CN109327022B - 用于分布式控制系统部件的电涌保护的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于分布式控制系统部件的电涌保护的方法、装置和制品。示例性装置包括I/O模块，所述I/O模块被配置为经由端子块电耦合到现场设备，所述端子块包括电涌保护器，所述电涌保护器被配置为当输入电压满足第一阈值时将所述输入电压降低到操作电压；以及通信接口，所述通信接口被配置为当所述输入电压满足所述阈值时生成状态消息。

Description

用于分布式控制系统部件的电涌保护的方法和装置
技术领域
本公开内容总体上涉及过程控制系统，并且更具体而言，涉及用于分布式控制系统部件的电涌保护的方法和装置。
背景技术
近年来，如化学、石油和/或其它过程中所使用的过程控制系统随着包括比其前身更多处理能力的现场设备的增加而逐渐变得更加复杂。当前一代的过程控制系统包括更多数量和种类的现场设备或仪器，以便于测量和/或控制过程控制环境的不同方面。过程控制系统内的设备也可能处于具有暴露于潮湿、宽温度范围、功率质量扰动、雷击等可能导致加速出现故障的困难的户外环境中。
发明内容
公开了用于分布式控制系统部件的电涌保护的方法、装置和制品。示例性装置包括：端子模块，所述端子模块被配置为电耦合到现场设备，所述端子模块包括：用于当输入电压满足阈值时将输入电压降低到操作电压的电涌保护器；以及用于当输入电压满足阈值时生成状态消息的电涌保护逻辑分析器。
示例性方法包括测量给电涌保护器的输入电压，所述电涌保护器嵌入在将被电耦合到I/O模块和现场设备的端子块中，当输入电压满足第一阈值时将输入电压降低到操作电压，当输入电压满足第一阈值时生成状态消息。
示例性非暂时性计算机可读储存介质
包括指令，当所述指令被执行时使得机器至少测量给电涌保护器的输入电压，所述电涌保护器嵌入在将被电耦合到I/O模块和现场设备的端子块中，当输入电压满足第一阈值时将输入电压降低到操作电压，当输入电压满足第一阈值时生成状态消息。
附图说明
图1是根据本公开内容的教导的包括在示例性分布式控制系统控制器中的示例性电涌保护器装置的示意图。
图2是根据本公开内容的教导的包括在另一个示例性分布式控制系统控制器中的示例性电涌保护器装置的另一个示意图。
图3是根据本公开内容的教导的包括在又一个示例性分布式控制系统控制器中的示例性电涌保护器装置的又一个示意图。
图4是图1-3的示例性电涌保护器装置的示例性实施方式的框图。
图5-7是表示可以使用图1-4的示例性电涌保护器装置执行以便于分布式控制系统部件的电涌保护的示例性方法的流程图。
图8是被构造为执行机器可读指令以实施图5-7的方法和图1-4的示例性电涌保护器装置的示例性处理器平台的框图。
附图未不一定按比例绘制。只要可能，在整个附图和所附书面描述中将使用相同的参考标号来指代相同或相似的部件。
具体实施方式
随着具有增加的数据采集分辨率、处理能力和信号调节的单个部件的发展，诸如分布式控制系统之类的过程控制系统正变得越来越复杂。分布式控制系统(DCS)用于监控和/或控制要在过程控制环境中执行的操作的不同方面，例如，制造部件、处理化学原材料等。DCS通常包括具有附带输入/输出(I/O)模块的多个控制器(例如，电子控制器、可编程控制器等)，该输入/输出(I/O)模块允许控制器从各种输入现场设备和/或仪器中获取信号，并控制各种输出现场设备和/或仪器。I/O模块可以包括输入端、输出端和/或其组合。
如本文所用，术语“现场设备”或“仪器”是指控制设备，例如，致动器、致动器组件、致动器控制器、致动器定位器、传感器、变送器、阀组件等，其可以在整个过程控制系统中使用以测量和/或控制过程控制系统的不同方面(例如，其它过程控制设备等)。
典型的DCS包括分布在整个过程控制环境中的控制器，以便通过在过程控制环境附近定位控制功能来增加可靠性并降低安装成本，但是能够实现对过程控制环境的远程监控和监测控制。在一些示例中，过程控制环境附近的DCS控制器和/或远程I/O模块可能由于暴露于困难的环境和/或操作状况(包括诸如电流尖峰、电压尖峰等的电尖峰)而经历瞬时或加速的故障。
电尖峰是电路中的电压(例如，电压尖峰等)、电流(例如，电流尖峰等)或传递的能量(例如，能量尖峰等)的快速、短持续时间的电瞬变。电尖峰是通过直接耦合(例如，直接雷击等)或者电感耦合的电磁脉冲(EMP)的结果。电感耦合的示例可以包括沿着电感耦合到信号线的闪电系统下行导体向下行径的源自闪电的EMP，其中到信号线的附近的平行导体获得与EMP相对应的电压。电压尖峰的影响被配置为产生相应的电流增加(例如，电流尖峰等)。因此，电压的显著增加可能引起导致熔丝断开、双极晶体管故障等的电流尖峰。替代地，电流尖峰可以引起电压尖峰。例如，存储在电感器中的初始放电电流可以导致电压。因此，电流的显著增加可以引起可以引起诸如场效应晶体管、电容器等电气部件的损坏的电压电平。
电尖峰可以引起DCS控制器、DCS I/O模块等的损坏和/或加速故障。例如，雷击可以接触耦合到现场设备(例如，致动器、传感器等)的金属结构(例如，管道、罐等)。雷击可能使得电压尖峰从现场设备行径到电耦合到现场设备的DCS I/O模块。电压尖峰可以损坏DCSI/O模块、相应的DCS控制器等。
在现有的DCS实施方式中，DCS控制器和DCS I/O模块由外部电涌抑制解决方案(诸如DIN导轨安装电涌保护端子块)进行保护。这些外部电涌抑制解决方案的缺点在于它们占用电气外壳内的额外空间。DIN导轨安装电涌保护端子块包括输入端子和经由电涌保护电路电耦合的输出端子。在这种现有实施方式中，现场设备被电耦合到DIN导轨安装电涌保护端子块的输入端。DIN导轨安装电涌保护端子块的输出端被电耦合到DCS控制器、DCS控制器I/O模块等的输入端。
本文公开的示例性电涌保护器装置可操作用于DCS控制器的电涌保护。在一些公开的示例中，DCS控制器包括电涌保护器装置。例如，电涌保护器装置可以与DCS控制器处于同一机械结构(例如，壳体组件、壳体结构等)中。在这种示例中，在耦合到DCS控制器机械结构的基板机械结构(例如，DCS控制器基板等)内，电涌保护器装置被电耦合到在同一机械结构内的DCS控制器。另外或者替代地，示例性电涌保护器装置可以与DCS控制器I/O模块、DCS控制器I/O模块端子块等处于同一机械结构中。通过在DCS控制器、DCS控制器基板、DCS I/O模块、DCS I/O模块端子块等中包括示例性电涌保护器装置，减少了对外部独立电涌保护模块(诸如DIN导轨安装电涌保护端子块)的需求。通过将示例性电涌保护器装置集成到各种DCS部件(例如，DCS控制器、DCS控制器基板等)中的一个DCS部件中，可以并入附加功能，诸如监控各种DCS部件的功率质量状态、一个或多个电涌抑制部件的状态、将数据分组传送到DCS控制器等。
在一些公开的示例中，电涌保护器装置包括限压模块，该限压模块用于将输入电压降低到安全等级(例如，部件的正常操作范围内的电压等)。例如，电涌保护器装置可以包括瞬态电压抑制器(例如，背对背二极管组件、金属氧化物变阻器、气体放电管等和/或其组合)。在一些公开的示例中，电涌保护器装置包括限流模块，该限流模块用于将输入电流降低到安全等级(例如，部件的正常操作范围内的电流等)。例如，电涌保护器装置可以包括瞬态电流抑制器(例如，高速限流器等)。在一些公开的示例中，电涌保护器装置包括一个或多个滤波器。例如，电涌保护器装置可以包括低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等和/或其组合。
在一些公开的示例中，电涌保护器装置既包括一个或多个限压模块也包括一个或多个限流模块。由于限压电路的非线性钳位效应，可能无法分流进入电涌保护装置的全部能量，并且因此，残余衰减电压可以允许允通电流通过。响应于通过限压电路的允通电流，可以使用限流模块将残余电流降低到可接受的水平、非破坏性水平等。
