过程变送器制造技术

一种过程变送器，包括过程变量传感器、测试电路、开关和控制器。过程变量传感器包括指示所感测的过程变量的传感器输出。测试电路被配置为检测过程变量传感器的状况。开关被配置为选择性地将测试电路连接到过程变量传感器，以及将测试电路从过程变量传感器断开连接。控制器被配置为：获得对过程变量的测量，控制开关，通过将测试电路连接到过程变量传感器时的传感器输出从测试电路与过程变量传感器断开连接时的传感器输出进行比较来检测过程变量传感器的状况，以及将状况和测量传递给外部控制单元。

【技术实现步骤摘要】
过程变送器
本公开的实施例涉及工业过程变送器，更具体地，涉及对工业过程变送器的过程变量传感器的监测。
技术介绍
工业过程现场设备，例如过程变送器，用于工业过程控制和监测系统中，以监测工业过程变量并将过程变量的测量值传递回例如化学、石油、天然气、制药或其他流体处理厂中的控制室。术语“过程变量”指代物质的物理或化学状态或能量转换。过程变量的示例包括压力、温度、流量、电导率、pH和其他特性。过程变送器使用过程变量传感器来检测或测量过程变量。此类传感器可能会发生故障或失效，从而可能导致错误的过程变量测量。可能定期需要由熟练的技术人员对过程变送器进行测试，以检测失效或性能降低的过程变量传感器，但此类测试可能需要将过程变送器长时间离线，从服务中移除和/或运输到测试装置。
技术实现思路
本公开的实施例总体上涉及一种具有对变送器的过程变量传感器进行自测试能力的过程变送器，以及一种测试过程变送器的过程变量传感器的方法。过程变送器的一个实施例包括过程变量传感器、测试电路、开关和控制器。过程变量传感器包括指示所感测的过程变量的传感器输出。测试电路被配置为检测过程变量传感器的状况。开关被配置为选择性地将测试电路连接到过程变量传感器，以及将测试电路从过程变量传感器断开连接。控制器被配置为：获得对过程变量的测量；控制开关；通过将测试电路连接到过程变量传感器时的传感器输出与测试电路从过程变量传感器断开连接时的传感器输出进行比较，来检测过程变量传感器的状况；以及将测量中的状况传递给外部控制单元。在测试过程变送器的过程变量传感器的方法的一个实施例中，设置开关以将测试电路从过程变量传感器断开连接。从过程变量传感器获得指示所感测的过程变量的第一传感器输出。设置开关以将测试电路连接到过程变量传感器，并从过程变量传感器获得第二传感器输出。基于对第一传感器输出与第二传感器输出的比较来检测过程变量传感器的状况。最后，将该状况传递给外部控制单元。提供本
技术实现思路
以使用简化形式介绍对下面在具体实施方式中进一步描述的思路的选择。本
技术实现思路
不旨在确认所请求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作帮助确定所请求保护的主题的范围。所请求保护的主题不限于解决
技术介绍
中指出的任何或所有缺点的实现方式。附图说明图1是根据本公开的实施例的示例性工业过程测量系统的简化图。图2是示出根据本公开的实施例的用于测试工业过程变送器的过程变量传感器的状况的示例性方法的流程图。图3是根据本公开的实施例的差压传感器的简化的侧视截面图。图4和图5是根据本公开的实施例的与示例性测试电路组合的图3所示的示例性差压传感器的侧视截面图。图6和图7是根据本公开的实施例的与示例性测试电路组合的示例性应变计传感器的简化图。图8和图9是根据本公开的实施例的与示例性测试电路组合的示例性温度传感器的简化图。具体实施方式以下参考附图更全面地描述本公开的实施例。使用相同或相似的附图标记标识的元素指代相同或相似的元素。本公开的各种实施例可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文中所阐述的特定实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开全面和完整，并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。图1是根据本公开的实施例的示例性工业过程测量系统100的简化图。系统100可以用于材料(例如，过程介质)的处理中，以将材料从价值较低的状态转变成价值更高和更有用的产品，例如石油、化学制品、纸张、食品等。例如，系统100可以用在执行工业过程的炼油厂中，该工业过程可以将原油加工成汽油、燃料油和其他石化产品。系统100包括过程变送器102或利用过程变量传感器104来感测过程变量的其他现场设备，过程变量例如是与可以例如容纳在诸如罐或管道之类的过程容器中的过程介质106有关的变量。过程变送器102包括通信电路108，用于通过合适的过程控制回路与外部计算机控制单元110进行通信。如图1所示，控制单元110可以位于远离变送器102的位置处，例如位于系统100的控制室112中。在一些实施例中，过程控制回路包括物理通信链路，例如两线控制回路114，或无线通信链路。根据常规的模拟和/或数字通信协议，可以通过控制回路114执行控制单元110或另一外部计算设备与过程变送器102之间的通信。在一些实施例中，两线控制回路114包括4-20毫安控制回路，其中过程变量可以由流过两线控制回路114的回路电流I的电平(level)表示。示例性数字通信协议包括例如根据通信标准将数字信号调制到两线控制回路114的模拟电流电平上。也可以采用其他纯数字技术，包括FieldBus和Profibus通信协议。过程控制回路的示例性无线版本包括例如无线网状网络协议(例如(IEC62591)或ISA100.11a(IEC62734))，或另一种无线通信协议(例如WiFi、LoRa、Sigfox、BLE)，或任何其他合适的协议。可以从任何合适的电源向过程变送器102供电。例如，过程变送器102可以完全由流过控制回路114的电流I供电。也可以利用一个或多个电源为过程变送器102供电，例如内部或外部电池。也可以使用发电机(例如，太阳能电池板、风力发电机等)来为过程变送器102供电，或为过程变送器102使用的电源充电。在一些实施例中，变送器102包括控制器120，其可以表示控制变送器102的组件以响应于指令的执行来执行本文所描述的一个或多个功能的一个或多个处理器(即，微处理器、微控制器、中央处理单元等)，这些指令可以本地存储在任何合适的符合专利主题的、不包括瞬态波或信号的计算机可读介质或存储器122中，例如硬盘、CD-ROM、光学存储设备或磁存储设备。控制器120的处理器可以是一个或多个基于计算机的系统的组件。在一些实施例中，控制器120包括一个或多个控制电路、基于微处理器的发动机控制系统、一个或多个可编程硬件组件(例如现场可编程门阵列(FPGA))，其用于控制变送器102的组件以执行本文所述的一个或多个功能。如上所述，传感器104可以用于感测与工业过程有关的过程变量，例如与过程介质106相关联的过程变量。可以使用传感器电路124来促进该感测功能，在以感测模式操作时，传感器电路124生成指示过程变量的传感器输出126。传感器输出126可以由控制器120处理，并使用通信电路108传递给控制单元110或另一外部计算设备。如上所述，过程变量传感器可能性能降低以及失效，这会导致错误的过程变量测量。为了检测过程变量传感器性能降低或失效，将常规过程变送器离线进行测试，并且可能将其运输到测试装置。结果是，对现场设备的这种定期测试可能价格昂贵并且导致大量停机时间。本公开的实施例包括用于在测试模式下操作过程变量传感器104的测试电路130，可以在测试电路130中对传感器104执行一个或多个诊断测试以确定其是否被适当地操作。在一些实施例中，测试电路130改变传感器电路124以生成指示过程变量传感器104的状况的测试模式传感器输出1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过程变送器，包括：/n过程变量传感器，具有指示所感测的过程变量的传感器输出；/n测试电路，被配置为检测所述过程变量传感器的状况；/n开关，被配置为选择性地将所述测试电路连接到所述过程变量传感器和将所述测试电路从所述过程变量传感器断开连接；以及/n其特征在于所述过程变送器还包括控制器，被配置为：/n获得对所述过程变量的测量；/n控制所述开关；/n通过对所述测试电路连接到所述过程变量传感器时的传感器输出与所述测试电路从所述过程变量传感器断开连接时的传感器输出进行比较，来检测所述过程变量传感器的状况；以及/n将所述状况和所述测量传递给外部控制单元。/n

