CN111610773B - 检测输入/输出(i/o)回路中的回路电阻和泄漏电流 - Google Patents

检测输入/输出(i/o)回路中的回路电阻和泄漏电流 Download PDF

Info

Publication number
CN111610773B
CN111610773B CN202010114254.1A CN202010114254A CN111610773B CN 111610773 B CN111610773 B CN 111610773B CN 202010114254 A CN202010114254 A CN 202010114254A CN 111610773 B CN111610773 B CN 111610773B
Authority
CN
China
Prior art keywords
loop
voltage
additional
measurements
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010114254.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111610773A (zh
Inventor
苏博利亚·拉瓦特
沙拉德·吉塔拉姆·帕坦雷
萨拉比吉特·辛格
阿南特·维塔尔·维德万斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell International Inc
Original Assignee
Honeywell International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honeywell International Inc filed Critical Honeywell International Inc
Publication of CN111610773A publication Critical patent/CN111610773A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111610773B publication Critical patent/CN111610773B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/146—Measuring arrangements for current not covered by other subgroups of G01R15/14, e.g. using current dividers, shunts, or measuring a voltage drop
    • G01R15/148—Measuring arrangements for current not covered by other subgroups of G01R15/14, e.g. using current dividers, shunts, or measuring a voltage drop involving the measuring of a magnetic field or electric field
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0208—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the configuration of the monitoring system
    • G05B23/0213—Modular or universal configuration of the monitoring system, e.g. monitoring system having modules that may be combined to build monitoring program; monitoring system that can be applied to legacy systems; adaptable monitoring system; using different communication protocols