在一些公开的示例中，电涌保护器装置包括一个或多个机械和/或电气指示器。例如，电涌保护器装置可以包括具有描述性文本、发光二极管(LED)指示器等的彩色表面。在一些公开的示例中，电涌保护器装置包括一个或多个通信接口以与DCS控制器、现场设备等进行通信。例如，电涌保护器装置可以包括有线通信接口，诸如基于以太网的接口、基于光纤的接口等。在另一个示例中，电涌保护器装置可以包括无线通信接口，诸如蜂窝、近场通信(NFC)接口、Wi-Fi接口(例如，接口等)、/> 接口等。
在一些公开的示例中，电涌保护器装置基于满足阈值的输入信号生成诸如通信消息、状态消息之类的警报。例如，当输入电压的幅值满足阈值(例如，幅值大于30伏直流电(VDC)、50VDC、100伏交流电(VAC)等)时，电涌保护器装置可以生成警报。在另一个示例中，当输入电流、漏电流等满足阈值(例如，输入电流大于1.5安培、漏电流大于100毫安等)时，电涌保护器装置可以生成警报。
在一些公开的示例中，电涌保护器装置基于电涌保护器装置的健康或状态来生成警报。例如，电涌保护器装置可以生成指示电涌保护器装置激活(active)的通信消息并将其经由以太网传送到DCS控制器，电涌保护器装置受损、劣化、无响应等。
图1是根据本公开内容的教导的包括在示例性DCS控制器组件102中的示例性电涌保护器100的示意图。DCS控制器组件102包括第一控制器104和第二控制器106。在所示示例中，第一控制器104和第二控制器106是表征模块(CHARM)I/O卡(CIOC)。替代地，可以使用任何其它数量或类型的电子控制器。第一控制器104和第二控制器106执行数据采集并控制操作，诸如获得并处理传感器测量结果(measurement)，将传感器测量结果传送到外部控制器和/或DCS等。在所示示例中，第二控制器106是第一控制器104的备用设备。例如，当第一控制器104无响应(例如，损坏、不可操作等)时，第二控制器106可以承担主要数据采集和控制责任。
在图1的所示示例中，第一控制器104和第二控制器106经由端子块110电耦合到I/O模块108。I/O模块108可移除地耦合到端子块110，该端子块110可移除地耦合到基板112。在所示示例中，第一现场设备114经由端子块110中的第一端子块电耦合到I/O模块108中的第一I/O模块。
在所示示例中，I/O模块108是CHARM。替代地，可以使用用于数据采集和控制的任何其它类型的输入和/或输出模块。每一个CHARM都是用于第一控制器104和第二控制器106的单独输入和/或输出通道。例如，I/O模块108中的每一个都可以是模拟输入或输出通道、数字输入或输出通道、中继通道等。I/O模块108中的每一个都可以包括模拟-数字(A/D)转换电路、信号隔离电路等。例如，第一I/O模块108可以将从第一现场设备114获得的4-20毫安测量结果转换为数字值(例如，对于16位A/D转换器而言，范围为0-65536的值等)。第一控制器104和第二控制器106可以从第一I/O模块108中获得数字值。
在所示示例中，端子块110是CHARM端子块。替代地，可以使用任何其它类型的端子块或电接口。每一个CHARM端子块都是提供到现场接线的端子连接的可移除的端子块。端子块110包括电耦合到一个或多个输出端子的一个或多个输入端子。例如，第一端子块110可以包括一个或多个输入端子(其包括插入端子连接、螺旋端子连接、弹簧笼端子连接等)，该一个或多个输入端子用于与来自第一现场设备114的有线连接电耦合。在另一个示例中，第一端子块110可以包括一个或多个输出端子(例如，插入端子连接、螺旋端子连接等)，该一个或多个输出端子用于电耦合到第一I/O模块108、第一控制器104和第二控制器106、基板112等。
在所示示例中，端子块110为相应的CHARM提供物理闩锁机构。例如，可以使用一个或多个机械闩锁将第一端子块110锁到(latch)第一I/O模块108上，以确保将第一I/O模块108机械地固定在适当位置。在又一个示例中，通过撤消一个或多个机械闩锁以从第一端子块110移除I/O模块108来从第一I/O模块108中解锁(unlatch)第一端子块110。
在所示示例中，基板112是CHARM基板。替代地，可以使用任何其它类型的基板或硬件接口。例如，基板112可以是DIN导轨安装机械结构，其包括交错电源和总线(例如，通信总线等)连接器或连接。在所示示例中，基板112支持十二个I/O模块108和十二个端子块110。替代地，可以支持或使用少于或多于十二个I/O模块108。另外，基板112包括通信接口116和地址插头118(例如，可以调整网络拓扑中的第一控制器104和第二控制器106的网络地址的硬件设备等)。例如，通信接口116可以是有线通信接口(例如，以太网接口、串行通信接口(例如，RS-232、RS-485等)等)或无线通信接口(例如，NFC、等)。
在所示示例中，第一现场设备114是将压力测量结果转换为4-20毫安的电输出的压力传感器。替代地，可以使用任何其它类型的现场设备。例如，第一现场设备114可以经由第一端子块110向第一I/O模块108传送经由双线测量的压力测量结果(例如，4-20毫安信号等)。
在图1的所示示例中，电涌保护器100位于I/O模块108中。在所示示例中，电涌保护器100被电耦合到I/O模块108中的控制电路120。控制电路120被电耦合到基板112中由“+V”表示的功率连接和由“-V”表示的功率返回连接。另外或替代地，控制电路120可以利用任何其它数量和/或类型的连接电耦合到基板112。
在所示示例中，电涌保护器100经由第一端子块110连接“2”和“4”电耦合到第一现场设备114。在一些示例中，当输入电压满足阈值时，电涌保护器100降低来自第一现场设备114的输入信号的电压。例如，电涌保护器100可以将输入电压的幅值与阈值进行比较，并确定幅值是否满足阈值(例如，幅值大于50VDC、100VAC等)。示例性电涌保护器100可以将电压输入降低到安全等级，诸如控制电路120、第一I/O模块108、第一控制器104和第二控制器106等的正常操作范围内的电压。
在一些示例中，当输入电流满足阈值时，电涌保护器100降低来自第一现场设备114的输入信号的电流。例如，电涌保护器100可以将输入电流与阈值进行比较，并确定输入电流是否满足阈值(例如，输入电流大于0.5安培、1.5安培等)。示例性电涌保护器100可以将输入电流降低到安全等级，诸如控制电路120、第一I/O模块108、第一控制器104和第二控制器106等的正常操作范围内的电流。
在一些示例中，电涌保护器100基于输入电压、输入电流、漏电流等满足阈值而生成警报。例如，当电涌保护器100激活、输入电压满足阈值、输入电流满足阈值等时，电涌保护器100可以指示对电指示器122的启动。在所示示例中，电指示器122是发光二极管(LED)。另外或替代地，可以使用任何其它类型的电指示器。例如，在功率电涌(power surge)事件之前或者在其中已知电涌保护器100处于良好健康状态或操作的时间段期间，电指示器可以是不致动的或不被供电的。在这种示例中，在功率电涌事件期间或之后或者在其中已知电涌保护器100劣化(例如，损坏等)或不可操作的时间段期间，电涌保护器100可以为电指示器122供电(例如，LED点亮等)。
替代地，电指示器122可以是多LED光源，其中可以在功率电涌事件等之前启动第一LED(例如，绿色LED等)。在这种示例中，在功率电涌期间或者之后等，可以禁用第一LED，同时启动第二LED(例如，红色LED等)。替代地，可以使用任何其它颜色或数量的电指示器。另外或替代地，可以使用任何其它电指示器来表明示例性电涌保护器100的健康或操作状态的变化。
