CN105093994B - 变送器控制方法及其控制装置 - Google Patents

Abstract

一种变送器控制方法，包括：唤醒步骤，通过定时器产生的触发信号唤醒和启动变送器；输入控制参数更新步骤，检测变送器是否接收到来自变送器外部的输入控制参数，如果接收到，就用所接收的输入控制参数更新变送器中存储的输入控制参数；输入控制参数读取步骤，读取变送器中当前存储的输入控制参数；传感器信号获取步骤，根据所读取的输入控制参数进行运算，来控制变送器从多个传感器信号中选择一个传感器信号，以第一增益范围内的增益放大所选择的传感器信号，并输出被放大的传感器信号；以及休眠步骤，当确定变送器完成所读取的输入控制参数指定的任务之后，就重置所述定时器，并进入休眠状态，直到所述定时器产生所述触发信号。

Description

变送器控制方法及其控制装置

技术领域

本申请涉及一种变送器控制方法，以及一种相应的变送器控制装置。

背景技术

随着物联网技术的普及和产业化，传感器使用量极大地增加。通常传感器的模拟信号都需要通过变送器匹配传送才能进行进一步处理，因此，对变送器的需求量和功能要求也就越来越多。

图1是示意性说明现有技术中传感器和变送器的典型拓扑的示意图，其中所包含的各组件的连接关系如图1中所示。如图1中所示，虚线框所表示的现有技术中变送器T1、T2、…Tn需要根据不同种类的传感器S1、S2、…Sn分别提供相应的不同的不通用的放大器A1、A2、…An进行信号放大，分别通过相应的独立的模拟/数字(A/D)转换器C1、C2、…Cn进行模拟/数字转换，分别通过单独的数字化接口电路I1、I2、…In进行数字信号处理。如果打算用单线传输输出信号，则还需要通过诸如可编程逻辑控制器(PLC)之类的n转1路接口电路M进行复用。

在现有技术中，由于传感器种类繁多，指标各异，一般一种传感器只能使用特定的变送器，即一个传感器配一个变送器，变送器不能共享也不能通用，这会造成如下问题：

1、监测系统构建成本高。在监测系统中，变送器成本通常会远超过传感器。随着传感器数量的增加，这一成本成倍数增长。

2、变送器生产成本高。不同信号的传感器甚至同种信号的单个传感器的变送器必须专用。这样，一方面增加了使用者的成本，也同时增加了生产者的成本。需要生产的变送器的种类太多，每种传感器的数量就不可能做的很大。这样，为了分摊成本，单个变送器的售价就难以降低，并难以进行大规模生产。

3、浪费电力且系统寿命短。变送器处理路数低，不能复用，而且，即使在不需要数据的时间，各变送器也必须处于工作状态，这样不仅浪费电力，还导致系统寿命短。通常一个监测系统配有多个多种传感器，在慢速采集数据的条件下，例如在采集间隔十几分钟、甚至一两个小时或一天的常态系统中，这种电力浪费和系统寿命短的现象尤其严重。

发明内容

本申请是考虑到至少一部分上述问题而做出的。

本申请的一个目的是提供一种变送器控制方法，包括：唤醒步骤，通过定时器产生的触发信号唤醒和启动变送器；输入控制参数更新步骤，检测所述变送器是否接收到来自所述变送器外部的输入控制参数，如果接收到，就用所接收的输入控制参数更新所述变送器中存储的输入控制参数；输入控制参数读取步骤，读取所述变送器中当前存储的输入控制参数；传感器信号获取步骤，根据所读取的输入控制参数进行运算，来控制所述变送器从多个传感器信号中选择一个传感器信号，以第一增益范围内的增益放大所选择的传感器信号，并输出被放大的传感器信号；以及休眠步骤，当确定所述变送器完成所读取的输入控制参数指定的任务之后，就重置所述定时器，并进入休眠状态，直到所述定时器产生所述触发信号。

