一种用于在监测或者控制工业过程中使用的过程现场装置，包括第一回路终端和第二回路终端，所述第一回路终端和第二回路终端被构造成与二线式工业过程控制回路耦合。现场装置电路被构造成监测或者控制工业过程的过程变量。所述现场装置电路由来自二线式工业过程控制回路的功率供电。电流调节器与所述二线式工业过程控制回路、所述第一终端和第二回路终端以及所述现场装置电路串联连接。所述电流调节器被构造成控制流过所述二线式工业过程控制回路的回路电流。电压调节器与所述电流调节器并联连接并且与所述二线式工业过程控制回路、所述第一终端和第二回路终端以及所述现场装置电路串联连接。所述电压调节器被构造成控制所述现场装置电路上的电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于监测或者控制工业过程的类型的过程现场装置。特别地，本专利技术涉及现场装置电路，其由从二线式工业过程控制回路接收的功率或能量(power)供电。
技术介绍
工业过程用在各种应用场合。例如，这个系统用于产生或者控制过程流体。示例包括炼油厂、食品生产、纸浆生产等。在这种工业过程中利用过程流体。过程流体的各种过程变量被监测或控制。示例性过程变量包括温度、压力、流量(flow rate)、液位等。在工业过程中，过程现场装置用来测量和/或控制过程变量。测量过程变量的现场装置通常是指过程变量变送器。用来控制过程变量的现场装置可以是指过程变量控制器。在许多工业过程中，过程现场装置与诸如控制室之类的集中站(centralized station)通信。过程变量被传送至控制室，而控制室内的仪器可以通过将控制信号传送给过程变量控制器而控制过程。许多工业过程装置利用二线式工业过程控制回路与过程现场装置通信。在这种构造中，过程控制回路上的电流电平可以设成表示所测过程变量的值、或者设成表示用于控制过程变量的期待值的值。一个示例是根据HART 通信标准运行的二线式过程控制回路。在这种构造中，通过过程控制回路的电流电平(current level)可以被控制以表示过程变量，并且通过将数字信号调制到模拟电流电平上而传送附加的数字信息许多过程现场装置被构造成由用于传送信息的同一个二线式过程控制回路供电。二线式过程控制回路可以耦合到单个现场装置或者多个现场装置(“多支路 (multi-drop)”)。这限制了过程现场装置可获得或可用的功率。在许多实例中，希望的是使过程现场装置的电路可用的功率量最大化。
技术实现思路
一种用于在监测或者控制工业过程中使用的过程现场装置，包括被构造成与二线式工业过程控制回路耦合的第一回路终端和第二回路终端。现场装置电路被构造成监测或者控制工业过程的过程变量。所述现场装置电路由来自二线式工业过程控制回路的功率供电。电流调节器与所述二线式工业过程控制回路、所述第一回路终端和第二回路终端以及所述现场装置电路串联连接。所述电流调节器被构造成控制流经所述二线式工业过程控制回路的回路电流。电压调节器与所述电流调节器并联连接并且与所述二线式工业过程控制回路、所述第一回路终端和第二回路终端以及所述现场装置电路串联连接。所述电压调节器被构造成控制所述现场装置电路上的电压。附图说明图1是工业过程控制或者监测系统的简化示意图。图2是显示图1中的过程现场装置的简化方框图。图3是用于现有技术中的过程现场装置的功率体系结构的方框图。图4是用于现有技术中的采用功率收集技术的过程现场装置的功率体系结构的简化方框图。图5是用在图4的电路中的现有技术中的串联调节器的电路示意图。图6是根据本专利技术的用于为过程现场装置供电的功率体系结构的简化方框图。图7是图6中的电路的电路示意图。具体实施例方式本专利技术提供一种用于从过程现场装置中的二线式过程控制回路中回收或者“收集 (scavenging) ”功率的方法和装置。在一个构造中，本专利技术包括与过程控制回路串联且相互之间并联的电流调节器和电压调节器。过程电场装置电路与电流调节器/电压调节器串联并且由来自二线式过程控制回路的功率供电。大容量电容器可以用来与过程现场装置电路并联以储存功率。图1是工业过程控制或者监测系统100的简化框图，该工业过程控制或者监测系统100被构造成控制或者监测过程管路102中运送的过程流体。现场装置104与过程管路耦合，并通过二线式过程控制回路108与中央控制室106通信。控制器106被模型化为电阻器110和电源112。二线式过程控制回路可以遵循任何适当的通信协议。例如，HART 通信协议，其中，过程变量由流经回路108的电流L表示，电流L的范围从低值4mA到高值 20mA。可以将数字信息调制到回路电流込上，用于传送附加的信息。在另一个构造中，过程控制回路108仅载送数字信息。现场装置104被图示为包括过程接口元件120。如果现场装置104被构造为过程变量变送器，则过程接口元件120可以包括诸如压力传感器、温度传感器等的传感器。类似地，如果现场装置104被构造成过程变量控制器，过程接口 120可以被构造成诸如传动装置之类的用于控制阀的位置的控制元件，加热元件等。图2是显示现场装置104的电路的简化方框图。现场装置104包括现场装置电路 140。现场装置104包括回路终端136和138，它们用来与过程控制回路108耦合。现场装置电路140包括，例如，微处理器142，以及为图示的其它电路。如果现场装置104被构造成过程变量变送器，那么现场装置电路140用来感应来自接口元件120的过程变量。类似地， 如果现场装置104被构造成过程变量控制器，那么现场装置电路140被构造以控制接口元件120。