CN106200717A - 用于温度受控的压力调节器的控制器装置及相关方法 - Google Patents

用于温度受控的压力调节器的控制器装置及相关方法 Download PDF

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CN106200717A CN201610365808.9A CN201610365808A CN106200717A CN 106200717 A CN106200717 A CN 106200717A CN 201610365808 A CN201610365808 A CN 201610365808A CN 106200717 A CN106200717 A CN 106200717A
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Abstract

描述了温度受控的压力调节器。一种用于对温度受控的压力调节器进行控制的示例性方法包括：接收指示表示温度设置点的值的输入信号，其中输入信号在操作温度范围内。所述方法包括：经由控制信号来调节热源的热输出，其中控制信号基于所接收的输入信号；测量热源的温度；将热源的温度与第一阈值进行比较；以及当测量温度大于第一阈值时，修改针对热源的控制信号，其中第一阈值大于操作温度范围的上限。

Description

用于温度受控的压力调节器的控制器装置及相关方法
技术领域
概括地说，本公开内容涉及压力调节器；更具体地说，本公开内容涉及用于温度受控的压力调节器的控制器装置及相关方法。
背景技术
许多过程控制系统使用压力调节器来控制过程流体的压力。减压调节器通常用于接收相对高压力的流体并输出相对较低的经调节的输出流体压力。以此方式，尽管跨越调节器的压力下降，但减压调节器可以针对宽范围的输出负载(即，流量需求，容量等)提供相对恒定的输出流体压力。
附图说明
图1根据本公开内容的教导示出了用控制装置实现的本文所公开的示例温度受控的压力调节器。
图2根据本公开内容的教导示出了示例性控制装置的框图。
图3是表示可以用于操作图1或图2的示例性控制装置的示例过程的流程图。
图4是可以用于实现本文所描述的示例性方法和装置的示例处理器系统的框图。
发明内容
在一个示例中，一种用于对温度受控的压力调节器进行控制的方法包括：接收指示表示温度设置点的值的输入信号，其中，所述输入信号在操作温度范围内。所述方法包括：经由基于所接收的输入信号的控制信号来调节热源的热输出；测量所述热源的温度；将所述热源的所述温度与第一阈值进行比较；以及当所述测量温度大于所述第一阈值时，修改针对所述热源的所述控制信号，其中，所述第一阈值大于所述操作温度范围的上限。
在另一个示例中，一种温度受控装置包括输入端，所述输入端接收指示操作温度值的温度设置点。热源调节器通过生成表示所述温度设置点的控制信号，基于所述温度设置点来调节热源的热输出。传感器测量所述热源的温度值，并且当所述热源的所述测量温度值大于阈值时，热源操作器修改所述热源调节器的所述控制信号。
另一个示例包括一种具有存储在其上的指令的机器可访问介质，当所述指令被执行时，使得机器执行至少以下操作：接收指示表示温度设置点的值的输入信号，所述温度设置点在操作温度范围内；基于所接收的输入信号来生成控制信号；经由所述控制信号来调节热源的热输出；测量所述热源的温度；将所述热源的所述测量温度与第一阈值进行比较；以及当所述测量温度大于所述第一阈值时，修改针对所述热源的所述控制信号，所述第一阈值大于所述操作温度范围的上限。
具体实施方式
温度受控的压力调节器是控制过程流体的温度(例如，将过程流体的温度保持在预先确定的温度)的减压调节器。控制过程流体的温度在过程流体的压力在调节器的入口和出口之间下降时防止跨越调节器的过程流体的冷凝和/或引起其汽化。例如，温度受控的调节器通常与流体采样系统一起使用。在一些示例中，温度受控的压力调节器可以用于预热液体、防止气体的冷凝、或者在分析(例如，色谱分析)之前汽化液体。例如，温度受控的调节器可以用于加热(例如，经由热源)包含要分析的液体的入口过程流体(例如，包含烃的液体)。在一些示例中，温度受控的调节器可以用于汽化(例如，经由热源)要分析的入口过程流体(例如，包含烃的蒸汽)。
一些温度受控的减压调节器使用电加热来控制过程流体的温度。过程流体在调节器内加热，这是因为过程流体通过调节器(例如跨越阀座)经历压力的大幅降低或下降。由于焦耳-汤姆逊(Joule-Thomson)效应，压力下降引起过程流体(例如，气体)的显著的热损耗(例如，温度下降)。温度受控的调节器在调节器流动路径的压力下降点施加热量，以增加或保持过程流体的温度，从而防止在过程流体的压力跨越调节器(例如，跨越阀座)下降时过程流体的冷凝。例如，在其它实例中，可能希望液体汽化。在这种实例中，温度受控的调节器施加热量以便在液体跨越调节器时对液体进行汽化，以有助于例如经由蒸汽采样的液体分析。
在一些实例中，操作电加热元件的控制器可能发生故障和/或可能没有精确地保持该加热元件的温度。因此，加热元件可能处于连续通电状况中，从而导致过程流体和/或调节器过热。在一些实例中，过度加热可以导致调节器的外部主体加热到大于由某些规定或标准(例如，CSA国际标准、CE认证等)提供的最大可允许温度的温度。
本文所描述的示例性温度受控的减压调节器在控制过程流体(例如，腐蚀性流体、天然气等)的温度的同时降低过程流体的压力。例如，当用于石化工业时，示例性温度受控的减压调节器将过程流体(例如，包含烃)的气体样本保持在汽相(vapor phase)以用于分析。另外，本文所描述的示例性温度受控的减压调节器可以被配置为：将过程流体从热源分隔、分离或物理地隔离，以防止或大幅减少热源和/或热块上由于过程流体的冷凝(例如，焦化)造成的淤渣堆积。
为了监控和/或调节向本文所公开的调节器的过程流体提供热量的加热元件的温度，本文所公开的示例性调节器使用控制器。更具体地说，示例性控制器装置将加热元件的温度保持在期望的或经调节的温度(例如，用户定义的温度)。