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0023—Measuring currents or voltages from sources with high internal resistance by means of measuring circuits with high input impedance, e.g. OP-amplifiers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

本发明题为“检测输入/输出(I/O)回路中的回路电阻和泄漏电流”。本发明公开了一种方法，包括获取(604)耦接到I/O回路(114)的现场设备(102，204)的端子(216)上的电压的不同测量结果。电压测量结果与流过I/O回路的对应回路电流相关联。该方法还包括使用电压测量结果和回路电流来识别(606)I/O回路的基线回路电阻测量结果。该方法还包括获取(610)现场设备的端子上的电压的附加测量结果。附加电压测量结果与流过I/O回路的附加对应回路电流相关联。该方法还包括使用附加电压测量结果和附加回路电流来识别(612)I/O回路的附加回路电阻测量结果。此外，该方法包括基于基线回路电阻测量结果和附加回路电阻测量结果来检测(614‑616)I/O回路的问题。

Description

检测输入/输出(I/O)回路中的回路电阻和泄漏电流
技术领域
本公开整体涉及输入/输出(I/O)系统。更具体地讲，本公开涉及I/O回路中的回路电阻和泄漏电流的检测。
背景技术
工业过程控制和自动化系统常常用于使大型且复杂的工业过程自动化。这些类型的系统通常包括各种部件，包括传感器、致动器和控制器。控制器中的一些可以可能通过连接的输入/输出(I/O)子系统从传感器接收测量结果并且生成用于致动器的控制信号。在这些类型的系统中通常使用多个I/O回路(也称为控制回路)。I/O回路通常包括物理回路布线和将I/O设备通信地耦接到控制器或其他控制系统部件或其他部件的任何其他元件(诸如I/O子系统)。
发明内容
本公开提供了输入/输出(I/O)回路中的回路电阻和泄漏电流的检测。
在第一实施方案中，装置包括至少一个处理设备，该至少一个处理设备被配置为获取耦接到I/O回路的现场设备的端子上的电压的不同测量结果。电压测量结果与流过I/O回路的对应回路电流相关联。该至少一个处理设备还被配置为使用所述电压测量结果和所述回路电流来识别所述I/O回路的基线回路电阻测量结果。该至少一个处理设备被进一步配置为获取现场设备的端子上的电压的附加测量结果。附加电压测量结果与流过I/O回路的附加对应回路电流相关联。该至少一个处理设备还被配置为使用所述附加电压测量结果和所述附加回路电流来识别所述I/O回路的附加回路电阻测量结果。此外，该至少一个处理设备被配置为基于所述基线回路电阻测量结果和所述附加回路电阻测量结果来检测所述I/O回路的问题。
在第二实施方案中，方法包括获取耦接到I/O回路的现场设备的端子上的电压的不同测量结果。电压测量结果与流过I/O回路的对应回路电流相关联。该方法还包括使用所述电压测量结果和所述回路电流来识别所述I/O回路的基线回路电阻测量结果。该方法还包括获取现场设备的端子上的电压的附加测量结果。附加电压测量结果与流过I/O回路的附加对应回路电流相关联。该方法还包括使用所述附加电压测量结果和所述附加回路电流来识别所述I/O回路的附加回路电阻测量结果。此外，该方法包括基于所述基线回路电阻测量结果和所述附加回路电阻测量结果来检测所述I/O回路的问题。
在第三实施方案中，装置包括至少一个处理设备，该至少一个处理设备被配置为获取耦接到I/O回路的现场设备的端子上的电压的不同测量结果。电压测量结果与流过I/O回路的对应回路电流相关联。该至少一个处理设备还被配置为使用所述电压测量结果和所述回路电流来识别基于所述I/O回路中的电阻的一个或多个值。该至少一个处理设备被进一步配置为基于所述一个或多个值来检测所述I/O回路中的泄漏电流的存在。
在第四实施方案中，方法包括获取耦接到I/O回路的现场设备的端子上的电压的不同测量结果。电压测量结果与流过I/O回路的对应回路电流相关联。该方法还包括使用所述电压测量结果和所述回路电流来识别基于所述I/O回路中的电阻的一个或多个值。该方法还包括基于所述一个或多个值来检测所述I/O回路中的泄漏电流的存在。
