帶雙協議接口的變送器的製作方法
2023-05-06 06:07:31
專利名稱：帶雙協議接口的變送器的製作方法
技術領域：
本發明涉及過程控制工業。更具體而言，本發明涉及用於過程控制工業的與雙線式過程控制環通信的現場裝置。
背景技術：
諸如變送器之類的現場裝置被用於過程控制工業中，以遠程檢測過程變量。過程變量可被傳送到控制室，用於控制過程或用於向控制器提供關於過程操作的信息。例如，關於過程流體壓力的信息可被傳送到控制室，用於控制過程，例如煉油。另一種類型的現場裝置，例如是閥控制器。
一種典型的用於傳送信息的現有技術涉及控制流過過程控制環的電流量。從控制室中的電流源提供電流，變送器從它在現場中的位置處控制電流。例如，4mA信號可被用於指示零讀取以及20mA信號可被用於指示全刻度讀取。最近，變送器已經採用了利用數位訊號與控制室通信的數字電路，所述數位訊號被疊加到流過過程控制環的模擬電流信號上。一些技術發送純數位訊號。這種技術的一個例子是由Rosemount公司建議的HART通信協議。HART協議和其它這種協議通常包括一組命令或指令，這些命令或指令可被發送到變送器以引出期望的響應，例如變送器控制或詢問。
Fieldbus是由Fieldbus Foundation提議的通信協議，旨在定義一種通信層或協議，用於在過程控制環上傳送信息。在Fieldbus協議中，流過環的電流不用於傳送模擬信號。相反，所有的信息是以數字形式傳送的。此外，Fieldbus標準允許變送器被構造成多壓降(multi-drop)構造，在這種構造中，多於一個的變送器被連接在相同的過程控制環上。
Fielbbus標準是由Fieldbus Foundation發布的規範。過程接口(interface)規範在文獻FF-94-890和FF-94-891，修訂H1，Final 2.0，1996年1月2日的「The Fieldbus Foundation，Fieldbus Specification，FunctionBlock Application Process Parts 1 and 2」中被定義。Fieldbus標準是開放式標準，其通過任意數量的數據信道，提供在過程I/O硬體和Fieldbus接口之間的通信，每個數據信道具有與其相關的任意數量的參數。Fieldbus過程接口規範(轉換器(transducer)塊)如表1所示
變送器中的Fieldbus接口電路通過Fieldbus Foundation規範中的稱為「功能塊」的軟體常數讀寫信道數據和參數1-N。
發明內容
用於監視工業過程的雙線式過程變送器包括HART通信電路，其被構造用於連接到雙線式過程控制環並根據HART通信協議操作。HART通信電路利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電。Fieldbus(現場總線)或Profibus(過程現場總線)通信電路被構造用於連接到雙線式過程控制環，並根據Fieldbus或Profibus通信協議操作，並利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電。第一對電端子適於將HART通信電路以第一構造連接到雙線式過程控制環，第二對電端子適於將Fieldbus或Profibus通信電路以可選的第二構造連接到雙線式過程控制環。
圖1是包括根據本發明的變送器的過程控制系統的視圖；圖2是圖1所示的變送器的透視圖，其中，端蓋已被除去；和圖3是示出圖2的變送器的電路的簡化的方塊圖。
具體實施例方式
圖1是過程控制系統10的視圖，其包括連接到過程管16的變送器12。變送器12被連接到根據Fieldbus或HART標準操作的雙線式過程控制環。雙線式過程控制環18在變送器12和控制室20之間運行。在一個實施例中，環18根據HART協議操作。環18可運載電流IL，所述電流代表被檢測的過程變量。另外，HART協議允許數位訊號通過環18被疊加到電流上，從而數字信息可被發送到變送器12或從變送器12接收。當根據Fieldbus標準操作時，環18運載數位訊號並能夠被連接到諸如其它變送器的多個現場裝置上。
本發明提供了一種帶有多協議接口的變送器，其中，變送器12根據HART通信協議或者Fieldbus通信協議被連接到環18上。圖2是變送器12的透視圖，其中，一個端蓋已被從特徵模塊40上除去。特徵模塊40被連接到超級模塊42上，超級模塊42通過歧管過程連接器44被連接到過程管16上。
特徵模塊40包括具有第一對電端子52和第二對電端子54的端子塊50。每一對端子52和54被構造以從雙線式過程控制環18連接到兩條線路上。電端子52被構造用於在環18根據HART協議操作時連接到環18上，而電端子54被不同地構造以在環18根據Fieldbus協議操作時連接到環18上。滑動板60沿著軌道62滑動，並有選擇地覆蓋端子52或54，以便一次僅有一組端子(端子52或54)能夠被訪問。這防止了操作者將變送器12同時連接到兩個過程控制環上。
圖3是示出根據本發明的一個實施例的變送器12的電路的簡化方塊圖。如圖3所示，超級模塊42包括過程變量傳感器80，其通過測量電路連接器連接到HART通信電路82。HART通信電路82連接到端子塊50的端子52。本地總線通信電路也設置在超級模塊52中，所述超級模塊沿著本地總線84與位於特徵模塊40中的Fieldbus通信電路86中的本地總線通信電路通信。Fieldbus通信電路86連接到端子54並連接到任選本地裝置90上。本地裝置90的一個例子是顯示器，用於顯示來自變送器12的信息。
