过程仪表设备的现场设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于过程仪表的现场设备、尤其是量值变换器(1)，所述现场设备具有模拟输出端(30)，在其上能连接用于传输模拟输出信号(7)的双芯导线(10，11)。计算单元(5)通过装置(12a，12b，12c，12d)与模拟输出电路隔离直流。为了监视模拟输出信号(7)的产生，一方面设置有用于脉宽调制的、在用于隔离直流的元件(12b)之后采集的数字信号(13)的回读信道(12c，15)，并且另一方面设置有用于监视模拟输出信号(7)是否保持与比较信号(17)的预定最大偏差的装置(18，19)，该比较信号与模拟输出信号(7)一样通过低通滤波器由脉宽调制的数字信号(13)产生。新型的监视装置的优点在于，尤其是在瞬时信号情况下，能够更快地探测出错误情况并且由此在更短的时间内采取适合对该错误情况作出反应的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及了一种根据权利要求1的前序部分、用于过程仪表的现场设备、尤其是量值变换器，其具有模拟输出端，在该模拟输出端上能连接用于传输模拟输出信号的双芯导线。
技术介绍
在自动化技术中，通常使用用于过程仪表的现场设备，其例如用于检测和/或影响过程变量，并且通过自动化网络彼此相连，用于交换数据。检测作为过程变量的物理或化学参数的现场设备通常被称为为量值变换器，这是因为该量值变换器将相应的参数转换成测量值并且例如，将其输出给上级的控制站或将其作为实际值输出给调节器用于进一步处理。这种量值变换器的实例有用于液位、质量流、压力、温度、PH值、传导性等的量值变换器。EP 1 192 614 Bl公知了一种量值变换器，该量值变换器将物理或化学的测量参数转换成与测量值相应的，能在双芯导线中传输的模拟输出信号。为此设置有适用于物理或化学测量参数的传感器、串联的模拟/数字转换器、后接的计算单元以及被计算单元控制的、能连接在双芯导线上的输出电路。该传感器将测量参数转换成传感器信号，该传感器信号在模拟/数字转换器中被数字化并且在计算单元中被处理成额定值，利用该额定值通过输出电路中的调节装置对双芯导线上的模拟输出信号进行调整。作为电流预设值的数字额定值在输出电路中首先利用在数字/模拟转换器转换成模拟电流额定值，并且通过随后的调节电路转换成模拟回路电流。在使用用于电流/电压转换的测量元件的情况下获得回路电流的实际值。可以使用也被称为分路(Shunts)的低欧姆电阻器作为简单的测量元件。因此产生的、和回路电流的额定值成比例的电压信号被输送给比较装置，该比较装置用于形成模拟电流额定值和回路电流的实际值的控制偏差。根据该控制偏差，实现为具有集成运算放大器的模拟控制器的控制器，为了调节该控制偏差，确定了用于调节元件的调节信号，该调节元件通过用于调制回路电流的晶体管电路构成。同时借助模拟/数字转换器将所测得的回路电流的模拟实际值数字化并且将其作为数字实际值输送给计算单元。计算单元因此能够求出数字实际值和数字额定值之间的偏差，并且通过对额定值进行相应的补偿对偏差做出反应。若出现不允许的大偏差，则将该偏差告知现场设备的使用者。这可以通过用于传送或显示信息的数据接口和/或显示装置来实现，该信息与求出的偏差相关并且因此与测量误差相关。该数据接口是输出电路的组成部分并且能够根据HART-协议经过双芯导线来实现数据通信。利用数据传输率为1200bits/sec的相位固定的频率调制来实现根据HART协议的数据通信。将该振幅应小于600 μ A的频率调制的电信号以公知的方式叠加在4至20mA的接口的模拟输出信号上。DE 10 2007 059 847 Al公知了一种具有模拟输出端的现场设备，其中可以探测出回路电流的调节器或调节元件的错误功能。对此借助比较器在保持预定的值范围的情况下监视调节信号。当超过值范围时，显示信号标记所示出的错误情况并且能够采取适用的方法来处理错误。这可以例如，通过双芯导线向设置在上游的控制站输出错误报告或通知维护需求和/或接收现场设备的安全情况。在模拟信号中通过电流电平示出安全状态，该电平大于22. 6mA或小于3. 5mA。在根据正确的功能监视模拟输出电路时，在使模拟信号变平滑时所必须使用的低通滤波器通常会出现问题。