在第五实施方案中，非暂态计算机可读介质包含指令，这些指令在被执行时使得至少一个处理设备执行根据第二实施方案或其从属权利要求中任一项所述的方法。在第六实施方案中，非暂态计算机可读介质包含指令，这些指令在被执行时使得至少一个处理设备执行根据第四实施方案或其从属权利要求中任一项所述的方法。
从以下附图、描述和权利要求书中，其他技术特征对本领域的技术人员是显而易见的。
附图说明
为了更完整地理解本公开，现在结合附图参考以下描述，在附图中：
图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统；
图2示出了根据本公开的工业过程控制和自动化系统中的示例性输入/输出(I/O)回路；
图3示出了根据本公开的没有泄漏的I/O回路的示例性操作；
图4示出了根据本公开的存在泄漏的I/O回路的示例性操作；
图5示出了根据本公开的存在泄漏的I/O回路的示例性等效电路；并且
图6示出了根据本公开的用于检测I/O回路中的回路电阻和泄漏电流的示例性方法。
具体实施方式
下文所讨论的图1至图6以及用于描述本专利文献中的本发明的原理的各种实施方案仅仅以例证的方式，并且不应以任何方式被解释为限制本发明的范围。本领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何类型的适当布置的设备或系统中实现。
如上所述，工业过程控制和自动化系统通常具有参与各种控制和输入/输出(I/O)功能的硬件部件。在许多情况下，使用I/O回路以将现场设备(诸如传感器或致动器)通信耦接到工业过程控制器或其他控制系统部件或其他部件。I/O回路通常包括物理回路布线和将I/O设备通信耦接到控制器或其他控制系统部件(诸如I/O模块)或其他部件的任何其他元件(诸如一个或多个电缆托盘、接线盒、编组面板或其他或附加的I/O子系统)。I/O回路通常具有被称为“回路电阻”的总体电阻，并且流过I/O回路的电流被称为“回路电流”。在控制和自动化系统中，回路电流通常由现场设备通过I/O回路控制或使用，并且回路电流被传输至控制系统/从控制系统传输。
遗憾的是，可能会出现各种情况，这些情况会不利地影响或改变I/O回路的回路电阻或回路电流。例如，泄漏可在I/O回路的不同部分之间发生，这允许回路电流的一部分流过I/O回路而不正确到达控制系统。这通常是由于电缆磨损、水进入电缆或设备或现场的其他不利条件引起的。又如，电端子上的腐蚀、比正常回路线材长的使用、或环境因素可导致出乎意料地大的回路电阻出现在I/O回路中。这些或其他情况可增加或减小I/O回路的回路电阻。因此，这些情况可能导致控制系统部件或使用循环电流的其他部件进行不准确的测量。这些情况还会导致基于不准确测量结果的错误警报，并可能妨碍对工业过程的控制。此外，过度的回路电阻可阻止通过I/O回路向现场设备提供足够的供电电压，因此现场设备可能无法接收到用于正常操作的足够电力。
在控制和自动化系统中没有可用于自动测量I/O回路的回路电阻或用于自动验证通过I/O回路传输至现场设备的回路电流的正确性的已知机构。因此，通常难以或不可能以在线方式确定I/O回路的运行状况(因为其涉及回路电阻和回路电流)。另外，通常需要使I/O回路及其相关联的现场设备脱机，以便人员识别I/O回路中的回路电阻或回路电流的问题。这可对控制和自动化系统的操作以及所控制的一个或多个基础工业过程产生显著的中断。
本公开描述了用于测量和监测一个或多个I/O回路的回路电阻和/或回路电流的各种方法。例如，当I/O回路处于已知良好状态(诸如在现场设备的安装或调试期间)时，现场设备可使用算法来确定I/O回路的回路电阻。所确定的回路电阻可被存储并用作基线电阻测量结果。然后可确定I/O回路的回路电阻一次或多次，诸如周期性地或在其他时间，并且与基线电阻测量结果进行比较。回路电阻的任何显著变化(诸如阈值量或百分比)可用作I/O回路不健康的指示。然后可将警告、警示或其他通知提供给一个或多个用户(诸如维护人员)、一个或多个控制系统部件(诸如历史记录器或操作员显示器)、或一个或多个其他目的地。
