控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有第一操作模式和第二操作模式的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備(210)，包括：把所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備(210)連接至控制系統(tǒng)(202)的第一端；把所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備(210)連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(220)的第二端；所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備(210)進(jìn)一步包括用于臨時(shí)累積電能的儲(chǔ)能元件和用于控制所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備(210)的操作模式的開(kāi)關(guān)電路；在所述第一操作模式中，電能被儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)能元件中，在所述第二操作模式中，儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)能元件中的電能被提供至所述第二端子對(duì)中的正極端口。
【專利說(shuō)明】控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及，在過(guò)程控制系統(tǒng)中用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制信號(hào)，更具體地，涉及一種用于保持控制信號(hào)的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)程控制系統(tǒng)，比如那些用于化學(xué)、石油和其他加工廠的，通常包括一個(gè)或多個(gè)集中或分散的過(guò)程控制器，通過(guò)模擬，數(shù)字，或混合模擬/數(shù)字總線，通信耦合至至少一個(gè)主站，和一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制和儀器設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，比如閥，閥定位器，開(kāi)關(guān)，發(fā)射機(jī)，和傳感器(例如溫度，壓力，或流速傳感器)，在該過(guò)程中執(zhí)行不同功能，比如開(kāi)或關(guān)閥或測(cè)量過(guò)程參數(shù)。該過(guò)程控制器接收(通過(guò)該通信總線)指示由該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生成的或與其相關(guān)的過(guò)程測(cè)量值或過(guò)程變量的信號(hào)，基于該接收到的信息實(shí)施控制例程，并生成控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)總線發(fā)送至該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以用于控制該過(guò)程的操作。來(lái)自該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和該控制器的信息，對(duì)于主站執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用通常是可用的，以使得操作員可以執(zhí)行關(guān)于該過(guò)程的期望的功能，比如查看該過(guò)程的電流狀態(tài)，修改該過(guò)程的操作等。
[0003]執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制函數(shù)的“智能”現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在過(guò)程控制工業(yè)中盛行。除了在該過(guò)程中執(zhí)行首要功能(例如監(jiān)控溫度或控制閥位置)，每個(gè)智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括內(nèi)存和微處理器。該內(nèi)存存儲(chǔ)有關(guān)該設(shè)備的數(shù)據(jù)，該微處理器和該控制器和/或其他設(shè)備實(shí)施通信，和/或執(zhí)行例如，自校準(zhǔn)，識(shí)別，診斷，等次要任務(wù)。例如高速可尋址遠(yuǎn)程傳感器(HART? )，PROFIBUS?，foundat1n?現(xiàn)場(chǎng)總線，
WORLDF1P⑧,Device-Net?,和控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)協(xié)議的一系列標(biāo)準(zhǔn),開(kāi)放，
數(shù)字或混合數(shù)字，和模擬通信協(xié)議，被開(kāi)發(fā)以使得不同制造商制造的智能設(shè)備，在執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制功能時(shí)可以和另一個(gè)通信。
[0004]控制信號(hào)通常通過(guò)輸入/輸出(I/O)卡，被提供至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，輸入輸出卡把控制信號(hào)轉(zhuǎn)換至適合于被提供控制信號(hào)的特定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的期望格式。為了改善控制系統(tǒng)的魯棒性，控制系統(tǒng)有時(shí)使用冗余I/O卡來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。在這些控制系統(tǒng)中，當(dāng)主I/O卡失敗時(shí)，操作從主I/o卡切換至備用I/O卡。這樣的冗余I/O卡配置，通常允許被控制的過(guò)程在I/O卡失敗無(wú)法正常操作時(shí)可以繼續(xù)運(yùn)行而不產(chǎn)生重大中斷。在一些系統(tǒng)中，I/O卡控制器被配置用于周期性地從主I/o卡向備用I/O卡切換，以用于驗(yàn)證備用I/O卡的性能。I/O卡從主I/o卡切換至備用I/O卡(或反之亦然)通常導(dǎo)致提供至該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制信號(hào)的短暫中斷。一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以不期望的方式響應(yīng)該控制信號(hào)中斷。例如，如果該被控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是閥，閥控制器可控制該閥移動(dòng)到不期望的位置，潛在地中斷該過(guò)程。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在第一示例性方面，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備在第一或第二操作模式中操作。在該第一操作模式中，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備在該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)能量。在該第二操作模式中，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備使用該存儲(chǔ)的能量以維持該設(shè)備的輸出端上的控制信號(hào)，比如倘若在該設(shè)備的輸入端的控制信號(hào)有中斷時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，該信號(hào)保護(hù)設(shè)備包括用于控制該設(shè)備的操作模式的開(kāi)關(guān)電路。在一方面，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備還包括控制該開(kāi)關(guān)電路的輸入電流監(jiān)控元件。在這方面，在該設(shè)備的輸入電流低于閾值時(shí)，該輸入電流監(jiān)控元件可使得該設(shè)備從該第一操作模式切換至該第二操作模式，并且在該輸入電流高于該閾值時(shí)，可使得該設(shè)備從該第二操作模式切換至該第一操作模式。在一些實(shí)施例中，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備包括用于監(jiān)控該設(shè)備的輸出端的電壓的電壓監(jiān)控元件。在這方面，當(dāng)操作于該第二操作模式時(shí)，并且該設(shè)備的輸入端的控制信號(hào)缺失，該設(shè)備可以維持輸出電壓處于該電壓監(jiān)控元件指示的電壓水平。在另一方面，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備包括監(jiān)控該設(shè)備的輸出端電流的電流監(jiān)控元件。在這一方面，當(dāng)操作于該第二操作模式時(shí)，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備可以維持輸出電流處于該電流監(jiān)控元件在該第一操作模式時(shí)感應(yīng)到的電流水平。