正如以下更详细地说明的那样，电源电路146被图示为与过程控制回路108串联。 电源电路146还用来接收或传送过程控制回路108上的信息并与现场装置电路140耦合。如上所述，在正常运行期间，过程控制回路108载送范围在4mA和20mA之间的回路电流。然而，一些回路供电的装置具有低值报警特征，其在装置故障的情况下引起回路电流下降至范围之外(低于4mA)。低值报警电流可以低至3. 6mA。这对静态电流(quiescent current)设定了下限，该静态电流能够被现场装置之内的电子电路所利用以在3. 6mA或更小的电流下运行。可用的功率用于为传感器、测量电路、调节器电路、执行软件算法的微控制器供电，以及用于许多其它功能。许多过程装置具有采用串联调节器和分路调节器(shunt regulator)的电功率体系结构。图3是现有技术中的这种构造的简化示意图，其中，现场装置160包括耦合至二线式过程控制电路的终端162和164。串联调节器166与过程控制回路和现场装置160的电路168串联。分路调节器170与回路终端162和164并联并且用来在终端162和164之间分流电流。感应电阻器172为分路调节器170提供电压，从而将与回路电流Lp相关的反馈提供给分路调节器170。串联调节器166将被调节的电压提供给装置电子设备168，所述装置电子设备包括传感器、A/D、微控制器等。分路调节器170负责将回路电流控制在预期电流电平。调节器170接收来自电路感应电阻器172的反馈，电路感应电阻器172能够控制回流电路II。分路调节器170接收来自数字-模拟转换器的与DC电流电平相关的输入信号，例如，4-20mA信号。调节器170接收来自HART 调制解调器的与输出(被传送的)HART 数字信息相关的第二输入信号。HART 协议将置于过程控制回路上的被传送信息控制为具有受调制的ImA峰到峰(peak to peak)电流波形。因此，为了HART 信息，分路调节器170必须调制回路士0. 5mA。使回路电流提高0. 5mA并不困难。然而，分路调节器170不能在回路上施加负电流。因此，为了使回路电流降低0. 5mA，必须有至少0. 5mA的偏流已经流过调节器170。这暗示着必须为分路调节器170保留可用电流之外的0. 5mA电流，以允许 HART 通信从而在低值报警电流电平下起作用；这是可用电流的14%。装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于在监测或者控制工业过程中使用的过程现场装置，包括：第一回路终端和第二回路终端，所述第一回路终端和第二回路终端被构造成耦合至二线式工业过程控制回路；现场装置电路，所述现场装置电路被构造成监测或者控制工业过程的过程变量，所述现场装置电路由来自二线式工业过程控制回路的功率供电；电流调节器，所述电流调节器与所述二线式工业过程控制回路、所述第一回路终端和第二回路终端以及所述现场装置电路串联连接，所述电流调节器被构造成控制流过所述二线式工业过程控制回路的回路电流；和电压调节器，所述电压调节器与所述电流调节器并联连接并且与所述二线式工业过程控制回路、所述第一回路终端和第二回路终端以及所述现场装置电路串联连接，所述电压调节器被构造成控制所述现场装置电路上的电压。
【技术特征摘要】
2010.05.11 US 61/333,508;2011.05.02 US 13/098,6781.一种用于在监测或者控制工业过程中使用的过程现场装置，包括第一回路终端和第二回路终端，所述第一回路终端和第二回路终端被构造成耦合至二线式工业过程控制回路；现场装置电路，所述现场装置电路被构造成监测或者控制工业过程的过程变量，所述现场装置电路由来自二线式工业过程控制回路的功率供电；电流调节器，所述电流调节器与所述二线式工业过程控制回路、所述第一回路终端和第二回路终端以及所述现场装置电路串联连接，所述电流调节器被构造成控制流过所述二线式工业过程控制回路的回路电流；和电压调节器，所述电压调节器与所述电流调节器并联连接并且与所述二线式工业过程控制回路、所述第一回路终端和第二回路终端以及所述现场装置电路串联连接，所述电压调节器被构造成控制所述现场装置电路上的电压。2.如权利要求1所述的过程现场装置，该过程现场装置还包括与所述现场装置电路并联连接的被构造成储存电能的大容量电容器。3.如权利要求1所述的过程现场装置，该过程现场装置还包括分路电流调节器，所述分路电流调节器被构造成响应于测量到的过程变量控制流经过过程控制回路的回路电流。4.如权利要求1所述的过程现场装置，其中所述电流调节器被构造成将数字信号调制到流过所述二线式工业过程控制回路的回路电流上。5.如权利要求4所述的过程现场装置，其中所述现场装置电路包括与电流调节器耦合的被构造成调制所述数字信号的调制解调器。6.如权利要求1所述的过程现场装置，其中所述二线式工业过程控制回路根据 HART 通信协议运行。7.如权利要求1所述的过程现场装置，其中所述回路电流在4mA和20mA之间变化并表示测量到的过程变量。8.如权利要求1所述的过程现场装置，其中所述电压调节器包括与所述二线式工业过程控制回路和具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·P·舒尔特，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US
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