模式可選擇的現(xiàn)場變送器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于過程控制的現(xiàn)場變送器。具體地，本發(fā)明涉及具有可選擇運(yùn)行模式的現(xiàn)場變送器。
【背景技術(shù)】
[0002]加工廠，例如化學(xué)、石油、燃?xì)夂退幬锛庸S需要對(duì)多種過程變量進(jìn)行精細(xì)的控制和監(jiān)測。過程變量的示例包括壓力、溫度、流量、傳導(dǎo)率和pH。為了監(jiān)測位于整個(gè)加工廠的過程變量，已經(jīng)發(fā)展熟知的例如現(xiàn)場變送器的設(shè)備?，F(xiàn)場變送器包括變換器，該變換器響應(yīng)用傳感元件測量的過程變量并且將該變量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的傳輸信號(hào)(例如電或光信號(hào))，該傳輸信號(hào)是測量的過程變量的函數(shù)。
[0003]依賴于應(yīng)用目的，需要大量的變送器來監(jiān)測整個(gè)加工廠的過程變量。此外，每個(gè)變送器的所需應(yīng)用或功能依賴于用途而不同。為了符合每一個(gè)應(yīng)用和功能的變量，通常制造者提供不同的獨(dú)特的變送器，每一個(gè)提供不同的功能和性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]—種可選擇模式的現(xiàn)場變送器可設(shè)定成以具有不同的功能、性能以及功率消耗組合的多種運(yùn)行模式中的一種運(yùn)行?？蛇x擇模式的現(xiàn)場變送器包括外殼、位于該外殼內(nèi)的傳感器以及用于將由該傳感器提供的數(shù)據(jù)傳送給該外殼外部的接收者的變送器電路。變送器電路包括控制器，其響應(yīng)于從該外殼外部的源接收的模式選擇數(shù)據(jù)，將變送器電路電設(shè)定成多種運(yùn)行模式中的一種。
【附圖說明】
[0005]圖1是被連接用以提供感測過程數(shù)據(jù)給控制室的模式可選擇的變送器的立體圖；
[0006]圖2是模式可選擇的變送器的簡化的方塊圖；
[0007]圖3是連接到特征板以提供感測的過程數(shù)據(jù)給控制室的一對(duì)模式可選擇的變送器的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明描述一種模式可選擇的變送器，其提供不同的可選擇的運(yùn)行模式。每一種模式提供在模式可選擇的變送器內(nèi)的功率或功能的不同分配。例如，該模式可選擇的變送器可以具有分配功率以提供良好的整體性能的通用模式。模式可選擇的變送器也可以具有快速響應(yīng)模式，在這種模式中，功率被分配成使得測量過程變量的更新被設(shè)置成比通用模式更快的速率(以損失變送器的部分其他功能為代價(jià))。模式可選擇的變送器的優(yōu)點(diǎn)之一在于單個(gè)變送器可以被用于適合不同的特定用途。
[0009]圖1是過程測量系統(tǒng)的示意圖，其包括模式可選擇的現(xiàn)場變送器10、過程管道12以及控制室14。模式可選擇的現(xiàn)場變送器10被耦合用以監(jiān)測包含在管道12內(nèi)部的流體或氣體的過程變量(例如溫度、流量或壓力)。在該實(shí)施例中，所監(jiān)測的過程變量通過雙絞線16傳送到控制室14，并且控制室14通過雙絞線16提供電源給模式可選擇的現(xiàn)場變送器10。
[0010]在其他實(shí)施例中，模式可選擇的現(xiàn)場變送器10通過數(shù)字多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(digitalmult1-drop network)連接到控制室14，該數(shù)字多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)還提供來自控制室14的電源到模式可選擇的現(xiàn)場變送器10。用在數(shù)字多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)的示例包括Foundat1nFieldbus和Profibus。在又一實(shí)施例中，模式可選擇的現(xiàn)場變送器10與控制室14無線聯(lián)通。在這個(gè)實(shí)施例中，模式可選擇的現(xiàn)場變送器10可以通過電池系統(tǒng)來提供電力。為了說明，模式可選擇的現(xiàn)場變送器10用普通實(shí)施例進(jìn)行描述，其中模式可選擇的現(xiàn)場變送器10通過雙絞線16連接到控制室14，但是模式可選擇的變送器10可以采用不同的結(jié)構(gòu)。