另外，与已知的温度控制器装置不同，本文所公开的示例性装置和方法监控调节器的加热元件和/或过程流体的温度，以防止过程流体和/或调节器主体过度加热。当监控的温度超过阈值时，本文所公开的示例性装置和方法中断和/或改变加热元件的控制信号(例如，功率输出、电压、电流等)，以防止过程流体和/或调节器主体过度加热。在一些示例中，本文所公开的控制器装置监控热源(例如，热源的外表面)的测量温度，以便将现场设备或调节器(例如，调节器主体和/或加热室)的外表面的温度保持在期望或规定的表面温度以下(例如，小于275°F)和/或防止外表面温度超过最大可允许温度。因此，本文所描述的示例性调节器即使在控制器装置的主要或主控制器发生故障时也可以将外表面(例如，调节器主体的外表面)的温度保持在所要求的温度以下(例如，小于275°F)，以满足认证标准(例如，CSA国际标准、CE认证等)。
图1根据本文所公开的教导示出了示例性温度受控的减压调节器100。所示例子的调节器100包括耦合(例如，以螺纹方式耦合)到加热室104的调节器主体102。在该示例中，加热室104是以螺纹方式耦合到主体102的圆柱形主体。调节器主体102耦合到入口106，以将调节器100流体地耦合到上游压力源，并且调节器主体102耦合到出口108，以将调节器100流体地耦合到下游设备或系统。例如，入口106将调节器100耦合到例如以相对高的压力(例如，4500psi)向调节器100提供过程流体(例如，包含烃)的过程控制系统。出口108将调节器100流体地耦合到例如下游系统(例如要求在某个(例如，较低)压力(例如0-500psi)的过程流体的采样系统)。调节器主体102还可以包括端口110和112，其中端口110和112接收例如压力计(未示出)、流量计(未示出)等。
在操作中，温度受控的调节器100通常调节过程流体在入口106处的压力(例如，4500psi)以便在出口108处提供或形成某个压力(例如，0-500psi)。在一些实例中，当过程流体流经入口106与出口108之间的通道的孔口时，过程流体的压力显著下降。由于焦耳-汤姆逊效应，该压力下降引起过程流体的显著温度下降。
为了使焦耳-汤姆逊效应最小化，所示例子的示例性调节器100包括加热元件或热源114，其设置在加热室104内，以便向在调节器100的入口106与出口108之间流动的过程流体提供热量。在一些示例中，加热元件114间接地加热流经调节器100的过程流体或介质。以此方式，包括例如饱和气体的过程流体可以保持在蒸汽状态。因此，示例性温度受控的减压调节器100向流经调节器100的过程流体施加热量(例如，在压力下降的点)，以便将过程流体的温度增加或保持在期望的温度(例如，300°F)。将出口温度控制在期望的或预先确定的温度在过程流体的压力跨越调节器100下降时，防止冷凝或引起过程流体的汽化。
在一些示例中，出口108的下游的采样系统可以包括分析器(例如，气体分析器)，其可以要求过程流体处于相对低的压力(例如，0-500psi)并且过程流体(例如，样本)处于导致过程流体处于蒸汽状态的某个温度(例如，500°F/260℃)以实现或有助于过程流体的分析(例如，用于质量控制)。因此，在一些实例中，热量的增加导致过程流体汽化，或者在其它实例中，防止过程流体的冷凝(例如，如果过程流体处于气态或蒸汽状态)
为了向热源提供功率，所示例子的调节器100使用控制器或控制单元116。例如，控制单元116向热源114提供能量(电流)，以使得热源114能够提供热输出以保持期望的温度设置点。加热室104包括端口118，以接收(例如，以螺纹方式接收)耦合构件120，以便将控制单元116和/或热源114耦合到加热室104。耦合构件120可以基本上与热源114热隔离，以提高向加热室104的热传导。这种配置提高或满足调节器100评级或认证(例如，CSA国际标准)以便与挥发性流体应用(例如，易燃和/或易爆环境等)一起使用。在其它示例中，防止或大幅降低热传导或者增加热电阻的绝缘或其它材料可以设置在加热室104和/或调节器主体102中。
在所示例子中，控制单元116包括温度调节器122(例如，电位计)，以实现在出口108处对操作温度范围内期望的设置点或过程流体输出温度的调节。例如，温度调节器122在控制单元116的电路板124上，并且可在270度范围上调节。270度范围中的每一度表示操作温度范围内热源114的特定温度输出。示例性操作温度范围包括：当温度调节器122处于第一或初始位置(例如，零度旋转位置)时大约50℃(122°F)的第一或最低操作温度，以及当温度调节器122处于第二或最大位置(例如，270度旋转位置)时大约300℃(572°F)的第二或上限操作温度。热源114的温度和/或温度调节器122所表示的温度由控制单元116用作对例如出口108处的过程流体温度的参考。例如，控制单元116对过程流体的温度和/或加热室104的外表面的温度(例如，经由经验数据)进行相关或估计过程流体的温度和/或加热室104的外表面的温度在热源114的温度的某个范围(例如，5℃)之内(例如，小于)。例如，如果热源114的温度是大约50℃，则控制单元116可以估计过程流体的温度和/或加热室104的表面温度为45℃。
控制单元116包括：电源连接器126，以将电源连接到控制单元116；热源连接器128，以将热源(例如，加热元件、加热杆等)连接到控制单元116；以及温度传感器连接器130(例如，热电偶连接器)，以将温度传感器(例如，热电偶)连接到控制单元116。例如，温度传感器连接器130接收耦合到热源114的传感器的电缆/引线，并且热源连接器128接收热源114的电缆或引线(例如，电力电缆)。所示例子的控制单元116还包括通信接口连接器132，以传送(例如，发送和/或接收)控制信号(例如，4-20mA输出)。所示例子的控制单元116包括显示器134，以显示热源114的温度值、过程流体的温度值、加热室104的温度和/或任何其它值或信息。
图2是根据本公开内容的教导的示例性控制器装置200的框图。例如，所示例子的控制器装置200表示图1的控制单元116。在所示例子中，本文所描述的控制器装置200可以操作地耦合到热源202。热源202向现场设备204提供热量。控制器装置200可以包括逻辑电路、发射机、收发机、换能器和/或用于控制现场设备204的热源202的热输出的任何其它控制器。电源206经由电源连接器(例如，图1的电源连接器128)耦合到控制器装置200，并向控制器装置200和热源202提供功率。电源206可以提供交流电、直流电或者可以由回路提供功率。所示例子的控制器装置200监控热源202的温度，以确定现场设备204的温度是否大于规定操作温度(例如，由工业标准确定的)和/或该温度是否大于最大可允许温度。
所示例子的控制器装置200包括壳体208，以容置主控制器210(例如，第一处理器)、辅助控制器212(例如，第二处理器)、通信接口214、输入接口216和显示器218。在一些示例中，控制器装置200不包括显示器218。
