用于现场设备的接线端泄露监测制造技术

本发明专利技术公开了一种现场设备，该现场设备采用电压变化比值来检测现场设备的接线板区域中的第一接线端和第二接线端之间的接线端泄露的存在，其中所述电压变化比值基于位于现场设备的输出端之间的接线端电压的变化和位于电流调节电路的电流调节电压的变化。较佳地，该现场设备测量初始电压变化比值κ↓［０］和后续电压变化比值κ↓［ｉ］。基于初始电压变化比值κ↓［０］和后续电压变化比值κ↓［ｉ］，能够计算存在于第一接线端和第二接线端之间的接线端泄露。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对现场设备的状况的监测。具体地，本专利技术涉及用于检测 现场设备中流体的存在的系统。
技术介绍
在许多工业设置中，控制系统用来监测和控制库存、工艺等。典型的 控制系统包括中央控制室和在地理位置上远离该控制室的多个现场设备。 现场设备采用模拟或数字通信手段将工艺数据传输至控制室。传统上，已经采用二线式双绞线电流回路将模拟现场设备连接至控制 室，每个现场设备采用单个二线式双绞线回路连接至控制室。位于现场设 备壳体内的是用于将双绞线电流回路连接至现场设备内的电路的接线端。该区域称为现场设备的接线板区。通常，接近20至25伏的电压差保持在两 条线之间，并且4和20毫安(mA)的电流流过回路。模拟现场设备通过将流 过电流回路的电流调制为与所感应的过程变量成比例的电流而将信号传 递至控制室。接收装置测量通过通常位于控制室中的负荷电阻器两端的电 压，以确定所调制的电流的大小。而传统的现场设备仅能够完成一种功能，近来，将数字数据叠加在电 流回路上的混合系统己经用在分布式控制系统中了。高速寻址远程变换器 (Highway Addressable Remote Transducer) (HART)和美国仪表协会(ISA) Fiddbus SP 50标准将数字载波信号叠加在电流回路信号上。HART标准采 用频移键控(FSK)技术在电流回路上传输数字数据，并以1200波特和2400 波特(baud)的频率进行工作。其它在电流回路上通信数字信息的公共协 议为FoundationFieldbU、 Profibus和DeviceNet。通常，这些系统以比HART 协议高的频率进行工作。数字载波信号能够用来发送二次信号和诊断信 息。在载波信号上提供的信息的例子包括二次过程变量(secondary process variables),诊断信息(诸如传感器诊断、设备诊断、线诊断、过程诊断等)、工作温度、传感器温度、校正数据、设备ID号码、结构信息等。因此，单 个现场设备可以具有多种输入和输出变量，并可以实现多种功能。现场设备通常位于物理上具有挑战性的环境中， 一个潜在的问题是流 体在现场设备的接线板区中的积聚。存在于接线板区中的流体会在现场设备的接线端之间产生导电路径，通常称为接线端泄露(terminaleakage)。 在现场设备中存在接线端泄露影响了现场设备将所测量的过程变量精确 地传输至控制室的能力。将与所测量的过程变量相关的值精确地传输至控 制室的能力对确保恰当的控制过程操作是非常重要的。然而，对于在接线 板中存在流体，周期性地检查每个现场设备是困难的、且耗费时间的。因 此，有利的是设计一种用于自动检查现场设备的接线板区中存在流体的系 统。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，通过基于接线端电压变化值和电流调节器变 化值的比较来测量电压比值而检测接线端泄露。通过将电压比值与先前测 量的电压比值进行比较，来确定接线端泄露。附图说明图1为现场设备的透视图。图2为位于现场设备中的部件的功能块图。图3为由现场设备采用的电流调节器电路的电路图。图4A和4B为说明接线端泄露存在和不存在的情况下的通过电流回路连接至控制室的现场设备的电路图。图5为位于现场设备的通信芯片组内的用来检查现场设备的接线板中流体的部件的功能块图。图6为用来计算接线端电压和电流调节器电压之间的电压比值的电压比值转换器的功能块图。图7为说明监测和检查接线板区的接线端泄露的方法的流程图。 图8A和8B为用来测试本专利技术的实用性和精确性的硬件的电路图。 虽然上述附图阐明了本专利技术的一个实施例，如在讨论中所提及的那样，其它实施例也是所希望的。在所有的情况中，本公开以代表性的而非 限制的方式呈现本专利技术。应当理解，本领域技术人员可以想出落入本专利技术 的原理性的范围和精神之内的各种其它变形和实施例。