本申请的另一个目的是提供一种变送器控制装置，包括：唤醒模块，配置为通过定时器产生的触发信号唤醒和启动变送器；输入控制参数更新模块，配置为检测所述变送器是否接收到来自所述变送器外部的输入控制参数，如果接收到，就用所接收的输入控制参数更新所述变送器中存储的输入控制参数；输入控制参数读取模块，配置为读取所述变送器中当前存储的输入控制参数；传感器信号获取模块，配置为根据所读取的输入控制参数进行运算，来控制所述变送器从多个传感器信号中选择一个传感器信号，以第一增益范围内的增益放大所选择的传感器信号，并输出被放大的传感器信号；以及休眠模块，配置为当确定所述变送器完成所读取的输入控制参数指定的任务之后，就重置所述定时器，并进入休眠状态，直到所述定时器产生所述触发信号。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可以根据各种传感器的信号特点设定各路接入信号种类、所需增益，并且能够完成多路复用、以及休眠唤醒。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可以输入多种类型的传感器输入信号，并可动态地任意选择通道。每路信号可以有独立的配置，即，是否使用初级放大器、如何确定初级放大倍数、二级放大倍数。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统使用单片机或处理器等硬件和内嵌软件控制传感器信号的放大和调制。根据程序和配置文件来改变输入信号的两级放大倍数，并可实现动态改变。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统使用内嵌软件控制多路开关的切换，实现多个信号公用两级放大器轮询功能。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统使用内嵌软件实现休眠功能，在非采集期进行系统休眠并能在预定采集时间唤醒并进行采集。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统采用数模混合电路，集成有运算和开关选择器，可以高度集成为小尺寸单板甚至芯片而无特殊供电要求。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可对传感器信号进行预放大，可对变送器各端口和规则进行配置和编程，可接受外部同步信号切换通道并且输出当前通道号供外部处理，可在不需要高速连续采集的情况下取代大多数变送器，并且同时取代多个类型的传感器变送器而只需更新内嵌软件即可。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统具有数字控制量输出可进行扩展，支持更多扩展特性，例如，对于需要特定温度补偿的某些特定传感器，可增加多路独立的温度补偿模块由运算和开关选择器控制；再如，可接外部电路实现变送器级联控制，极大增加可用性。另外，例如可用PLC连接运算和开关选择器进行控制。

采用本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统，单个变送器可支持多达十几路甚至上百路的传感器信号，并可设计成级联和可扩展，能够极大地降低采购和使用成本。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可以在80％以上的非实时高速采集的场合应用，可以把单路变送器的成本从几千元降低到几百元，几十元甚至更低，极大地降低成本，促进传感器大规模应用。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可以把部署和现场安装费用降低50％甚至更多。

采用本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统，生产模块化标准化效率提高近一倍以上。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统能够降低能耗，以单路传感器变送器的要求采集频率1小时为例，总计N路；使用传统电路，变送器需要时刻供电，假设单路A/D转换器和接口电路总功耗为100个单位，使用本申请的智能变送器后，单个A/D和接口电路总功率可以下降到接近100/N，使用路数越多，节能越明显。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统不需要硬件开关，寿命长，电路简单，可靠性高，适合批量生产。

采用本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统，由于使用内嵌软件控制，拥有极大的灵活性和扩展性，工作模式多种多样，每一路都可以拥有独立的配置和特性供运算和开关选择器判断和使用，从而成为真正的通用和高度集中的复用变送器。例如对于水质远程监测系统，通常情况需要多种传感器和变送器，多路A/D和接口电路，如针对酸碱度PH值、溶解氧、温度、压力、浑浊度等等，通常有10路以上的传感器和变送器，而使用本申请的智能变送器和使用这种智能变送器的监测系统，进行软件设定之后，可以使多个多种传感器共用单路变送器、单路A/D转换和接口电路。

采用本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统，针对变送器可进行编程，使用运算和开关选择器通过软件控制初级或次级放大器的放大倍数进行信号智能匹配转换传输，可保证信号最大信噪比和整齐一致的输出特性，实现通用性。多个多种传感器通过多路开关分时复用两级放大器、A/D转换和接口电路，拥有各自独立的放大倍数和开关，互不影响。

附图说明

本申请的上述和其他目的、特征以及其他优点将从如下结合附图的详细描述中变得更加清晰易懂，其中：

图1是示意性说明现有技术中传感器和变送器的典型拓扑的示意图；

图2是示意性说明本申请的变送器的一个实施例的框图的示意图；

图3是示意性说明本申请的变送器的另一个实施例的框图的示意图；

图4是示意性说明本申请的变送器的又另一个实施例的框图的示意图；

图5是示意性说明本申请的变送器的再另一个实施例的框图的示意图；

图6是示意性说明本申请的变送器的再另一个实施例的框图的示意图；

图7是示意性说明本申请的监测系统的一个实施例的框图的示意图；

图8是示意性说明本申请的监测系统的另一个实施例的框图的示意图；

图9是示意性说明本申请的监测系统的又另一个实施例的框图的示意图；

图10是示意性说明本申请的监测系统的再另一个实施例的框图的示意图；

图11是示意性说明本申请的监测系统的再另一个实施例的框图的示意图；

图12是示意性说明本申请的监测系统的再另一个实施例的框图的示意图；

图13是示意性说明本申请的监测系统的再另一个实施例的框图的示意图；

图14是示意性说明本申请的变送器控制方法的一个实施例的流程图的示意图；

图15是示意性说明本申请的变送器控制方法的另一个实施例的流程图的示意图；

图16是示意性说明本申请的变送器控制方法的又另一个实施例的流程图的示意图；

图17是示意性说明本申请的变送器控制方法的再另一个实施例的流程图的示意图；

图18是示意性说明本申请的变送器控制装置的一个实施例的框图的示意图；

图19是示意性说明本申请的变送器控制装置的另一个实施例的框图的示意图；

图20是示意性说明本申请的变送器控制装置的又另一个实施例的框图的示意图；以及

图21是示意性说明本申请的变送器控制装置的再另一个实施例的框图的示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的上述问题的至少一部分，本申请提出了一种智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置以及使用这种变送器的监测系统。本申请提出的这种智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置以及使用这种变送器的监测系统尤其适用于低频度持续采集型传感器。