所示例子的主控制器210包括：热源调节器220、温度传感器222、主比较器224和热熔断器226。所示例子的辅助控制器212包括：温度监控器228、热源操作器230、辅助通信接口232、辅助比较器234和存储接口236。在一些示例中，辅助控制器212使用辅助温度传感器238。
所示例子的控制器装置200还包括继电器242，其操作地插在电源206和/或主控制器210与热源202之间，其中当继电器242例如由热源操作器230触发时中断至热源202的功率。
通信接口214可以传送(例如，发送和/或接收)与例如控制热源202的热输出，远程监控(例如，温度监控)和/或数据获取相关联的信号(例如，1-5v输入或输出，4-20mA输入或输出)。通信接口214可以经由连接(例如，以太网连接、Modbus以太网连接、串行R485连接、无线连接(例如，WIFI，蓝牙)和/或任何其它适当的连接)通信地耦合到控制系统(例如，远程控制室)、监控器和/或输入设备(例如，手持装置)。通信接口214还可以支持或利用诸如本地接口、串行modbus、远程接口、Modbus TCP/IP、HART之类的通信标准和协议或者任何其它适当的通信标准和/或协议。
所示例子的输入接口216接收表示热源202的期望的设置点或操作温度的输入信号。使用任意数量和/或类型的电路、组件和/或设备，示例性输入接口216将温度设置点信号调节或转换为适于由示例性热源调节器220进行处理的形式。例如，输入接口216可以将输入信号转换成表示热源202的期望的设置点和/或操作温度输出(例如，温度设置点)的数字值。例如，输入接口216可以接收表示与图1的温度调节器122的位置相关联或由该位置表示的期望的设置点或操作温度的输入信号。在图1的示例中，温度调节器旋转270度，这与大约50℃至300℃的操作温度范围相对应。输入接口216可以被配置为：将操作温度指示(例如，来自温度调节器122和/或通信接口214)转换成例如主比较器224、热源调节器220和/或更通常地主控制器210和/或辅助控制器212可读的数字和/或模拟数据。例如，针对温度调节器122在零度与270度之间的每个相应的旋转位置，图1的温度调节器122可以输出离散电压或电流。输入接口216将这些电压或电流转换成用于热源调节器220和/或主控制器210的相应的数字信号和/或模拟信号。在一些示例中，输入接口216从通信接口214接收表示期望的操作温度设置点的输入信号。替代地，示例性输入接口216和/或通信接口214可以被配置用于HART通信协议。在这些示例中，输入接口216从远程控制器接收HART输出消息，并且输入接口216将HART消息转换成与热源调节器220、主比较器224和/或更通常地主控制器210兼容的格式。
所示例子的主控制器210通信地和/或操作地耦合到热源202，以便调节热源202的温度或热输出。例如，主控制器210经由继电器242向热源202提供控制信号。例如，热源调节器220接收(例如，从通信接口214和/或输入接口216)表示热源202的期望的操作温度设置点的输入信号。进而，热源调节器220基于期望的操作温度设置点、指示期望的操作温度设置点和/或与其相关来生成输入控制信号。来自热源调节器220的输入控制信号可以包括例如，1-5v信号、4-20mA信号、0-10VDC信号、AC电压和/或数字命令等。例如，热源调节器220可以根据图1的温度调节器122的位置向热源202施加控制信号(例如，AC电压)。输入控制信号指定、对应于和/或指示热源202的温度或热输出。例如，控制信号可以使得热源202的热输出的增加或减少，以提高或降低热源202的温度。
所示例子的主控制器210包括温度传感器222，以测量过程变量(例如，热源202的温度)。例如，温度传感器222包括操作地耦合到热源202的热电偶(例如，以测量热源202的表面)。例如，热电偶的引线可以耦合或附接到热源的外表面(例如，热杆或元件)。因此，在所示例子中，热源202的温度可以用作对流经现场设备204的过程流体的温度的参考。另外地或替代地，传感器244可以操作地耦合到现场设备204(例如，与入口和出口之间的流动路径相邻，设置在流动路径之内等)，以便感测流经现场设备204的过程流体的温度，并且传感器244可以经由通信接口214向主控制器210传送表示过程流体的实际温度的信号。
温度传感器222进而向热源调节器220提供表示热源202的测量温度(例如，热源202的外表面的温度)的信号(例如，电信号)。热源调节器220可以被配置为：经由主比较器224将测量温度(例如，由温度传感器222提供的)与期望的温度设置点或操作温度值(例如，由输入接口216提供的)进行比较。热源调节器220向热源202传送或提供控制信号，以使得测量温度与由输入接口216提供的期望的温度设置点或操作温度值相对应。例如，热源调节器220基于测量温度(例如，175℃)与预先确定的温度或温度设置点(例如，200℃)之间的差异，来向热源202提供控制信号(例如，电信号、电流)。
在一些示例中，热源调节器220恒温地控制热源202(例如，加热元件)，以使得热源调节器220向热源202提供开/关控制信号。例如，作为开/关控制信号，当测量温度不等于或不对应于(例如，小于)期望的温度设置点时，热源调节器220向热源202提供恒定的电压或电流；并且当测量温度值等于或超过期望的设置点时，不向热源202提供功率。在一些此类示例中，热源调节器220可以被配置为：基于与期望设置点温度有关的死区(deadband)温度范围来进行操作，以防止热源202的过于频繁的开/关循环。
在一些示例中，热源调节器220可以经由控制环路来提供对热源202的变量调节(例如，调制)。在一些此类示例中，热源调节器220使用控制环路反馈，该控制环路反馈将误差值计算为热源202的测量温度值与期望的温度设置点或操作温度输入之间的差异。主控制器210通过调整控制信号(例如，功率、电压、电流等)直到测量温度值基本上等于期望的温度设置点来使误差最小化。因此，热源调节器220生成针对热源202的控制信号，该控制信号与由热传感器获得的测量温度值与温度设置点之间的差异成比例。例如，热源调节器220改变和/或调节向热源202提供的电压和/或电流的量，以保持或达到期望的温度设置点。例如，如果热源调节器220的过程控制例程确定热源202的温度或热输出将要增加，则热源调节器220所生成的控制信号的幅度可以从例如4mA增加到8mA(假设使用电流类型的控制信号(例如，4-20mA))。在一些示例中，可以使用比例-积分-微分控制器(PID控制器)来对至热源202的功率进行改变或调节。
