程设备的剩余部分相隔离。这种隔离消除了可以对多个输入变送器造成限制的接地环路误差。可以对功率管理进行配置，从而本专利技术的实施例通过双线过程环路14来整体供电。在查阅以下提供的图及相关描述之后，这些以及其他特征将变得显而易见。图1是过程控制系统10的概略性视图，过程控制系统10包括控制室12、过程控制环路14和过程设备16。过程控制系统可以包括耦合到控制室12的单个过程设备，然而，系统10还可以包括在多个过程控制环路上耦合到一个或者多个控制室的上百个过程设备。典型地，控制室12是远离设备16放置的设施，包括微计算机。驻扎在控制室12 中的用户使用微计算机来通过过程控制环路14对各种过程设备产生影响，并从而从控制室控制过程。为了清楚起见，将控制室12示出为单个块。然而，在一些控制系统实施例中， 控制室12可以将过程控制环路14耦合到全球计算机网络(例如，互联网)，以使得全世界的用户可以从传统的网页浏览器软件来访问过程设备16。环路14是双线过程控制环路。对于环路14上的通信，存在着很多双线过程通信协议，并且可以使用任何适当的协议。例如，可以将HART 协议、FOUNDATION Fieldbus 协议和ftx)fibUS-PA协议与本专利技术的实施例一起使用。环路14向所连接的过程设备提供功率，同时在各种设备之间提供通信。环路可以包括两根以上的线，或者可以使用RF通信来无线地操作。在一个实施例中，过程设备16包括优选地由适合的塑料材料构造的盖子17和底座19。将要更详细地描述，设备16适于在通过环路14接收到的电功率下单独操作，并适于现场安装。可选的外罩18 (以虚线示出)提供了附加的耐久性。图1中示出的过程设备实施例具有多个输入和输出，并包括适当的计算电路(图2中示出)以根据需要执行用户产生的控制算法。在本实施例中，过程设备16耦合到传感器20、22、对、26、观和30。传感器20、22 和M是已知类型的热电偶，其被耦合到各个过程点，以基于各自的过程点处的过程变量提供电压信号。电阻式温度设备(RTD)沈、观和30也耦合到各个过程点，并提供基于各自的过程点处的过程温度的电阻。RTD沈通过已知的三线连接耦合到设备16，并示出了可以将各种布线配置与本专利技术的实施例一起使用。图2是图1中示出的设备16的系统框图。设备16包括环路通信器36、功率模块 38、控制器40和通道42、44、46、48以及存储器52。环路通信器36耦合到过程控制环路14， 并且适于环路14上的双向数据通信。环路通信器36可以包括已知的通信设备，例如，传统的FOUNDATION Fieldbus通信控制器等。功率模块38耦合到环路14，以使得功率模块38 可以基于从环路14接收到的功率向设备16的所有组件提供功率。控制器40耦合到存储器52，并执行存储其中的程序指令。控制器40从模块38接收功率，并与环路通信器36通信。控制器40通过接口总线M耦合到各个通道。通道42、44、46和48通过通信隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种工业过程控制变送器，包括：第一输入，被配置为耦合到第一传感器；第二输入，被配置为耦合到第二传感器；测量电路，被配置为耦合到所述第一和第二传感器，并提供与所感测的过程变量有关的输出；复用器，被配置为选择性地将所述第一和第二传感器耦合到所述测量电路；以及均衡器电路，耦合到所述第一和第二传感器，被配置为均衡所述第一传感器和所述测量电路之间的电压电势。

【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：安德鲁·J·布隆科兹卡，查尔斯·E·格茨辛格尔，詹森·H·鲁德，克拉伦斯·E·霍尔姆斯泰特，道格拉斯·W·阿恩岑，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US