BRPI0822967B1 - Instrumento de barramento, e, método para limitar de modo preditivo o consumo de energia em um instrumento de barramento de um barramento de instrumentação de duas linhas - Google Patents
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Abstract
instrumento de barramento, e, método para limitar de modo preditivo o consumo de energia em um instrumento de barramento de um barramento de instrumentação de duas linhas um instrumento de barramento (10) configurado para limitar de modo preditivo o consumo de energia e adaptado para uso com um barramento de instrumentação de duas linhas é provido. o instrumento de barramento (10) inclui um sensor (13), um regulador de derivação (14), e um controlador (20). o controlador (20) é configurado para gerar uma potência disponível preditiva ppreditiva que será disponível para o instrumento de barramento (10) após uma mudança na corrente de circuito il, comparar a potência disponível preditiva ppreditiva a uma potência no instante presente pt0 compreendendo uma potência de controlador pcontrolador mais uma potência do sensor psensor, e reduzir a potência do sensor psensor a potência disponível total pdisponível for menor do que a potência do controlador pcontrolador mais a potência do sensor psensor.
Description
A presente invenção refere-se a um instrumento de barramento e método para um barramento de instrumentação de duas linhas, e mais particularmente, a um instrumento de barramento e método para limitar de modo preditivo o consumo de energia em um barramento de instrumentação de duas linhas.
Circuitos de barramento são comumente usados para conectar vários instrumentos, como em instalações industriais, por exemplo. O circuito de barramento pode prover potência elétrica para os instrumentos de barramento. O circuito de barramento pode permitir comunicações entre um instrumento de barramento e um dispositivo(s) extemo(s). Por exemplo, um circuito de barramento é comumente usado para relatar as medições do instrumento de barramento e ainda pode permitir o controle do instrumento de barramento.
Um circuito de barramento protocolo é um protocolo de barramento de duas linhas, às vezes referido como um barramento de 4-20 miliAmp (mA) devido às limitações de potência inerentes. Este protocolo de barramento pode ser empregado pela simplicidade de conexão dos instrumentos para o barramento usando somente duas linhas, onde as duas linhas fornecem tanto energia elétrica como comunicações eletrônicas. Este protocolo de barramento pode ser usado em meios ambientes perigosos ou explosivos, por exemplo, onde a potência elétrica é limitada por razões de segurança.
Comunicação dos valores de medição em protocolos de barramento de duas linhas comuns compreende controlar e variar a corrente puxada em uma faixa pré-determinada, como entre 4 e 20 mA. Neste protocolo de barramento, uma condição de fluxo zero é denotada por controle da corrente do circuito no circuito de barramento para ser 4 mA. Uma corrente do circuito de barramento de menos do que 4mA não é uma medição válida de acordo com o protocolo de barramento de duas linhas, e pode compreender uma fase de colocação sob tensão do instrumento de barramento ou algum outro modo de sinalização. Do mesmo modo, uma quantidade de fluxo máximo pode resultar no instrumento de barramento controlar a corrente do circuito de barramento como sendo cerca de 20 mA.
Um sistema hospedeiro é conectado ao circuito de barramento de duas linhas e provê a potência elétrica regulada e recebe a sinalização de comunicação de todos os instrumentos de barramento conectados. O sistema hospedeiro converte a quantidade de corrente (isto é, o valor de medição) e passa o valor de medição para um dispositivo externo, como um computador de monitoração.
A corrente elétrica limitada e a potência elétrica limitada podem ser problemáticas. O instrumento de barramento deve operar de modo preciso e confiável sem exceder as limitações de corrente. A demanda de potência aumentada no instrumento de barramento pode levar as exigências da corrente elétrica do instrumento a exceder uma quantidade prescrita por um protocolo aplicável. Ademais, em condições de um fluxo mínimo, um instrumento de barramento de duas linhas não pode consumir mais do que 4 mA de corrente elétrica. Este nível baixo de corrente pode ser problemático e pode não ter suficiente corrente elétrica para operar o instrumento de barramento.