在一些示例中，当电涌保护器100激活、输入电压满足阈值、输入电流满足阈值等时，电涌保护器100指示对可致动表面124(例如，具有能够被致动的描述性文本的彩色表面等)的启动。在所示示例中，可致动表面124经由弹簧加载机构能够操作地耦合到第一I/O模块108。替代地，可以使用任何其它类型的机械机构，诸如枢轴支撑件(例如，万向节等)。例如，可致动表面124可以处于第一状态，其中可致动表面124是第一颜色和/或显示第一描述性文本。在这种示例中，可致动表面124可以是绿色的并且显示写着“状态良好(OKStatus)”的文本。在这种示例中，可以启动可致动表面124以改变为第二状态，其中可致动表面124是第二颜色和/或显示第二描述性文本而非第一颜色和/或第一描述性文本。在这种示例中，可致动表面124可以是红色的并且显示写着“电涌激活(Surge Active)”的文本。另外或替代地，可以使用任何其它颜色、文本等。
在一些示例中，当电涌保护器100激活、输入电压满足第一阈值、输入电流满足第二阈值等时，电涌保护器100生成通信消息，其包括电涌保护器100的操作状态(例如，电涌保护器100激活等)、电涌保护器100的健康状态(例如，电涌保护器100损坏、电涌保护器无响应等)等。在一些示例中，当输入电压满足第一阈值、输入电流满足第二阈值等时，更换电涌保护器100以及相应的I/O模块108。
在一些示例中，当漏电流满足阈值时，电涌保护器100指示对电指示器122的启动、对可致动表面124的启动、警报消息的生成等。例如，电涌保护器100可以测量电涌保护器100的电路中的漏电流量。例如，电涌保护器100可以在电涌保护器100的一个或多个部件劣化时测量增加的漏电流量。因此，示例性电涌保护器100可以基于监控漏电流的值来确定电涌保护器100的健康状态。在一些示例中，电涌保护器100将漏电流与阈值进行比较，并确定漏电流是否满足阈值(例如，漏电流大于10毫安、100毫安等)。在一些情况下，当漏电流满足阈值时，更换电涌保护器100以及相应的I/O模块108。
图2是根据本公开内容的教导的包括在图1的示例性DCS控制器组件102中的图1的示例性电涌保护器100的另一个示意图。在所示示例中，电涌保护器100位于端子块110中。在所示示例中，电涌保护器100电耦合到图1的控制电路120，其中，控制电路120位于I/O模块108中。示例性电涌保护器100可以将来自图1的第一现场设备114的输入电压、输入电流等降低到如上面结合图1所描述的安全等级。例如，如上面结合图1所描述的，当输入电压满足第一阈值、输入电流满足第二阈值、漏电流量满足第三阈值等时，电涌保护器100可以启动图1的电指示器122、启动图1的可致动表面124、生成警报消息等。在一些示例中，当输入电压满足第一阈值、输入电流满足第二阈值、漏电流满足第三阈值等时，更换电涌保护器100以及相应的端子块110。
图3是根据本公开内容的教导的包括在图1-2的示例性DCS控制器组件102中的图1-2的示例性电涌保护器100的又一个示意图。在所示示例中，电涌保护器100位于基板112中。在所示示例中，电涌保护器100被电耦合到图1-2的控制电路120，其中，控制电路120位于I/O模块108中。在所示示例中，控制电路120从第一现场设备114获得由“FD+”和“FD-”指定的输入信号。在所示示例中，电涌保护器100从控制电路120获得由“CCout+”和“CCout-”指定的经处理(processed)的输入信号。示例性电涌保护器100可以将来自经处理的输入信号的输入电压、输入电流等降低到如上面结合图1-2所描述的安全等级。例如，如上面结合图1-2所描述的，当输入电压满足第一阈值、输入电流满足第二阈值、漏电流量满足第三阈值等时，电涌保护器100可以启动图1-2的电指示器122、启动图1-2的可致动表面124、生成警报消息等。在一些示例中，当输入电压满足第一阈值、输入电流满足第二阈值、漏电流满足第三阈值等时，更换电涌保护器100以及基板112。
图4是图1-3的示例性电涌保护器100的示例性实施方式的框图，该示例性电涌保护器100监控来自图1-3的第一现场设备114或经由控制电路120监控来自第一现场设备114的输入信号400，并且当输入信号400满足一个或多个阈值(例如，输入电压满足第一阈值、输入电流满足第二阈值等，和/或其组合)时将输入信号400降低到安全等级。在所示示例中，第一现场设备114被电耦合到输入信号400和输入信号返回402。在一些示例中，第一现场设备114被电耦合到接地连接404，其中，接地连接404被电耦合到保护接地连接406。
在图4的所示示例中，电涌保护器100包括示例性限压模块408、示例性滤波器模块410、第一示例性限流模块412、第二示例性限流模块414和示例性电涌保护管理器416。在所示示例中，电涌保护管理器416包括示例性电源模块418、示例性电涌保护逻辑分析器420、示例性指示器模块422、示例性通信接口424和示例性数据库426。替代地，示例性数据库426可以与示例性电涌保护管理器416和/或与示例性电涌保护器100分离。示例性通信接口424通信地耦合到示例性网络428。进一步示出了(多个)示例性DCS部件430、第二示例性现场设备432、示例性输出信号434以及示例性输出信号返回436。
在图4的所示示例中，电涌保护器100包括限压模块408，该限压模块408用于监控和/或降低输入电压。如本文所使用的，术语“输入电压”是指输入信号400相对于输入信号返回402和/或接地连接404的电压。在所示示例中，限压模块408是气体放电管、金属氧化物变阻器、瞬态电压抑制器等，和/或其组合。例如，限压模块408可以将输入电压(例如，输入电压的幅值等)与参考电压(例如，参考电压的幅值、参考电压幅值等)进行比较。在这种示例中，当输入电压满足阈值时，限压模块408可以将输入电压降低到安全等级。例如，当输入电压的幅值满足阈值(例如输入电压大于50VDC、100VAC等)时，限压模块408可以降低输入电压。例如，当输入电压满足50VDC的阈值时，限压模块408可以将输入电压从100VDC降低到28VDC，其中，28VDC是DCS控制器组件102、I/O模块108等的标称(正常)操作电压。
在图4的所示示例中，电涌保护器100包括滤波器模块410，该滤波器模块410用于过滤由于电磁干扰、射频干扰等引起的噪声。例如，滤波器模块410可以抑制输入信号400、输入信号返回402、接地连接404和/或保护接地406上存在的传导干扰。在一些示例中，滤波器模块410包括一个或多个滤波器，该一个或多个滤波器用于抑制共模和/或差模干扰。例如，滤波器模块410可以包括高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器等，和/或其组合。在一些示例中，滤波器模块410抑制不希望的噪声，同时使诸如DC信号、通信信号(例如，高速可寻址远程传感器(HART)信号、基金会现场总线信号等)等所期望信号能够不改变地通过滤波器模块410。
在图4的所示示例中，电涌保护器100包括第一限流模块412，该第一限流模块412用于监控和/或降低输入信号400的输入电流。在所示示例中，第一限流模块412是瞬态电流抑制器。替代地，可以使用任何其它类型的限流器。例如，第一限流模块412可以将输入电流与参考电流进行比较。在这种示例中，当输入电流满足阈值时，第一限流模块412可以将输入电流降低到安全等级。例如，第一限流模块412可以将输入电流与阈值进行比较，并确定输入电流是否满足阈值(例如，输入电流大于0.5安培、1.5安培等)。响应于输入电流满足阈值，第一示例性限流模块412可以将输入电流降低到安全等级。例如，当输入电流满足0.5安培的阈值时，第一限流模块412可以将输入电流从0.6安培降低到0.2安培。
在一些示例中，第一限流模块412基于第一限流模块412的负载(loading)来表征功率电涌事件。例如，第一限流模块412可以基于第一限流模块412在满负载、最大容量下操作等来确定功率电涌事件是主要功率电涌事件、第一级功率电涌事件等，以将输入电流降低到安全等级。在另一个示例中，第一限流模块412可以基于第一限流模块412在低于满载、低于最大容量的水平下操作等来确定功率电涌事件是次要功率电涌事件、第二级功率电涌事件等，以将输入电流降低到安全等级。替代地，基于第一限流模块412的负载，可能存在少于或多于两个的功率电涌事件的表征、级等。