[0006]進(jìn)一步根據(jù)該第一示例性方面，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備還可以包括，任意組合，任意一個(gè)或多個(gè)該下述優(yōu)選形式。
[0007]在一個(gè)優(yōu)選形式,該儲(chǔ)能元件包括至少一個(gè)電容。
[0008]在另一個(gè)優(yōu)選形式，該儲(chǔ)能元件包括第一電容和第二電容，且電能從該第一電容和該第二電容被供應(yīng)至該輸出端。
[0009]在另一個(gè)優(yōu)選形式，該開(kāi)關(guān)電路響應(yīng)于進(jìn)入該信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸入電流的變化，控制該操作模式。
[0010]在另一些優(yōu)選形式，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備還包括電流監(jiān)控電路。當(dāng)進(jìn)入該信號(hào)保護(hù)設(shè)備的電流低于閾值時(shí)，該電流監(jiān)控電路使得該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從該第一操作模式轉(zhuǎn)換至該第二操作模式，且當(dāng)進(jìn)入該信號(hào)保護(hù)設(shè)備的電流高于閾值時(shí)，使得該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從該第二操作模式轉(zhuǎn)換至該第一操作模式。在一個(gè)優(yōu)選形式，該閾值是2mA。
[0011]在另一個(gè)優(yōu)選形式，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備還包括電壓維持元件，其用于在正常操作模式時(shí)，對(duì)應(yīng)于輸入端兩端的電壓水平，維持一個(gè)濾波后且經(jīng)縮放的電壓。
[0012]在另一個(gè)優(yōu)選形式，在該第二操作模式中，該輸出端上的電壓被維持為濾波后電壓。
[0013]在另一個(gè)優(yōu)選形式，該第一操作模式是正常模式，其中在輸入端提供該控制信號(hào)，且其中該第二操作模式是保護(hù)模式，其中在輸入端不提供該控制信號(hào)。
[0014]根據(jù)第二示例性方面，在過(guò)程控制系統(tǒng)中，一種保護(hù)提供至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制信號(hào)的方法包括提供主站和可通信地把該主站耦合至包括第一卡和第二卡的多個(gè)輸入輸出(I/O)卡,其中操作被可選地從該第一^^切換至該第二卡。該方法還包括通過(guò)該第一^和該第二卡，從該主站向控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備提供控制信號(hào)。在操作從該第一卡轉(zhuǎn)換至該第二卡時(shí)，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從第一操作模式切換至第二操作模式。在一個(gè)實(shí)施例中，在該第一操作模式，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備在儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)電能，在該第二操作模式，把存儲(chǔ)于該儲(chǔ)能元件的電能供應(yīng)至該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端。
[0015]根據(jù)該第二示例性方面，該方法還包括，任意組合，任意一個(gè)或多個(gè)下述優(yōu)選形式:
[0016]在一個(gè)優(yōu)選形式，在該第一操作模式，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備在儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)電能，在該第二操作模式，把存儲(chǔ)于該儲(chǔ)能元件中的電能供應(yīng)至該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端。
[0017]在另一個(gè)優(yōu)選形式，在該儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)電能包括，在第一電容和第二電容中存儲(chǔ)能量，且供應(yīng)電能包括把儲(chǔ)存的電能從該第一電容和該第二電容傳輸至該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端。
[0018]在另一個(gè)優(yōu)選形式，使得該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從該第一操作模式切換至該第二操作模式包括，當(dāng)進(jìn)入該信號(hào)保護(hù)設(shè)備的電流低于閾值，使得該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從該第一操作模式轉(zhuǎn)換至該第二操作模式，且當(dāng)進(jìn)入該信號(hào)保護(hù)設(shè)備的電流高于閾值，使得該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從該第一操作模式轉(zhuǎn)換至該第二操作模式。
[0019]在另一個(gè)優(yōu)選形式，響應(yīng)于檢測(cè)到供應(yīng)至該第二端的電流減少，使得該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從該第一操作模式轉(zhuǎn)換至該第二操作模式，并響應(yīng)于檢測(cè)到供應(yīng)至該第二端的電流停止減少，使得該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從該第一操作模式轉(zhuǎn)換至該第二操作模式。
[0020]根據(jù)第三示例性方面，一種用于控制過(guò)程控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的系統(tǒng)包括主站和用于提供控制信號(hào)至該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的多個(gè)輸入/輸出(I/o)卡，所述輸入/輸出(I/O)卡被耦合至該主站上。該多個(gè)I/o卡包括主I/O卡和備用I/O卡。該系統(tǒng)還包括被配置用于可選地在該主I/O卡和該備用I/O卡之間切換的I/O卡控制器?？刂菩盘?hào)保護(hù)設(shè)備通信耦合至該I/o卡和該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中在主I/O卡和備用I/O卡切換操作期間，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備維持該信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端的控制信號(hào)。
[0021]根據(jù)該第三示例性方面，該系統(tǒng)還可以包括，任意組合，任意一個(gè)或多個(gè)下述優(yōu)選形式。
[0022]在一個(gè)優(yōu)選形式，在第一操作模式，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備被配置用于在儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)電能，在第二操作模式，把存儲(chǔ)于該儲(chǔ)能元件中的電能供應(yīng)至該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端。
[0023]在另一個(gè)優(yōu)選形式，該儲(chǔ)能元件包括至少一個(gè)電容。
[0024]在另一個(gè)優(yōu)選形式，該儲(chǔ)能元件包括第一電容和第二電容，且電能從該第一電容和該第二電容供應(yīng)至該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端。