Em algumas formas de realização, se o consumo de energia alcança ou excede um limite de potência disponível, então uma condição de erro pode resultar. A condição de erro em algumas formas de realização pode resultar em uma operação de falha ou não confiável do instrumento de barramento. A condição de erro em algumas formas de realização por resultar em uma re-inicialização do processador ou processadores no instrumento de barramento.
Assim, é desejável que o consumo de energia do instrumento de barramento seja mantido abaixo do limite de potência admissível se de todo possível.
Em um aspecto da invenção, um instrumento de barramento configurado para limitar de modo preditivo o consumo de energia e adaptado para uso com um barramento de instrumentação de duas linhas compreende: um sensor; um regulador de derivação configurado para derivar corrente elétrica em excesso; e um controlador acoplado ao regulador de derivação e o sensor, com o controlador sendo configurado para gerar uma potência disponível preditiva Ppreditiva que será disponível para o instrumento de barramento após uma mudança na corrente de circuito IL, comparar a potência disponível preditiva Ppreditiva a uma potência no instante presente Pωcompreendendo uma potência de controlador Pcontroiador mais uma potência do sensor Psensor, e reduzir a potência do sensor Psensor se a potência disponível preditiva Ppreditiva for menor do que a potência do controlador PCOntroiador mais a potência do sensor Psensor-
Preferivelmente, o controlador é ainda configurado para receber um valor de medição a partir do sensor e gerar uma corrente de circuito preditiva II seguinte a partir do valor de medição, em que a potência disponível preditiva Ppreditiva é gerada usando a corrente de circuito preditiva lL_seguinte-
Preferivelmente, reduzir a potência do sensor PsenSor incluindo reduzir uma corrente de sensor Isensor fornecida para o sensor.
Preferivelmente, o controlador é ainda configurado para determinar uma resistência do circuito RL e uma voltagem de alimentação Vs.
Preferivelmente, determinar a resistência do circuito RL e voltagem de alimentação Vs compreende as etapas preliminares de medir uma primeira voltagem de circuito VLi em uma primeira corrente de circuito pré-determinada IL1, medir uma segunda voltagem de circuito VL2 em uma segunda corrente de circuito pré-determinada IL2, e determinar a resistência do circuito RL a partir de uma primeira e segunda voltagens do circuito VLi e VL2 e a primeira e a segunda correntes de circuito ILi e IL2-
Em um aspecto da invenção, um método para limitar de modo preditivo o consumo de energia em um instrumento de barramento de um barramento de instrumentação de duas linhas compreende: gerar uma potência disponível preditiva Ppreditiva que será disponível para o instrumento de barramento após uma mudança na corrente de circuito IL; comparar a potência disponível preditiva Ppreditiva a uma potência no instante presente Pt0 compreendendo uma potência de controlador Pcontroiador mais uma potência do sensor Psensor; e reduzir a potência do sensor Psensor se a potência disponível preditiva Ppreditiva for menor do que a potência do controlador Pcontrolador mais a potência do sensor PsenSor-
Preferivelmente, o método ainda compreende receber um valor de medição a partir do sensor e gerar uma corrente de circuito preditiva lL_seguinte a partir do valor de medição, em que a potência disponível preditiva Ppreditiva é gerada usando a corrente de circuito preditiva It seguinte-
Preferivelmente, reduzir a potência do sensor Psensor inclui reduzir uma corrente de sensor Isensor fornecida para o sensor.
Preferivelmente, o método ainda compreende a etapa preliminar de determinar uma resistência do circuito RL e uma voltagem de alimentação Vs-
Preferivelmente, determinar a resistência do circuito RL compreende as etapas preliminares de medir uma primeira voltagem de circuito 5 VLI em uma primeira corrente de circuito pré-determinada ILb medir uma segunda voltagem de circuito VL2 em uma segunda corrente de circuito pré- determinada IL2, e determinar a resistência do circuito RL a partir de uma primeira e segunda voltagens do circuito VLI e VL2 e a primeira e a segunda correntes de circuito ILi e IL2-
O mesmo número de referência representa o mesmo elemento em todos os desenhos. Deve ser entendido que os desenhos não estão necessariamente em escala.
