用于预测性限制双线仪器总线中的功耗的总线仪器和方法技术

提供一种总线仪器（10），该总线仪器（10）配置成预测性地限制功耗且适于与双线仪器总线一起使用。该总线仪器（10）包含传感器（13）、分流调节器（14）和控制器（20）。该控制器（20）配置成产生在回路电流IL变化之后将可用于总线仪器（10）的预测可用功率Ppredicted，将预测可用功率Ppredicted与包含控制器功率Pcontroller加上传感器功率Psensor的当前时间功率Pt0进行比较，且如果预测可用功率Predicted小于控制器功率Pcontroller加上传感器功率Psensor，则减小传感器功率Psensor。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于双线仪器总线的总线仪器和方法，且更具体而言涉及用于预测性 限制双线仪器总线中的功耗的总线仪器和方法。
技术介绍
总线回路(bus loop)常用于连接诸如在工业环境中的各种仪器。总线回路可以 向总线仪器提供电力。总线回路可以实现总线仪器和(多个)外部装置之间的通信。例如， 总线回路常用于报告总线仪器测量且还可以实现总线仪器的控制。一个总线回路协议是双线总线协议，因为内在功率限制，有时被称为4-20微安 (mA)总线。该总线协议可以用于简单地仅使用两个导线将仪器连接到总线，其中两个导线 提供电力和电子通信。这种总线协议可以用在危险或爆炸环境中，例如在这些环境中，由于 安全原因，电力是受限的。公共双线总线协议中的测量值的通信包含控制和改变汲取电流，使之处于预定范 围，诸如4至20mA之间。在这种总线协议中，通过控制总线回路中的回路电流为4mA表示 零流条件。根据双线总线协议，小于4mA的总线回路电流不是有效的测量，且可以包含总线 仪器的通电阶段或一些其他方式的信令。同样，最大流量可能导致总线仪器控制总线回路 电流约为20mA。主机(host)系统连接到双线总线回路且提供调节的电力且接收从所有相连的总 线仪器用信号发送的通信。主机系统转换电流量(即，测量值)且将测量值传递到诸如监控 计算机的外部装置。受限的电流和受限的电力可能是有问题的。总线仪器必须准确和可靠地操作而不 能超过电流限制。总线仪器中增加的功率需求可能导致仪器的电流需求超过可用协议规定 的量。而且，在最小流量的条件下，双线总线仪器不能消耗多于4mA的电流。这种低电流水 平可能是有问题的，且可能是不足以操作总线仪器的电流。在一些实施例中，如果功耗达到或超过可用功率限制，则可能导致错误条件。在一 些实施例中，错误条件可能导致总线仪器的故障或不可靠操作。在一些实施例中，错误条件 可能导致总线仪器中处理器或多个处理器的重置。因此，在所有可能条件下，希望总线仪器的功耗保持低于可允许功率限制。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，一种总线仪器配置成预测性地限制功耗且适于与双线仪 器总线一起使用，该总线仪器包含传感器；分流(shunt)调节器，配置成分流过度电流；以及控制器(controller)，耦合到该分流调节器和传感器(sensor)，其中该控制器配置成 产生在回路电流込变化之后将可用于总线仪器的预测(predicted)可用功率Ppredieted，将预测可用功率Ppredi。ted与包含控制器功率P。。nte。llCT加上传感器功率Psmsw的当前时间功率Pttl 进行比较，且如果预测可用功率Pralirted小于控制器功率P。。nte。llCT加上传感器功率psms ，则 减小传感器功率Psms 。优选地，控制器还配置成从传感器接收测量值且从该测量值产生预测回路电流L next，其中使用预测回路电流I^xt产生预测可用功率Ppredi。ted。优选地，减小传感器功率Psmstff包含减小提供到传感器的传感器电流Isms 。优选地，控制器还配置成确定回路电阻&和电源电压(supply voltage) Vs。优选地，确定回路电阻&和电源电压Vs包含以下预备步骤测量预定第一回路电 流Iu处的第一回路电压Vu，测量预定第二回路电流U处的第二回路电压\2，以及从第一 和第二回路电压Vu和\2以及第一和第二回路电流Iu和U确定回路电阻&。在本专利技术的一个方面中，一种用于预测性地限制双线仪器总线的总线仪器中的功 耗的方法，包含产生预测可用功率Ppredi。ted，该预测可用功率Ppralirtral将在回路电流込变化之后可用于 总线仪器；将预测可用功率Ppralirtral与包含控制器功率P。。nte。llCT加上传感器功率Psmsw的当前时 间功率Pttl进行比较；以及如果预测可用功率Ppralirtral小于控制器功率P。。nte。llCT加上传感器功率psms ，则减小传 感器功率Psms 。优选地，该方法还包含从传感器接收测量值且从该测量值产生预测回路电流L next，其中使用预测回路电流I^xt产生预测可用功率Ppredi。ted。优选地，减小传感器功率Psmstff包含减小提供到传感器的传感器电流Isms 。优选地，该方法还包含确定回路电阻&和电源电压Vs的预备步骤。优选地，确定回路电阻&包含以下预备步骤测量预定第一回路电流Iu处的第一 回路电压Vu，测量预定第二回路电流L处的第二回路电压\2,以及从第一和第二回路电 压Vu和N12以及第一和第二回路电流Iu和U确定回路电阻&。