[0025]在另一個(gè)優(yōu)選形式,該儲(chǔ)能元件包括電荷泵。
[0026]在另一個(gè)優(yōu)選形式，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備還被配置用于監(jiān)控該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備輸入端的電流水平，且響應(yīng)于檢測(cè)到該電流水平低于閾值，把所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的操作從所述第一操作模式切換至所述第二操作模式。
[0027]在另一個(gè)優(yōu)選形式，該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備作為獨(dú)立于該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的元件被提供。
[0028]根據(jù)第四示例性方面，一種具有第一操作模式和第二操作模式的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，包括連接該信號(hào)保護(hù)設(shè)備至控制系統(tǒng)的第一端，其中該控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)，和連接該信號(hào)保護(hù)設(shè)備至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的第二端。該控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備還包括用于臨時(shí)累積電能的儲(chǔ)能元件，和用于控制該信號(hào)保護(hù)設(shè)備的操作模式的開(kāi)關(guān)電路。在第一操作模式中，該信號(hào)保護(hù)設(shè)備被配置用于在該儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)電能，檢測(cè)供應(yīng)至該第二端的電流水平的下降，并且響應(yīng)于檢測(cè)到供應(yīng)至該第二端的電流水平的下降，切換至第二操作模式，其中在該第二操作模式中，存儲(chǔ)于該儲(chǔ)能元件中的電能被供應(yīng)至該第二端，用于維持該第二端上的期望的電壓水平。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1示出了一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，其結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中所公開(kāi)控制信號(hào)保護(hù)技術(shù)；
[0030]圖2示出了一個(gè)使用了中斷穿越電路的系統(tǒng)示意圖；
[0031]圖3示出了在一個(gè)可能的電路配置中的中斷穿越電路的電路圖；以及
[0032]圖4示出了在另一個(gè)可能的電路配置中的中斷穿越電路的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]圖1示出了，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，結(jié)合根據(jù)本發(fā)明所公開(kāi)的控制信號(hào)保護(hù)技術(shù)的過(guò)程控制系統(tǒng)100。該示例過(guò)程控制系統(tǒng)100包括有線的工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)110，其根據(jù)工業(yè)自動(dòng)化協(xié)議(例如HART，PROFIBUS DP等)或其他適用的通信協(xié)議操作。有線的工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)110包括一個(gè)或多個(gè)控制器114，其連接至一個(gè)或多個(gè)主站或計(jì)算機(jī)111 (可以是任何類型的個(gè)人電腦或工作站)并連接至多個(gè)輸入/輸出(I/O)設(shè)備庫(kù)116，其中每個(gè)，依次地，連接至一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備122。控制器114,可以是,僅作舉例,Fisher-Rosemount系統(tǒng)工廠銷售的DeltaV?控制器，其通過(guò)，例如，以太網(wǎng)120或其他通信鏈接，通信耦合至主站
111。同樣地，控制器114通信耦合至使用任意適用的，例如標(biāo)準(zhǔn)4-20mA設(shè)備和/或任何智能通信協(xié)議比如現(xiàn)場(chǎng)總線或HART協(xié)議的，相關(guān)硬件和軟件的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備122上。通常所知，控制器114實(shí)施或監(jiān)督存儲(chǔ)其中或與其相關(guān)的過(guò)程控制例程，并與設(shè)備122通信用于以任何期望方法控制過(guò)程。
[0034]現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備122可以是任意類型的設(shè)備，比如閥，閥定位器，開(kāi)關(guān)，傳感器(例如溫度，壓力，振動(dòng)，流速，或PH傳感器)，泵，風(fēng)扇，等，或兩個(gè)或多個(gè)這類的組合，同時(shí)，卡庫(kù)116中的I/O卡可以是符合任何適用的通信或控制協(xié)議，比如HART，現(xiàn)場(chǎng)總線，Profibus，等的任意類型的I/O設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備122在過(guò)程和過(guò)程控制環(huán)中，執(zhí)行控制，監(jiān)控，和/或?qū)嶋H功能，例如開(kāi)或關(guān)閥或測(cè)量過(guò)程參數(shù)。在圖1所示實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備122a-122c是標(biāo)準(zhǔn)的4-20ma設(shè)備，在邏輯線路上和I/O卡116a通信。在另一個(gè)實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備112a_122c是HART設(shè)備并且I/O卡116a是HART可兼容I/O卡。在一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)100包括Hart設(shè)備和4-20ma設(shè)備。相應(yīng)地，在這個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)Hart可兼容I/O卡和一個(gè)或多個(gè)4-20ma可兼容I/O卡。
[0035]在圖1的實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備122d_122f是智能設(shè)備，比如現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其在數(shù)字總線118上和I/O卡118通信，I/O卡使用了，例如，現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議。當(dāng)然，除了該4-20ma，HART或現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議外，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備122和I/O卡庫(kù)116可符合任意適用的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，包括任意將來(lái)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。