FIG. 1 mostra um sistema de circuito de barramento de acordo 15 com uma forma de realização da invenção.
FIG. 2 mostra um controlador de acordo com uma forma de realização da invenção.
FIG. 3 é um fluxograma de um método para limitar de modo preditivo o consumo de energia em um instrumento de barramento de um 20 barramento de instrumentação de duas linhas de acordo com uma forma de realização da invenção.
FIGS. 1-3 e a seguinte descrição mostram exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da 25 invenção. Para o fim de ensinar os princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na arte irão apreciar variações destes exemplos que estão dentro do escopo da invenção. Os versados na arte irão apreciar que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados em vários modos para formar variações múltiplas da invenção. Como um resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas somente pelas reivindicações e seus equivalentes.
FIG. 1 mostra um sistema de circuito de barramento 100 de acordo com uma forma de realização da invenção. O sistema de circuito de barramento 100 inclui um sistema hospedeiro 1, um circuito de barramento de duas linhas 4, e um instrumento de barramento 10 conectado ao circuito de barramento de duas linhas 4. O sistema hospedeiro 1 pode incluir uma alimentação de potência 2, um resistor de sinalização Rs, e um dispositivo de medição 3 acoplado ao resistor de sinalização Rs. Em algumas formas de realização o sistema de circuito de barramento 100 pode incluir uma barreira intrinsecamente segura (I.S.) (ver linha tracejada). A barreira I.S. pode compreender uma barreira física que é projetada para proteger um meio ambiente perigoso, por exemplo.
O sistema hospedeiro 1 gera uma voltagem de circuito VL e uma corrente de circuito II sobre o circuito de barramento de duas linhas 4. A voltagem do circuito VL pode ser substancialmente definida ou limitada, como por um protocolo de segurança intrínseca (I.S.) ou outro protocolo à prova de explosão ou perigo. Em alguns sistemas de circuito de barramento de duas linhas 100, a voltagem do circuito VL é configurada entre 16 e 36 volts (V). a voltagem do circuito VL é dependente da voltagem de alimentação de potência Vs e da corrente do circuito II. A corrente do circuito IL é configurada pelo controlador 20, mas é limitada por um barramento ou protocolo I.S. aplicável. Consequentemente, o controlador 20 pode mudar uma corrente do circuito IL em um modo limitado. A corrente do circuito IL pode ser limitada em tais protocolos a não mais do que 24 mA e tipicamente está na faixa de 4 mA a 20 mA (ou 10 mA a 20 mA) a fim de comunicar um valor de medição para o sistema hospedeiro 1. No entanto, outros valores de corrente do circuito são contemplados e estão dentro do escopo da descrição e reivindicações. Ademais, a voltagem do circuito VL provida pela alimentação da potência 2 pode não ser fixada e pode precisar ser medida a fim de determinar a potência. A voltagem do circuito VL pode se desviar da voltagem de alimentação de potência Vs.
A corrente do circuito IL flui através do resistor de sinalização Rs e cria a voltagem variável. O dispositivo de medição 3 mede a voltagem criada através do resistor de sinalização Rs e converte a voltagem em um sinal de medição. Consequentemente, a corrente do circuito IL transfere uma medição do sensor 13 e do controlador 20 para o sistema hospedeiro 1 e por fim para um dispositivo(s) extemo(s). Além disso, uma sinalização de comunicação digital pode ser superposta em uma corrente do circuito IL se desejado.
O instrumento de barramento 10 pode compreender qualquer modo de instrumento. Para fins de ilustração, o instrumento de barramento 10 pode compreender um medidor de fluxo. Onde o instrumento de barramento 10 é um medidor de fluxo, incluindo um medidor de fluxo Coriolis ou densitômetro vibratório, o sensor 13 inclui um acionador vibratório.