下面将结合图2至图13详细描述本申请，其中，相同的附图标记表示相同或相似的设备或信号，实线及其箭头表示信号或数据的传输方向及相关组件之间的耦合或控制关系，虚线及其箭头仅表示控制关系，省略号表示省略了多个类似的结构或组件。

图2是示意性说明本申请的变送器的一个实施例的框图的示意图，其中所包含的各组件的连接关系如图2中所示。如图2中所示，本申请的智能变送器包括：多选一复用开关K10，配置为通过多个输入端P1、P2、P3、…Pn分别接收多个通道的多个传感器信号(未示出)，从所述多个传感器信号中选择一个传感器信号，并通过一个输出端输出所选择的传感器信号；第一变增益放大器F10，配置为接收所选择的传感器信号，以第一增益范围内的增益放大所选择的传感器信号，并通过输出端O1输出被放大的传感器信号；控制参数输入端R，配置为接收来自所述变送器外部的输入控制参数；以及运算和开关选择器U10，配置为根据所述输入控制参数进行运算，来控制所述多选一复用开关K10选择所述一个传感器信号，以及控制所述第一变增益放大器F10的所述增益。其中，来自所述变送器外部的输入控制参数可以是来自用户，也可以是来自一台计算机、另一台变送器、或是用于控制的类似设备。其中，所述的运算和开关选择器U10可以根据用户预先输入的输入控制参数按照预定的算法进行运算，根据运算结果来控制所述多选一复用开关K10、所述第一变增益放大器F10、以及下面将要描述的其所控制的其它单元，以便满足良好的用户易使用性。另外，所述的运算和开关选择器U10也可以根据用户临时输入的输入控制参数来直接控制所述多选一复用开关K10、所述第一变增益放大器F10、以及下面将要描述的其所控制的其它单元，以便满足良好的用户可干预性。

图2中所示的本申请的智能变送器通过多选一复用开关K10能够输入多路多种传感器信号，并在运算和开关选择器U10的控制下动态地选择任何一路输入通道的传感器信号，其中，每路传感器信号的处理方式被运算和开关选择器U10独立地配置，例如根据各路传感器信号的特点分别为第一变增益放大器F10设定不同的增益。

运算和开关选择器U10可以使用单片机或内嵌处理器等硬件和内嵌软件来实现变送器的智能控制功能。例如，运算和开关选择器U10以轮询方式控制多选一复用开关K10的切换，实现多路传感器信号共享第一变增益放大器F10。例如根据运算和开关选择器U10中的程序和配置文件来针对不同的传感器信号动态地改变第一变增益放大器F10的增益。例如本申请的变送器可以对输入端P1、P2、P3、…Pn输入的传感器信号的处理规则分别进行指定的配置和编程。

此外，运算和开关选择器U10还可以使用内嵌软件来实现变送器或传感器(未示出)的休眠功能，即在非采集期进行休眠并能在预定采集时间唤醒变送器和传感器以进行信号采集。

本申请的变送器比现有技术中的变送器大幅度减少了硬件组件的数量，因此可以采用高度集成的小尺寸单板甚至芯片来实现而无特殊供电要求。

本申请的变送器在适配新增类型的传感器时，只需更新运算和开关选择器U10中的内嵌软件或数据即可，因此，在不需要高速连续采集的情况下，本申请的变送器能够取代大多数变送器。

图3是示意性说明本申请的变送器的另一个实施例的框图的示意图。由于本申请的图3的技术方案是在图2的技术方案的基础上的变化，因此相同部分的描述省略，以下同。

如图3中所示，本申请的另一个实施例的智能变送器还可以包括：多个第二变增益放大器F21、F22、F23、…、F2n，配置在所述多选一复用开关K10的前级，以便分别接收所述多个传感器信号，由所述运算和开关选择器U10来控制以第二增益范围内的增益预先放大所述多个传感器信号，并将被预先放大的多个传感器信号输出给所述多选一复用开关K10的所述多个输入端P1、P2、P3、…Pn。

