现场仪表的供电输入电路制造技术

一种现场仪表（１０）包括输入电路（２６），输入电路（２６）具有一个与电源相连接的晶体管桥式整流器（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）。所述晶体管桥式整流器（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）在结构上可由电源向所述现场仪表（１０）的其它部分提供供电。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种现场仪表。更具体地说，本专利技术涉及一种由通信回路接收供电的现场仪表的输入电路。制造业和其它需进行过程控制的环境中采用过程控制系统，以监测和控制运行过程操作。在常规的过程控制系统中，将一些仪表放置在现场，以实施过程控制。这类仪表(通常称之为现场仪表或变送器)一般包括外围设备及支持外围设备的电路系统。现场仪表被接入通信回路(即过程控制系统的网络部分)，并通过通信回路向过程控制系统的其它部分发送信息。通信回路一般为双线回路，可为现场仪表的操作提供电源。回路中的通信通过现场总线标准来实现，该标准是一种数字通信规约。典型的现场仪表一般包括变送器，过程变量控制电路或现场控制器。变送器包括传感器，它被安装在现场，并对诸如压力、温度或流量等过程变量进行监测。发信机接入通信回路并将信息通过通信回路发送到一个监测该过程操作的控制器。采用现场总线标准的变送器通信可使两个及多个变送器接入到一个通信回路之中，向控制室发送检测到的过程变量。ISA50．02-1992中第11章描述了适应这种通信的现场总线标准。HART标准为适用于4-20mA过程变量信号数字通信的另一个通信标准。如果现场仪表中包括过程变量控制电路，外围设备通常为阀门或其它可控制设备，用于对过程的某些方向进行控制。对阀门的位置及其它期望参数进行监测，通过过程变量控制电路控制阀门使其处于期望位置。常规的过程变量控制电路包括微处理器，微控制器，或其它合适的控制器，它们可进行计算、信号修正和便利通信回路中的通信。如果现场仪表为一安装在现场的控制器，它本身不包括外围设备。它被接入通信回路之中，一般是对多个变送器进行轮询，以接收反映一个或多个受检测参数的指示信号。这样，现场安装的控制器进行所期望的计算，并将综合结果信号通过通信回路送至过程控制系统的其它部分，以便使用。无论在何种情况下，现场仪表均是通过通信回路进行交流电流或直流电压供电的。当采用交流电流供电时，现场仪表中的输入电路对交流信号进行整流，以便给现场仪表的其它电路系统进行供电。当采用直流电压供电时，希望现场仪表在结构上可使直流电压源按任何极性都可与现场仪表相连接(即不管正和负电源供给端相对于现场仪表的具体取向如何，现场仪表都能工作)。已有的现场仪表包括一个二极管桥接整流电路。然而，这样一种电路将在其两端间产生大约0．6伏到1．4伏的电压降。因此，供给现场仪表其它部分的电压会明显小于电源端口所供给的电压。这将使电源效率及桥式整流器的最大输出电压降低。一种现场仪表包括一个由晶体管桥式整流器组成的、可与电源相连接的输入电路。晶体管桥式整流器的结构可保证电源对现场仪表其它部分的供电。在一个最佳实施例中，现场仪表包括外围设备，即用于控制过程变量的可控设备。这种设备一般为阀门。外围设备存取电路包括一个用于控制阀门的过程变量控制电路。在另一实施例中，外围设备包括传感器，用以检测过程变量。外围设备存取电路包括一变送器，用于接收传感器信号并将其传送给控制设备，控制设备接收传感器信号并根据所接收的传感器信号对某一过程实施控制。在又一实施例中，现场仪表包括一现场控制器。控制器的连接使其可通过通信回路进行通信。附图说明图1为一根据本专利技术的现场代表与通信回路相连接的简要方框图。图2表示现有技术中的输入电路。图3为根据本专利技术的输入电路的一个实施例。图4为根据本专利技术的输入电路的第二个实施例。图5表示本专利技术第二实施例中输入电路中的部分电路。图6对图5所示输入电路的部分电路给以更详细的说明。图7表示本专利技术在现场总线多站结构中的实施。图1为依据本专利技术的现场仪表10的简要方框图。现场仪表10在结构上可按变送器、过程变量控制器、或现场控制器进行构造。