O instrumento de barramento 10 inclui um sensor 13, um controlador 20, e um regulador de derivação 14. Ademais, o instrumento de barramento 10 pode incluir uma corrente de circuito controlador 23 e conversores de voltagem 24 e 25 para o sensor 13 e o controlador 20. O sensor 13 em algumas formas de realização pode compreender um componente separado (não mostrado) acoplado ao instrumento de barramento 10. O sensor 13 pode compreender qualquer modo de sensor, como um medidor de fluxo, por exemplo. No entanto, outros sensores são contemplados e estão dentro do escopo da descrição e reivindicações.
O controlador 20 é acoplado a e controla o sensor 13 e uma corrente do circuito IL. O controlador 20 pode operar o sensor 13 e pode processar sinais recebidos a partir do sensor 13 a fim de transferir um valor de como uma corrente de saída analógica que está na forma de uma corrente de circuito variável IL fluindo em circuito de barramento de duas linhas 4.
Como pode ser visto da figura, uma corrente do circuito IL alimentada para o instrumento de barramento 10 compreende uma corrente de controlador ICOntroiador fluindo no controlador 20, uma corrente de sensor Isensor fluindo no sensor 13, e uma corrente de derivação Idenvação fluindo no regulador de derivação 14. Deve ser entendido que a corrente do circuito ILnão é fixada.
Devido ao protocolo de comunicação de medição e as limitações de potência construídas dentro do sistema de circuito de barramento 100, o instrumento de barramento 10 pode ser capaz de consumir toda a potência elétrica alimentada pelo sistema hospedeiro 1 (ou pode ser capaz de demandar mais do que da potência disponível). Consequentemente, o instrumento de barramento 10 pode ser o único instrumento conectado ao circuito de barramento de duas linhas 4.
Porque a corrente do circuito IL é limitada, o instrumento de barramento 10 pode somente consumir a corrente elétrica disponível. Assim, se o valor de medição gerado pelo instrumento de barramento 10 corresponde a uma corrente de circuito IL de 10 mA e o instrumento de barramento requer somente 8 mA para gerar a medição, então o instrumento de barramento 10 deve abaixar ou consumir o 2 mA em excesso a fim de extrair 10 mA a partir do sistema hospedeiro 1. O regulador de derivação 14 é configurado para abaixar o excesso de 2 mA de corrente elétrica.
A alimentação de potência 2 provê uma potência disponível total Pdisponívei que compreende uma voltagem do circuito VL multiplicada pela corrente do circuito II- A potência disponível total Pdisponívei ainda compreende a potência consumida pelo componentes do instrumento de barramento 10, isto é, Pdisponívei Pderivação + Psensor + Pcontrolador- A potência do Controlador Pcontrolador é relativamente fixada. Consequentemente, pode ser desejado variar a potência do sensor Psensor a fim de evitar exceder a potência disponível total Pdisponívei-
O instrumento de barramento 10 é configurado para limitar de modo preditivo o consumo de energia em uso com um barramento de instrumentação de duas linhas. O instrumento de barramento 10 é configurado para gerar uma potência disponível preditiva Ppreditiva que será disponível para o instrumento de barramento 10 após uma mudança na corrente de circuito II, comparar a potência disponível preditiva Ppreditiva a uma potência no instante presente Pt0 compreendendo a potência do controlador PCOntroiador mais a potência do sensor Psensor» e reduzir a potência do sensor PsenSor no sensor 13 se a potência disponível preditiva Ppreditiva for menor do que a potência do controlador Pcontrolador mais a potência do sensor Psensor- Deste modo, a potência não pode exceder o limite antes de a potência poder ser reduzida.
Com vantagem, o instrumento de barramento e o método de acordo com a invenção podem controlar de modo preditivo o consumo de energia a fim de não exceder o barramento ou protocolo I.S. aplicável. Ademais, o instrumento de barramento e método podem realizar ajustes de potência de antemão, evitando baixas de tensão, re-inicializações, valores de medição errôneos, ou outros problemas que podem ocorrer quando o instrumento de barramento se esgota da potência disponível. Além disso, o instrumento de barramento e método podem manter substancialmente um espaçamento ou isolador de um limite de potência, em que picos de demanda de potência inesperados são improváveis de exceder o limite de potência.
