傳感器診斷改進的過程溫度變送器制造技術

本發明專利技術提供一種過程溫度變送器，其能夠與具有多根引線的至少一個溫度傳感器一起運行。該過程溫度變送器包括測量電路，該測量電路能夠可操作地連接至所述至少一個溫度傳感器以提供所述至少一個溫度傳感器的電參數的指示。控制器連接至測量電路以獲得所述指示并提供過程溫度輸出。電流源將測試電流同時施加至所述多根引線。診斷電路測量每根引線上的電壓響應以提供溫度傳感器的診斷指示。

【技術實現步驟摘要】
傳感器診斷改進的過程溫度變送器
本專利技術涉及用來監測工業過程中的過程變量的類型的過程變量變送器。更具體地，本專利技術涉及用來檢測過程的溫度的過程變量變送器。
技術介紹
加工工業采用過程變量變送器檢測與化學、泵、石油、制藥、食品和其它加工工廠中的諸如固體、漿體、液體、蒸汽和氣體之類的物質相關的過程變量。過程變量包括壓力、溫度、流量、液位、濁度、密度、濃度、化學成分和其它特性。過程流體溫度變送器提供與檢測到的過程物質溫度相關的輸出。到控制室的溫度控制回路或其它輸出可以被發送到另一個過程裝置，以便可以監測和控制該過程。為了監測過程流體溫度，變送包括溫度傳感器，如熱電偶或電阻式溫度裝置(RTD)。在溫度測量應用中，重要的是確認溫度測量何時是不正確的。這可能由引線/傳感器破裂、過多的線路電阻或短路情況引起。在溫度傳感器和過程溫度變送器之間通常存在可能出現故障或變成老化的大量連接點。一些商用過程溫度變送器在提供讀數之前驗證溫度傳感器連接完整性。其中，包括診斷的溫度變送器的示例包括Kirkpatrick等人(名稱為“TWO-WIREFLUIDTEMPERATURETRANSMITTERWITHTHERMOCOUPLEDIAGNOSTICS”的美國專利No.6,556,145)，Castle(名稱為“COMPUTERIZEDREMOTERESISTANCEMEASUREMENTSYSTEMWITHFAULTDETECTION”的美國專利No.5,317,520)、Kirkpatrick(名稱為“OPENSENSORDIAGNOSTICSYSTEMFORTEMPERATURETRANSMITTERINAPROCESSCONTROLSYSTEM”的美國專利No.5,703,575)。已經用在溫度變送器中的一種這樣的診斷技術基于多個測量值的收集。這些測量值由過程溫度變送器順序地收集以獨立地測試每個導體。對于斷路傳感器和過多的線路電阻測試，過程溫度變送器可以將電流脈沖獨立地施加至溫度傳感器引線中的每一根，并測量所產生的電壓。如果測量到的電壓超過閾值，則可以確認出現故障。如果引線或溫度傳感器元件斷路，則電流脈沖將測量到的電壓驅動到高至足以超過閾值。當引線合適地連接和傳感器元件未損壞時，提供用于電流流動的路徑，并且檢測到的電壓將保持低于閾值，指示正確的連接。對于四線式RTD，這需要三個斷路傳感器測量值以評估RTD的完整性(一根線總是連接至電流返回路徑共用的電路)。繞線式RTD溫度傳感器容易由于暴露至振動而變為斷路。這種振動可以包括大振幅瞬態活動、持久的低振幅活動或二者。為了測試斷路傳感器狀態，獲得溫度檢測元件的電阻測量值。如果歐姆測量值低于由軟件設定的閾值，則確定傳感器被斷路了。這個過程目前需要三個測量點來確認這種狀態，并且可能花費200毫秒量級的時間。存在對改進溫度傳感器診斷的不斷需求。
技術實現思路
一種過程溫度變送器，其能夠與具有多根引線的至少一個溫度傳感器一起運行。該溫度變送器包括測量電路，該測量電路能夠可操作地連接至所述至少一個溫度傳感器以提供所述至少一個溫度傳感器的電參數的指示。控制器連接至測量電路以獲得所述指示并提供過程溫度輸出。電流源將測試電流同時施加至所述多根引線。診斷電路測量每根引線上的電壓響應以提供溫度傳感器的診斷指示。附圖說明圖1是過程流體溫度變送器的環境的示意圖。圖2是過程流體溫度變送器12的示意圖。圖3是過程流體溫度變送器的系統框圖。圖4是示出至溫度傳感器的電連接的示意圖。圖5是示出診斷期間RTD的引線上的輸入電壓的信號曲線圖。圖6A為根據本專利技術的實施例的測試溫度傳感器的方法的流程示意圖。圖6B為根據本專利技術的實施例的用于產生用于診斷傳感器退化的各種信息的配置的示意圖。圖7為根據本專利技術的實施例的用于短路溫度傳感器的測試的配置的示意圖。具體實施方式本專利技術提供用于過程溫度變送器的診斷。在多個方面中，本專利技術提供用于快速地和精確地確定溫度傳感器的狀態的方法和設備，包括確認變送器正確地連接至溫度傳感器。本專利技術的實施例主要為斷路和/或短路傳感器狀態或其它退化行為提供同時測試多個且優選全部溫度傳感器線路的方法和設備，從而降低或潛在地最小化傳感器評估時間。下述診斷可以在每次溫度傳感器測量之前或者根據需要以選定的間隔或其它時間處進行。圖1和2圖示根據本專利技術的實施例的二線式過程流體溫度變送器的環境。圖1示出包括過程流體溫度變送器12的過程流體控制系統10。圖2圖示過程控制系統10，過程控制系統10包括過程流體溫度變送器12，過程流體溫度變送器12通過二線式過程控制回路16電連接至控制室14(被建模為電壓源和電阻)。變送器12安裝和連接到諸如管道18之類的過程流體容器上。變送器12監測過程流體過程管道18的溫度并通過回路16將溫度信息發送到控制室14。變送器12能夠通過接線端17(圖3中示出)連接至回路16。過程控制回路16被圖示為二線式過程控制回路。在這種結構中，同樣的兩條線用于同時載送信息以及提供電力到變送器12。例如，變送器12可以控制二線式回路16上的表示檢測到的溫度的模擬電流電平。在更高級的結構中，可以在二線式過程控制回路上發送和/或接收數字信息。一種這樣的協議是通信協議。然而，本專利技術不限于這種特定的二線式實施方案，并且可以采用任何類型的過程控制回路。另一種示例性過程控制回路是其中無線地傳送信息的無線過程控制回路。無線通信技術的一個示例與依照IEC62591的無線通信協議一致。也可以使用標準以太網、光纖連接或其它通信信道。圖3為根據本專利技術的實施例的過程流體變送器12的系統框圖。變送器12包括電源模塊20、回路通信裝置22、RTD輸入端24、測量電路26、電流源28和控制器30。變送器12能夠連接至RTD32，使得變送器12可以獲得來自RTD32的電壓測量值，并且將該測量值與計算出的過程流體溫度相關聯。變送器12隨后在二線式過程控制回路16上提供計算出的過程流體溫度。電源模塊20設置在變送器12內，并能夠連接至二線式過程控制回路16。模塊20恰當地調節從回路16接收的用于變送器12的各個部件的電力。采用電源模塊20，變送器12能夠根據從過程控制回路16接收的電力單獨地運行。模塊20可以包括例如已知的電子元件，如DC-DC電力調整裝置。在回路16上(在一些實施例中采用4mA和20mA之間的模擬信號傳輸)，模塊20運行以限制4安培或更少安培電流，用于提供至變送器12內的其它部件。此外，模塊20可以被調整為防止從回路16接收的電噪聲到達所述其它部件。回路通信裝置22能夠連接到二線式過程控制回路16，并被配置為在回路16上進行通信。通信裝置22可以為本領域通常已知類型的。例如，通信裝置22可以被恰當地選擇以提供模擬通信、數字通信或二者的組合。如上所述，模擬和數字通信的一種這樣的組合已知為高速可編址遠程傳感器協議。協議的一個版本在4-20mA模擬信號上疊加數字信號。采用這種協議，可以在一種模式(如模擬模式)中提供感興趣的主變量，同時以另一種模式提供診斷信號。然而，可以以純模擬通信以及純數字通信(如由FOUNDATIONTMFieldbus提供)實踐本專利技術，并且也可以采用無線協議實施本專利技術。變送器12還包括RTD輸入或接線板本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種能夠與具有多根引線的至少一個溫度傳感器一起運行的過程溫度變送器，該過程溫度變送器包括：測量電路，該測量電路能夠可操作地連接至所述至少一個溫度傳感器以提供所述至少一個溫度傳感器的電參數的指示；控制器，該控制器連接至測量電路以獲得所述指示并提供過程溫度輸出；電流源，該電流源被配置為將測試電流同時施加至所述多根引線；和診斷電路，該診斷電路被配置為測量每根引線上的電壓響應并響應地提供溫度傳感器的診斷指示。