[0011]在本實(shí)施例中，模式可選擇的現(xiàn)場變送器10可以使用模擬的或數(shù)字的通信方式將監(jiān)測的過程變量傳送到控制室14。模式可選擇的現(xiàn)場變送器10通過控制用以反映所監(jiān)測的過程變量的值的回路電流的量(通常4-20mA)將模擬數(shù)據(jù)傳送到控制室14。預(yù)留用以傳送感測的過程變量到控制室14的回路電流的4-20mA范圍意味著，所有變送器操作必須以小于4mA的電流運(yùn)行。模式可選擇的現(xiàn)場變送器10提供一種裝置用以分配限定的電流(也就是限定的功率)以便使模式可選擇的現(xiàn)場變送器10的運(yùn)行適應(yīng)特定的應(yīng)用。
[0012]圖2是一個(gè)實(shí)施例的簡化的方塊圖，其中示出了模式可選擇的變送器10內(nèi)部的部件。這些部件包括傳感器20、模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器22、A/D偏壓電路24、控制器26、時(shí)鐘28、信號(hào)處理器30、本地操作界面(LOI) 32、數(shù)字通訊電路34、數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器36、存儲(chǔ)器裝置38和電流測量電路39?？刂破?6提供控制信號(hào)給連接的部件以改變或更改該部件的操作。通過選擇地控制每一個(gè)所連接的部件的操作，模式可選擇的現(xiàn)場變送器10可以被控制以多個(gè)不同的模式運(yùn)行。
[0013]傳感器20是連接用以監(jiān)測過程變量并且提供表示該監(jiān)測的過程變量的電信號(hào)的變換器。傳感器20提供電信號(hào)到A/D轉(zhuǎn)換器22，A/D轉(zhuǎn)換器22將由傳感器20提供的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠傳送到控制器26的數(shù)字信號(hào)。A/D偏壓電路24調(diào)整提供到A/D轉(zhuǎn)換器22的功率?？刂破?6提供表示所測量的過程變量的數(shù)字信號(hào)到信號(hào)處理器30，信號(hào)處理器30為該數(shù)字信號(hào)執(zhí)行一系列的算法。例如，信號(hào)處理器30可以執(zhí)行信號(hào)補(bǔ)償法則以調(diào)整所感測的處理器變量以便計(jì)算傳感器20中由溫度改變或其他因素引起的變化。
[0014]信號(hào)處理器30提供處理過的信號(hào)給控制器26，控制器26使用模擬或數(shù)字裝置將處理過的信號(hào)傳送給控制室14。對(duì)于模擬通訊，所測量的過程變量(由信號(hào)處理器30處理之后)通過控制器26提供到數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器36，數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器36基于所測量的過程變量調(diào)整4-20mA的回路電流。對(duì)于數(shù)字通訊，控制器26提供處理過的信號(hào)(或其他例如診斷數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù))到數(shù)字通訊電路34，數(shù)字通訊電路34將該數(shù)據(jù)傳送到控制室14。數(shù)字通訊電路34還可以接收諸如來自控制室14的請(qǐng)求和命令的數(shù)字通信。