附图没有按比例画 出。在所有的附图中，相同的附图标记用来表示相同的部件。具体实施例方式图1展示出现场设备10，其包括壳体12、传感器板14、电路板16 和接线板17 (其包括至少两个标示18a和18b的接线端)。传感器板14测 量过程变量(如，压力、温度、流量等等)，并将所测量的过程变量转化为 电信号。采用传统的4-20mA模拟通信技术、或数字通信协议(如，HART) 的某些形式，电路板16将由传感器板14提供的信号转化成能传输至控制 室的信号。来自控制室的配线通过现场导管端口20进入现场设备10，并 连接至接线板(terminal block) 17内的接线端18a和18b。接线板17包括允许盖子21放在接线板17上的螺纹。理想的是，壳 体12和盖子21用来保护接线端18a和18b远离外界因数(如积聚在接线 板17中的流体)的影响。尽管进行了这些努力，流体有时还是会在接线 板17内积聚。由于在接线端18a和18b之间存在流体会不利地影响现场 设备10和控制室之间的通信(如图4A和4B所示)，则检査接线板17内的 接线端泄露的能力将会非常有用。图2为功能块图，说明所监测的过程变量在被传输至控制室之前如何 在现场设备10中被处理。如图2所示，传感器板14包括传感器件22和 模拟到数字(analog-to-digital)转换器24，且电路板16包括微处理器26 和通信芯片组28。传感器件22测量诸如压力或温度的过程变量，并将所 测量的过程变量转换成模拟信号。传感器件22将表示所感应的过程变量 的模拟信号提供至A/D转换器24， A/D转换器24将模拟信号转换成被提 供至微处理器26的数字信号。微处理器26 (也称为微控制器)广义上涉及 能够进行计算并与其它部件进行通信的装置。微处理器26可包括用于存 储由所连接的装置提供的输入的存储器件。在微处理器26的要求下，通 信芯片组28将从微处理器26接收的信号转换成能够传输至控制室的信 号。通信芯片组28与控制室进行通信，在一个实施例中，通过调节被提 供至接线端18a和18b的4-20mA之间的电流来进行，其中由通信芯片组 28提供的电流的大小表示所感应的过程变量的大小。此外，通信芯片组 28可以通过将数字信号叠加在标准的4-20 mA信号上(B卩，采用熟知为 HART协议的协议)而与控制室进行通信。通过以士0.5mA的幅度调制 4-20mA信号而传输。在另一个实施例中，代替采用4-20 mA电流调节的 模拟通信，现场设备10采用熟知为Foundation Fieldbus的协议与控制室进 行数字通信。虽然本专利技术也适用于采用数字通信的实施例，本公开的大部 分描述其中现场设备10通过标准4-20mA模拟信号与控制室进行通信的实 施例。图3为说明电流调节器电路30的实施例的电路图，该电流调节器电 路30位于通信芯片组28 (如图2中所示)中，该通信芯片组28将由微处理 器26(仍然如图2中所示)提供的数字信号转换成被提供至控制室的模拟 4-20mA信号。电流调节器电路30包括输入端VTXA和输入端VMSB、电容 器C1、 C2、 C3、 C4禾卩C5、电阻器RO(也称为电流调节器电阻RO)、 Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8禾B R9，运算放大器OpAmpl，晶体管 Ql和Q2，以及连接至接线端18a和18b的本文档来自技高网...

【技术保护点】
检测接线端泄露的现场设备，该现场设备包括：　传感器件，用于测量过程变量；　第一接线端和第二接线端，连接为与控制室进行通信，在所述第一接线端和所述第二接线端之间存在接线端电压；　电流调节电路，连接至所述现场设备的所述第一接线 端和所述第二接线端，其中所述电流调节电路通过调节电流调节电压而调节提供至所述现场设备的所述第一接线端和第二接线端的电流；和　电压比计算装置，连接至所述第一接线端和所述第二接线端，并连接至所述电流调节电路，所述电压比计算装置基于由通过所 述电流调节电路进行的电流的调制而引起的接线端电压的变化和电流调节电压的变化，来测量电压变化比值κ，其中，基于所测量的电压变化比值κ检测存在于所述第一接线端和所述第二接线端之间的接线端泄露。

【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：特仑斯F克萨特，汪荣泰，克里斯艾伦温多夫，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]