在图3中所示的本申请的智能变送器中，每路传感器信号的处理方式可以被运算和开关选择器U10独立地配置，例如，除了设定第一变增益放大器F10的增益之外，还可以根据各路传感器信号的特点分别为第二变增益放大器F21、F22、F23、…、F2n设定不同的增益，从而本申请的智能变送器对不同类型的传感器具有更强的适配能力，对传感器信号具有更稳定的放大能力。

图4是示意性说明本申请的变送器的又另一个实施例的框图的示意图。如图4中所示，本申请的变送器的又另一个实施例的智能变送器还包括：多个模拟开关K21、K22、K23、…、K2n，配置在相应的所述多个第二变增益放大器F21、F22、F23、…、F2n的前级，以便分别接收所述多个传感器信号，由所述运算和开关选择器U10来控制将所述多个传感器信号直接传递给所述多选一复用开关K10的所述多个相应的输入端P1、P2、P3、…Pn，还是传递给所述多个相应的第二变增益放大器F21、F22、F23、…、F2n。

在图4中所示的本申请的智能变送器中，每路传感器信号的处理方式可以被运算和开关选择器U10独立地配置，例如根据各路传感器信号的特点，可以将各路传感器信号分别直接传递给所述多选一复用开关K10的所述多个输入端P1、P2、P3、…Pn，或传递给所述多个第二变增益放大器F21、F22、F23、…、F2n，从而本申请的智能变送器对不同类型的传感器进一步具有更强的适配能力，对传感器信号进一步具有更稳定的放大能力。

图5是示意性说明本申请的变送器的再另一个实施例的框图的示意图。如图5中所示，本申请的变送器的再另一个实施例的智能变送器还包括：时分复用器M10，配置在所述第一变增益放大器F10的后级，即输出端O1之后，以便对所述第一变增益放大器F10的输出端O1输出的被放大的传感器信号进行时分复用，并通过输出端O2输出被时分复用的传感器信号。

在图5中所示的本申请的智能变送器中，可以将已放大的各路传感器信号进行时分复用，并输出被时分复用的传感器信号，以节省后级传输线路。

图6是示意性说明本申请的变送器的再另一个实施例的框图的示意图。如图6中所示，本申请的变送器的再另一个实施例的智能变送器还包括：控制参数输出端O3，配置为输出由所述运算和开关选择器U10生成的输出控制参数。所述输出控制参数包括：对应于所述多个传感器信号的来源的通道号、用于所述变送器的级联扩展的控制参数和用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数中的至少一个，例如，对于需要特定温度补偿的某些特定传感器，可另外增加独立的温度补偿模块，通过所述输出控制参数由运算和开关选择器U10控制。

在图6中所示的本申请的智能变送器中，可以根据变送器输出的对应于所述多个传感器信号的来源的通道号，来切换传感器信号的输入通道，以便于选择和处理指定通道的信号；还可以根据用于所述变送器的级联扩展的控制参数，来实现变送器的级联扩展，极大增加变送器的可用性；还可以根据用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数，来直接实时控制诸如动力设备、换热设备、照明设备、给料设备、各种补偿模块等的外部的设备的运行，以方便调节环境状态或获得更准确的测量结果。

相应于本申请的智能变送器，作为本申请的另一个方面，本申请还提供了一种使用这种智能变送器的监测系统。图7是示意性说明本申请的监测系统的一个实施例的框图的示意图。

如图7中所示，本申请的监测系统，包括：多个传感器S1、S2、…Sn，配置为产生多个通道的多个传感器信号；变送器T，此处的变送器T即为前述的本申请的智能变送器；模拟/数字转换器C，配置为接收所述变送器T的输出端O1或O2输出的被放大的传感器信号，并将所述被放大的传感器信号转换为数字传感器信号从输出端O4输出；接口电路I，配置为接收所述数字传感器信号，并将所述数字传感器信号编码和封装成为数字输出从输出端O5输出；以及中央控制单元B，配置为向所述变送器T发送所述输入控制参数，接收输出端O5输出的所述数字输出，并将所述数字输出解封装和解码，以再现和显示所述多个传感器信号。这里，来自所述变送器外部的输入控制参数不限于来自中央控制单元B，也可以是来自用户，也可以是来自另一台计算机、另一台变送器、或是用于控制的类似设备。

图7中所示的本申请的监测系统由于使用了前述的智能变送器，所以继承有如前所述的智能变送器所带来的优点。

图8是示意性说明本申请的监测系统的另一个实施例的框图的示意图。如图8中所示，在本申请的监测系统中，所述变送器T还包括：控制参数输出端O3，配置为输出由前述运算和开关选择器U10生成的输出控制参数。所述输出控制参数包括：对应于所述多个传感器信号的来源的通道号、用于所述变送器的级联扩展的控制参数和用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数中的至少一个，例如，对于需要特定温度补偿的某些特定传感器，可另外增加独立的温度补偿模块，通过所述输出控制参数由前述的运算和开关选择器U10控制。