[0036]每個(gè)控制器114被配置用于實(shí)施通常被稱為的功能塊的控制戰(zhàn)略，其中每個(gè)功能塊是整個(gè)控制例程的一部分(例如子例程)，和其他功能塊結(jié)合運(yùn)行(經(jīng)由通信，該通信被稱為鏈接)，以在過(guò)程控制系統(tǒng)100中實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制環(huán)。功能塊通常執(zhí)行，比如與發(fā)射器，傳感器或其他過(guò)程參數(shù)測(cè)量設(shè)備相關(guān)的輸入功能，比如與執(zhí)行PID，模糊邏輯等控制的控制例程相關(guān)的控制功能，或控制某些設(shè)備，比如閥，操作的輸出功能，從而在過(guò)程控制系統(tǒng)100中執(zhí)行實(shí)際功能。當(dāng)然存在混合或其他類型的功能塊。這些功能塊的組被稱為模塊。功能塊和模塊可以被存儲(chǔ)在控制器12中并被其執(zhí)行，當(dāng)這些功能塊被使用，或與標(biāo)準(zhǔn)4-20ma設(shè)備及某些類型的智能設(shè)備相關(guān)聯(lián)，或可以被存儲(chǔ)在該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身中并由其實(shí)現(xiàn)時(shí)，這是很典型的情況，這可以是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的情況。盡管本文提供的該控制系統(tǒng)的描述中使用功能塊控制戰(zhàn)略，但是該控制戰(zhàn)略也可以使用其他方法，比如梯形邏輯，順序流程圖等，并且使用任意適用的專有或非專有的編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)或設(shè)計(jì)。
[0037]圖2控制系統(tǒng)200的示意圖，其中控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備被用于維持控制信號(hào)以防止控制信號(hào)發(fā)生中斷。控制系統(tǒng)200包括連接至冗余I/O子系統(tǒng)204的主站202。參照?qǐng)D1，在一個(gè)實(shí)施例中，例如，主站202對(duì)應(yīng)于主站Illa或主站111b，并且I/O子系統(tǒng)204被包含在I/O卡庫(kù)116中。I/O子系統(tǒng)204的輸出被提供至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220中，以用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220的操作?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220可以是適用的4-20mA現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，比如流壓轉(zhuǎn)換器或閥控制器，例如，其可以接受在4-20mA范圍內(nèi)的控制信號(hào)并轉(zhuǎn)換該控制信號(hào)成為氣動(dòng)控制信號(hào)以用于控制閥的位置。
[0038]I/O子系統(tǒng)204包括冗余配置，其用于為該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220提供冗余控制。特別是，該I/o子系統(tǒng)包括第一 I/O卡206a和第二 I/O卡206b。I/O卡206a可以是主或激活I(lǐng)/O卡，而I/O卡206b可以是備用I/O卡。I/O卡控制器208可以通過(guò)在主卡206a失敗時(shí)，自動(dòng)從主卡206a切換操作至備用卡206b，控制I/O子系統(tǒng)204的操作。此外，I/O控制器208可以被配置為周期性地自動(dòng)從主卡206a切換操作至備用卡206b,以用于驗(yàn)證備用卡206b的功能。從主卡206a切換至備用卡206b,或從備用卡206b切換至主卡206a,通常,可能造成I/O子系統(tǒng)204輸出的控制信號(hào)的中斷。提供給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220的控制信號(hào)中的該中斷，可能在受控的過(guò)程中產(chǎn)生某些不期望的效果。例如，提供給閥控制器的控制信號(hào)的暫時(shí)丟失，可能造成該對(duì)應(yīng)閥移動(dòng)至不期望的位置，因此潛在地?cái)_亂該被控制的過(guò)程的正常操作。進(jìn)一步，在一些情況下，控制信號(hào)暫時(shí)丟失可使閥控制器造成該閥鎖定在安全狀態(tài)，例如，全開(kāi)或全關(guān)位置，或者在另一個(gè)預(yù)設(shè)位置。例如，該閥控制器可以與緊急關(guān)閉閥相關(guān)聯(lián)，響應(yīng)于控制信號(hào)丟失，可以使得該緊急關(guān)閉閥鎖定全關(guān)位置以用于防止液體流動(dòng)。在這種情況，回到該閥的正常操作要求操作員手動(dòng)解鎖該閥。
[0039]系統(tǒng)200包括控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210，其串聯(lián)I/O子系統(tǒng)204和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220。如圖2所不,控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210包括一對(duì)輸入端212和一對(duì)輸出端214。輸入端212把控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210連接至電流環(huán)(例如4-20mA電流環(huán))，其從I/O子系統(tǒng)204向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220提供控制信號(hào)。輸出端214把控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220的控制信號(hào)電流環(huán)終端。通常來(lái)說(shuō)，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210被配置用于，在控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的輸入端的控制信號(hào)丟失或短暫中斷的情況時(shí)，在特定時(shí)間段中，在控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的輸出端214上維持信號(hào)水平(例如電壓水平)。為此，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210可以包括或耦合至存儲(chǔ)元件(例如電容)其可以在控制系統(tǒng)200正常操作時(shí)存儲(chǔ)足夠能量于該存儲(chǔ)元件中，并且在設(shè)備210輸入的控制信號(hào)暫時(shí)中斷時(shí)，可以使用該存儲(chǔ)能量以維持在設(shè)備210的輸出端的該控制信號(hào)。因此，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220的操作不會(huì)被暫時(shí)的控制信號(hào)丟失影響，或者至少不會(huì)被顯著影響，比如在主卡206a和備用卡206b之間的操作切換期間。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，通過(guò)控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210提供至閥的控制信號(hào)將會(huì)被維持在該受控閥的關(guān)閉閾值以上的足夠的水平，因此，在暫時(shí)控制信號(hào)中斷時(shí)，該閥不會(huì)被關(guān)閉而重設(shè)。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210通過(guò)從該控制信號(hào)環(huán)(例如4_20mA控制信號(hào)環(huán))中提取少量能量來(lái)運(yùn)行，并將該提取的能量存儲(chǔ)在存儲(chǔ)元件中，該存儲(chǔ)元件被包括在或耦合至信號(hào)保護(hù)設(shè)備210中。在信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的正常操作模式，當(dāng)控制信號(hào)出現(xiàn)在控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的輸入處，信號(hào)保護(hù)設(shè)備210在控制保護(hù)設(shè)備210的輸出處顯現(xiàn)濾波后的控制信號(hào)。因而，在該正常操作模式時(shí)，控制信號(hào)設(shè)備210通常把來(lái)自主站202的該控制信號(hào)傳遞至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220，以用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)保護(hù)設(shè)備210被配置用于把來(lái)自主站202的該控制信號(hào)傳遞至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220，而不對(duì)該控制信號(hào)大量濾波，因此，沒(méi)有顯著延遲提供至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220的該控制信號(hào)。進(jìn)一步，在一個(gè)實(shí)施例中，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210被配置用于在控制系統(tǒng)200的正常操作時(shí)，從該控制電流環(huán)中提取少量能量，只要不擾亂該電流環(huán)的操作，并且不顯著干擾在該電流環(huán)上的通信信號(hào)(例如HART通信信號(hào))。