所示例子的辅助控制器212通信地耦合到主控制器210和/或通信接口214。例如，辅助控制器212经由辅助通信接口232通信地耦合到主控制器210和/或通信接口214。具体而言，所示例子的辅助通信接口232通信地将来自热源调节器220和温度传感器222的控制信号(例如，1-5V信号、4-20mA信号)耦合到辅助控制器212。在一些示例中，例如当热源202的测量温度超过阈值(例如，最大可允许温度)时，辅助通信接口232可以向通信接口214传送和/或广播警报或警告信号。辅助通信接口232可以经由连接(例如，以太网连接、Modbus以太网连接、串行R485连接、无线连接(例如，WIFI，蓝牙)和/或任何其它适当的连接)、经由例如通信接口214通信地耦合到控制系统(例如，远程控制室)、监控器和/或输入设备(例如，手持装置)。辅助通信接口232还可以支持或利用诸如本地接口、串行modbus、远程接口、Modbus TCP/IP、HART之类的通信标准和协议或者任何其它适当的通信标准和/或协议。例如，辅助通信接口232实现至存储接口236的通信，以便将阈值存储到存储器。
在所示例子中，热源操作器230在允许控制信号从热源调节器220传送到热源202之前，从辅助通信接口232和/或直接从热源调节器220接收输入控制信号。使用任意数量和/或类型的方法、算法、逻辑和/或功能，示例性热源操作器230基于温度监控器228的输出来确定是否允许控制信号传递到热源202。具体而言，温度监控器228包括用于将由温度传感器222提供的测量温度值与例如可从存储接口236取回的第一阈值(例如，大约315℃、大约325℃等)进行比较的算法、例程和/或功能。例如，温度监控器228使用辅助比较器234来比较测量温度值和第一阈值。
更具体地说，温度监控器228对从温度传感器222接收的热源202(例如，热源202的外表面)的测量温度进行监控，以便将现场设备204(例如，图1的示例性调节器100的调节器主体102和/或加热室104)的外表面的温度保持在期望的或规定表面温度以下，和/或防止外表面温度超过最大可允许温度(例如，小于275°F)。例如，由于热源202和现场设备204的表面之间的绝缘体(例如，空气)、热介质(例如，甘油)和/或其它热传导效应，热源202的温度总是大于或等于现场设备204的外表面的温度。因此，第一阈值可以表示现场设备204的外表面的规定或最大可允许温度(例如，经由经验数据、数学公式等获得的)和/或可以与该温度相关。因此，温度监控器228基于热源202的温度来监控现场设备204的外表面的温度。以此方式，所示例子的示例性现场设备204(例如，图1的调节器100)满足某些认证标准(例如，CSA国际标准)，以使得示例性现场设备204能够用于挥发性环境或应用中。
如果测量温度值大于第一阈值(例如，大约325℃)，则温度监控器228与热源操作器230进行通信和/或命令热源操作器230中断、调节和/或修改从热源调节器220到热源202的输入控制信号。例如，温度监控器228使得热源操作器230降低和/或中断热源202的控制信号(例如，功率、指令或命令)，以降低热源202的热输出。温度监控器228经由辅助通信接口232从温度传感器222接收热源202的测量温度值。在一些示例中，辅助控制器212包括辅助温度传感器238，以便独立于温度传感器222来获得热源202的测量温度。
另外，为了防止热源202过热，温度监控器228相对于第二阈值(例如，大约350℃)来监控热源202的测量温度。在所示例子中，第二阈值表示比第一阈值所表示的温度值更高的温度值。例如，温度监控器228包括用于将温度传感器222所提供的测量温度值与例如可以从存储接口236取回的第二阈值进行比较的算法、例程和/或功能。例如，温度监控器228使用辅助比较器234来比较测量温度值和第二阈值。在其它示例中，可以使用另一个比较器来比较测量温度和第二阈值。
如果测量温度值大于第二阈值，则温度监控器228与热源操作器230进行通信和/或命令热源操作器230中断从热源调节器220到热源202的输入控制信号。例如，温度监控器228使得热源操作器230中断至热源202的控制信号(例如，功率、指令或命令)，以防止热源202的热输出。例如，当热源202处于或大于第二阈值(例如，最大可允许温度)时，热源操作器230使得继电器242改变状态(例如，引起电源206和/或主控制器210与热源202之间的开路)。在一些示例中，一旦热源202的测量温度超过第二阈值，则热源操作器230就防止热源202的进一步操作，直到执行对主控制器210的系统复位(例如，手动复位或操作器发起的复位)为止。
尽管所示例子的主控制器210包括热熔断器226(例如，机械熔断器)，但热熔断器226被配置为：当主控制器210周围的温度(例如，印刷电路板周围的温度)大于预先确定的温度时，中断主控制器210的操作。然而，可能触发热熔断器226的预先确定的温度可能不与热源202的温度相等、相关和/或相对应。因此，在一些实例中，如果主控制器210周围的温度小于第二阈值，则热熔断器226可能不会激活。因此，当主控制器210发生故障和/或热源202的测量温度大于第二阈值但热熔断器226周围的温度小于第二阈值时，可以向热源202提供连续功率。因此，所示例子的示例性控制装置200基于热源202的测量温度来提供对热源202的更加精确和/或直接的操作。
所示例子的控制装置200包括显示器218(例如，LCD屏幕)，以指示例如由温度传感器222提供的热源202的测量温度和/或任何其它过程流体特征(例如，出口压力等)。