此外，该算法可被现场设备用于使用泄漏电流建模来检测I/O回路中的泄漏电流。例如，当I/O回路处于已知良好状态(诸如在现场设备的安装或调试期间)时，算法可识别I/O回路的回路电阻以及电压和电流测量结果。该算法还可识别I/O回路的附加电压和电流测量结果一次或多次，诸如周期性地或在其他时间。基于该信息，现场设备可确定回路电流是否已开始在I/O回路中泄漏。任何显著的泄漏(诸如高于阈值的量)均可用作I/O回路不健康的指示。同样地，然后可将警告、警示或其他通知提供给一个或多个用户(诸如维护人员)、一个或多个控制系统部件(诸如历史记录器或操作员显示器)、或一个或多个其他目的地。
通过这种方式，可以自动化方式检测与I/O回路中的回路电阻或回路电流相关的问题。这使得能够更容易地检测到这些问题并且更快地解决这些问题。此外，这些方法可在需要或不需要对现场设备进行硬件修改的各种现场设备中实现，并且可或不需要将附加硬件与现场设备一起使用。因此，这些方法能够以简单且高性价比的方式实施。此外，这些方法对于电源变化可能是高度不敏感的，并且可最低限度地受环境温度变化的影响。因此，这些方法可具有极强的鲁棒性，并且可用于多种应用中。
图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统100。如图1所示，系统100包括有利于生产或加工至少一种产品或其他材料的各种部件。例如，系统100可用于有利于对一个或多个工业厂房中的部件的控制。每个工厂表示一个或多个加工设施(或其一个或多个部分)，诸如用于生产至少一种产品或其他材料的一个或多个制造设施。一般来说，每个工厂可实现一个或多个工业过程并且可单独地或共同地称为过程系统。过程系统通常表示被配置为以某种方式加工一种或多种产品或其他材料的其任何系统或部分。
在图1所示的示例中，系统100包括多个现场设备102。每个现场设备102通常表示向系统100的至少一个其他部件提供输入数据或从系统的至少一个其他部件接收输出数据的设备。例如，现场设备102可包括一个或多个传感器和一个或多个致动器。传感器和致动器表示过程系统中可执行各种各样的功能中的任一种功能的部件。例如，传感器可以测量过程系统中的各种各样的特性，诸如温度、压力或流量。另外，致动器可以改变过程系统中的各种各样的特性。传感器中的每个传感器包括用于测量过程系统中的一个或多个特性的任何合适的结构。致动器中的每个致动器包括用于在过程系统中对一个或多个条件进行操作或影响的任何合适的结构。
系统100还包括一个或多个控制器104。可在系统100中使用控制器104以执行各种功能以便控制一个或多个工业过程。例如，控制器104可使用来自一个或多个传感器的测量结果来控制对一个或多个致动器的操作。在一些实施方案中，控制器104可直接经由合适的I/O回路114与传感器、致动器和其他现场设备102进行交互。在其他实施方案中，控制器104可间接地与传感器、致动器和其他现场设备102进行交互，诸如经由通过合适的I/O回路114与现场设备102进行交互的一个或多个I/O模块106。另外，在一些实施方案中，控制器104可被布置成冗余对，其中每对中的一个控制器以主模式操作，并且该对中的另一个控制器以冗余或备份模式操作(并且准备好在主控制器发生故障时接管操作)。
每个控制器104包括用于控制工业过程的一个或多个方面的任何合适的结构。例如，控制器104中的至少一些控制器可表示比例积分微分(PID)控制器或多变量控制器，诸如鲁棒多变量预测控制技术(RMPCT)控制器或实现模型预测控制(MPC)或其它高级预测控制的其它类型的控制器。作为特定示例，每个控制器104可表示运行实时操作系统、WINDOWS操作系统或其他操作系统的计算设备。
一个或多个I/O模块106可通信地耦接到现场设备102并且可促进与现场设备102的交互。例如，I/O模块106可用于从一个或多个现场设备102接收一个或多个模拟输入(AI)、数字输入(DI)或其他输入。I/O模块106还可用于向一个或多个现场设备102提供一个或多个模拟输出(AO)、数字输出(DO)或其他输出。每个I/O模块106包括用于从一个或多个现场设备102接收一个或多个输入信号或向一个或多个现场设备提供一个或多个输出信号的任何合适的结构。在一些实施方案中，I/O模块106可被布置成冗余对，其中数据可穿过两个I/O模块以到达一个或多个目的地。然而，I/O模块106的使用是可选的。