在一些示例中，当输入电流满足阈值时，第一限流模块412启动第一限流模块412的输出端，其中，输出端被电耦合到示例性电涌保护管理器416。例如，当第一限流模块412启动输出端时，电涌保护管理器416可以获得与来自第一限流模块412的输入电流相对应的值、来自第一限流模块412的通信消息(例如，数据分组等)等。例如，当第一限流模块412启动输出端时，第一限流模块412可以将包括值、该值满足阈值的指示符等的通信消息传送到电涌保护管理器416。
在图4的所示示例中，电涌保护器100包括第二限流模块414，该第二限流模块414用于监控和/或降低输入信号返回402的输入电流。在所示示例中，第二限流模块414是瞬态电流抑制器。替代地，可以使用任何其它类型的限流器。在所示示例中，第二限流模块414可以将与输入信号返回402相对应的输入电流降低到如上面结合第一限流模块412所描述的安全等级。
在一些示例中，第二限流模块414测量漏电流的量。例如，第二限流模块414可以将漏电流的量与阈值进行比较，并确定该值是否满足阈值(例如，漏电流的量大于10毫安、100毫安等)。
在一些示例中，第二限流模块414启动第二限流模块414的输出端，其中，当漏电流满足阈值时，输出端被电耦合到电涌保护管理器416。例如，当第二限流模块414启动输出端时，电涌保护管理器416可以获得与来自第二限流模块414的漏电流相对应的值、来自第二限流模块414的通信消息(例如，数据分组等)等。例如，当第二限流模块414启动输出端时，第二限流模块414可以将包括值、该值满足阈值的指示符等的通信消息传送到电涌保护管理器416。
在图4的所示示例中，电涌保护器100包括电涌保护管理器416，该电涌保护管理器416用于管理功率电涌事件的评估并协调相应的电涌保护操作。在所示示例中，电涌保护管理器416包括电源模块418，该电源模块418用于为电涌保护管理器416和电涌保护管理器416的相应子模块(例如，电涌保护逻辑分析器420、通信接口424等)供电。在一些示例中，电源模块418使用电源(例如，AC-DC转换器、DC-DC转换器等)提供功率。替代地，示例性电源模块418可以使用电池源(例如，锂离子电池等)、热电发电机、能量耕作(energy-farming)装置、感应电源、电磁电源等来提供功率。
在一些示例中，电源模块418使用功率电涌事件功率来提供功率。例如，电源模块418可以在功率电涌事件(例如，雷击、短路等)期间使用输入电压来提供功率。在这种示例中，电源模块418可以在功率电涌事件之前使电涌保护管理器416保持在非供电状态、低功率状态(例如，睡眠模式等)等。响应于功率电涌事件，示例性电源模块418可以使用来自功率电涌事件的功率为示例性电涌保护管理器416提供功率。在经过一段时间之后，电源模块418可以将电涌保护管理器416返回到非供电状态、低功率状态等。例如，电涌保护管理器416的子模块可以完成一个或多个任务(例如，通信接口424可以经由网络428将电涌保护器100的健康状态传送到DCS部件430等)。在这种示例中，响应于示例性电涌保护管理器416的子模块完成一个或多个任务，示例性电源模块418可以将电涌保护管理器416返回到非供电状态、低功率状态等。在一些情况下，电源模块418将信息存储在数据库426中，诸如对应于电源模块418何时为电涌保护管理器416供电的时间戳、与电源模块418为电涌保护管理器416供电的次数相对应的计数器值等。
在图4的所示示例中，电涌保护管理器416包括电涌保护逻辑分析器420，该电涌保护逻辑分析器420用于监控电涌保护器100的健康状态和/或功率电涌事件的操作状态。在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420基于输入信号400、输入信号返回402、限压模块408的输出，第一限流模块412和第二限流模块414的输出等来监控电涌保护器100的健康状态。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420通过将漏电流与一个或多个阈值进行比较并确定漏电流是否满足一个或多个阈值来确定电涌保护器100的健康状态。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将漏电流与第一阈值进行比较并确定漏电流是否满足第一阈值(例如，漏电流大于500毫安、750毫安等)。在这种示例中，第一阈值可以对应于处于第一劣化状况的电涌保护器100，其中，第一劣化状况对应于需要更换的电涌保护器100(例如，电涌保护器100发生故障、无响应等)。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将漏电流与第二阈值进行比较，并确定漏电流是否满足第二阈值(例如，输入电流大于10毫安、100毫安等)。在这种示例中，第二阈值可以对应于处于第二劣化状况的电涌保护器100，其中，第二劣化状况对应于处于操作但劣化状况的电涌保护器100。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420基于输入电压、输入电流等的值确定电涌保护器100的健康状态。在一些情况下，电涌保护逻辑分析器420基于输入电压、输入电流等是否满足阈值来确定电涌保护器100的健康状态。例如，电涌保护逻辑分析器420可以基于输入电压、输入电流等的增加值来确定示例性电涌保护器100正在劣化，基于输入电压、输入电流满足阈值等来确定电涌保护器100具有不可操作或无响应的健康状态。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420基于将输入信号400(例如，输入电压、输入电流等)与阈值进行比较并确定输入信号400是否满足阈值来确定功率电涌事件的操作状态。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将输入电压的幅值与阈值进行比较，并确定幅值是否满足阈值(例如，幅值大于50VDC、100VAC等)。在另一个示例中，电涌保护逻辑分析器420可以将输入电流与阈值进行比较，并确定输入电流是否满足阈值(例如，输入电流大于0.5安培、1.5安培等)。示例性电涌保护逻辑分析器420可以基于满足上面示例性阈值中的一个或多个来确定正在发生功率电涌事件。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420基于将输入信号400(例如，输入电压、输入电流等)与一个或多个阈值进行比较来表征功率电涌事件。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将输入电流与第一阈值进行比较并确定输入电流是否满足第一阈值(例如，输入电流大于1.5安培、2.5安培等)，其中，第一阈值基于输入电流是否对应于主要功率电涌事件、主级(primary-tier)功率电涌事件、第一级功率电涌事件等。在这种示例中，电涌保护逻辑分析器420可以将输入电流与第二阈值进行比较并确定输入电流是否满足第二阈值(例如，输入电流大于100毫安、500毫安等)，其中，第二阈值是基于输入电流是否对应于次级(second-tier)功率电涌事件、次级功率电涌事件、第二级功率电涌事件等。替代地，可能存在由任何数量的阈值确定的任何数量的功率电涌事件表征。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420基于表征功率电涌事件来递增计数器。例如，电涌保护逻辑分析器420可以递增与次要功率电涌事件、次级功率电涌事件(例如，第二级、第三级等)等的数量相对应的计数器，以确定功率质量状态，计算电涌保护器100的剩余使用寿命度量，确定电涌保护器100的健康状态等。在一些情况下，电涌保护逻辑分析器420基于与满足阈值的功率电涌事件相对应的输入信号400的测量结果来递增计数器。例如，当输入电压满足第一阈值时，电涌保护逻辑分析器420可以递增第一计数器。