[0041]在一個(gè)實(shí)施例中，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210被配置用于監(jiān)控輸入端212上的輸入電流(或電壓)，檢測(cè)何時(shí)該輸入電流(或電壓)低于一定閾值，這表示來(lái)自I/O子系統(tǒng)204的在控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的輸入上的控制信號(hào)丟失。響應(yīng)于監(jiān)測(cè)到控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的輸入上的控制信號(hào)缺失，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210被配置為切換到保護(hù)操作模式，其中存儲(chǔ)于該存儲(chǔ)元件中的能量被用于維持控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的輸出端214上的控制信號(hào)水平?？刂菩盘?hào)保護(hù)設(shè)備210也被配置為檢測(cè)輸入端212上的被監(jiān)控的輸入電流(或電壓)何時(shí)升高過(guò)了該閾值，這表示來(lái)自I/O子系統(tǒng)204的控制信號(hào)已經(jīng)被重建。當(dāng)監(jiān)測(cè)到該控制信號(hào)已返回控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的輸入，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210被配置為切換操作至該正常操作模式，其中控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的輸入端212上出現(xiàn)的濾波后的該控制信號(hào)被傳輸?shù)娇刂菩盘?hào)保護(hù)設(shè)備210的輸出端214上。在另一個(gè)實(shí)施例中，取代監(jiān)控終端212上的輸入電流(或電壓)，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210通過(guò)檢測(cè)信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的輸出端214上的輸出電流(或電壓)的下降，而進(jìn)行操作。即，在這個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)到的該輸出電流(或電壓)的下降可以指示供應(yīng)至控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的控制信號(hào)丟失。在這個(gè)實(shí)施例中，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210不需要包括監(jiān)控輸入端212上的輸入電流(或電壓)的功能。當(dāng)該控制信號(hào)被供應(yīng)至控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備212，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210可以操作在正常操作模式，并且可以響應(yīng)于檢測(cè)到的在輸出端214上的電流(或電壓)下降，切換操作至該保護(hù)模式。
[0042]控制信號(hào)保護(hù)系統(tǒng)210可以集成到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220。例如，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210可以被集成到配備給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的用于手動(dòng)操作該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的本地控制面板，例如可以手工打開(kāi)或關(guān)閉安全關(guān)閉閥。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210可以被集成到HART過(guò)濾設(shè)備，其被提供用于幫助在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220和主站202之間的HART通信協(xié)議，例如，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220沒(méi)有被配置為基于HART通信協(xié)議來(lái)實(shí)施通信?？蛇x地，可以提供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備210作為外部部件，其串聯(lián)控制輸入至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220。在一些實(shí)施例中，控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210可以是多通道設(shè)備，其能為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220的多控制輸入，和/或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的對(duì)應(yīng)的控制輸入，提供控制信號(hào)保護(hù)。
[0043]如圖2所示，控制信號(hào)設(shè)備210可以通過(guò)和I/O子系統(tǒng)204的有線連接接受由I/O子系統(tǒng)204供應(yīng)的該控制信號(hào)，或可以無(wú)線接收來(lái)自控制站的該控制信號(hào)，例如通過(guò)冗余有線I/O卡庫(kù)。如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220對(duì)應(yīng)于4-20mA或HART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備122。在另一個(gè)實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備220對(duì)應(yīng)于被配置為與主站無(wú)線通信的4-20mA或HART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
[0044]圖3示出了對(duì)應(yīng)于控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的可能的實(shí)現(xiàn)的電路300。電路300包括具有正極輸入端302a的輸入端口 302，和具有正極輸出端304a的輸出端口 304。此外，電路300包括接地端303，其耦合至電路300的通用接地。在控制系統(tǒng)中，輸入端口 302可以被通信耦合至I/O卡子系統(tǒng)的輸出。輸出端口 304可以被連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如，至閥控制器。即使圖3所示的電路300是具有通用接地終端303的三終端設(shè)備，在一些實(shí)施例中，電路300可以被實(shí)現(xiàn)為具有一對(duì)輸入端和一對(duì)輸出端的四終端設(shè)備。在這些實(shí)施例中，例如，可以為輸入端口 302和輸出端口 304分別提供接地終端。
[0045]在操作中，電路300抽取或獲取少量由穿過(guò)電路300的電流產(chǎn)生的電能，并在電路300中的存能元件中存儲(chǔ)這些抽取的能量，在輸入端302上發(fā)生進(jìn)入電路300的電流的短中斷時(shí)，例如因?yàn)镮/o卡切換操作而暫時(shí)控制信號(hào)丟失時(shí)，使用被存儲(chǔ)的能量用于維持輸出端304a上的期望電壓水平?？蛇x地，在電路300的輸入電流中斷時(shí)，類似于電路300的電路可以使用該存儲(chǔ)的能量供應(yīng)期望的電流(而不是電壓)至輸出端304。