一个或多个网络108将系统100中的控制器104和其他设备耦接。网络108有利于部件之间的信息传输。网络108可表示任何合适的网络或网络组合。作为特定示例，网络108可表示至少一个以太网网络。
操作员对系统100的控制器104和其它部件的访问和相互作用可经由各种操作员站110进行。每个操作员站110可用于向操作员提供信息以及从操作员接收信息。例如，每个操作员站110可向操作员提供识别工业过程的当前状态的信息，诸如各种过程变量的值以及警告、报警或与工业过程相关联的其它状态。每个操作员站110可也接收影响如何控制工业过程的信息，诸如通过接收由控制器104控制的过程变量的设定值或接收改变或影响控制器104如何控制工业过程的其它信息。每个操作员站110包括用于向操作员显示信息以及与操作员进行相互作用的任何合适的结构。
多个操作员站110可分组在一起并在一个或多个控制室112中使用。每个控制室112可包括以任何合适的布置方式布置的任意数量的操作员站110。在一些实施方案中，可使用多个控制室112来控制工业厂房，诸如，当每个控制室112包含用于管理工业厂房的分立部分的操作员站110时。
这表示可用于制造或加工一种或多种材料的一种类型的工业过程控制和自动化系统的简要描述。关于工业过程控制和自动化系统的附加的细节在本领域中是众所周知的，并且对于理解本公开来说是不需要的。另外，工业过程控制和自动化系统是高度可配置的，并且可根据特定需要以任何合适的方式来配置。
在特定实施方案中，图1中的各种控制器104、I/O模块106、和操作员站110可以表示或包括计算或数据处理设备。例如，控制器、I/O模块和操作员站中的每一个可包括一个或多个处理设备，诸如一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或分立电路。控制器、I/O模块和操作员站中的每一个还可包括一个或多个存储器，该存储器存储由处理设备或较大设备使用、生成或收集的指令和数据，该较大设备诸如随机存取存储器、只读存储器、闪存存储器、光盘、硬盘或任何其他合适的易失性或非易失性存储设备。控制器、I/O模块和操作员站中的每一者还可包括至少一个接口，诸如能够与其他设备或系统进行通信的一个或多个现场设备协议接口、以太网接口或无线收发器。
在该示例中，I/O回路114用于将现场设备102通信地耦接到一个或多个控制系统部件，诸如一个或多个控制器104或一个或多个I/O模块106。每个I/O回路114包括用于向I/O设备传输I/O信号或从I/O设备传输I/O信号的任何合适的部件。例如，I/O回路114可包括物理回路布线，其通常采用具有被非导电护套或其他电绝缘体围绕的导电介质的电线的形式。
I/O回路114还可包括一个或多个电缆托盘、接线盒、编组面板或其他或附加的I/O子系统，其通常用于在线材和其他导电通路之间路由或支持电信号的传输。
在一些实施方案中，至少一个I/O回路114可与寻源类型I/O信道一起使用。寻源类型I/O通道通常是指其中电流由控制器104、I/O模块106或其他设备寻源至现场设备102并用于将数据从现场设备102输入或将数据输出到现场设备102的I/O通道。例如，当与模拟或数字输入通道一起使用时，可由控制器104或I/O模块106向现场设备102提供输入电流，并且现场设备102可改变其电阻或其他特性以改变从控制器104或I/O模块106消耗的电流。在这种情况下，电流可用于表示从现场设备102发送的模拟值或数字状态。当与模拟或数字输出通道一起使用时，输出电流由控制器104或I/O模块106驱动到现场设备102，并且输出电流可由控制器104或I/O模块106改变。在这种情况下，电流可用于表示发送至现场设备102的模拟值或数字状态。
现场设备102和I/O回路114通常暴露于许多不同类型的环境应力或其他应力，并且不同的部件通常经受不同的环境或其他可能导致失效或错误读数的条件。例如，电线或电端子的腐蚀可导致在I/O回路114中形成高电阻。线材、电缆导管或外壳内的水侵入可妨碍电信号在I/O回路114中的生成或传输。现场设备102或I/O回路114的某些部件可能未正确接地。由于许多因素，诸如导电粉尘的存在、电缆的磨损或电短路，在现场设备102或I/O回路114的各种部件中可能发生电流泄漏。这些条件或其他条件中的任一个均可影响或改变一个或多个I/O回路114中的回路电阻和/或回路电流。