【技术特征摘要】
20190924 US 16/580,2661.一种过程变送器，包括：
过程变量传感器，具有指示所感测的过程变量的传感器输出；
测试电路，被配置为检测所述过程变量传感器的状况；
开关，被配置为选择性地将所述测试电路连接到所述过程变量传感器和将所述测试电路从所述过程变量传感器断开连接；以及
其特征在于所述过程变送器还包括控制器，被配置为：
获得对所述过程变量的测量；
控制所述开关；
通过对所述测试电路连接到所述过程变量传感器时的传感器输出与所述测试电路从所述过程变量传感器断开连接时的传感器输出进行比较，来检测所述过程变量传感器的状况；以及
将所述状况和所述测量传递给外部控制单元。


2.根据权利要求1所述的过程变送器，其特征在于，所述控制器被配置为：
计算所述测试电路连接到所述过程变量传感器时的传感器输出与所述测试电路从所述过程变量传感器断开连接时的传感器输出之间的差；以及
基于对所述差与参考值的比较来确定所述过程变量传感器的状况。


3.根据权利要求2所述的过程变送器，其特征在于：
所述过程变送器包括温度传感器，所述温度传感器具有指示所感测的温度的温度输出；并且
所述过程变量传感器的状况基于所述温度输出。


4.根据权利要求2所述的过程变送器，其特征在于，所述过程变量传感器包括差压传感器，所述差压传感器包括：
隔片，支撑在第一传感器本体单元与第二传感器本体单元之间，且连接到第一输出引线；
第一电容器电极，支撑在所述第一传感器本体单元中，且连接到第二输出引线；以及
第二电容器电极，支撑在所述第二传感器本体单元中，且连接到第三输出引线；
其中，所述传感器输出基于在所述第一输出引线和所述第二输出引线之间所测量的第一电容与在所述第一输出引线和所述第三输出引线之间所测量的第二电容之间的差。


5.根据权利要求4所述的过程变送器，其特征在于，所述测试电路包括电容器。


6.根据权利要求5所述的过程变送器，其特征在于：
所述电容器和所述开关串联连接在所述第一输出引线与所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝内特·利昂·劳伟奇，尼古拉斯·亚伦·威赫尔德，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：美国;US