[0046]電路300可以包括第一開(kāi)關(guān)308和第一電流控制設(shè)備312。每個(gè)設(shè)備308和312可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，不同類型的晶體管，或任意業(yè)內(nèi)已知的電子開(kāi)關(guān)。可提供第一運(yùn)放(op amp) 306用于控制開(kāi)關(guān)308的運(yùn)行狀態(tài)，可提供第二運(yùn)放310用于控制設(shè)備312中的電流?？梢岳斫猓谝恍?shí)施例中，可使用分立晶體管作為控制元件，代替運(yùn)放306和310，用于控制設(shè)備306和308的操作。
[0047]當(dāng)進(jìn)入電路300的電流足夠高(例如大于2mA)，電路300可以運(yùn)行在正常操作模式，供應(yīng)該電流至輸出端304。在該正常操作模式，運(yùn)放306的輸出足夠高以保持開(kāi)關(guān)308在開(kāi)啟狀態(tài)。因此，運(yùn)放310的輸入可以使得運(yùn)放310運(yùn)行在飽和狀態(tài)。如圖所示，運(yùn)放310的輸出被用于控制設(shè)備312中的電流。特別是，運(yùn)放310的飽和狀態(tài)維持設(shè)備312中的電流等于或接近0mA。
[0048]繼續(xù)參照?qǐng)D3，提供電容314和電容316用于在電路300的正常操作模式時(shí)存儲(chǔ)能量，用于在提供至電路300的控制信號(hào)暫時(shí)中斷時(shí)，維持輸出端304a上的輸出電壓。為了在電路300的正常操作模式時(shí)，以不干擾該電路的正常操作的足夠低速，在電容314和316中存儲(chǔ)能量，例如保持電路300造成的延遲足夠低，或者不干擾該環(huán)上的正常通信(例如HART通信)，在電容314，316上的儲(chǔ)能速率由電阻320和318分別控制。作為如圖3所示的用于儲(chǔ)能的雙電容配置的替代，在一些實(shí)施例中，可使用單電容作為電路300的儲(chǔ)能元件?？蛇x地，可使用另一些儲(chǔ)能方法。例如，可使用電荷泵(charge pump)或電感升壓電路(inductive boost circuit)。在這些實(shí)施例中，可以高于電路300的輸入端302上的電壓水平來(lái)存儲(chǔ)能量。
[0049]為了控制電路300的操作模式，可以用電流監(jiān)控電路監(jiān)控進(jìn)入電路300的電流。在圖3所示實(shí)施例中，該電流監(jiān)控電路包括電阻340，342和344和電容346的結(jié)合，電容346耦合至運(yùn)放306的輸入端上。當(dāng)進(jìn)入電路300的輸入電流低于一定閾值(例如低于2mA)該電流監(jiān)控電路使得電路300從電路300的正常操作模式切換操作至電路300的保護(hù)操作模式。在該保護(hù)操作模式，在進(jìn)入電路300的電流的中斷的期間，電路300的輸出端304的電壓被維持在期望水平。因?yàn)楹苌倩驔](méi)有電流進(jìn)入電路300，在這個(gè)操作模式，運(yùn)放306的輸入端上的電壓差明顯變小，從而運(yùn)放306的輸出控制開(kāi)關(guān)308轉(zhuǎn)變到關(guān)閉狀態(tài)。開(kāi)關(guān)308的關(guān)閉狀態(tài)依次導(dǎo)致運(yùn)放310的輸入電壓為O (或接近O)，如果輸出端304的輸出電壓保持不變。輸出端304上的電壓下降，比如因?yàn)檩斎攵?02上的控制信號(hào)丟失，將導(dǎo)致運(yùn)放310的正極端的電壓大于運(yùn)放310的負(fù)極端的電壓，導(dǎo)致運(yùn)放310的輸出的電壓下降。運(yùn)放310的輸出端的電壓下降將會(huì)，依次地，造成設(shè)備312開(kāi)始從電容314的負(fù)極端至電容316的正極端傳導(dǎo)電流。因此，存儲(chǔ)在電容314和316中的能量被供應(yīng)至輸出端304a。換而言之，當(dāng)運(yùn)行在保護(hù)模式，電路300通過(guò)在設(shè)備312中調(diào)節(jié)(throttle)電流,從而使得輸出端304上的電壓被維持在至少與，當(dāng)電路300被轉(zhuǎn)變至該保護(hù)模式前運(yùn)行在正常模式時(shí)，輸出端304上的電壓基本上一樣的水平。
[0050]在電路300的保護(hù)操作模式中，電路300的輸出端304上的被維持的電壓水平，由電路300中包含的電壓維持元件決定，比如電容326。電容326上的電壓是出現(xiàn)在輸出端304上的電壓的經(jīng)縮放和經(jīng)濾波的電壓信號(hào)。因此，當(dāng)該電路從正常操作模式被轉(zhuǎn)變至保護(hù)操作模式時(shí)，電路300的輸出端304的電壓被維持在該輸入電流中斷前的(例如在正常操作模式)輸出端304上的縮放電壓水平。因此，在電路300的輸出端302的控制信號(hào)中斷時(shí)，輸出端304上的電壓，和供應(yīng)至被耦合至輸出端304的負(fù)載上的電流，沒(méi)有顯著變化。
[0051]隨后，當(dāng)控制信號(hào)返回至電路300，比如在I/O子系統(tǒng)204中(圖2)，從主I/O卡206a切換至備用I/O卡206b的切換完成，電路300的輸入端302上的電流增加并超過(guò)由電路300的電流監(jiān)控元件決定的閾值。當(dāng)輸入電流高于該閾值水平(例如高于2mA)，運(yùn)放306和310控制對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)308和312轉(zhuǎn)變至開(kāi)啟狀態(tài)。因此，在這個(gè)例子中，電路300返回至正常操作模式。
[0052]在一些實(shí)施例中，電路300還包括額外元件用于在電路300中出現(xiàn)瞬變?cè)肼暬蚋蓴_時(shí)，改進(jìn)電路300的性能和/或增加電路300的魯棒性。例如，圖3所示電路300的實(shí)現(xiàn)包括齊納二極管328，330，其分別連接于電路300中的輸入端302和輸出端304上。齊納二極管328，330被提供用于保護(hù)電路300免于電路300中輸入和輸出端上的瞬變干擾。電容332可被提供用于對(duì)供應(yīng)至運(yùn)放306和310的電壓實(shí)施濾波，以用于改進(jìn)運(yùn)放306和310的性能。進(jìn)一步，齊納二極管334和電阻338被用于向運(yùn)放306和310提供期望的電壓限制的電能。為此，齊納二極管334和電阻338可根據(jù)所使用的特定運(yùn)放306和310指定的最大電壓而選擇。需要注意的是，這些額外元件對(duì)電路300的正常運(yùn)行是非必需的，在一些實(shí)現(xiàn)中，至少一些額外元件在電路300中被去除。
[0053]圖4示出了對(duì)應(yīng)于控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備210的另一種可能的實(shí)現(xiàn)的電路400。電路400通常類似于電路300，并且以類似電路300的方法運(yùn)行。然而，電路400省略了電路300的輸入電流監(jiān)控部分，而替代地監(jiān)控在電路400的輸出端上的電流(或電壓)水平。因此，電路400被配置用于，根據(jù)檢測(cè)或傳感到的在電路400的輸出上的輸出電流(或電壓)的變化，在該正常操作模式和保護(hù)操作模式之間轉(zhuǎn)換。
[0054]電路400包括具有正極輸入端402a的輸入端口 402，和具有正極輸出端404a的輸出端口 404。此外，電路400包括接地端403，其可以耦合至電路400的通用接地。輸入端口 402可以通信耦合至控制系統(tǒng)中的I/O卡子系統(tǒng)的輸出。輸出端口 404可以連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如至閥控制器。即使電路400在圖4中被示意為具有通用接地端403的三終端設(shè)備，在一些實(shí)施例中，電路400可以被實(shí)現(xiàn)為具有一對(duì)輸入端和一對(duì)輸出端的四終端設(shè)備。例如，在這些實(shí)施例中，為輸入端口 402和輸出端口 404提供分別的接地端。
[0055]電路400可以包括輸入端對(duì)402和輸出端對(duì)404。輸入端對(duì)402可以耦合至控制系統(tǒng)中的I/O卡子系統(tǒng)的輸出端。輸出端304可以連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如閥控制器。電路400的運(yùn)作類似于電路300，在電路400的正常操作模式時(shí)，電路400抽取或獲取少量由穿過(guò)電路400的電流產(chǎn)生的電能，在電路400的保護(hù)操作模式時(shí)，向輸出端404供應(yīng)該收獲的倉(cāng)tfi。