FIG. 2 mostra o controlador 20 de acordo com uma forma de realização da invenção. O controlador 20 pode incluir uma interface 201, um sistema de processamento 203, um medidor de corrente 250, e um medidor de voltagem 252. O sistema de processamento 204 é acoplado ao regulador de derivação 14, à interface 201, ao medidor de corrente 250, e ao medidor de voltagem 252. Em algumas formas de realização, o controlador 20 é acoplado ao sensor 13 via a interface 201.
O controlador 20 recebe sinais do sensor a partir do sensor 13 via a interface 201. O controlador 20 processa os sinais do sensor a fim de obter dadas. A interface 201 pode realizar qualquer condicionamento de sinal necessário ou desejado, como qualquer modo de formação, amplificação, isolamento, etc. Altemativamente, algum ou todo o condicionamento de sinal pode ser efetuado no sistema de processamento 203. Além disso, a interface 201 pode permitir comunicações entre o controlador 20 e dispositivos externos.
O regulador de derivação 14 é configurado para derivação da corrente elétrica em excesso. Toda a corrente elétrica não consumida pelo controlador 20 ou pelo sensor 13 é consumida pelo regulador de derivação 14.
Um medidor de corrente 250 é configurado para medir a corrente elétrica e prover a medição para o sistema de processamento 203. Em algumas formas de realização, um medidor de corrente 250 pode medir a corrente de derivação Iderivaçao- Em algumas formas de realização, um medidor de corrente 250 pode medir a corrente de sensor IsenSor-
O medidor de voltagem 252 é configurado para medir a voltagem do circuito de barramento VL e prover a medição para o sistema de processamento 203. A voltagem do circuito VL pode compreender a voltagem disponível no instrumento de barramento 10.
O sistema de processamento 203 conduz operações do controlador 20 e processa as medições recebidas a partir do sensor 13. O sistema de processamento 203 pode compreender um computador de fim geral, um microsistema de processamento, um circuito lógico, ou algum outro dispositivo de processamento customizado ou de fim geral. O sistema de processamento 203 pode ser distribuído dentre dispositivos de processamento múltiplos. O sistema de processamento 203 pode incluir qualquer modo de meio de armazenamento eletrônico integrante ou independente, como o sistema de armazenamento 204.
O sistema de armazenamento 204 pode armazenar parâmetros e dados, rotinas de software, valores constantes e valores variáveis. Por exemplo, o sistema de armazenamento 204 pode armazenar uma rotina de processamento 240, uma potência de controlador 241, uma disponível potência preditiva Ppreditiva 242, um valor de medição 243, uma voltagem de circuito VL 244, uma resistência do circuito RL 245, uma voltagem de alimentação Vs 246, uma corrente de circuito preditiva lL_seguinte 247, uma corrente de circuito IL 248, e uma potência do sensor Psensor 249.
A potência do controlador 241 é a energia elétrica consumida pelo controlador 20. A potência do controlador 241 pode ser determinada como a potência disponível preditiva Pdisponívei menos tanto a potência do sensor Psensor como a potência de derivação Pdenvação- A potência do controlador 241 pode precisar ser somente determinada periodicamente, como a potência do controlador PCOntroiador irá mudar muito pouco com o passar do tempo.
A potência disponível preditiva Ppreditiva 242 é o consumo de energia que é preditivo para um valor de medição particular 243. A potência disponível preditiva Ppreditiva 242 é usada para determinar se o valor de medição 243 irá levar o instrumento de barramento 10 a exceder uma potência do controlador PCOntroiador 241 mais a potência do sensor Psensor 249. A determinação pode ser usada para reduzir o consumo de energia de modo que a corrente de circuito preditiva II seguinte 247 não leve a um consumo de energia excedendo uma potência disponível total.
O valor de medição 243 compreende a medição recebida a partir do sensor 13. O valor de medição 243 em algumas formas de realização é continuamente atualizado à medida que os novos valores de medição são recebidos.
A voltagem de circuito VL 244 compreende uma medição ou outra determinação da voltagem em um instrumento de barramento 10. A voltagem do circuito VL 244 pode variar à medida que a corrente do circuito IL 248 varia.