尤其是当使用用于数字/模拟转换的、具有串联的低通滤波器的有利的脉冲宽度调制器时，应将模拟输出信号限制在小于25Hz的带宽下的低通滤波器是模拟输出电路的主要部分。另外，在根据正确调整的值监视模拟输出电流时，当为此使用了低通滤波器时，问题则在于去除用于传输数据的叠加的频率调制的信号。低通滤波器总是导致信号延迟，从而使得在输出端处所测量的、用于监视的电流值相对于数字值明显延迟，该数字值被用于在模拟输出电路的数字/模拟转换器处产生模拟输出信号。此外，低通滤波器通常没有固定的群延时时间，从而使得在过渡区域中错误地提供了瞬时信号。由此无法以简单的方式在监视装置中利用相应的在数字/模拟转换器上给出的数字值的延迟来补偿模拟输出电路中的信号延迟。克服上述问题的可能性在于，关闭具有来自监视过程的瞬时信号变化曲线的时间窗。但监视要以输出电流的在最小时间间隔上固定的额定值为前提条件。但由于无法确定在预定的时间间隔中是否能够满足该条件，所以由此无法保证最大的、在其中探测到模拟输出电路的错误状态的持续时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现一种带有模拟输出端的用于过程仪表的现场设备，在该现场设备上可连接有用于传输模拟输出线号的双芯导线。在该现场设备中能够对带有更好的精确性和/或对信号变化曲线要求更小的模拟输出信号的产生电路进行监视。为了实现该目的，开头所述类型的新型现场设备具有权利要求1的特征部分中所给出的特征。从属权利要求中说明了本专利技术有利的改进方案。本专利技术具有以下优点，S卩，可以持续激活模拟输出电路的监视并且实际上不需要监视在其中中断的时间窗。因此可以在没有明显延迟的情况下探测出模拟输出电路的误差功能。由此可以在出现误差功能的情况下相对较快地将现场设备引入安全状态中。以有利的方式，能对于各种类型的信号变化曲线，例如对于台阶状的、阶梯状的或斜坡状的过程，同样也对于模拟输出信号的固定变化曲线，应用该监视。由于只有数字信号通过用于隔离直流的装置进行传输，以有利的方式取消在模拟输出电路中用于模拟隔离直流的消耗。关于模拟输出电路的制造成本有利的是，由于借助脉宽调制以及随后的低通滤波来进行转换，因此可以放弃成本高昂的数字/模拟转换器。 由于在模拟输出电路的模拟部分中实现了滤波器，因此对此也不再需要复杂的软件，该软件需要占用计算单元所用的大部分计算功率。以尤其有利的方式，改进本专利技术的现场设备能够对产生模拟输出信号的电路完全监视。借助用于脉宽调制的数字信号的回读信道，由此同样也可以识别用于隔离直流的装置中的错误，倘若单独通过监视模拟输出信号是否保持(Einhalten)与比较信号的预定最大偏差将无法识别该错误。在尤其有利的改进方案中，设置了用于产生显示信号的比较器，并且该显示信号被输送到计算单元上，用于进一步处理识别出的错误情况。这具有的优点是，当识别出错误状态时，计算单元可以毫不迟疑地采取适合的措施用于处理错误。在通过脉宽调制的数字信号的回读信道识别错误时也采取了该相同的措施。此外，当在产生的显示信号时由此中断了回读信道，可以以有利的方式省去计算单元用于显示信号的额外输入端以及在用于隔离直流的装置中的额外信道。在另一个有利的改进方案中，在其中根据HART协议将频率调制的信号叠加在模拟输出信号上的现场设备中，用于监视模拟输出信号产生的装置添加了减法器，该减法器将叠加的频率调制的信号从输出信号中去除，并且将该减法器在模拟输出信号的路径中前接于一装置，其中该装置用于监视模拟输出信号是否保持预定的最大偏差。通过该改进方案，该监视装置可以同样地应用在具有或没有HART通信功能的4至20mA的接口中，并且可以这样预定最大偏差，即该最大偏差小于叠加的频率调制的信号的振幅。附图说明下面借助在其中示出了本专利技术的实施例的视图来详细阐述本专利技术以及设计和优点ο具体实施例方式附图示出了量值变换器1的原理结构，该量值变换器适用于检测化学或物理参数 2的自动化技术设备中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：施特恩·默勒比耶格·马岑，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：