[0056]電路400可以包括第一開(kāi)關(guān)設(shè)備406和第二開(kāi)關(guān)設(shè)備408。每個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備406和408可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，不同類型的晶體管，或任意業(yè)內(nèi)已知的其他電子開(kāi)關(guān)。電路400也可以包括電容414和電容416，用于在電路400的正常模式時(shí)存儲(chǔ)能量。通常來(lái)說(shuō)，在電路400的正常操作模式時(shí)，電路400在電容414，416中累積能量，響應(yīng)于檢測(cè)到降低，比如輸出端404a上的電流水平的突然下降，轉(zhuǎn)換至該保護(hù)操作模式，其中電路400調(diào)節(jié)從電容414和416至輸出端404a的電流，以在電路400的輸出端404a上維持期望的電壓水平。然后，響應(yīng)于檢測(cè)到該電流水平停止減少，電路400轉(zhuǎn)換回該正常操作模式，并且開(kāi)始再次在該電路400中累積能量。
[0057]運(yùn)行在電路400的正常操作模式，開(kāi)關(guān)設(shè)備408保持在至少基本上非導(dǎo)通狀態(tài)，其中至多只有少量電流穿過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)備408。開(kāi)關(guān)設(shè)備408的非導(dǎo)通狀態(tài)保持開(kāi)關(guān)設(shè)備406處于基本上導(dǎo)通狀態(tài)。因此，在電路400的正常操作模式，因?yàn)橥ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)備406的足夠低的導(dǎo)電率,進(jìn)入電路400的少量電流被供應(yīng)至電容414和416。在電路400中提供電阻418和420以用于在電路400的正常操作模式時(shí)，分別控制供應(yīng)至電容414和416的電流量，從而電容414和416以合適的低速率充電而不會(huì)干擾電路400的正常操作，并且因此，不干擾連接至電路400的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正?？刂?。例如，通過(guò)電阻418和420向電容414和416供應(yīng)的電流速率，被保持在合適的低水平，以用于維持足夠低的由電路400引起的延遲和/或不干擾在該控制環(huán)上的正常通信(例如HART通信)。作為圖4所示的用于儲(chǔ)能雙電容配置的可選替代，在一些實(shí)施例中，可以使用單電容作為電路400的儲(chǔ)能元件。可選地，可以使用另一些儲(chǔ)能方法。例如，可以提供電荷泵或電感升壓電路。在這些實(shí)施例中，可以以高于電路400的輸入端402上的電壓水平，存儲(chǔ)能量。
[0058]電流監(jiān)控元件，比如電阻422，被提供以用于監(jiān)控電路300的輸出電流，即電路400的輸出端404a的電流水平。輸出端404a上的電流水平的降低(比如突然下降)，和電阻422上的電壓相應(yīng)的下降，使得開(kāi)關(guān)設(shè)備408的導(dǎo)通性的增加。開(kāi)關(guān)設(shè)備408的導(dǎo)通性的增加使得開(kāi)關(guān)設(shè)備406的導(dǎo)通性的降低，其有效地把電容414的負(fù)極端連接至電容416的正極端，因此使得來(lái)自電容414和416的能量傳輸至電路400的輸出端404a。因此，電路400的輸出端404a的輸出電流的水平下降，比如電路400的輸入端402的控制信號(hào)供應(yīng)的暫時(shí)中斷時(shí)，導(dǎo)致存儲(chǔ)在電路400中的能量傳輸至電路400的輸出端404a。因此，在供應(yīng)至電路400的輸入控制信號(hào)中斷時(shí)，比如在子系統(tǒng)204的切換操作時(shí)(圖2)，供應(yīng)至通過(guò)輸出端404耦合至電路400的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制輸入端的電流(或電壓)將保持在和電路400的正常操作模式時(shí)，供應(yīng)至該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制輸入端時(shí)，至少基本上相同的水平。
[0059]在圖4所示的實(shí)施例中，電路400包括電容430和電阻432，用于改進(jìn)電路400的操作，例如用于加強(qiáng)電路400的穩(wěn)定性。然而，在一些實(shí)施例中，電路400省略電容430和電阻432和/或包括其他額外的或代替電容430和電阻432的元件，通常以用于加強(qiáng)電路400的操作或調(diào)整電路400的操作，至使用電路400的特定應(yīng)用。
[0060]本發(fā)明不限于在此所示出的和所描述的實(shí)施例。在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的變型同樣能夠?yàn)檫@些特征的組合，盡管這些特征示意性地在不同的實(shí)施例中加以描述。
【權(quán)利要求】
1.一個(gè)具有第一操作模式和第二操作模式的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，包括: 第一端，其把所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備連接至控制系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)； 第二端，其把所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備； 儲(chǔ)能元件，其用于臨時(shí)累積電能；和 開(kāi)關(guān)電路，其用于控制所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備的操作模式，其中 在所述第一操作模式，電能被儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)能元件中；并且在所述第二操作模式，存儲(chǔ)在所述儲(chǔ)能元件中的電能被提供至所述第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，其中，所述儲(chǔ)能元件包括至少一個(gè)電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，其中，所述儲(chǔ)能元件包括第一電容和第二電容，并且其中電能被從所述第一電容和從所述第二電容提供至所述輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，其中，所述開(kāi)關(guān)電路響應(yīng)于進(jìn)入到所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備內(nèi)的輸入電流的變化，控制所述操作模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，進(jìn)一步包括電流監(jiān)控電路，其中所述電流監(jiān)控電路: 當(dāng)進(jìn)入到所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備內(nèi)的電流低于閾值時(shí)，使得所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從所述第一操作模式轉(zhuǎn)變成所述第二操作模式； 當(dāng)進(jìn)入到所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備內(nèi)的電流高于所述閾值時(shí)，使得所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從所述第二操作模式轉(zhuǎn)變成所述第一操作模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，其中，所述閾值是2mA。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，進(jìn)一步包括電壓保持元件，其用于，對(duì)應(yīng)于在所述第一操作模式中輸入端的電壓水平，在所述第二操作模式中的輸出端保持一個(gè)經(jīng)濾波和經(jīng)縮放的電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，其中，所述第一操作模式是正常模式，在所述正常模式中所述控制信號(hào)被提供至所述輸入端，并且其中，所述第二操作模式是保護(hù)模式，在所述保護(hù)模式中所述控制信號(hào)未被提供至所述輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，其中，所述開(kāi)關(guān)電路響應(yīng)于所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出電流的變化，控制所述操作模式。