A resistência do circuito RL 245 compreende a medição ou outra determinação da resistência elétrica inerente em circuito de barramento de duas linhas 4 (ver equação 1 abaixo). A resistência do circuito RL 245 pode ser projetada para ser um valor padrão e irá tipicamente ser substancialmente constante.
A voltagem de alimentação Vs 246 compreende determinar o valor de voltagem. A voltagem de alimentação Vs 246 pode ser determinada de acordo com equação 2 (ver abaixo).
A corrente de circuito preditiva It seguinte 247 compreende uma predição de uma corrente do circuito futura com base em um (novo) valor de medição 243. A corrente de circuito preditiva It_seguinte 247 pode ser igual, maior do que, ou menor do que a corrente da corrente do circuito IL 248. Assim, a corrente de circuito preditiva It seguinte 247 é primeiro verificada para ver se a aplicação de uma corrente de circuito preditiva II seguinte 247 (como a corrente do circuito real IL 248) irá exceder a potência disponível total Pdisponívei 241.
A corrente do circuito IL 248 é determinada de acordo com o valor de medição 243, como uma medição da taxa de fluxo, por exemplo. O valor de medição 243 dita a corrente do circuito IL 248 e assim a corrente do circuito IL 248 é conhecida.
A potência do sensor Psensor 249 compreende a potência consumida pelo sensor 13. A potência do sensor Psensor 249 compreende a corrente de sensor Isensor multiplicada pela voltagem intemamente regulada conhecida. A corrente de sensor IsenSor pode ser medida pelo medidor de corrente 250.
Em operação, a rotina de processamento 240 é executada pelo sistema de processamento 203. A rotina de processamento 240 controla o instrumento de barramento 10 a fim de gerar uma ou mais medições, como uma ou mais medições de fluxo, como previamente discutido. Além disso, a rotina de processamento 240 pode operar o instrumento de barramento 10 a fim de limitar de modo preditivo o consumo de energia. A rotina de processamento 240 pode implementar vários algoritmos limitadores de potência, como discutido abaixo.
FIG. 3 é um fluxograma 300 de um método para limitar de modo preditivo o consumo de energia em um instrumento de barramento de um barramento de instrumentação de duas linhas de acordo com uma forma de realização da invenção. Este método substancialmente consume a potência disponível total em todos os tempos. Na etapa 301, a voltagem de alimentação Vs e a resistência do circuito RL são determinadas. Isto pode ser feito antes da operação do sensor, como em uma partida ou re-inicialização, por exemplo. A voltagem de alimentação Vs e a resistência do circuito RL podem ser determinadas a partir das medições de voltagem do circuito VL e corrente do circuito IL obtidas antes da operação e podem ser subsequentemente usadas em operação do instrumento de barramento.
A resistência do circuito RL é determinada a partir das características do sistema de circuito de barramento 100 em algumas formas de realização. Por exemplo, a resistência do circuito RL pode ser determinada a partir de duas configurações de medições de voltagem e corrente de acordo com: RL={vLX-vL2y(iLX-iL2) (1)
A voltagem de alimentação Vs pode ser determinada a partir do voltagem de circuito medida VL, a resistência do circuito determinada RL, e a corrente do circuito conhecida IL. Uma configuração das medições de circuito pré-operacionais (VLb ILi) ou (VL2, E2) pode ser usada. A voltagem de alimentação Vs pode ser determinada de acordo com: VS=VL+(IL*RL) (2)
Na etapa 302, a corrente de derivação Iderivação e a voltagem do circuito VL são medidas durante operação real do instrumento de barramento. Deve ser entendido que estes dois valores podem ser medidos em cada ciclo de medição ou podem ser medidos periodicamente, como eles não são esperados mudar radicalmente.