【技術特征摘要】
2013.02.25 US 13/775,8481.一種能夠與具有多根引線的至少一個溫度傳感器一起運行的過程溫度變送器，該過程溫度變送器包括：測量電路，該測量電路能夠可操作地連接至所述至少一個溫度傳感器以提供所述至少一個溫度傳感器的電參數的指示，該電參數指示所述至少一個溫度傳感器的溫度；控制器，該控制器連接至測量電路以獲得所述指示并提供過程溫度輸出；電流源，該電流源被配置為將測試電流同時施加至所述多根引線；和診斷電路，該診斷電路被配置為響應于同時施加至所述多根引線的測試電流而同時地測量每根引線上的電壓響應并基于所測量的電壓響應地提供溫度傳感器的診斷指示。2.根據權利要求1所述的過程溫度變送器，其中溫度傳感器是RTD。3.根據權利要求1所述的過程溫度變送器，其中所述多根引線包括四根引線。4.根據權利要求1所述的過程溫度變送器，其中所述診斷指示指示電短路。5.根據權利要求1所述的過程溫度變送器，其中所述診斷指示指示斷路引線。6.根據權利要求1所述的過程溫度變送器，其中所述診斷指示指示傳感器退化。7.根據權利要求1所述的過程溫度變送器，其中所述診斷指示由每根引線上的固有引線電阻和系統電容產生的時間常數。8.根據權利要求1所述的過程溫度變送器，其中所述電流源設置在模數轉換器專用集成電路(ASIC)內。9.根據權利要求1所述的過程溫度變送器，其中所述診斷指示基于每根引線上的電壓響應的上升時間。10.根據權利要求1所述的過程溫度變送器，其中所述診斷指示基于每根引線上的電壓響應的下降時間。11.根據權利要求10...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杰森·H·魯德，
申請(專利權)人：羅斯蒙德公司，
類型：發明
國別省市：美國;US