通用输入和输出接口制造技术

提供的是用于与现场装置对接的可编程电路。该电路包含仅一个模数转换器（ADC），其配置成从现场装置接收来自包含电流信号和电压信号的组的一个信号。接收的一个信号具有叠加在其上的频移键控音（FSK），ADC 配置成从接收的一个信号和FSK音中同时提取信息。还包含的是仅一个数模转换器，其配置成驱动输出信号到现场装置，输出信号（i）包含来自包含电流信号和电压信号的组的一个信号，以及（ii）与FSK调制信号求和。

General input and output interface

A programmable circuit for interfacing with field devices is provided. The circuit contains only one analog to digital converter (ADC) configured to receive a signal from a field device from a set containing a current signal and a voltage signal. A signal received is superimposed on the audio frequency shift keying (FSK), ADC and configured to extract information from a signal received in tone and FSK. Also included is only a DAC, which is configured to drive the output signal to the field device, the output signal (I) from a signal containing contains current and voltage signals of the group, and (II) and FSK modulation signal summation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通用输入和输出接口
本公开一般涉及装置之间的通信。更具体地，本公开涉及用于现场装置和控制或主机装置之间的通信的接口。
技术介绍
工业控制系统和分布式控制系统（DCS）与多种现场（或输入）装置对接。从控制或主机装置的角度来看，输入装置（例如，作为换能器和传感器）是将信号传送到控制或主机装置的装置。另一方面，诸如致动器、线圈和螺线管的输出装置从控制或主机装置接收信号。现场装置可以使用两个，有时三个或四个线将信号传送到控制装置或从控制装置接收信号。它们可以传送或接收处于离散电平的形式的模拟或数字信号、模拟信号或调制信号（例如频移键控（FSK）调制信号）。根据高速通道可寻址远程换能器（HART）通信协议调制FSK信号。在实际应用中，大量现场装置具有多种架构。在历史上，为了与此类大量完全不同的现场装置对接，要求同样大量的I/O模块。
技术实现思路
在一个说明性实施例中，本公开提供了一种用于与现场装置对接的可编程电路。该电路包含仅一个模数转换器（ADC），其配置成从现场装置接收来自包含电流信号和电压信号的组的一个信号。接收的一个信号具有叠加在其上的频移键控音（FSK），ADC配置成从接收的一个信号和FSK音中同时提取信息。还包含的是仅一个数模转换器，其配置成驱动输出信号到现场装置，输出信号（i）包含来自包含电流信号和电压信号的组的一个信号，以及（ii）与FSK调制信号求和。以下参考附图详细描述各种实施例的附加特征、优点以及结构和操作。注意到，本公开不限于本文所描述的特定实施例。仅为了说明性目的而呈现实施例。基于本公开的教导，附加实施例对于相关领域的技术人员将是显而易见的。附图说明说明性实施例可以具体化（takeformin）各种组件以及组件的布置。附图中示出了说明性实施例，整个附图中，相似的参考数字可以指示各种图中的对应或类似的部分。附图仅用于图示实施例的目的，并且将不被解释为限制本公开。因此，给定附图的以下使能描述，本公开的新颖方面对于相关领域的普通技术人员应该变得明显。图1是根据说明性实施例的接口装置的一部分的简图。图2是根据说明性实施例的接口装置的另一部分的简图。图3图示根据说明性实施例的配置成与一种类型的现场装置对接的接口装置。图4图示根据说明性实施例的配置成与另一类型的现场装置对接的接口装置。图5图示根据说明性实施例的分布式控制系统。图6图示根据说明性实施例的用于在现场装置和主机装置之间提供接口的方法。具体实施方式尽管本文针对具体应用描述了说明性实施例，但是应当理解，本公开不限于此。可以得到本文提供的教导的相关
的技术人员将认识到其范围内的附加修改、应用和实施例以及其中本公开可能具有显著效用的附加领域。在一些应用中，DCS机柜可以包含用于与多种现场装置对接的多种I/O采集模块。在历史上，每个模块为了唯一的目的而优化：模块用于输出模式，或它们用于输入模式。并且每个模块是模拟或数字的。本文公开的实施例允许在没有手动开关或跳线（jumper）的情况下单个模块与所有常见的I/O类型对接。根据本公开的示范实施例，可以通过两个或更多接口装置构建DCS。在此种DCS中，布线可以直接端接在DCS机柜中，而不是首先将线路由到分散集中编组（marshaling）机柜，如在相关技术中通常所做的。根据本公开的通用I/O平台允许混合I/O类型直接连接到DCS端子。能够编程I/O平台以匹配陆地上的现场布线。能够在任何时候更改I/O类型以匹配要求。实施例为诸如HART调制解调器或专用运算放大器的关键部分提供了较低组件报废的风险。此外，实施例在功能上为I/O提供了减少数量的部件。因此，在工业DCS应用的库存中可能需要更少的部件，从而最小化未使用的I/O模块并且由此引起增加的节省。此外，实施例提供了相关领域中空前的诊断功能性，因为用于输入模式的相同硬件用来验证输出模式。实施例还促进推迟所需的I/O接口类型的决定，因为预期的I/O模式能够简单地使用相同的硬件来编程。此外，在实际应用中，典型的I/O系统可以连接到数千个现场装置。