Na etapa 303, a potência consumida pelo controlador Pcontrolador é calculada. A potência disponível/consumida total no sistema de circuito de barramento Pdisponívei compreende: Pdisponívei = Pderivação + Pcontrolador + Psensor (3)
A quantidade de potência individual pode ser determinada a partir da voltagem do circuito multiplicada pelas correntes individuais Iderivação, Icontrolador, C Isensor- Consequentemente, a potência do controlador Pcontrolador compreende: Pcontrolador Pdisponívei - Pderivação - Psensor (4)
A potência disponível total Pdisponívei é conhecida e é substancialmente controlada/limitada de acordo com o método. A potência do controlador Pcontrolador é substancialmente fixada. No entanto, a potência do sensor Psensor em algumas formas de realização pode ser ajustada e assim pode ser usada para assegurar que a potência disponível total Pdisponívei não excede um barramento ou protocolo I.S.
Na etapa 304, o valor de medição seguinte é recebido a partir do sensor e é usado para gerar uma corrente de circuito preditiva lL_seguinte- No entanto, a corrente de circuito preditiva II seguinte não é ainda implementada. Ao contrário, o efeito sobre o consumo de energia é primeiro avaliado. Deste modo, o método pode evitar um consumo de energia excessivo ao compensar por uma mudança futura na corrente do circuito.
Na etapa 305, uma voltagem de circuito preditiva VLseguinte e uma potência disponível preditiva Ppreditiva são geradas. A voltagem de circuito preditiva VLseguinte compreende uma predição da voltagem no instrumento de barramento de acordo com a voltagem de alimentação conhecida de potência Vs e a corrente do circuito preditiva Itseguinte- A voltagem de circuito preditiva Vtseguinte assim compreende uma predição do efeito da corrente do circuito preditiva Itseguinte sobre a voltagem do circuito VL-A voltagem de circuito preditiva Vtseguinte pode ser determinada de acordo com: VLseguinte VS - (RL) (IL seguinte) (5)
A potência disponível preditiva Ppreditiva compreende uma predição da potência total que será provida para o instrumento de barramento com base na corrente do circuito preditiva It_seguinte- A potência disponível preditiva Ppreditiva é determinada de acordo com: Ppreditiva (VLseguinte) (IL-seguinte) (6)
Na etapa 306, a potência disponível preditiva Ppreditiva é comparada com o consumo de energia corrente. Porque a potência disponível é sempre consumida no instrumento de barramento, a corrente de derivação Iderivação irá existir somente se a corrente elétrica disponível para o instrumento de barramento for maior do que a corrente consumida pelo sensor e controlador. No entanto, como o uso da potência se toma crítico e a potência do sensor Psensor se aproxima da potência disponível, a potência consumida no regulador de derivação será essencialmente zero, isto é, toda a potência é consumida pelo sensor e o controlador, de modo que o consumo de energia no instante presente Pto compreende Pto = Pcontroiador + Psensor- Assim, a potência disponível preditiva Preditiva é comparada com potência do controlador PCOntroiador e a potência do sensor Psensor- Se a potência disponível preditiva Ppreditiva é menor do que a potência do controlador PCOntroiador mais a potência do sensor Psensor, então a potência disponível preditiva Ppreditiva é insuficiente e a potência do sensor Psensor precisará ser reduzida para evitar uma falha do consumo de energia.
Na etapa 307, porque a potência disponível preditiva Ppreditiva deve exceder a potência disponível como representado por (Pcontroiador + Psensor), então a potência do sensor Psensor é reduzida. Em algumas formas de realização, um isolador entre a potência disponível preditiva Ppreditiva e a potência disponível é mantido através de um fator de segurança. Em uma forma de realização, a potência disponível preditiva Ppreditiva é usada para assim reduzir a potência do sensor Psensor e gerar uma potência do sensor reduzida Psensor_reduzido- P°r exemplo, a potência do sensor reduzida Psensor_reduzido pode ser gerada de acordo com: Psensor-reduzido= Ppreditivo (Pcontrolador + Fator de segurança) (7)
A potência do sensor reduzido Psensor_reduzido pode alcançar uma redução de potência global. Por exemplo, uma redução de potência pode incluir reduzir uma corrente de sensor Isensor. Altemativamente, a voltagem VsensOr através do sensor pode ser reduzida, ou ambos.