在另一个示例中，当输入电流满足第二阈值时，电涌保护逻辑分析器420可以递增第二计数器。第一和第二阈值可以对应于次级功率电涌事件期间的输入电压、输入电流等的值。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420将计数器的值与阈值进行比较，并确定该值是否满足阈值(例如，该值大于3、10、30等)。响应于计数器的值满足阈值，示例性电涌保护逻辑分析器420可以指示示例性指示器模块422启动图1-3的电指示器122、图1-3的可致动表面124等，指示示例性通信接口424传送警报消息等。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420监控输入信号400、输入信号返回402的功率质量状态等。例如，电涌保护逻辑分析器420可以确定功率电涌事件的频率指示低功率质量(例如，在一段时间内发生的次级功率电涌事件的数量等)。在另一个示例中，电涌保护逻辑分析器420可以确定按照最大容量操作的第一限流器412和第二限流器414的频率指示低功率质量(例如，在一段时间期间发生的主级功率电涌事件的数量)。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420使指示器模块422和/或通信接口424能够执行操作。例如，电涌保护逻辑分析器420可以指示指示器模块422启动电指示器122、可致动表面124等。在这种示例中，当电涌保护逻辑分析器420确定已经满足一个或多个阈值时，电涌保护逻辑分析器420可以指示指示器模块422。例如，当输入电压满足阈值(例如，输入电压大于50VDC、100VAC等)时，电涌保护逻辑分析器420可以指示指示器模块422启动电指示器122。
在另一个示例中，电涌保护逻辑分析器420可以指示通信接口424执行操作。例如，电涌保护逻辑分析器420可以指示通信接口424生成警报消息、状态消息等，传送警报消息、状态消息等。在这种示例中，当电涌保护逻辑分析器420确定已经满足一个或多个阈值时，电涌保护逻辑分析器420可以指示通信接口424。例如，当漏电流满足阈值(例如，漏电流大于50毫安、200毫安等时)时，电涌保护逻辑分析器420可以指示通信接口424生成警报消息并经由网络428将警报消息传送到DCS部件430。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420确定何时继续监控输入信号400、输入信号返回402等。例如，电涌保护逻辑分析器420可以确定与未供电的第一现场设备114相对应的输入信号400、输入信号返回402等的值可忽略不计(例如，该值约为0伏特、0安培等)。
在一些示例中，电涌保护逻辑分析器420将信息存储在数据库426中，诸如计数器的值(例如，第一和第二计数器的值等)、输入信号400的值(例如，输入电压、输入电流的值等)、漏电流的值、电涌保护器100的健康状态等。在一些情况下，电涌保护逻辑分析器420从数据库426中取回信息，诸如计数器的值(例如，第一和第二计数器的值等)。
在图4的所示示例中，电涌保护管理器416包括通信接口424，该通信接口用于基于电涌保护器100的健康状态、功率电涌事件的操作状态等生成警报、警报消息等。例如，通信接口424可以生成并传送一个或多个数据分组，该数据分组包括与电涌保护器100的健康状态、功率电涌事件的操作状态等相对应的信息。在这种示例中，通信接口424可以生成数据分组并经由网络428向DCS部件430传送该数据分组，该数据分组包括指示电涌保护器100受损、劣化、不可操作、无响应等的状态。在另一个示例中，通信接口424可以生成数据分组并经由网络428向第二现场设备432传送该数据分组，该数据分组包括指示电涌保护器100正在经历功率电涌事件(例如，主要功率电涌事件等)或者最近经历过功率电涌事件和/或从功率电涌事件中恢复的状态。
在一些示例中，通信接口424包括支持一个或多个通信协议的一个或多个有线接口，诸如以太网、串行(例如，RS-232、RS-485等)等，和/或其组合。替代地，示例性通信接口424可以包括一个或多个光学接口，诸如光学链路接口、光纤接口等。另外或替代地，可以使用任何其它类型的有线通信接口。在一些情况下，一个或多个有线接口是电流隔离(galvanically isolated)的、光隔离的等。例如，通信接口424可以与网络428、DCS部件430、第二现场设备432等电流隔离。
在一些示例中，通信接口424包括一个或多个无线接口，诸如NFC、Wi-Fi、Wi-Fi在一些情况下，通信接口424包括支持一个或多个通信协议的一个或多个射频接口(例如，射频识别标签、蜂窝天线等)、电磁接口、红外接口等，和/或其组合。另外或替代地，可以使用任何其它类型的无线通信接口。
在图4的所示示例中，电涌保护管理器416包括数据库426，该数据库426用于记录数据(例如，计数器的值、漏电流的值、电涌保护器100的健康状态等)。示例性数据库426可以由易失性存储器(例如，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)等)和/或非易失性存储器(例如，闪存)实现。示例性数据库426可以另外或替代地由一个或多个双倍数据速率(DDR)存储器实现，诸如DDR、DDR2、DDR3、DDR4、移动DDR(mDDR)等。示例性数据库426可以另外或替代地由一个或多个大容量储存设备实现，诸如(多个)硬盘驱动器、(多个)光盘驱动器、(多个)数字通用磁盘驱动器、(多个)固态磁盘驱动器等。示例性数据库426可以另外或替代地由一个或多个基于硅的存储器设备实现，诸如电阻RAM(ReRAM)、基于石墨烯的存储器芯片等。尽管在所示示例中数据库426被示为单个数据库，但是数据库426可以由任何数量和/或类型的数据库实现。此外，存储在数据库426中的数据可以是任何数据格式，例如二进制数据、逗号分隔数据、制表符分隔数据、结构化查询语言(SQL)结构等。
在图4的所示示例中，网络428是总线和/或计算机网络。例如，网络428可以是内部控制器总线、过程控制网络等。在一些示例中，网络428是具有被通信地耦合到互联网的能力的网络。然而，网络428可以使用任何适合的(多个)有线和/或无线网络来实现，包括例如一个或多个数据总线、一个或多个局域网(LAN)、一个或多个无线LAN、一个或多个蜂窝网络、一个或多个光纤网络、一个或多个卫星网络、一个或多个专用网络、一个或多个公共网络等。在所示示例中，网络428使电涌保护器100能够与(多个)DCS部件430和第二现场设备432通信。例如，通信接口424可以经由网络428向图1-3的DCS控制器组件102、图1-3的DCS控制器组件102外部的DCS控制器组件、远程I/O模块、传感器、致动器、阀、安全设备等传送消息。如本文所使用的，短语“在通信中”(包括其变型)包含直接通信和/或通过一个或多个中间部件的间接通信，并且不需要直接的物理(例如，有线)通信和/或持续通信，而是包括按照周期性或非周期性间隔的选择性通信，以及一次性事件。替代地，示例性网络428可以是从示例性通信接口424到DCS部件430和/或第二现场设备432的直接有线连接。
在图4的所示示例中，(多个)DCS部件430是图1-3的DCS控制器组件102。例如，通信接口424可以经由网络428(例如，到DCS控制器组件102的内部通信总线等)向第一控制器104和第二控制器106传送警报消息。另外或替代地，(多个)DCS部件430可以是到图1-3的DCS控制器组件102的外部DCS控制器组件、通信地耦合到图1-3的DCS控制器组件102的远程I/O模块等，和/或任何其它类型的DCS部件(例如，控制器、I/O模块等)。
在所示示例中，第二现场设备432是电耦合到诸如阀之类的安全设备的致动器控制器。例如，通信接口424可以向致动器控制器传送包括电涌保护器100的无响应健康状态的警报消息。响应于致动器控制器获得警报消息，致动器控制器可以启动安全设备(例如，打开阀、关闭阀等)。
