用于包括传感器、测量变换器和控制单元的传统二线制通信链路的隔离单元制造技术

对于包括传感器（１）、测量变换器（２）和控制单元（３）的传统二线制通信链路，设有隔离单元（６），所述隔离单元用于传递不由测量变换器（２）传递的数字信号。因此，在传统二线制通信链路中，在传感器（１）与控制单元（３）之间实现数字通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分用于包括传感器、测量变换器和控制单元的传统二线制通信链路的隔离单元。
技术介绍
在过程自动化技术中使用多种现场用仪表，这些现场用仪表用于获取和/或影响过程变量。对于这种现场用仪表的实例是物位测量仪表、质量流量测量仪表、压力测量仪表以及温度测量仪表、pH氧化还原电位测量仪表、电导率测量仪表等，这些仪表作为传感器获取相应的过程变量物位、流量、压力、温度、pH值或导电率值。所谓的执行器例如阀或泵用于影响过程变量，该阀在管道区段中控制液体的流量，该泵在容器中改变物位。多种这样的现场用仪表由Endress+Hauser⑧公司制造和销售。通常，现场用仪表与上级单元例如管理系统或控制单元相连接。这种上级单元用于过程控制、过程可视化、过程监测。在现场用仪表与上级单元之间的信号传递通常根据已知4-20mA的标准借助于二线制通信链路来进行。在现场用仪表中涉及传感器，因此，由该传感器获取的测量值作为电流信号通过信号线传递到上级单元。在此，传感器的测量范围线性地关于4-20mA的电流信号描绘。现在，多种情况下传感器不是直接地，而是通过测量变换器与控制单元相连接。通常，在测量变换器中，在由传感器提供的输入信号与传送到控制单元的输出信号之间产生电流隔离。除4-20mA的信号传递外，也能够以一些传感器实现数字的双向通信。在过程自动化技术中，这种通信通常根据广泛传播的可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议(HART)标准来进行。因此，传感器可由管理系统配置和参数化。此外，除固有的4-20mA的测量值外，诊断信息也可数字地传递到管理系统。但具有电流信号隔离的传统测量变换器不允许HART信号通过。因此，当具有HART能力的传感器通过这样的测量变换器与管理系统相连接时，具有HART能力的传感器不能数字地与管理系统通信。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，在传感器与控制元件之间提供一种用于现有的模拟的二线制通信链路的隔离单元，该隔离单元不具有上述缺点，该隔离单元尤其是在使用传统测量变换器时额外实现传递HART信号。该任务通过权利要求1中给出的特征来解决。本专利技术的基本思想在于，设置一种用于传统二线制通信链路的隔离单元，该二线制通信链路用于传递数字信号并且可串联到现有电流回路中。从属权利要求中给出了有利的改进。数字信号以有利地方式涉及频移键控(FSK)信号。隔离单元也负责电流信号隔离。附图说明下面根据附图中给出的实施例来详细说明本专利技术。附图表示图1示出具有传统测量变换器的二线制通信链路的示意性视图；图2示出传统测量变换器的示意性视图3示出具有根据本专利技术的隔离单元的二线制通信链路的示意性视图4示出根据第一实施例的根据本专利技术的隔离单元的示意性视图5示出根据第二实施例的根据本专利技术的隔离单元的示意性视图6示出根据图4的实施例详细视图。具体实施例方式图1中详细示出了在传感器与控制单元之间的二线制通信链路。传感器l (例如温度传感器)通过双线Ll将4-20mA的测量信号提供到测量变换器2上。测量变换器2通过另一双线L2与控制单元3，例如SPS (可编程控制器)相连接。控制单元3可例如以未详细示出的方式调控执行器，例如阀。此外，控制单元3通过总线系统5与管理系统IOO相连接。总线系统5例如可涉及现场总线(Profibus)。从传感器1通过第一电流回路Sl进入的4-20mA的测量信号在其被传送到控制单元3上之前在测量变换器2中预处理例如线性化，该测量信号与实际测量的温度值相应。 一种特殊的测量变换器，5Endress+Hauser公司的产品RMA422不仅具有测量信号输入端，而且具有两个测量信号输入端。因此，两个传感器的测量信号可在该测量变换器中例如计算或评估。在测量变换器2中，进行在4-20mA的输入信号与4-20mA的输出信号之间的电流隔离，该输出信号通过第二电流回路S2传送到控制单元3上。