尽管图2中示出了实现图1的控制单元116的一种示例性方式，但是可以以任何其它方式来组合、分割、重新排列、省略、删除和/或实现图2中所示出的元件、过程和/或设备中的一个或多个。此外，图2的示例性通信接口214、示例性输入接口216、示例性显示器218、示例性主控制器210、示例性辅助控制器212、示例性热源调节器220、示例性温度传感器222、示例性主比较器224、示例性温度监控器228、示例性热源操作器230、示例性辅助通信接口232、示例性辅助比较器234、示例性存储接口236和/或更通常地示例性控制器装置200可以由硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，图2的示例性通信接口214、示例性输入接口216、示例性显示器218、示例性主控制器210、示例性辅助控制器212、示例性热源调节器220、示例性温度传感器222、示例性主比较器224、示例性温度监控器228、示例性热源操作器230、示例性辅助通信接口232、示例性辅助比较器234、示例性存储接口236和/或更通常地示例性控制器装置200中的任意一个可以由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)来实现。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求中的用以覆盖纯软件和/或固件实现方式的任何权利要求时，示例性通信接口214、示例性输入接口216、示例性显示器218、示例性主控制器210、示例性辅助控制器212、示例性热源调节器220、示例性温度传感器222、示例性主比较器224、示例性温度监控器228、示例性热源操作器230、示例性辅助通信接口232、示例性辅助比较器234、示例性存储接口236中的至少一个故此明确地定义为包括存储软件和/或固件的有形计算机可读存储设备或存储盘存，例如存储器、数字多功能盘(DVD)、压缩盘(CD)、蓝光盘等。此外，图1的示例性控制单元116和/或图2的控制器装置200可以包括除了图2中所示出的那些元件、过程和/或设备之外或者作为那些元件、过程和/或设备的替代的一个或多个元件、过程和/或设备，和/或可以包括所示出的元件、过程和设备中的任意或全部中的一个以上的元件、过程和设备。
图3中示出了表示用于实现图2的控制器装置200的示例性方法300的流程图。在该示例中，可以使用包括用于由处理器(例如下面结合图4所讨论的示例性处理器平台400中所示出的处理器412)执行的程序的机器可读指令来实现方法300。程序可以体现在存储在有形计算机可读存储介质(例如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘或与处理器412相关联的存储器)上的软件中，但是替代地，整个程序和/或其部分可以由不同于处理器412的设备执行和/或体现在固件或专用硬件中。此外，虽然参考图3中所示出的流程图描述了示例性程序，但替代地可以使用实现示例性控制器装置200的许多其它方法。例如，可以改变框的执行顺序，和/或可以改变、删除或组合所描述的框中的一些框。
如同上面所提到的，可以使用存储在诸如下列各项的有形计算机可读存储介质上的经编码的指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现图3的示例性方法300：硬盘驱动器、闪存、只读存储器(ROM)、压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、高速缓存、随机存取存储器(RAM)、和/或信息在其中存储任意持续时间(例如，延长的时间段、永久地、短暂地、暂时缓冲和/或对信息进行高速缓存)的任何其它存储设备或存储盘。如本文所使用的，术语有形计算机可读存储介质明确地定义为：包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并排除传播信号以及排除传输介质。如本文所使用的，“有形计算机可读存储介质”和“有形机器可读存储介质”可互换使用。另外地或替代地，可以使用存储在诸如下列各项的非暂时性计算机和/或机器可读介质上的经编码的指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现图3的示例性方法300：硬盘驱动器、闪存、只读存储器、压缩盘、数字多功能盘、高速缓存、随机存取存储器、和/或信息在其中存储任意持续时间(例如，延长的时间段、永久地、短暂地、暂时缓冲和/或对信息进行高速缓存)的任何其它存储设备或存储盘。如本文所使用的，术语非暂时性计算机可读介质明确地定义为：包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并排除传播信号以及排除传输介质。如本文所使用的，当短语“至少”被用作权利要求中的前序部分的过渡术语时，它是开放式的，与术语“包括”是开放式的方式相同。
参照图3，主控制器210的输入接口216接收指示热源202的温度设置点的值的输入信号(框302)。例如，输入接口216从图1的温度调节器122接收信号(例如，4-20mA信号)。热源调节器220基于所接收的输入信号来生成输入控制信号(框304)，并且温度传感器222测量热源的温度(框306)。
辅助控制器212的温度监控器228将测量温度与第一阈值进行比较(框308)。例如，温度传感器222经由辅助通信接口232向温度监控器228传送热源202的测量温度。在一些示例中，辅助控制器212从辅助温度传感器238接收测量温度。另外，例如，温度监控器228从存储接口236取回第一阈值。在一些示例中，第一阈值可以是大约325℃的温度值。例如，辅助比较器234将来自温度传感器222和/或辅助温度传感器238的测量温度值与来自温度监控器228和/或存储接口236的第一阈值进行比较。
由于该比较，温度监控器228确定第一测量温度是否大于第一阈值(框310)。例如，温度监控器228从辅助比较器234接收比较的结果(例如，信号)，以确定测量温度是否大于第一阈值。
如果在框310处测量温度不大于第一阈值，则温度监控器228命令热源操作器230基于由热源调节器220生成的输入控制信号来操作热源202(框312)。例如，热源操作器230不会触发或图2的继电器242或使其跳闸，并且热源202将基于由主控制器210的热源调节器220提供的控制输入来进行加热。
热源调节器220将测量温度与温度设置点进行比较(框314)。例如，热源调节器220基于所接收的输入信号来确定测量温度是否指示温度设置点。例如，温度传感器222传送测量温度，并且输入接口216向主比较器224传送输入信号，并且主比较器224将所接收的测量温度与输入信号进行比较。
然后，热源调节器220确定测量温度是否等于温度设置点(框316)。如果在框316处测量温度等于温度设置点，则方法300返回框302。如果在框316处测量温度不等于温度设置点，则热源调节器220确定测量温度是否小于温度设置点(框318)。例如，主比较器224可以用于确定测量温度是否小于温度设置点。在一些示例中，可以使用另一个比较器来确定测量温度是否小于温度设置点。