10.一種在過(guò)程控制系統(tǒng)中保護(hù)提供至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制信號(hào)的方法，所述方法包括: 提供主站； 將所述主站通信地耦合至多個(gè)輸入輸出(I/o)卡，所述多個(gè)輸入輸出卡包括第一卡和第二卡，其中操作被可選擇地從所述第一卡切換至所述第二卡； 通過(guò)所述第一卡或所述第二卡從所述主機(jī)站向控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備提供控制信號(hào)； 在從所述第一卡向所述第二卡的切換操作期間，使得所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從第一操作模式切換至第二操作模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備: 在所述第一操作模式中，在儲(chǔ)能元件中儲(chǔ)存電能； 在所述第二操作模式中，把儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)能元件中的電能提供給所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述儲(chǔ)能元件中儲(chǔ)存電能的步驟包括:在第一電容和第二電容中儲(chǔ)存能量，并且其中，提供電能的步驟包括:把所儲(chǔ)存的電能從所述第一電容和從所述第二電容傳輸?shù)剿隹刂菩盘?hào)保護(hù)設(shè)備的所述輸出端。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，使得所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從所述第一操作模式切換至所述第二操作模式的步驟包括: 當(dāng)進(jìn)入所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備的電流小于閾值時(shí)，使得所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從所述第一操作模式切換至所述第二操作模式；并且 當(dāng)進(jìn)入所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備的電流大于所述閾值時(shí)，使得所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從所述第一操作模式切換至所述第二操作模式。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，使得所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從所述第一操作模式切換至所述第二操作模式的步驟包括: 響應(yīng)于檢測(cè)到提供給所述第二端的電流水平的減少，使得所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從所述第一操作模式切換至所述第二操作模式；并且 響應(yīng)于檢測(cè)到提供給所述第二端的電流水平已經(jīng)停止減少，使得所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備從所述第一操作模式切換至所述第二操作模式。
15.一種在過(guò)程控制系統(tǒng)中用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制系統(tǒng)，包括: 主站； 多個(gè)輸入輸出(I/O)卡，其被耦合至所述主站，以用于向所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供控制信號(hào)，其中所述多個(gè)I/o卡包括主I/O卡和備用I/O卡； I/o卡控制器，其被配置為可選地在所述主I/O卡和所述備用I/O卡之間切換；且控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，其被通信耦合至所述I/O卡和所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，其中，在所述主I/O卡和所述備用I/O卡的切換操作期間，所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備保持所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端的所述控制信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備被配置為: 在第一操作模式中，在儲(chǔ)能元件中儲(chǔ)存電能；并且 在第二操作模式中，把儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)能元件中的電能提供給所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制系統(tǒng)，其中，所述儲(chǔ)能元件包括至少一個(gè)電容。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制系統(tǒng)，其中，所述儲(chǔ)能元件包括第一電容和第二電容，并且其中電能被從所述第一電容和從所述第二電容供應(yīng)至所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制系統(tǒng)，其中，所述儲(chǔ)能元件包括電荷泵。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備被進(jìn)一步配置為: 在所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸入端監(jiān)控電流水平；并且 響應(yīng)于檢測(cè)到所述電流水平低于閾值，把所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的操作從所述第一操作模式切換至所述第二操作模式。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備被進(jìn)一步配置為: 在所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端監(jiān)控電流水平；并且 響應(yīng)于檢測(cè)到所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的輸出端上的電流水平的減少，把所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備的操作從所述第一操作模式切換至所述第二操作模式。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備作為獨(dú)立于所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的元件被提供。
23.一種具有第一操作模式和第二操作模式的控制信號(hào)保護(hù)設(shè)備，包括: 第一端，其把所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備連接至控制系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)； 第二端，其把所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備； 儲(chǔ)能元件，其用于臨時(shí)累積電能；和 開(kāi)關(guān)電路，其用于控制所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備的操作模式，其中，所述信號(hào)保護(hù)設(shè)備被配置為: 在第一操作模式中，在所述儲(chǔ)能元件中儲(chǔ)存電能； 檢測(cè)提供至所述第二端的電流水平的降低；并且 響應(yīng)于檢測(cè)到的提供至所述第二端的電流降低，切換至第二操作模式，其中，在所述第二操作模式，儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)能元件中的所述電能被供應(yīng)至所述第二端，以在所述第二端維持所期望的電壓水平。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104137010SQ201380010616
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月14日
【發(fā)明者】S·G·塞伯格 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制國(guó)際公司