图9是示意性说明本申请的监测系统的又另一个实施例的框图的示意图。如图9中所示，在本申请的监测系统中，所述接口电路I被配置为接收所述变送器T的控制参数输出端O3输出的所述通道号，并将所述通道号与对应的所述数字传感器信号一起编码和封装成为数字输出以从输出端O5输出，从而使所述数字输出中包含通道号，以便于根据通道号选择不同通道的传感器信号。

图10是示意性说明本申请的监测系统的再另一个实施例的框图的示意图。如图10中所示，在本申请的监测系统中，所述中央控制单元B被配置为通过向所述接口电路I指定一个通道号从所述接口电路I获得与所指定的通道号对应的传感器信号的数字输出。

图11是示意性说明本申请的监测系统的再另一个实施例的框图的示意图。如图11中所示，在本申请的监测系统中，所述中央控制单元B被配置为接收所述变送器T的控制参数输出端O3输出的所述输出控制参数，并根据所述输出控制参数来确定所述变送器T的状态，从而更便于监控和维护变送器或各传感器。

图12是示意性说明本申请的监测系统的再另一个实施例的框图的示意图。如图12中所示，在本申请的监测系统中，所述中央控制单元B被配置为根据所再现的所述多个传感器信号来产生触发信号(未示出)，并将所述触发信号发送给与所述多个传感器配套的调节设备D1、D2、…Dn，以驱动所述调节设备D1、D2、…Dn。例如，所述中央控制单元B可以控制诸如动力设备、换热设备、照明设备、给料设备、各种补偿模块等外部的所述调节设备的运行，以方便调节环境状态或获得更准确的测量结果。

图13是示意性说明本申请的监测系统的再另一个实施例的框图的示意图。如图13中所示，在本申请的监测系统中，所述变送器T将所述用于直接控制所述变送器T外部的设备D1、D2、…Dn的控制参数直接发送给与所述多个传感器配套的调节设备D1、D2、…Dn，以直接驱动所述调节设备D1、D2、…Dn，来直接实时控制诸如动力设备、换热设备、照明设备、给料设备、各种补偿模块等外部的所述调节设备D1、D2、…Dn的运行，以方便调节环境状态或获得更准确的测量结果。

相应于本申请的智能变送器和监测系统，作为本申请的又另一个方面，本申请还提供了一种变送器控制方法。图14是示意性说明本申请的变送器控制方法的一个实施例的流程图的示意图。

如图14中所示，本申请的变送器控制方法包括：

唤醒步骤S100，通过定时器产生的触发信号唤醒和启动变送器。

输入控制参数更新步骤S110，检测所述变送器是否接收到来自所述变送器外部的输入控制参数，如果接收到，就用所接收的输入控制参数更新所述变送器中存储的输入控制参数。

输入控制参数读取步骤S120，读取所述变送器中当前存储的输入控制参数。

传感器信号获取步骤S130，根据所读取的输入控制参数进行运算，来控制所述变送器从多个传感器信号中选择一个传感器信号，以第一增益范围内的增益放大所选择的传感器信号，并输出被放大的传感器信号。

休眠步骤S140，当确定所述变送器完成所读取的输入控制参数指定的任务之后，就重置所述定时器，并进入休眠状态，直到所述定时器产生所述触发信号。

作为本申请的一个实施例，本申请的变送器控制方法中所述的定时器可以设置在所述变送器的内部，通过软件方式或硬件方式实现。当变送器处于休眠状态时，定时器处于工作状态，即进行计数。由于定时器所消耗的资源或电力很少，因此变送器整体上还是处于休眠状态。

作为本申请的一个实施例，本申请的变送器控制方法中所述的定时器可以通过来自所述变送器外部的输入控制参数立刻产生所述触发信号，以便满足良好的用户可干预性。

图15是示意性说明本申请的变送器控制方法的另一个实施例的流程图的示意图。如图15中所示，本申请的变送器控制方法在所述传感器信号获取步骤S130之前还可以包括：预放大步骤S150，控制所述变送器以第二增益范围内的增益预先放大所述多个传感器信号。

图16是示意性说明本申请的变送器控制方法的又另一个实施例的流程图的示意图。如图16中所示，本申请的变送器控制方法在所述预放大步骤S150之前，还可以包括：预选择步骤S160，确定所述多个传感器信号是否需要先以第二增益范围内的增益进行预先放大，如果确定不需要对所述多个传感器信号中的一个或多个进行预先放大，就控制所述多个传感器信号跳过所述预放大步骤S150。

图17是示意性说明本申请的变送器控制方法的再另一个实施例的流程图的示意图。如图17中所示，本申请的变送器控制方法在所述传感器信号获取步骤S130之后，还可以包括：复用步骤S170，控制所述变送器将以所述第一增益范围内的增益放大的传感器信号进行时分复用，并输出被时分复用的传感器信号。