在现场仪表作为变送器或过程变量控制器进行构造的实施例中，现场仪表10包括外围设备12及外围设备存取电路14。外围设备存取电路14接入通信回路16。在现场仪表作为现场控制器进行构造的实施例中，现场仪表10可能没有外围设备12(或下面述及的变换器电路)。通信回路16为一可选择4-20mA回路，同控制室或电源15相连接。控制室15可按已知方法用一电压源17和电阻器19串联来设计。现场仪表10完全通过通信回路16进行供电，并可在电压源或电流源两种模式下工作。在电流源供电模式中，通过通信回路16向现场仪表10的输入端供给电流，从而实现对现场仪表10的供电。在一个最佳实施例中，以约为16KHz的交流作为电源。通信信号以约为1MHz的频率叠加在交流电流之上。在电压源供电模式中，通过通信回路16向现场仪表10的输入端施加一对称电压，从而实现对现场仪表10的供电。在电压源模式中，与现场仪表10的输入端相连接的导线同时也传送数字通信信号。在一个最佳实施例中，现场仪表10被看作是一电流吸收器，从回路16吸收约为10mA的电流。通信信号叠加在具有约9mA的峰值的该10mA电源电流信号上。如果按变送器或过程变量控制电路构造现场仪表10，则现场仪表10包括外围设备12，变换器电路21，处理电路系统22接口电路24，电源输入电路26和可选择的电容隔离电路25。如果按变送器构造现场仪表10，外围设备12为检测与过程参数有关的过程变量的传感器，过程参数包括温度、压力、或流量等。外围设备12将反映过程变量的传感器信号送给变换器21，变换器21将信号变换为数字形式并将其提供给处理电路系统22，处理电路系统22对过程变量进行处理。处理电路系统22可修正(或补偿)传感器的误差，或对过程变量进行其它运算，并且是以微处理器的形式加以实现。处理电路系统22与接口电路系统24相连接并对接口电路系统24进行控制，并通过输入电路26和可选择电容隔离电路25由通信回路发送一反映修正后过程变量的信号。在现场仪表10包括一过程变量控制电路的实施例中，外围设备12通常包括一可控制设备，例如阀门或者开关，用以控制过程的某些参数。在这一实施例中，处理电路系统22通常包含一微处理器、一微控制器或其它适合的控制电路，通过接口24接收通信回路16传送的命令，并根据所接收的命令控制外围设备12。在本实施例中，变换器电路21为数一模转换器或其它适当的转换器，将电路22的数字控制信号变换为模拟信号(或在适当场合仍维持其为数字信号)，从而使模拟信号可送至包括外围设备12的阀门上去。在这一实施例中，现场仪表10还可包括电流一压力控制器。处理电路系统22通过接口24由通信回路16接收一控制电流，通过控制阀门等使控制电流转换为压力。在这样的实施例中，处理电路系统22在实施这类控制的过程中还会接收来自外围设备12的反馈信号。在现场仪表10为一现场控制器的实施例中，它可能没有附加的外围设备12或变换器电路21，而是通过通信回路16控制器对一个或多个变送器进行轮询并接收反映受检测参数的信号。处理电路系统22根据所接收的信号进行所需要的计算并将结果通过回路16进行输出，以便过程控制系统其它部分使用。电容隔离电路25是可选择的，在1994年6月7日申请的美国专利申请流水号08／225，237中对其有更详细的说明，上述专利申请转让给了该申请的受让人，其题目为“具有防止储能泄露的电路系统的变换器”，在此对其做一简介，以便参考。概要地说，电容隔离电路25包括一个连接在通信回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过程控制系统中的现场仪表，其特征是包括：外围设备；与所述外围设备连接的外围设备控制电路；及与所述外围设备控制电路相连接并可与通信回路相连的电源输入电路，其包括一个由晶体管构成的桥式整流器，从所述通信回路接收供电并对外围设备存 取电路进行供电。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬D安德森，西欧多勒L约翰逊，布赖恩S扎克，米切尔A欧门，西欧多勒H施纳勒，戴维E特茨拉夫，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]