[0015]此外，控制器26可以提供數(shù)據(jù)(例如所測量的過程變量)到LOI (本地操作界面)32。在一個(gè)實(shí)施例中，L0I32可以包括單個(gè)顯示單元(例如IXD輸出)，其在本地顯示所測量的過程變量。在其他實(shí)施例中，L0I32可以包括更復(fù)雜的功能。例如，L0I32可以包括顯示單元和用戶界面，用戶界面允許使用者在本地提供需求和命令到模式可選擇的現(xiàn)場變送器10。
[0016]由模式可選擇的現(xiàn)場變送器10提供的操作模式通過控制或調(diào)整變送器內(nèi)部部件(例如A/D轉(zhuǎn)換器22、A/D偏壓電路24、時(shí)鐘28、信號(hào)處理器30和本地操作界面(LOI) 32)的運(yùn)行進(jìn)行選擇。在圖2中示出的實(shí)施例中，控制器26提供模式選擇命令到所連接的部件以便執(zhí)行所要的運(yùn)行模式?？刂扑霾考梢园ㄔ趦蓚€(gè)或更多個(gè)硬件設(shè)定之間進(jìn)行選擇或控制或調(diào)整由所述部件執(zhí)行的軟件。也就是說，模式選擇可以通過硬件或軟件設(shè)定來執(zhí)行。
[0017]通常，在更好的性能和更高的功率之間的平衡使得在損害其他部件的性能為代價(jià)下讓一些部件以更好的性能模式運(yùn)行。通過選擇特定運(yùn)行模式，模式可選擇的現(xiàn)場變送器10可以設(shè)定成適合特定應(yīng)用的需要。
[0018]正如圖2所示，控制器26提供模式選擇命令到A/D轉(zhuǎn)換器22。提供給A/D轉(zhuǎn)換器22的模式選擇命令設(shè)定A/D轉(zhuǎn)換器22的更新速率。該更新速率定義為A/D轉(zhuǎn)換器22提供表示測量的過程變量的電信號(hào)給控制器26的速率。
[0019]有幾種方法影響A/D轉(zhuǎn)換器22的更新速率。在一個(gè)實(shí)施例中，通過提高A/D轉(zhuǎn)換器22運(yùn)行的內(nèi)部速率可以獲得更快的更新速率。通過控制器26可以使用硬件或軟件對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器22進(jìn)行改進(jìn)從而控制該內(nèi)部更新速率。此外，控制器26可以通過選擇地增大或減小由時(shí)鐘28產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率來設(shè)定A/D轉(zhuǎn)換器22的內(nèi)部更新速率。提高A/D轉(zhuǎn)換器22的內(nèi)部更新速率通常需要增加功率消耗，以便保持由A/D轉(zhuǎn)換器22提供的數(shù)據(jù)的精確度。下面就A/D偏壓電路24來說明增加A/D轉(zhuǎn)換器的功率消耗。
[0020]在另一實(shí)施例中，在不提高A/D轉(zhuǎn)換器22的內(nèi)部更新速率的情況下，提高A/D轉(zhuǎn)換器22的更新速率。在本實(shí)施例中，A/D轉(zhuǎn)換器22設(shè)定成使用更少的內(nèi)部數(shù)據(jù)來提供更新數(shù)據(jù)。最終的結(jié)果是，以相同或類似的功率消耗需求提高更新速率，但是由A/D轉(zhuǎn)換器22提供的數(shù)據(jù)的總體精確度較低。因而，控制器26可以以不同的方式設(shè)定A/D轉(zhuǎn)換器22相關(guān)的更新速率。
[0021]除了控制A/D轉(zhuǎn)換器22的更新速率，控制器26還可以設(shè)定啟動(dòng)模式可選擇的變送器10之后A/D轉(zhuǎn)換器22用來提供第一更新所用時(shí)間的量。A/D轉(zhuǎn)換器22可以通過控制器26設(shè)定成以提高的內(nèi)部速率運(yùn)行，或通過減小用于形成更新數(shù)據(jù)(如上所述)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行設(shè)定。在提供第一更新之后，A/D轉(zhuǎn)換器22的更新速率可以還原成正常的更新速率。
[0022]在提供給A/D轉(zhuǎn)換器22以改變A/D轉(zhuǎn)換器22相關(guān)的更新速率的模式選擇命令同時(shí)，控制器26還可以提供模式選擇命令給A/D偏壓電路24以管理A/D轉(zhuǎn)換器22從電源(未示出)吸取的功率大小。例如，如果在提高A/D轉(zhuǎn)換器22的內(nèi)部