附图说明在所有附图上，相同的参考数字代表相同的元件。应当注意，附图不一定按比例示出ο图1示出根据本专利技术的实施例的总线回路系统。图2示出根据本专利技术的实施例的控制器。图3是根据本专利技术的实施例用于预测性限制双线仪器总线的总线仪器中的功耗 的方法的流程图。具体实施例方式图1-3以及下面的描述示意了特定示例以教导本领域技术人员如何利用本专利技术 的最佳模式。用于教导本专利技术原理的目的，一些常规方面被简化或省略。本领域技术人员 应当意识到本专利技术的范围内的这些示例的变型。本领域技术人员应当意识到下面描述的特 征可以以各种方式组合以形成本专利技术的多种变型。因此，本专利技术不限于下面描述的特性示例，且仅由权利要求及其等价限定。图1示出根据本专利技术的实施例的总线回路系统100。总线回路系统100包括主 机系统1、双线总线回路4以及连接到双线总线回路4的总线仪器10。主机系统1可以包 括电源2、信令电阻器(signaling resistor) Rs以及耦合到信令电阻器&的测量装置3。 在一些实施例中，总线回路系统100可以包括内部安全(intrinsically safe) (I. S.)栅 (barrier)(见虚线)。I. S栅可以包含设计为防止危险环境的物理栅。主机系统1在双线总线回路4上产生回路电压\和回路电流Ip回路电压\诸 如可以通过内部安全(I. S.)协议或其他危险或爆炸保护协议基本上限定或限制。在一些 双线总线回路系统100中，回路电压Vl设置在16至36伏特(V)之间。回路电压VL依赖于 电源电压Vs和回路电流Ip回路电流L由控制器20设置但是被适用总线或I. S.协议约 束。因此，控制器20可以以受限的方式改变回路电流Ip在这种协议中，回路电流、可以 限制为不大于24mA，且典型范围为4mA到20mA (或IOmA至20mA)，以将测量值传送至主机 系统1。然而，其他回路电流值是可以预期的且处于说明和权利要求的范围内。而且，电源 2提供的回路电压\可以不固定且可能需要被测量以确定功率。回路电压\可以偏离电 源电压Vs。电源L流经信令电阻器&且形成可变电压。测量装置3测量信令电阻器&两端 形成的电压且将电压转换成测量信号。因此，回路电流l·将来自传感器13和控制器20的 测量传输到主机系统1且最终传输到(多个)外部装置。另外，如有需要，数字通信信令可以 叠加在回路电流込上。总线仪器10可以包含任何方式的仪器。出于说明目的，总线仪器10可以包含流 量计。当总线仪器10是包括Coriolis流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种总线仪器（１０），配置成预测性地限制功耗且适于与双线仪器总线一起使用，该总线仪器（１０）包含：传感器（１３）；分流调节器（１４），配置成分流过度电流；以及控制器（２０），耦合到该分流调节器（１４）和传感器（１３），其中该控制器（２０）配置成产生在回路电流ＩＬ变化之后将可用于总线仪器（１０）的预测可用功率Ｐｐｒｅｄｉｃｔｅｄ，将预测可用功率Ｐｐｒｅｄｉｃｔｅｄ与包含控制器功率Ｐｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ加上传感器功率Ｐｓｅｎｓｏｒ的当前时间功率Ｐｔ０进行比较，且如果预测可用功率Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ小于控制器功率Ｐｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ加上传感器功率Ｐｓｅｎｓｏｒ，则减小传感器功率Ｐｓｅｎｓｏｒ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种总线仪器(10)，配置成预测性地限制功耗且适于与双线仪器总线一起使用，该 总线仪器(10)包含传感器(13);分流调节器(14)，配置成分流过度电流；以及控制器(20)，耦合到该分流调节器(14)和传感器(13)，其中该控制器(20)配置成产生 在回路电流L变化之后将可用于总线仪器(10)的预测可用功率Ppralirtral，将预测可用功率 Predicted与包含控制器功率P。。nte。llCT加上传感器功率Psmsm的当前时间功率Pttl进行比较，且 如果预测可用功率Pyirtral小于控制器功率P。。nte。llCT加上传感器功率psms ，则减小传感器功sensor°2.根据权利要求1所述的总线仪器(10)，其中该控制器(20)还配置成从该传感器 (13)接收测量值且从该测量值产生预测回路电流Iyext，其中使用预测回路电流Iyext产生 预测可用功率Ρρ—。3.根据权利要求1所述的总线仪器(10)，其中减小传感器功率Psmsm包含减小提供到 传感器(13)的传感器电流Isms 。4.根据权利要求1所述的总线仪器(10)，其中该控制器(20)还配置成确定回路电阻& 和电源电压Vs。5.根据权利要求1所述的总线仪器(10)，其中该控制器还配置成测量预定第一回路 电流Iu处的第一回路电压vu，测量预定第二回路电流U处...

【专利技术属性】
技术研发人员：WM曼斯菲尔德，CB麦卡纳利，PJ海斯，
申请(专利权)人：WM曼斯菲尔德，CB麦卡纳利，PJ海斯，
类型：发明
国别省市：US