在操作中，過程控制環18或者被連接到電端子52上，用於根據HART協議通信，或者被連接到端子54上，用於根據Fieldbus協議通信。當連接到端子54上時，Fieldbus通信電路86從控制環18接收電力以完全給變送器12供電。電路86經過本地總線84與電路82通信，並為電路82提供電力。使用傳感器80獲得過程變量測量，並通過總線84將過程變量測量提供到期Fieldbus通信電路。所測量的與過程變量有關的過程變量或信息可根據Fieldbus協議由Fieldbus通信電路86通過端子54並經過程控制環18被以數字形式傳送，Fieldbus通信電路86可為工作的本地裝置90提供電力或與之通信。例如，本地裝置90可包括本地顯示器，以顯示來自變送器12的信息，諸如關於測量的過程變量的信息、結構信息等信息。
另一方面，當過程控制環被連接到電端子52時，HART通信電路82從環18接收電力，並完全給變送器12供電。利用傳感器80獲得過程變量測量並如根據HART協議說明的那樣通過電端子52並經過過程控制環18以模擬或者數字格式傳送過程變量測量。在這種構造中，電力經過本地總線84並通過Fieldbus通信電路86被提供到任選的本地裝置90。在一些實施例中，在Fieldbus通信電路中的電路由HART通信電路82供電以存取附加的功能。HART通信電路82可利用本地裝置90提供本地輸出，例如到本地顯示器。
本發明的構造不需要開關以選擇地將單對輸入端子連接到Fieldbus或者HART通信電路。相反，兩個分開的成對電連接裝置被設置，它們連接到Fieldbus通信電路86或者HART通信電路82。這提供了簡單的實施，不易受到開關故障的影響。此外，因為端子被構造為一次只有單一的一對端子可被使用，用戶錯誤的可能性被降低。這種構造使用滑動板60來實現，滑動板60阻擋另一對端子。本發明的電路可根據需要被構造，圖3說明的方塊圖只是一個例子。實施例子在以下文獻中被說明美國專利6,457,367，2002年10月1日授權；美國專利6,484,107，2002年11月19日授權；美國專利6,487,912，2002年12月3日授權；美國專利6,504,489，2003年1月7日授權；美國專利申請09/520,292，2000年3月7日申請；美國專利申請09/564,506，2000年5月4日申請；美國專利申請09/638,181，2000年7月31日申請；美國專利申請09/667,399，2000年9月21日申請；美國專利申請09/667,289，2000年9月22日申請；美國專利申請/09,671,130，2000年9月27日申請；美國專利申請09/,867,961，2001年5月30日申請；美國專利申請29/149,556，2001年10月11日申請；和美國專利申請10/125,286，2002年4月18日申請。
在另一個實施例中，電路86包括Profibus通信電路，從而變送器12可連接至根據Profibus通信標準操作的雙線式過程控制環上。
儘管已參考優選實施例描述了本發明，但本領域技術人員將會認識到，在不偏離本發明的實質和範圍的情況下可在形式和細節上進行變化。
權利要求
1.一種雙線式過程變送器，用於監視工業過程，包括HART通信電路，其被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據HART通信協議操作，利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；Fieldbus通信電路，其被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據Fieldbus通信協議操作，利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；第一對電端子，適於以第一構造將HART通信電路連接到雙線式過程控制環上；和第二對電端子，適於以可選第二構造將Fieldbus通信電路連接到雙線式過程控制環上。
2.根據權利要求1所述的變送器，包括連接到HART和Fieldbus通信電路的傳感器，用於檢測過程變量。
3.根據權利要求1所述的變送器，包括利用從過程控制環接收的電力被完全供電給本地裝置。
4.根據權利要求2所述的變送器，其中，所述本地裝置包括顯示器。
5.根據權利要求2所述的變送器，其中本地裝置被連接到Fieldbus通信電路。
6.根據權利要求1所述的變送器，包括滑動板，所述滑動板可滑動地設置在第一對電端子和第二對電端子上方，從而一次只有一對電端子可被訪問。
7.根據權利要求1所述的變送器，包括電連接到HART通信電路的傳感器。
8.根據權利要求1所述的變送器，包括本地總線，所述本地總線將HART通信電路電連接到Fieldbus通信電路。
9.根據權利要求1所述的變送器，其中，當過程控制環連接第二對端子時，Fieldbus通信電路向HART通信電路提供電力。
10.根據權利要求1所述的變送器，其中，當過程控制環連接第一對端子時，HART通信電路向Fieldbus通信電路提供電力。