通过第二电流回路S2的4-20mA信号，向传感器1供电，但也可以向测量变换器2供电。图2中详细示出了具有电流隔离的典型的传统测量变换器。从传感器1通过第一电流回路Sl进入的4-20mA的测量信号在测量电阻Rhart上拾取，并且在模拟-数字转换器A/D中数字化。该模拟-数字转换器A/D可涉及例如S A转换器。在数字化后，测量信号通过电流隔离的传送器T传送到计算单元30 (例如微控制器)。在计算单元30中进行数字化的测量信号的处理例如线性化或过滤。在处理后，数字测量信号通过数字-模拟转换器D/A重新转换成4-20mA的信号，并且以模拟的形式通过电流回路S2传送到控制单元3上。图2中仅示出用于数字化的4-20mA信号的路径，该信号借助于传送器T被电流隔离。为了简明起见，未示出用于能量传递的路径。在此，同样设置电流隔离。在传送器T中的信号传递可例如感应地通过线圈对或光学地通过光耦合器对来进行。 嵌入在传统测量变换器中的A/D转换器这样来构造，HART信号不能够被传递。HART通信基于带有根据FSK (Frequency Shift Key,频移键控)方法的编码的Bell202通信标准，在该方法中，两个数字参数O和l分配给下面的频率逻辑0=2200赫兹，逻辑1=1200赫兹。图3中示出了根据图1的二线制通信链路，在该通信链路中额外设有根据本专利技术的隔离单元6。在输入侧，根据本专利技术的隔离单元6接入到两个双线中的一个L1中；在输出侧，相应地接入到两个双线中的一个L2中。传感器i、隔离单元6的信号输入端El和测量变换器2的信号输入端IN是第一 4-20mA电流回路Sl的部分。相应地，对于控制单元3、隔离单元6的信号输出端Al和测量变换器2的信号输出端OUT，是第二 4-20mA电流回路的部分。单个部件各自通过流动在第二电流回路S2中的电流被供电。测量变换器2传递模拟的4-20mA的信号。根据本专利技术，隔离单元6仅电流隔离地传递HART信号。图4中详细示出了隔离单元6的第一实施例。隔离单元6的信号输入端E1与HART调制解调器7a相连接。HART调制解调器7a通过传送器T与另一个HART调制解调器7b通信。电流隔离在传送器T中感应地通过各两个线圈对9a/8a或8b/9b来进行。HART调制解调器7b与隔离单元6的信号输出端Al相连接。图5中详细示出了隔离单元6的替代的构型，其具有信号输入端Er和信号输出端Al'。在输入侧，HART连接器13设有DC/DC转换器14。通过DC/DC转换器14编码装置10a以及微控制器ll被供电。在编码装置10a中，将HART信号编码或解码。微控制器11与编码装置10a通信，以发送或接收HART信号。此外，微控制器与第二编码装置10b通过传送器T相连接。由线圈对或由光耦合器对构成传送器T，可通过该线圈对或光耦合器对以简7单方式电流隔离地传递数字信号。在输出侧也设有HART连接器13和DC/DC转换器14。从传感器1进入的HART信号由编码装置10a接收，并且以数字 的形式传送到微控制器11。从微控制器11产生的数字信号通过线圈对 12a、 12b传递到编码装置10b。编码装置10b相应地调控HART连接 器13，因此，HART信号可传送到控制单元3。通过图4或图5中示出的隔离单元6,以简单的方式实现了通过 电流隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于传统二线制通信链路的隔离单元，所述二线制通信链路包括传感器、测量变换器和控制单元，其中，为了电流隔离的目的，所述测量变换器将从所述传感器通过第一电流回路而到达的模拟测量信号数字化，并且为了通过第二电流回路传递到所述控制单元而将数字化的模拟测量信号转换回模拟测量信号，其特征在于，所述隔离单元（６）用于在所述传感器（１）与所述控制单元（３）之间传递数字信号，并且在输入侧能够串联到所述第一电流回路Ｓ１中且在输出侧能够串联到所述第二电流回路Ｓ２中。

【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：迈克尔科恩，迈克尔康拉德，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔韦泽两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]