在图4的所示示例中，电涌保护器100包括输出信号434和输出信号返回436，其用于与图1-3的DCS控制器组件102的第一控制器104和第二控制器106电耦合。例如，电涌保护器100可以将测量结果从第一现场设备114传送到第一控制器104和第二控制器106，其中，测量结果已经由限压模块408、滤波器模块410以及第一限流模块412和第二限流模块414进行处理。例如，输出信号434和输出信号返回436可以从第一电压降低到第二电压，其中，第一电压是来自第一现场设备114的电涌电压(例如，由于功率电涌事件等)并且第二电压是安全电压(例如，第一控制器104和第二控制器106的正常操作范围内的电压等)。在另一个示例中，输出信号434和输出信号返回436可以从第一电流降低到第二电流，其中，第一电流是来自第一现场设备114的电涌电流(例如，由于功率电涌事件等)，第二电流是安全电流(例如，第一I/O模块108的正常操作范围内的电流等)。
尽管图4中示出了实现图1-3的电涌保护器100的示例性方式，但是图4中示出的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以被组合、划分、重新布置、省略、去除和/或以任何其它方式实现。此外，示例性限压模块408、示例性滤波器模块410、第一示例性限流模块412和第二示例性限流模块414、示例性电涌保护器管理器416、示例性电源模块418、示例性电涌保护逻辑分析器420、示例性指示器模块422、示例性通信接口424、示例性数据库426和/或更一般地图1-3的示例性电涌保护器100可以通过硬件、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，示例性限压模块408、示例性滤波器模块410、第一示例性限流模块412和第二示例性限流模块414、示例性电涌保护器管理器416、示例性电源模块418、示例性电涌保护逻辑分析器420、示例性指示器模块422、示例性通信接口424、示例性数据库426和/或更一般地图1-3的示例性电涌保护器100中的任何一个都可以由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、(多个)可编程处理器、(多个)专用集成电路(ASIC)、(多个)可编程逻辑器件(PLD)和/或(多个)现场可编程逻辑器件(FPLD)实现。当阅读覆盖纯软件和/或固件实施方式的本专利的任何装置或系统权利要求时，示例性限压模块408、示例性滤波器模块410、第一示例性限流模块412和第二示例性限流模块414、示例性电涌保护器管理器416、示例性电源模块418、示例性电涌保护逻辑分析器420、示例性指示器模块422、示例性通信接口424和/或示例性数据库426中的至少一个由此明确地限定为包括包含软件和/或固件的非暂时性计算机可读储存设备或储存盘，诸如存储器、数字通用盘(DVD)、光盘(CD)、蓝光盘等。此外，除了图4中所示的那些之外或代替图4中所示的那些，图1-3的示例性电涌保护器100可以包括一个或多个元件、过程和/或设备，和/或可以包括多于以下一种的情形中的元件、过程和设备：所示出的元件、过程和设备中的任何一个或多个或者所有元件、过程和设备。
图5-7中显示了表示用于实现图1-4的示例性电涌保护器100的示例性方法的流程图。在这些示例中，可以使用机器可读指令来实现所述方法，所述机器可读指令包括用于由处理器执行的程序，所述处理器诸如是在下面结合图8所讨论的示例性处理器平台800中显示的处理器812。该程序可以体现在存储在非暂时性计算机可读储存介质(诸如与处理器812相关联的CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字通用盘(DVD)、蓝光盘或存储器)上的软件中，但是整个程序和/或其部分可以替代地由除了处理器812之外的设备执行和/或体现在固件或专用硬件中。此外，虽然参考图5-7中所示的流程图描述了示例性程序，但可以替代地使用实现示例性电涌保护器100的许多其它方法。例如，可以改变块的执行顺序，和/或可以改变、去除或组合所描述的块中的一些块。另外或替代地，块中的任一个或所有块都可以由被构造为在不执行软件或固件的情况下执行相应操作的一个或多个硬件电路(例如，分立和/或集成的模拟和/或数字电路、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)来实现。
如上所述，图5-7的示例性过程可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(诸如其中信息被存储任何持续时间(例如，延长的时间段、永久地、短暂的情况、暂时缓冲和/或缓存信息)的硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字通用盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其它储存设备或储存盘，)上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现。如本文所使用的，术语非暂时性计算机可读介质明确地限定为包括任何类型的计算机可读储存设备和/或储存盘，并且排除传播信号并排除传输介质。“包含”和“包括”(及其所有形式和时态)在本文中用作开放式术语。因此，无论权利要求以“包含”和“包括”(例如，包括、包含等)中的任何形式列出，应当理解的是，可以存在附加的元素、项目等而不超出相应权利要求的范围。如本文所使用的，当短语“至少”被用作权利要求的前序中的过渡词时，它是以与术语“包括”和“包含”是开放式的方式相同的开放式的。
图5是表示可以由图1-4的示例性电涌保护器100执行以对图1-3的DCS控制器组件102执行电涌保护的示例性方法500的流程图。示例性方法500在块502处当示例性电涌保护器100测量输入信号时开始。例如，限压模块408可以测量与输入信号400、输入信号返回402、接地连接404等相对应的输入电压。在另一个示例中，第一限流模块412可以测量与输入信号相对应的输入电流。在又一个示例中，第二限流模块414可以测量漏电流。
在块504处，示例性电涌保护器100确定输入电压是否满足第一阈值。例如，限压模块408可以将输入电压与第一阈值进行比较，并确定输入电压是否满足第一阈值(例如，输入电压大于50VDC、100VAC等)。第一阈值可以对应于主要功率电涌事件、次要功率电涌事件等。
在块504处，如果示例性电涌保护器100确定输入电压满足第一阈值，则控制继续到块510以生成警报。在块504处，如果示例性电涌保护器100确定输入电压不满足第一阈值，则在块506处，电涌保护器100确定输入电流是否满足第二阈值。例如，第一限流模块412可以将输入电流与第二阈值进行比较，并确定输入电流是否满足第二阈值(例如，输入电流大于0.5安培、1.5安培等)。第二阈值可以对应于主要功率电涌事件、次要功率电涌事件等。
在块506处，如果示例性电涌保护器100确定输入电流满足第二阈值，则控制继续到块510以生成警报。在块506处，如果示例性电涌保护器100确定输入电流不满足第二阈值，则在块508处，电涌保护器100确定漏电流是否满足第三阈值。例如，第二限流模块414可以将漏电流与第三阈值进行比较，并确定漏电流是否满足第三阈值(例如，漏电流大于10毫安、100毫安等)。第三阈值可以对应于确定示例性电涌保护器100是否受损、劣化、不可操作、无响应等。
在块508处，如果示例性电涌保护器100确定漏电流不满足第三阈值，则控制继续到块512以确定是否继续测量输入信号。在块508处，如果示例性电涌保护器100确定漏电流确实满足第三阈值，则在块510处，电涌保护器100生成警报。例如，指示器模块422可以启动电指示器122、可致动表面124等。在另一个示例中，通信接口424可以生成并传送包括电涌保护器100的健康状态、漏电流的值等的警报消息。