11.一種雙線式過程變送器，用於監視工業過程，包括HART通信裝置，其被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據HART通信協議操作，利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；Fieldbus通信裝置，其被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據Fieldbus通信協議操作，利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；第一對電端子裝置，適於以第一構造將HART通信電路連接到雙線式過程控制環上；和第二對電端子裝置，適於以可選第二構造將Fieldbus通信電路連接到雙線式過程控制環上。
12.一種將雙線式過程變送器連接到雙線式過程控制環的方法，包括提供HART通信電路，所述HART通信電路被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據HART通信協議操作，以及利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；提供Fieldbus通信電路，所述Fieldbus通信電路被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據Fieldbus通信協議操作，利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；提供第一對電端子，所述第一對電端子適於以第一構造將HART通信電路連接到雙線式過程控制環上；和提供第二對電端子，所述第二對電端子適於以可選第二構造將Fieldbus通信電路連接到雙線式過程控制環上。
13.根據權利要求12所述的方法，包括將第一對電端子連接到根據HART通信協議操作的雙線式過程控制環上。
14.根據權利要求12所述的方法，包括將第二對電端子連接到根據HART通信協議操作的雙線式過程控制環上。
15.根據權利要求12所述的方法，包括利用從過程控制環接收的電力給本地裝置供電。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述本地裝置包括顯示器。
17.根據權利要求16所述的方法，其中本地裝置被連接到Fieldbus通信電路。
18.根據權利要求12所述的方法，包括滑動板，所述板可滑動地設置在第一對電端子和第二對電端子上方，從而一次只有一對電端子可被訪問。
19.根據權利要求12所述的方法，包括通過本地總線將HART通信電路電連接到Fieldbus通信電路。
20.根據權利要求12所述的方法，包括當過程控制環連接第二對端子時，從Fieldbus通信電路給HART通信電路供電。
21.根據權利要求12所述的方法，包括當過程控制環連接第一對電端子時，從HART通信電路給Fieldbus通信電路供電。
22.一種雙線式過程變送器，用於監視工業過程，包括提供HART通信電路，所述HART通信電路被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據HART通信協議操作，以及利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；提供Profibus通信電路，所述Profibus通信電路被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據Profibus通信協議操作，利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；提供第一對電端子，所述第一對電端子適於以第一構造將HART通信電路連接到雙線式過程控制環上；和提供第二對電端子，所述第二對電端子適於以可選第二構造將Profibus通信電路連接到雙線式過程控制環上。
23.一種將雙線式過程變送器連接到雙線式過程控制環上的方法，包括提供HART通信電路，所述HART通信電路被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據HART通信協議操作，以及利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；提供Profibus通信電路，所述Profibus通信電路被構造用於連接到雙線式過程控制環上，並根據Profibus通信協議操作，利用從雙線式過程控制環接收的電力完全給變送器供電；提供第一對電端子，所述第一對電端子適於以第一構造將HART通信電路連接到雙線式過程控制環上；和提供第二對電端子，所述第二對電端子適於以可選第二構造將Profibus通信電路連接到雙線式過程控制環上。
全文摘要
一種用於監視工業過程(10)的雙線式過程變送器，包括HART通信電路(82)和Fieldbus通信電路(86)，用於連接到雙線式過程控制環(18)上。第一對電端子(52)被設置用於以第一構造將HART通信電路(82)連接到雙線式過程控制環(18)上，第二對電端子(54)被設置用於以第二可選構造將Fieldbus通信電路(86)連接到雙線式過程控制環(18)上。
文檔編號G05B19/418GK1771523SQ200480009275
公開日2006年5月10日 申請日期2004年3月26日 優先權日2003年4月4日
發明者羅伯特·C·黑特克 申請人:羅斯蒙德公司