作为本申请的一个实施例，本申请的变送器控制方法在所述传感器信号获取步骤S130之后，还可以包括例如控制参数输出步骤(未示出)，控制所述变送器输出由所述变送器生成的输出控制参数，其中，所述输出控制参数可以包括：对应于所述多个传感器信号的来源的通道号、用于所述变送器的级联扩展的控制参数和用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数中的至少一个。

作为本申请的一个实施例，在本申请的变送器控制方法中，在所述休眠步骤S140之前，针对N个通道的N个传感器信号，可以将所述传感器信号获取步骤执行N次，其中，N为大于1的自然数。例如，可以通过轮询的方式处理N个通道的N个传感器信号。

作为本申请的一个实施例，在本申请的变送器控制方法中，可以根据所读取的输入控制参数来确定所述传感器信号获取步骤S140的执行时间。

作为本申请的一个实施例，在本申请的变送器控制方法中，在所述休眠步骤S140之前，还可以包括例如当前状态记录步骤(未示出)，控制所述变送器记录所述变送器的当前状态，并输出所述变送器的当前状态。

作为本申请的一个实施例，在本申请的变送器控制方法中，在所述控制参数输出步骤中，所述变送器可以将所述用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数直接发送给与相应于所述多个传感器信号的多个传感器配套的调节设备，以直接驱动所述调节设备。

作为本申请的变送器控制方法的具体实施例，也可以采用与上述本申请的智能变送器和监测系统实施例中描述的技术方案相同的实施方式，在此不再赘述。

相应于本申请的变送器控制方法，作为本申请的又另一个方面，本申请还提供了一种变送器控制装置。图18是示意性说明本申请的变送器控制装置的一个实施例的框图的示意图。

如图18中所示，本申请的变送器控制装置包括：唤醒模块M200，配置为通过定时器产生的触发信号唤醒和启动变送器。输入控制参数更新模块M210，配置为检测所述变送器是否接收到来自所述变送器外部的输入控制参数，如果接收到，就用所接收的输入控制参数更新所述变送器中存储的输入控制参数。输入控制参数读取模块M220，配置为读取所述变送器中当前存储的输入控制参数。传感器信号获取模块M230，配置为根据所读取的输入控制参数进行运算，来控制所述变送器从多个传感器信号中选择一个传感器信号，以第一增益范围内的增益放大所选择的传感器信号，并输出被放大的传感器信号。休眠模块M240，配置为当确定所述变送器完成所读取的输入控制参数指定的任务之后，就重置所述定时器，并进入休眠状态，直到所述定时器产生所述触发信号。

作为本申请的一个实施例，本申请的变送器控制装置中所述的定时器可以设置在所述变送器的内部，通过软件方式或硬件方式实现。当变送器处于休眠状态时，定时器处于工作状态，即进行计数。由于定时器所消耗的资源或电力很少，因此变送器整体上还是处于休眠状态。

作为本申请的一个实施例，本申请的变送器控制装置中所述的定时器可以通过来自所述变送器外部的输入控制参数立刻产生所述触发信号，以便满足良好的用户可干预性。

图19是示意性说明本申请的变送器控制装置的另一个实施例的框图的示意图。如图19中所示，本申请的变送器控制装置还可以包括：预放大模块M250，配置为控制所述变送器以第二增益范围内的增益预先放大所述多个传感器信号。

图20是示意性说明本申请的变送器控制装置的又另一个实施例的框图的示意图。如图20中所示，本申请的变送器控制装置还可以包括：预选择模块M260，配置为确定所述多个传感器信号是否需要先以第二增益范围内的增益进行预先放大，如果确定不需要对所述多个传感器信号进行预先放大，就控制所述多个传感器信号跳过所述预放大模块M250。

图21是示意性说明本申请的变送器控制装置的再另一个实施例的框图的示意图。如图21中所示，本申请的变送器控制装置还可以包括：复用模块M270，配置为控制所述变送器将以所述第一增益范围内的增益放大的传感器信号进行时分复用，并输出被时分复用的传感器信号。

作为本申请的一个实施例，本申请的变送器控制装置还可以包括例如控制参数输出模块(未示出)，配置为控制所述变送器输出由所述变送器生成的输出控制参数，其中，所述输出控制参数可以包括：对应于所述多个传感器信号的来源的通道号、用于所述变送器的级联扩展的控制参数和用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数中的至少一个。

作为本申请的一个实施例，在本申请的变送器控制装置中，所述传感器信号获取模块M230可以配置为针对N个通道的N个传感器信号工作N次，其中，N为大于1的自然数。例如，可以通过轮询的方式处理N个通道的N个传感器信号。