在块512处，示例性电涌保护器100确定是否继续测量输入信号。例如，电涌保护逻辑分析器420可以确定与未供电的第一现场设备114相对应的输入信号400的值可忽略不计(例如，大约0伏、0安培等)。在块510处，如果示例性电涌保护器100确定继续测量输入信号，则控制返回到块502以测量输入信号，否则示例性方法500结束。
图6是表示可以由图1-4的示例性电涌保护器100执行以对图1-3的DCS控制器组件102执行电涌保护的示例性方法600的流程图。示例性方法600在块602处当示例性电涌保护器100测量输入信号时开始。例如，限压模块408可以测量与输入信号400、输入信号返回402、接地连接404等相对应的输入电压。在另一个示例中，第一限流模块412可以测量与输入信号相对应的输入电流。在又一个示例中，第二限流模块414可以测量漏电流。
在块604处，示例性电涌保护器100确定输入信号是否满足第一阈值。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将输入电流与第一阈值进行比较，并确定输入电流是否满足第一阈值(例如，输入电流大于1.5安培、2.5安培等)。在这种示例中，第一阈值可以对应于主要功率电涌事件、第一级功率电涌事件等。
在块604处，如果示例性电涌保护器100确定输入信号满足第一阈值，则控制继续到块612以生成警报。在块604处，如果示例性电涌保护器100确定输入信号不满足第一阈值，则在块606处，电涌保护器100确定输入信号是否满足第二阈值。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将输入电流与第二阈值进行比较，并确定输入电流是否满足第二阈值(例如，输入电流大于500毫安、750毫安等)。在这种示例中，第二阈值可以对应于次要功率电涌事件、次级功率电涌事件等。
在块606处，如果示例性电涌保护器100确定输入信号不满足第二阈值，则控制继续到块614以确定是否继续测量输入信号。在块606处，如果示例性电涌保护器100确定输入信号满足第二阈值，则在块608处，电涌保护器100递增计数器。例如，电涌保护逻辑分析器420可以递增与次要功率电涌事件发生次数相对应的计数器的值。
在块610处，示例性电涌保护器100确定计数器是否满足阈值。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将计数器的值与阈值进行比较，并确定该值是否满足阈值(例如，该值大于3、10、30等)。
在块610处，如果示例性电涌保护器100确定计数器不满足阈值，则控制继续到块614以确定是否继续测量输入信号。在块610处，如果示例性电涌保护器100确定计数器满足阈值，则在块612处，电涌保护器100生成警报。例如，指示器模块422可以启动电指示器122、可致动表面124等。在另一个示例中，通信接口424可以生成并传送包括电涌保护器100的健康状态、输入电流的值等的警报消息。
在块614处，示例性电涌保护器100确定是否继续测量输入信号。例如，电涌保护逻辑分析器420可以确定与未供电的第一现场设备114相对应的输入信号400的值可忽略不计(例如，大约0伏、0安培等)。在块614处，如果示例性电涌保护器100确定继续测量输入信号，则控制返回到块602以测量输入信号，否则示例性方法600结束。
图7是表示可以由图1-4的示例性电涌保护器100执行以确定电涌保护器100的健康状态的示例性方法700的流程图。示例性方法700在块702处当示例性电涌保护器100测量漏电流时开始。例如，第二限流模块414可以测量漏电流。
在块704处，示例性电涌保护器100确定漏电流是否满足第一阈值。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将漏电流与第一阈值进行比较，并确定漏电流是否满足第一阈值(例如，漏电流大于500毫安、750毫安等)。在这种示例中，第一阈值可以对应于处于第一劣化状况中的电涌保护器100，其中，第一劣化状况对应于需要更换的电涌保护器100(例如，电涌保护器100发生故障、无响应等)。
在块704处，如果示例性电涌保护器100确定漏电流满足第一阈值，则控制继续到块712以生成警报。在块704处，如果示例性电涌保护器100确定漏电流不满足第一阈值，则在块706处，电涌保护器100确定漏电流是否满足第二阈值。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将漏电流与第二阈值进行比较，并确定漏电流是否满足第二阈值(例如，输入电流大于10毫安、100毫安等)。在这种示例中，第二阈值可以对应于处于第二劣化状况中的电涌保护器100，其中，第二劣化状况对应于处于操作但劣化状况的电涌保护器100。
在块706处，如果示例性电涌保护器100确定漏电流不满足第二阈值，则控制继续到块714以确定是否继续测量漏电流。在块706处，如果示例性电涌保护器100确定漏电流满足第二阈值，则在块708处，电涌保护器100递增计数器。例如，电涌保护逻辑分析器420可以递增与漏电流满足第二阈值的次数相对应的计数器的值。
在块710处，示例性电涌保护器100确定计数器是否满足阈值。例如，电涌保护逻辑分析器420可以将计数器的值与阈值进行比较，并确定该值是否满足阈值(例如，该值大于3、10、30等)。
在块710处，如果示例性电涌保护器100确定计数器不满足阈值，则控制继续到块714以确定是否继续测量漏电流。在块710处，如果示例性电涌保护器100确定计数器满足阈值，则在块712处，电涌保护器100生成警报。例如，指示器模块422可以启动电指示器122、可致动表面124等。在另一个示例中，通信接口424可以生成并传送包括电涌保护器100的健康状态、漏电流的值等的警报消息。
在块714处，示例性电涌保护器100确定是否继续测量漏电流。例如，电涌保护逻辑分析器420可以确定与未供电的第一现场设备114相对应的输入信号400的值可忽略不计(例如，大约0伏、0安培等)。如果在块714处，示例性电涌保护器100确定继续测量漏电流，则控制返回到块702以测量漏电流，否则示例性方法700结束。
图8是能够执行实现图5-7的方法的指令以实现图1-4的示例性电涌保护器100的示例性处理器平台800的框图。处理器平台800可以是例如可编程逻辑电路、控制器等，或任何其它类型的计算设备。
所示示例的处理器平台800包括处理器812。所示示例的处理器812是硬件。例如，处理器812可以由来自任何期望的系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器实现。硬件处理器可以是基于半导体的(例如，基于硅的)设备。在该示例中，处理器实现示例性限压模块408、示例性滤波器模块410、第一示例性限流模块412和第二示例性限流模块414。处理器还实现示例性电源模块418、示例性电涌保护逻辑分析器420、示例性指示器模块422、示例性通信接口424和/或更一般地示，例性电涌保护管理器416。
所示示例的处理器812包括本地存储器813(例如，高速缓存)。所示示例的处理器812经由总线818与包括易失性存储器814和非易失性存储器816的主存储器通信。易失性存储器814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实现。非易失性存储器816可以由闪存和/或任何其它期望类型的存储器设备实现。对主存储器814、816的访问由存储器控制器控制。
所示示例的处理器平台800还包括接口电路820。接口电路820可以由任何类型的接口标准实现，诸如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI express接口。