如果在框318处，热源调节器220确定测量温度小于温度设置点，则热源生成器220使得热源202的热输出的增加(框320)。例如，如果在框318处测量温度小于温度设置点，则热源调节器220基于由所接收的输入信号提供的温度设置点继续向热源202提供输入控制信号(例如，恒定信号、经调制的信号等)。在一些示例中，热源调节器220可以输出控制信号(例如，功率信号)以便提供热源202的开/关功能。例如，如果测量温度小于温度设置点，则热源调节器220可以继续向热源202提供功率(例如，恒定功率)。在一些示例中，热源调节器220可以输出可变控制信号(例如，增加或减少电压或电流输出)以将热源202的热输出保持在设置点温度。例如，如果测量温度小于温度设置点，则热源调节器220可以增加针对热源202的功率(例如，电压或电流)，以使得热源202生成额外的热输出，直到测量温度等于温度设置点为止。在一些示例中，温度设置点可以包括死区。例如，死区可以是例如温度设置点的大约1％至10％之间。在一些此类示例中，如果测量温度大于或小于温度设置点但在死区之内，则热源调节器220确定测量温度等于温度设置点。
如果在框318处，测量温度不小于温度设置点，则热源调节器220使得热源202的热输出的减少(框322)。例如，热源调节器220可以生成控制信号来移除至热源202的功率或降低该功率(例如，移除电压或电流，减少电压或电流等)，以使得热源202生成较少的热输出。在热源调节器220在框320和322处调节热源202的热输出之后，方法300返回框302。
如果在框310处，温度监控器228确定测量温度大于第一阈值，则温度监控器228然后将测量温度与第二阈值进行比较(框324)。在一些示例中，第二阈值可以是大约350℃的温度值。例如，温度监控器228从存储接口236取回第二阈值。例如，辅助比较器234将来自温度传感器222和/或辅助温度传感器238的测量温度值与来自温度监控器228和/或存储接口236的第二阈值进行比较。在一些示例中，可以使用另一个比较器来比较测量温度和第二阈值。
由于该比较，温度监控器228确定测量温度是否大于第二阈值(框326)。例如，温度监控器228从辅助比较器234接收比较的结果(例如，信号)，以确定测量温度是否大于第二阈值。如果在框326处，温度监控器228确定测量温度小于第二阈值，则热源操作器230修改针对热源202的输入控制信号(框326)。例如，热源操作器230可以中断至热源202的输入控制信号，以使得热源202保持在关闭状态。在一些示例中，热源操作器230对针对热源202的输入控制信号进行调制(例如，减少功率或能量)，以降低热源202的热输出。然而，如果在框326处测量温度不大于第二阈值，则热源操作器230不触发或激活继电器242。然后，方法300返回框302。
如果在框326处，温度监控器228确定测量温度大于第二阈值，则温度监控器228指示或使得热源操作器230中断至热源202的输入控制信号(框330)。例如，热源操作器230触发或激活继电器，以中断或移除针对热源202的功率。以此方式，不向热源202提供来自主控制器210的输入控制信号，并且热源202保持在关闭状态。在一些示例中，温度监控器228和/或热源操作器230生成错误信号(框332)。例如，可以经由通信接口214和辅助通信接口232来对错误信号进行广播。在一些示例中，对继电器242进行复位可能需要操作器的交互(例如，复位、替换部件、将继电器移动到闭合位置)，以重新建立通信和/或操作地耦合主控制器210的热源调节器220和热源202。
图4是能够执行用于实现图3的方法300和图2的控制器装置(例如，主控制器210和辅助控制器212)的指令的示例性处理器平台400的框图。例如，处理器平台400可以是服务器、个人计算机、移动设备(例如，蜂窝电话、智能电话和诸如iPadTM之类的平板设备)、个人数字助理(PDA)、互联网设备、或者任何其它类型的计算设备和/或通信设备。
所示例子的处理器平台400包括处理器412。所示例子的处理器412是硬件。例如，处理器412可以由来自任何期望的家族或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器来实现。
所示例子的处理器412包括本地存储器413(例如，高速缓存)。所示例子的处理器412经由总线418与主存储器(包括易失性存储器414和非易失性存储器416)进行通信。易失性存储器414可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其它类型的随机存取存储器设备来实现。非易失性存储器416可以由闪存和/或任何其它期望类型的存储器设备来实现。对主存储器414、416的存取由存储器控制器进行控制。
所示例子的处理器平台400还包括接口电路420。接口电路420可以由任何类型的接口标准(例如，以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI高速接口)来实现。
在所示例子中，一个或多个输入设备422连接到接口电路420。输入设备422允许用户向处理器1012输入数据和命令。例如，输入设备可以由音频传感器、麦克风、照相机(静止或视频的照相机)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、轨迹板、轨迹球、等点鼠标(isopoint)和/或语音识别系统来实现。
一个或多个输出设备424也连接到所示例子的接口电路420。例如，输出设备424可以由显示设备(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出设备、打印机和/或扬声器)来实现。因此，所示例子的接口电路420通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片或图形驱动器处理器。
所示例子的接口电路420还包括诸如发射机、接收机、收发机、调制解调器和/或网络接口卡之类的通信设备，以有助于经由网络426(例如，以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统等)与外部机器(例如，任何类型的计算设备)的数据交换。