在这些情形中，人员通常不会先验地知道包含大量在数千个现场装置中的每种类型的传感器（或致动器）的故障。为了规避此问题，对于预计的每种类型的现场装置包含额外的I/O模块，每个I/O模块仅专用于一种类型的传感器。此方法创建了增加的部署成本以及测量方面的增加的复杂度。本文所公开的实施例通过包含对于任何类型的现场装置可编程的通道来减少成本和I/O系统复杂度，所述任何类型的现场装置具有路由到可编程通道的线。在本公开的实施例中，不要求对于一种类型的模块交换另一种类型的模块。因此，消除了发起工程更改命令所要求的关联人力成本，以及要求用于将线从一个端接点集合移动到另一集合的要求。也就是说，所公开的通用I/O装置的所有通道可重新编程以支持新的传感器类型。此外，目前公开的实施例包含单个模数转换器和单个数模转换器，其简化了I/O编组（即，I/O通道的重新编程以支持特定现场装置）。在实施例中，提供可编程接口以容纳不同类型的输入和输出装置（I/O模式）。该接口与工业I/O和DCS应用中常见的信号兼容。例如，支持的模式包含但不限于模拟电压输入、模拟电流输入、离散触件（电压）输入和离散电流输入HART。支持的模块还包含电流输出、电压输出、组合的电流输出和电压输入（RTD和热电偶测量）、继电器输出和24V数字输入和输出。此外，该接口提供电流隔离以将控制与现场布线隔离，并且从商业上可用集成电路或从专用电路（ASIC）可实现。因此，该接口能够被认为是通用I/O接口。为了便于理解本文讨论的说明性实施例的操作和结构，术语“输入”和“输入信号”用来表示从图1的“现场侧”流动到“控制侧”的信号。相反地，术语“输出”和“输出信号”用来表示从图1的“控制侧”流动到“现场侧”的信号。然而，本领域技术人员中的一个将容易地理解，指配给这些术语的含义仅是按照惯例，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以采纳不同于本文所使用的惯例的惯例。此外，输入和输出信号可以包含一个或多个信号分量。信号分量可以是例如4-20毫安电流信号、0-5伏单极信号、0-10伏单极信号、+/-5伏双极或+/-10伏双极电压信号。这些信号分量可以是非调制信号。另一信号分量可以是调制信号，也就是FSK调制信号，例如HART信号。输入信号可以起源于现场装置，例如电阻温度检测器（RTD）和热电偶。注意到，可以预期其它现场装置。因此，一般来说，在本公开中，现场装置可以是根据示范实施例的可以通信地耦合到现场电路的任何装置。图1和图2图示根据说明性实施例的接口装置100的两个部分（100a和100b）。图1图示第一部分100a。接口装置100可以包含可编程逻辑装置（PLD）。虚线表示将现场的电路（即在图1和图2中的“现场侧”上的）与控制器/处理器的电路（即在图1的“控制侧”上的）划分，并且可能地与现场侧上的电路的其它实例（未示出）划分的隔离边界33。第一部分100a可以是与边界33的控制侧上的控制器或装置对接的控制电路。另一方面，第二部分100b可以是与边界33的现场侧上的现场装置对接的现场电路。边界33可以或可以不提供电流隔离，这取决于由手头应用所规定的控制需要。在一些实施例中，边界33可以是可编程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与现场装置对接的可编程电路，所述电路包括：仅一个模数转换器（ADC），配置成从所述现场装置接收来自包含第一电流信号和第一电压信号的组的一个信号，接收的一个信号具有叠加在其上的频移键控音（FSK）;其中所述ADC配置成从所述接收的一个信号和所述FSK音中同时提取信息;以及仅一个数模转换器，配置成驱动输出信号到所述现场装置，所述输出信号（i）包含来自包含第二电流信号和第二电压信号的组的一个信号，以及（ii）与FSK调制信号求和。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于与现场装置对接的可编程电路，所述电路包括：仅一个模数转换器（ADC），配置成从所述现场装置接收来自包含第一电流信号和第一电压信号的组的一个信号，接收的一个信号具有叠加在其上的频移键控音（FSK）;其中所述ADC配置成从所述接收的一个信号和所述FSK音中同时提取信息;以及仅一个数模转换器，配置成驱动输出信号到所述现场装置，所述输出信号（i）包含来自包含第二电流信号和第二电压信号的组的一个信号，以及（ii）与FSK调制信号求和。2.一种用于与现场装置对接的可编程装置，电路包括：转换器模块，配置成作为模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）中的仅一个来操作;其中当所述转换器模块作为ADC操作时，所述ADC配置成（i）从所述现场装置接收来自包含第一电流信号和第一电压信号的组的一个信号，接收的一个信号具有叠加在其上的频移键控音（FSK），并且（ii）从所述接收的一个信号和所述FSK音中同时提取信息;以及其中当所述转换器模块作为DAC操作时，所述DAC配置成驱动输出信号到所述现场装置，所述输出信号（i）包含来自包含第二电流信号和第二电压信号的组的一个信号，以及（ii）与FSK调制信号求和。3.根据权利要求1所述的电路，其中所述FSK音表示高速通道可寻址远程传输（HART）信号。4.根据权利要求1所述的电路，其中所述FSK调制信号是高速通道可寻址远程传输（HART）信号。5.根据权利要求1所述的电路，其中所述现场装置是电阻温度检测器（RTD）。6.根据权利要求1所述的电路，其中所述现场装置是热电偶。7.根据权利要求1所述的电路，其中从包含4-20mA电流信号、0-5伏单极信号、0-10伏单极信号、+/-5伏双极和+/-10伏双极电压信号的组中选择接收的一个信号。8.根据权利要求1所述的电路，其中从由4-20mA电流信号、0-5V单极信号，0-10V单极信号、+/-5V双极和+/-10伏双极电压信号的组中选择所述输出信号。9.一种装置，包括：设置在屏障的现场...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC洛弗尔，B亨德森，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US