作为本申请的一个实施例，在本申请的变送器控制装置中，所述传感器信号获取模块M230配置为根据所读取的输入控制参数来确定所述传感器信号获取模块M230的工作时间。

作为本申请的一个实施例，本申请的变送器控制装置还可以包括例如当前状态记录模块(未示出)，配置为控制所述变送器记录所述变送器的当前状态，并输出所述变送器的当前状态。

作为本申请的一个实施例，在本申请的变送器控制装置中，在所述控制参数输出模块中，所述变送器将所述用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数直接发送给与相应于所述多个传感器信号的多个传感器配套的调节设备，以直接驱动所述调节设备。

作为本申请的变送器控制装置的具体实施例，也可以采用与上述本申请的智能变送器和监测系统实施例中描述的技术方案相同的实施方式，在此不再赘述。

综上，本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可以根据各种传感器的信号特点设定各路接入信号种类、所需增益，并且能够完成多路复用、以及休眠唤醒。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可以输入多种类型的传感器输入信号，并可动态地任意选择通道。每路信号可以有独立的配置，即，是否使用初级放大器、如何确定初级放大倍数、二级放大倍数。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统使用单片机或处理器等硬件和内嵌软件控制传感器信号的放大和调制。根据程序和配置文件来改变输入信号的两级放大倍数，并可实现动态改变。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统使用内嵌软件控制多路开关的切换，实现多个信号公用两级放大器轮询功能。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统使用内嵌软件实现休眠功能，在非采集期进行系统休眠并能在预定采集时间唤醒并进行采集。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统采用数模混合电路，集成有运算和开关选择器，可以高度集成为小尺寸单板甚至芯片而无特殊供电要求。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可对传感器信号进行预放大，可对变送器各端口和规则进行配置和编程，可接受外部同步信号切换通道并且输出当前通道号供外部处理，可在不需要高速连续采集的情况下取代大多数变送器，并且同时取代多个类型的传感器变送器而只需更新内嵌软件即可。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统具有数字控制量输出可进行扩展，支持更多扩展特性，例如，对于需要特定温度补偿的某些特定传感器，可增加多路独立的温度补偿模块由运算和开关选择器控制；再如，可接外部电路实现变送器级联控制，极大增加可用性。另外，例如可用PLC连接运算和开关选择器进行控制。

采用本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统，单个变送器可支持多达十几路甚至上百路的传感器信号，并可设计成级联和可扩展，能够极大地降低采购和使用成本。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可以在80％以上的非实时高速采集的场合应用，可以把单路变送器的成本从几千元降低到几百元，几十元甚至更低，极大地降低成本，促进传感器大规模应用。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统可以把部署和现场安装费用降低50％甚至更多。

采用本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统，生产模块化标准化效率提高近一倍以上。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统能够降低能耗，以单路传感器变送器的要求采集频率1小时为例，总计N路；使用传统电路，变送器需要时刻供电，假设单路A/D转换器和接口电路总功耗为100个单位，使用本申请的智能变送器后，单个A/D和接口电路总功率可以下降到接近100/N，使用路数越多，节能越明显。

本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统不需要硬件开关，寿命长，电路简单，可靠性高，适合批量生产。

采用本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统，由于使用内嵌软件控制，拥有极大的灵活性和扩展性，工作模式多种多样，每一路都可以拥有独立的配置和特性供运算和开关选择器判断和使用，从而成为真正的通用和高度集中的复用变送器。例如对于水质远程监测系统，通常情况需要多种传感器和变送器，多路A/D和接口电路，如针对酸碱度PH值、溶解氧、温度、压力、浑浊度等等，通常有10路以上的传感器和变送器，而使用本申请的智能变送器和使用这种智能变送器的监测系统，进行软件设定之后，可以使多个多种传感器共用单路变送器、单路A/D转换和接口电路。

采用本申请的智能变送器、变送器控制方法、变送器控制装置和使用这种智能变送器的监测系统，针对变送器可进行编程，使用运算和开关选择器通过软件控制初级或次级放大器的放大倍数进行信号智能匹配转换传输，可保证信号最大信噪比和整齐一致的输出特性，实现通用性。多个多种传感器通过多路开关分时复用两级放大器、A/D转换和接口电路，拥有各自独立的放大倍数和开关，互不影响。

虽然已参照典型实施例描述了本申请，但应在理解，这里所用的术语是说明性和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施，所以应在理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等同范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (24)

1.一种变送器控制方法，包括：

唤醒步骤，通过定时器产生的触发信号唤醒和启动变送器；

输入控制参数更新步骤，检测所述变送器是否接收到来自所述变送器外部的输入控制参数，如果接收到，就用所接收的输入控制参数更新所述变送器中存储的输入控制参数；

输入控制参数读取步骤，读取所述变送器中当前存储的输入控制参数；

传感器信号获取步骤，根据所读取的输入控制参数进行运算，来控制所述变送器从多个传感器信号中选择一个传感器信号，以第一增益范围内的增益放大所选择的传感器信号，并输出被放大的传感器信号；以及