所示例子的处理器平台400还包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量存储设备428。这种大容量存储设备428的示例包括：软盘驱动器、硬盘驱动器、压缩盘驱动器、蓝光盘驱动器、RAID系统和数字多功能盘(DVD)驱动器。
用于实现图3的方法的经编码的指令432可以存储在大容量存储设备428中、易失性存储器414中、非易失性存储器416中、和/或可移动有形计算机可读存储介质(例如，CD或DVD)上。
上述示例中的至少一些示例包括一个或多个特征和/或益处，这些特征和/或益处包括但不限于下列各项：
在一些示例中，一种用于对温度受控装置进行控制的方法包括：接收指示表示温度设置点的值的输入信号，其中，所述输入信号在操作温度范围内；经由基于所接收的输入信号的控制信号来调节热源的热输出；测量所述热源的温度；将所述热源的所述温度与第一阈值进行比较；以及当测量温度大于所述第一阈值时，修改针对所述热源的所述控制信号，所述第一阈值大于所述操作温度范围的上限。
在一些示例中，调节所述热源的所述热输出包括：对至所述热源的所述控制信号进行调节，直到所述热源的所述测量温度与和所述输入信号相关联的所述温度设置点相对应为止。
在一些示例中，调节所述热输出包括：将所述测量温度与经由输入端接收的温度设置点进行比较。
在一些示例中，所述方法包括：当所述测量温度偏离所述温度设置点时，调节所述控制信号，直到所述测量温度等于所述温度设置点为止。
在一些示例中，测量所述温度包括：从耦合到所述热源的温度传感器接收温度信号。
在一些示例中，修改所述控制信号包括：中断至所述热源的功率。
在一些示例中，所述方法包括：将所述测量温度与第二阈值进行比较，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值并且大于所述操作范围的所述上限。
在一些示例中，修改所述控制信号包括：当所述测量温度大于所述第二阈值时，降低所述热源的所述热输出。
在一些示例中，降低所述热输出包括：使至所述热源的功率降低。
在一些示例中，所述方法包括：经由主控制器来调节所述热输出，以及经由辅助控制器来修改所述控制信号，其中，所述辅助控制器在所述主控制器发生故障时运行。
在一些示例中，一种温度受控装置包括输入端，所述输入端接收指示操作温度值的温度设置点。热源调节器基于所述温度设置点来调节热源的热输出，其中，所述热源调节器生成表示所述温度设置点的控制信号。传感器测量所述热源的温度值。当所述热源的所述测量温度值大于阈值时，热源操作器修改所述热源调节器的所述控制信号。
在一些示例中，温度调节器实现对所述温度设置点的调节。
在一些示例中，主控制器控制热源调节器，并且辅助控制器控制热源操作器。
在一些示例中，辅助控制器在主控制器发生故障时进行操作。
在一些示例中，控制信号包括电压。
在一些示例中，所述热源操作器用于：当所述热源的所述测量温度值大于所述阈值时，中断至所述热源的功率。
在一些示例中，所述热源操作器用于：当所述测量温度值大于温度设置点并且小于所述阈值时，执行改变或关闭针对所述热源的功率中的至少一项操作。
在一些示例中，所述热传感器包括热电偶。
在一些示例中，针对所述热源的所述控制信号与由所述传感器获得的所述测量温度值与所述温度设置点之间的差异成比例。
在一些示例中，一种机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：接收指示表示温度设置点的值的输入信号，其中，所述温度设置点在操作温度范围内；基于所接收的输入信号来生成控制信号；经由所述控制信号来调节热源的热输出；测量所述热源的温度；将所述热源的所述测量温度与第一阈值进行比较；以及当所述测量温度大于所述第一阈值时，修改针对所述热源的所述控制信号，所述第一阈值大于所述操作温度范围的上限。
在一些示例中，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过对至所述热源的所述控制信号进行调节来调节所述热源的所述热输出，直到所述测量温度等于与所述输入信号相关联的所述温度设置点为止。
在一些示例中，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：将所述测量温度与所述温度设置点进行比较。
在一些示例中，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过将所述测量温度与所述温度设置点进行比较来调节所述热输出。
在一些示例中，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：当所述测量温度偏离所述温度设置点时，调节所述控制信号，直到所述测量温度等于所述温度设置点为止。
在一些示例中，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过从耦合到所述热源的温度传感器接收温度信号来测量所述温度。
在一些示例中，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过中断至所述热源的功率来修改所述控制信号。
在一些示例中，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：将所述测量温度与第二阈值进行比较，所述第二阈值小于所述第一阈值并且大于所述操作温度范围的所述上限。
在一些示例中，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：当所述测量温度等于所述第二阈值时，通过降低所述热源的热输出来修改所述控制信号。
在一些示例中，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过使至所述热源的功率降低来降低热输出。
尽管本文描述了某些装置、方法和制品，但本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖在字面上或者在等同原则下完全落入所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (29)

1.一种用于对温度受控装置进行控制的方法，所述方法包括：
接收指示表示温度设置点的值的输入信号，所述输入信号在操作温度范围内；
经由基于所接收的输入信号的控制信号来调节热源的热输出；
测量所述热源的温度；
将所述热源的所述温度与第一阈值进行比较；以及