在所示示例中，一个或多个输入设备822连接到接口电路820。(多个)输入设备822允许用户或现场设备将数据和/或命令输入到处理器812中。输入设备可以通过例如按钮、键盘、鼠标、传感器、触摸屏、跟踪板、轨迹球、第一现场设备114、等点和/或语音识别系统来实现。(多个)输入设备822实现输入信号400、输入信号返回402、接地连接404以及保护接地连接406。
一个或多个输出设备824还连接到所示示例的接口电路820。输出设备824可以例如通过显示设备(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。一个或多个输出设备824实现输出信号434和输出信号返回436。因此，所示示例的接口电路820通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片和/或图形驱动器处理器。
所示示例的接口电路820还包括通信设备，诸如发射器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡，以便于经由网络826(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，任何种类的计算设备)交换数据。网络826实现图4的示例性网络428。
所示示例的处理器平台800还包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量储存设备828。这种大容量储存设备828的示例包括软盘驱动、硬盘驱动、光盘驱动、蓝光盘驱动、RAID系统和数字通用盘(DVD)驱动。示例性大容量储存设备828实现示例性数据库426。
用于实现图5-7的方法的编码指令832可以存储在大容量储存设备828中、易失性存储器814中、非易失性存储器816中和/或可移动非暂时性计算机可读储存介质(诸如CD或DVD)上。
根据前述内容，可以理解的是，已经公开了示例性方法、装置和制品，其对分布式控制系统(DCS)控制器和相应的I/O模块执行电涌保护。上面所公开的电涌保护器装置减少了对外部DIN导轨安装电涌抑制设备的需求，因为上面所公开的电涌保护器装置包含在DCS控制器、I/O模块或DCS控制器组件的I/O模块端子块中。对外部电涌抑制硬件的减少提高了过程控制系统的能力和性能，因为可以将添加附加的部件来代替外部电涌抑制硬件。另外，与上面所公开的电涌保护器装置集成的DCS部件由于增加的保护和改善的输入信号的功率质量而受益于增强的性能。
虽然本文已经公开了某些示例性方法、装置和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖了完全落入本专利的权利要求范围内的所有方法、装置和制品。

Claims (17)

1.一种装置，包括：
I/O模块，所述I/O模块被配置为经由端子块电耦合到现场设备，所述端子块包括：
电涌保护器，所述电涌保护器被配置为当输入电压满足第一阈值时将所述输入电压降低到操作电压；
通信接口，所述通信接口被配置为当所述输入电压满足所述第一阈值时生成状态消息；以及
限流模块，所述限流模块被配置为当所述I/O模块的输入电流满足第三阈值时降低所述输入电流，并且所述通信接口被配置为当所述输入电流满足所述第三阈值时将所述状态消息传送到控制器，所述状态消息包括所述输入电流的值。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，当所述输入电压满足所述第一阈值时，借助所述输入电压为所述电涌保护器供电。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一阈值基于满足第二阈值的所述输入电压的幅值，或者与所述输入电压的幅值满足所述第二阈值的次数相对应的计数器。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述状态消息包括所述电涌保护器的健康状态，所述健康状态指示对所述端子块或所述电涌保护器的更换。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括：
限流模块，所述限流模块被配置为：
测量所述端子块的漏电流；
将所述漏电流与第二阈值进行比较；并且
所述通信接口被配置为当所述漏电流满足所述第二阈值时将所述状态消息传送到控制器，所述状态消息包括所述漏电流的值。
6.一种方法，包括：
测量给电涌保护器的输入电压，所述电涌保护器嵌入在将被电耦合到I/O模块和现场设备的端子块中；
当所述输入电压满足第一阈值时，利用所述电涌保护器将所述输入电压降低到操作电压；
当所述输入电压满足所述第一阈值时，生成状态消息；以及
当所述I/O模块的输入电流满足第三阈值时降低所述输入电流，以及当所述输入电流满足所述第三阈值时将所述状态消息传送到控制器，所述状态消息包括所述输入电流的值。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括当所述输入电压满足所述第一阈值时，借助所述输入电压为所述电涌保护器供电。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，满足所述第一阈值包括将所述输入电压的幅值与参考电压幅值进行比较。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，满足所述第一阈值包括将计数器的值与第二阈值进行比较，所述值与所述输入电压的幅值满足所述第一阈值的次数相对应。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述状态消息包括所述电涌保护器的健康状态，所述健康状态指示对所述端子块或所述电涌保护器的更换。
11.根据权利要求6所述的方法，还包括：
测量所述端子块的漏电流；
将所述漏电流与第二阈值进行比较；以及
当所述漏电流满足所述第二阈值时，将所述状态消息传送到控制器，所述状态消息包括所述漏电流的值。
12.一种非暂时性计算机可读储存介质，其包括指令，在所述指令被执行时使得机器至少执行以下步骤：
测量给电涌保护器的输入电压，所述电涌保护器嵌入在将被电耦合到I/O模块和现场设备的端子块中；
当所述输入电压满足第一阈值时，利用所述电涌保护器将所述输入电压降低到操作电压；
当所述输入电压满足所述第一阈值时，生成状态消息；以及
当所述I/O模块的输入电流满足第三阈值时降低所述输入电流，以及当所述输入电流满足所述第三阈值时将所述状态消息传送到控制器，所述状态消息包括所述输入电流的值。
13.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读储存介质，还包括指令，当其被执行时使得所述机器至少当所述输入电压满足所述第一阈值时借助所述输入电压为所述电涌保护器供电。
14.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读储存介质，其中，满足所述第一阈值包括将所述输入电压的幅值与参考电压幅值进行比较。
15.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读储存介质，其中，满足所述第一阈值包括将计数器的值与第二阈值进行比较，所述值与所述输入电压的幅值满足所述第一阈值的次数相对应。
16.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读储存介质，其中，所述状态消息包括电涌保护器的健康状态，所述健康状态表示对所述端子块或所述电涌保护器的更换。
17.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读储存介质，还包括指令，当其被执行时使得所述机器至少执行以下步骤：
测量所述端子块的漏电流；
将所述漏电流与第二阈值进行比较；及
当所述漏电流满足所述第二阈值时，将所述状态消息传送到控制器，所述状态消息包括所述漏电流的值。
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