休眠步骤，当确定所述变送器完成所读取的输入控制参数指定的任务之后，就重置所述定时器，并进入休眠状态，直到所述定时器产生所述触发信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述定时器设置在所述变送器的内部，通过软件方式或硬件方式实现。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

所述定时器通过来自所述变送器外部的输入控制参数立刻产生所述触发信号。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

在所述传感器信号获取步骤之前，还包括：

预放大步骤，控制所述变送器以第二增益范围内的增益预先放大所述多个传感器信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，

在所述预放大步骤之前，还包括：

预选择步骤，确定所述多个传感器信号是否需要先以第二增益范围内的增益进行预先放大，如果确定不需要，就控制所述多个传感器信号跳过所述预放大步骤。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

在所述传感器信号获取步骤之后，还包括：

复用步骤，控制所述变送器将以所述第一增益范围内的增益放大的传感器信号进行时分复用，并输出被时分复用的传感器信号。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

在所述传感器信号获取步骤之后，还包括：

控制参数输出步骤，控制所述变送器输出由所述变送器生成的输出控制参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述输出控制参数包括：

对应于所述多个传感器信号的来源的通道号、用于所述变送器的级联扩展的控制参数和用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数中的至少一个。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

在所述休眠步骤之前，针对N个通道的N个传感器信号，将所述传感器信号获取步骤执行N次，其中，N为大于1的自然数。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

根据所读取的输入控制参数来确定所述传感器信号获取步骤的执行时间。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，

在所述休眠步骤之前，还包括：

当前状态记录步骤，控制所述变送器记录所述变送器的当前状态，并输出所述变送器的当前状态。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，

在所述控制参数输出步骤中，所述变送器将所述用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数直接发送给与相应于所述多个传感器信号的多个传感器配套的调节设备，以直接驱动所述调节设备。

13.一种变送器控制装置，包括：

唤醒模块，配置为通过定时器产生的触发信号唤醒和启动变送器；

输入控制参数更新模块，配置为检测所述变送器是否接收到来自所述变送器外部的输入控制参数，如果接收到，就用所接收的输入控制参数更新所述变送器中存储的输入控制参数；

输入控制参数读取模块，配置为读取所述变送器中当前存储的输入控制参数；

传感器信号获取模块，配置为根据所读取的输入控制参数进行运算，来控制所述变送器从多个传感器信号中选择一个传感器信号，以第一增益范围内的增益放大所选择的传感器信号，并输出被放大的传感器信号；以及

休眠模块，配置为当确定所述变送器完成所读取的输入控制参数指定的任务之后，就重置所述定时器，并进入休眠状态，直到所述定时器产生所述触发信号。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，

所述定时器设置在所述变送器的内部，通过软件方式或硬件方式实现。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其中，

所述定时器通过来自所述变送器外部的输入控制参数立刻产生所述触发信号。

16.根据权利要求13或14所述的装置，还包括：

预放大模块，配置为控制所述变送器以第二增益范围内的增益预先放大所述多个传感器信号。

17.根据权利要求16所述的装置，还包括：

预选择模块，配置为确定所述多个传感器信号是否需要先以第二增益范围内的增益进行预先放大，如果确定不需要，就控制所述多个传感器信号跳过所述预放大模块。

18.根据权利要求13或14所述的装置，还包括：

复用模块，配置为控制所述变送器将以所述第一增益范围内的增益放大的传感器信号进行时分复用，并输出被时分复用的传感器信号。

19.根据权利要求13或14所述的装置，还包括：

控制参数输出模块，配置为控制所述变送器输出由所述变送器生成的输出控制参数。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述输出控制参数包括：

对应于所述多个传感器信号的来源的通道号、用于所述变送器的级联扩展的控制参数和用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数中的至少一个。

21.根据权利要求13或14所述的装置，其中，

所述传感器信号获取模块配置为针对N个通道的N个传感器信号工作N次，其中，N为大于1的自然数。

22.根据权利要求13或14所述的装置，其中，

所述传感器信号获取模块配置为根据所读取的输入控制参数来确定所述传感器信号获取模块的工作时间。

23.根据权利要求19所述的装置，还包括：

当前状态记录模块，配置为控制所述变送器记录所述变送器的当前状态，并输出所述变送器的当前状态。

24.根据权利要求20所述的装置，其中，

在所述控制参数输出模块中，所述变送器将所述用于直接控制所述变送器外部的设备的控制参数直接发送给与相应于所述多个传感器信号的多个传感器配套的调节设备，以直接驱动所述调节设备。