当测量温度大于所述第一阈值时，修改至所述热源的所述控制信号，所述第一阈值大于所述操作温度范围的上限。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述热源的所述热输出包括：对至所述热源的所述控制信号进行调节，直到所述热源的所述测量温度与和所述输入信号相关联的所述温度设置点相对应为止。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，调节所述热输出包括：将所述测量温度与经由输入端接收的所述温度设置点进行比较。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：当所述测量温度偏离所述温度设置点时，调节所述控制信号，直到所述测量温度等于所述温度设置点为止。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述温度包括：从耦合到所述热源的温度传感器接收温度信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，修改所述控制信号包括：中断至所述热源的功率。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述测量温度与第二阈值进行比较，所述第二阈值小于所述第一阈值并且大于所述操作范围的所述上限。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，修改所述控制信号包括：当所述测量温度大于所述第二阈值时，降低所述热源的所述热输出。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，降低所述热输出信号包括：使至所述热源的功率降低。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：经由主控制器来调节所述热输出以及经由辅助控制器来修改所述控制信号，其中，所述辅助控制器在所述主控制器发生故障时运行。
11.一种温度受控装置，包括：
输入端，所述输入端接收指示操作温度值的温度设置点；
热源调节器，所述热源调节器基于所述温度设置点来调节热源的热输出，所述热源调节器生成表示所述温度设置点的控制信号；
传感器，所述传感器测量所述热源的温度值；以及
热源操作器，所述热源操作器在所述热源的测量温度值大于阈值时修改所述热源调节器的所述控制信号。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括：用于实现对所述温度设置点的调节的温度调节器。
13.根据权利要求11所述的装置，还包括：用于控制所述热源调节器的主控制器，以及用于控制所述热源操作器的辅助控制器。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述辅助控制器在所述主控制器发生故障时进行操作。
15.根据权利要求11所述的装置，其中，所述控制信号包括电压。
16.根据权利要求11所述的装置，其中，所述热源操作器用于：当所述热源的所述测量温度值大于所述阈值时中断至所述热源的功率。
17.根据权利要求11所述的装置，其中，所述热源操作器在所述测量温度值大于温度设置点并且小于所述阈值时执行以下操作中的至少一项：改变或关闭至所述热源的功率。
18.根据权利要求11所述的装置，其中，所述传感器包括热电偶。
19.根据权利要求11所述的装置，其中，至所述热源的所述控制信号与如下差成比例：所述热传感器所获得的所述测量温度值与所述温度设置点之间的差。
20.一种机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得机器进行至少以下操作的指令：
接收指示表示温度设置点的值的输入信号，所述温度设置点在操作温度范围内；
基于所接收的输入信号来生成控制信号；
经由所述控制信号来调节热源的热输出；
测量所述热源的温度；
将所述热源的所述测量温度与第一阈值进行比较；以及
当所述测量温度大于所述第一阈值时，修改针对所述热源的所述控制信号，所述第一阈值大于所述操作温度范围的上限。
21.根据权利要求20所述机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过对至所述热源的所述控制信号进行调节来调节所述热源的所述热输出，直到所述测量温度等于与所述输入信号相关联的所述温度设置点为止。
22.根据权利要求21所述的机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：将所述温度与所述温度设置点进行比较。
23.根据权利要求22所述的机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过将所述测量温度与所述温度设置点进行比较来调节所述热输出。
24.根据权利要求20所述的机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：当所述测量温度偏离所述温度设置点时，调节所述控制信号，直到所述测量温度等于所述温度设置点为止。
25.根据权利要求20所述的机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过从耦合到所述热源的温度传感器接收温度信号来测量所述温度。
26.根据权利要求20所述的机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过中断至所述热源的功率来修改所述控制信号。
27.根据权利要求20所述的机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：将所述测量温度与第二阈值进行比较，所述第二阈值小于所述第一阈值并且大于所述操作温度范围的所述上限。
28.根据权利要求27所述的机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：当所述测量温度等于所述第二阈值时，通过降低所述热源的热输出来修改所述控制信号。
29.根据权利要求28所述的机器可访问介质，所述机器可访问介质具有存储在其上的、当被执行时使得所述机器进行以下操作的指令：通过使至所述热源的功率降低来降低热输出。
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