Na etapa 308, a nova corrente do circuito IL (isto é, lL_seguinte) é gerada a partir do valor de medição. Porque a potência do sensor Psensor já foi mudada para compensar o valor de medição, como necessário, uma mudança na corrente do circuito IL não deve impactar a operação do instrumento de barramento e não deve exceder a limitação de potência em circuito de barramento de duas linhas 4. O método pode então retomar para a etapa 302, processando de modo iterativo os valores de medição.
Claims (10)
1. Instrumento de barramento (10) configurado para limitar de modo preditivo o consumo de energia e adaptado para uso com um barramento de instrumentação de duas linhas, o instrumento de barramento (10) compreendendo; um sensor (13); um regulador de derivação (14) configurado para derivar corrente elétrica em excesso; e um controlador (20) acoplado ao regulador de derivação (14) e o sensor (13), com o controlador (20) sendo caracterizado pelo fato de ser configurado para gerar uma potência disponível preditiva Ppreditiva que será disponível para o instrumento de barramento (10) após uma mudança na corrente de circuito IL, comparar a potência disponível preditiva Ppreditiva a uma potência no instante presente Pt0 compreendendo uma potência de controlador Pcontrolador mais uma potência do sensor Psensor, e reduzir a potência do sensor Psensor se a potência disponível preditiva Ppreditiva for menor do que a potência do controlador Pcontroiador mais a potência do sensor PsenSor-
2. Instrumento de barramento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (20) é ainda configurado para receber um valor de medição a partir do sensor (13) e gerar uma corrente de circuito preditiva II seguinte a partir do valor de medição, em que a potência disponível preditiva Ppreditiva é gerada usando a corrente de circuito preditiva I[,_seguinte-
3. Instrumento de barramento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que reduzir a potência do sensor Psensor inclui reduzir uma corrente de sensor Isensor fornecida para o sensor (13).
4. Instrumento de barramento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (20) é ainda configurado para determinar uma resistência do circuito RL e uma voltagem de alimentação Vs-
5. Instrumento de barramento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (20) é ainda configurado para medir uma primeira voltagem de circuito VLi em uma primeira corrente de circuito pré-determinada ILb medir uma segunda voltagem de circuito VL2 em uma segunda corrente de circuito pré-determinada IL2, e determinar a resistência do circuito RL a partir de uma primeira e segunda voltagens do circuito VLIe VL2 e a primeira e a segunda correntes de circuito ILi e IL2-
6. Método para limitar de modo preditivo o consumo de energia em um instrumento de barramento de um barramento de instrumentação de duas linhas, o método caracterizado pelo fato de compreender: gerar uma potência disponível preditiva Ppreditiva que será disponível para o instrumento de barramento após uma mudança na corrente de circuito IL; comparar a potência disponível preditiva Ppreditiva a uma potência no instante presente Pt0 compreendendo uma potência de controlador PCOntroiador mais uma potência do sensor PsenSor; e reduzir a potência do sensor Psensor se a potência disponível preditiva Ppreditiva for menor do que a potência do controlador Pcontroiador mais a potência do sensor Psensor-
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de ainda compreender: receber um valor de medição a partir do sensor; gerar uma corrente de circuito preditiva II seguinte a partir do valor de medição, em que a potência disponível preditiva Ppreditiva é gerada usando a corrente de circuito preditiva II seguinte-
8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que reduzir a potência do sensor Psensor inclui reduzir uma corrente de sensor IsenSor fornecida para o sensor.
9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa preliminar de determinar uma resistência do circuito RL e uma voltagem de alimentação Vs.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que determinar a resistência do circuito RL compreende as etapas preliminares de: medir uma primeira voltagem de circuito VLI em uma primeira corrente de circuito pré-determinada In; medir uma segunda voltagem de circuito VL2 em uma segunda corrente de circuito pré-determinada IL2Í E determinar a resistência do circuito RL a partir de uma primeira e segunda voltagens do circuito VLI e VL2 e a primeira e a segunda correntes de circuito ILi e IL2-
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