过程控制回路信号变换装置制造方法及图纸

一种过程控制系统中用的装置，包括第一对电连接，连接到双线过程控制电流回路。所述回路包括双线过程变量变送器。第二对电连接连接到具有多输入通道的过程装置的一个输入通道。电部件串联连接在所述回路中，用于与所述双线过程变量变送器的数字式通信连接。

Signal converter for process control loop

The utility model relates to a device used in a process control system, which comprises a first pair of electrical connections and a current control circuit connected to a two-wire process. The circuit comprises a two-wire process variable transmitter. Second an input channel connected to a process device having a plurality of input channels. The electrical component is connected in series in the loop for the digital communication connection with the two-wire process variable transmitter.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过程装置。具体地说，涉及一种现场安装的过程控制和测量装置。
技术介绍
过程装置用于测量和控制工业过程，比如石化产品精炼、食品处理、电力的产生，以及许多其他过程。过程测量装置包括过程变量变送器(transmitter)，所述过程测量装置测量比如压力或温度，并将测得的变量传送到过程控制器。另一种过程装置是调节器，如阀门控制器等。通常，将变送器，调节器以及过程控制器结合起来，并沿过程控制回路进行信号传输，实现过程控制。两种类型的过程装置均通过过程接口部件与物理过程相结合。过程接口部件是使电信号与物理过程条件相联系的装置，并包括比如传感器、限制开关、阀门控制器、加热器、电机控制器等装置。过程控制器通常是位于远离过程现场的控制室内的微计算机。过程控制器能从一个或多个过程测量装置接收过程信息，并将适宜的控制信号送至一个或多个过程控制装置，以影响过程，并控制所述过程。为使过程衔接，通常将变送器和调节器安装在现场过程附近。这种物理上的接近可使过程装置经受一系列的环境挑战。例如，过程装置通常会经受温度的极限、振动、腐蚀和/或易燃的环境，还有电噪音。为了抵挡这样的环境，特别将过程装置设计成“现场安装”。这种现场安装的装置利用坚固的外壳，可将这种外壳设计成防爆型的。另外，还可由被称为“固有安全”的线路设计现场过程装置，这意味着即使在故障的条件下，线路通常将不会包含足够的产生火花的电能或者可导致在存在危险氛围下爆炸的温度。再有，通常可将电分离技术用于减小电噪音的效果。这些只是设计考虑到的一些例子，从而将现场安装过程装置和其他装置区分开来，这些例子测量传感器特性，并给出表示这种特性的数据。除了对于上述所列各环境因素的考虑，对于现场安装装置的另一项挑战来自布线。由于过程装置位于远离控制室的过程附近，常常需要长的导线布置，以将这种装置连接到控制室。这种长线布置的安装通常很昂贵，并且难以维护。一种可以减少所需布线的方法是利用双线过程装置。这种装置利用双线过程控制回路连接到控制室。双线装置从过程控制回路接收能量，并以通常不会受提供到过程装置的能量影响的方式与整个控制回路连接。用与双线联系的技术包括4-20mA发送信号、干线可变地址远程信号变换器(HART)协议、基层现场总线(FOUNDATIONTMFieldbus)、现场总线Profibus-PA，及其他。虽然双线过程控制系统使布线简化，但这种系统提供给所连接装置的电能却是有限的。例如，按照4-20mA发送信号的装置必须引出不大于4mA的电流，否则，装置的电流消耗将影响过程变量。这种节约的双线过程装置能量预算通常限制装置所能提供的功能特性。另一种过程控制工艺减少现场布线的方法要给变送器提供两个传感器输入。这种变送器减少了变送器/传感器的数目，并因此减少布线花费和系统总体花费。这种变送器的一个例子是型号为3244MV多变量温度变送器，可从Rosemout Inc.of Eden Prairie，Minn获得。虽然这种多变量变送器能减少布线花费和系统总体花费，但是它们却通常限于使用包含两个传感器的应用。因此，譬如在应用16个传感器时，就需要8个这种多变量变送器。此外，如果使不同的传感器组单独接地，可能出现接地回路的错误，反而影响过程测量。当前用来克服把许多传感器连到控制室的问题的方法包括将传感器直接连到控制室。例如，如果在需要大量温度传感器的情况下，消费者通常提出“直接布线”的热电偶结构，按照这种结构，热电偶导线将跨越测量点到控制室的距离。这种直接走线的结构通常的花费比采用大量单个或多重传感器变送器的花费要低，然而，需要相当多的布线努力，并且由于走线长，就使过程测量更容易受电噪音的影响。通过提供能实现控制功能的现场安装装置，过程控制工艺已经减小了这种长导线走线的影响。由此，过程控制的某些问题转移到现场部分，以致要提供更快的响应时间、对主控制器更少的依赖性，以及更高的灵活度。在题为“现场安装控制装置(Field-mounted control Unit)”美国专利US 5,825,664中可以发现与这种现场安装装置中的控制功能有关的更多信息。虽然多变量变送器和过程装置所实现的控制功能推动了过程控制的技术，但是仍需要提供要求应用相对众多的传感器，以及要求应用现场加强的控制。2003年6月3日授权给Rosemount Inc.of Eden PrairieMinnesota的William R.Kirkpatrick等人的题为“双线现场安装过程装置”美国专利US 6,574,515描述一种具有用于连接到过程接口部件的多通道双线现场可安装过程装置；本文将其整个结合为参考文献。
技术实现思路
一种在过程控制系统中所用的装置，它包括连接到双线过程控制回路的第一对电连接，所述控制回路包括双线过程变量变送器。第二对电连接，用于连接到具有多输入通道的过程装置的输入通道。一个电部件串联在第一对电连接的第一电连接和第二对电连接的第一电连接之间。所述部件用于和双线过程变量变送器进行数字连接。附图说明图1是采用双线现场安装过程装置的过程控制系统的图解视图；图2是图1中所示过程装置的系统方块图；图3是用于连接到图1装置之输入端的电路图；图4是用于连接到图1中的过程装置的电路示意图；图5是用于连接到图1中的过程装置的电路的示意图。具体实施例方式图1是过程控制系统10的图解视图，所述过程控制系统10包括控制室12，过程控制回路14和过程装置16。过程控制系统可以包括连接到控制室12的单个过程装置，但系统10也可以包括经许多过程控制回路连接到一个或多个控制室的数百个过程装置。本专利技术提供一种方法、装置和系统，其中将过程变量变送器连接到与控制室12连接的双线过程装置。图1是表示分别通过信号变换装置25和31连接到过程变量变送器24和30的可现场安装过程装置16的示意图。信号变换装置25和31将在下面更详细的说明。控制室12通常是远离包括微计算机等装置16的设备。位于控制室12的用户利用微计算机通过过程控制回路14和多个过程装置相互作用，并因此从控制室控制过程。为清楚起见，将控制室12示意为一个单独的方块。然而，在一些控制系统的具体实施例中，控制室12事实上可以连接过程控制回路14至全球计算机网络，例如因特网，以致全世界的用户都可以从传统网页浏览器软件访问过程装置16。回路14是双线过程控制回路。存在许多双线过程通信协议用于与回路14通信，而且可以使用任何适宜的协议。譬如，本专利技术各实施例中可以使用HART协议、FOUNDATION现场总线协议，以及现场总线Profibus-PA协议。回路14给所连接的过程装置提供能量，同时，在许多装置间进行通信。本实施例中的过程装置16包括盖子17和基座19，它们最好都用适宜的塑料材料制成。装置16最好适合利用经回路14接收的电能单独运行，并适用现场安装。图1中示出的过程装置实施例有许多输入端和输出端，并包括适宜的计算电路(图2所示)，用以执行用户制定的控制算法。所说的算法包括大量涉及具体输入到由装置16控制的输出端的逻辑状态。用户可以通过与装置16进行本地接口或经控制回路14与装置16进行通信来改变所说的算法。可以利用比如继电器阶梯逻辑和顺序功能曲线(SFC′s)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过程控制系统中用的信号变换装置，它包括：第一对电连接，连接到双线过程控制电流回路，所述回路包括双线过程变量变送器；第二对电连接，连接到过程装置的电压输入通道；以及电部件，与第一对电连接的第一电连接和第二对电连接的 第一电连接电连接，用于与双线过程变量变送器数字式通信连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：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[美国]