如下文更详细地描述，系统100或其他系统中的至少一个部件支持测量和监测I/O回路114的回路电阻和/或回路电流的能力。例如，现场设备102中的至少一者中的每一者可执行算法以重复确定其相关联的I/O回路114的回路电阻。基于这些回路电阻测量结果，现场设备102可检测回路电阻的显著变化(诸如阈值量或百分比)，以便检测I/O回路114的问题。另外或作为另外一种选择，现场设备102中的至少一者中的每一者可执行算法以检测其相关联的I/O回路114中的泄漏电流。例如，现场设备102可使用I/O回路114的回路电阻、电压和电流测量结果来识别回路电流是否已开始在I/O回路114中泄漏，以便检测I/O回路114的问题。如果检测到任何问题，则现场设备102可生成可传输至控制器104、操作员站110或一个或多个其他目的地的警告、警示或其他通知。然而，需注意，该功能可结合到任何合适的一个或多个设备中，并且不限于与工业过程控制设备一起使用。
虽然图1示出了工业过程控制和自动化系统100的一个示例，但是可以对图1作出各种改变。例如，系统100可包括任何数量的现场设备、控制器、I/O模块、网络、操作员站、I/O回路和任何合适布置中的其它部件。另外，图1中的系统100的组成和布置方式仅用于例证。部件可根据特定需要添加、省略、组合、进一步细分或以任何其他合适的配置放置。此外，特定功能已被描述为由系统100的特定部件执行。这仅用于例证。一般来说，控制系统和自动化系统是高度可配置的，并且可根据特定需要以任何合适的方式来配置。此外，图1示出了一个示例性操作环境，其中可支持对I/O回路中的回路电阻和/或泄漏电流的检测或监测。该功能可用于任何其它合适的系统，并且该系统不需要与工业过程控制和自动化相关。
图2示出了根据本公开的工业过程控制和自动化系统中的示例性I/O回路114。为了便于解释，图2中示出的I/O回路114可以被描述为用在图1中示出的工业过程控制和自动化系统100中。然而，图2中示出的I/O回路114可用在任何其他合适的系统中。
如图2所示，信号源202经由布线205通信地耦接到发射器204。信号源202通常表示提供给发射器204以用于传输的任何合适的输入信号源。例如，信号源202可表示控制和自动化系统100中的传感器，该传感器捕获传感器测量结果并使用输入信号向发射器204提供传感器测量结果。然而，需注意，任何其他合适的信号源可在此处用作信号源202。发射器204通常在此处操作以通过至少一个传输介质传送一个或多个信号。发射器204包括被配置为传输一个或多个电信号的任何合适的结构。在一些实施方案中，信号源202和发射器204两者可形成现场设备102的至少一部分。在其他实施方案中，信号源202可形成现场设备102的至少一部分，并且发射器204可被提供在现场设备102的外部并耦接到现场设备。应当指出的是，此处不需要使用发射器204，并且发射器204可被收发器替换，该收发器支持通过I/O回路114传输和接收数据两者。通常，现场设备102或相关联的部件可用于通过I/O回路114传输(并且可能接收)数据。布线205代表至少一根电线或其他电导体。需注意，如果信号源202和发射器204在同一物理设备内实现，则布线205可非常短或完全省略。
在该示例中，发射器204与控制系统部件206通信。控制系统部件206通常表示可通过至少一个I/O回路与至少一个设备进行通信的控制和自动化系统的任何合适的部件。例如，控制系统部件206可表示控制和自动化系统100中的控制器104或I/O模块106。然而，可在此处使用控制和自动化系统100中的任何其他合适的一个或多个部件。
在该示例中，I/O回路114包括回路布线208，其表示耦接发射器204和控制系统部件206的至少一根电线或其他电导体。回路布线208代表任何合适的电导体并且可具有任何合适的长度。I/O回路114还可任选地包括至少一个I/O子系统210，该子系统在该示例中表示至少一个接线盒。接线盒表示在回路布线208和附加布线212之间容纳电连接的壳体。然而，请注意，可在此处使用其他类型的I/O子系统210来传输或路由一个或多个电信号。例如，一个或多个电缆托盘可用于物理保持和允许电缆的布线。又如，一个或多个编组面板可用于在连接到现场设备102的布线208和连接到控制系统部件的布线212之间提供交叉布线功能。
在图2所示的示例性实施方案中，发射器204包括各种电端子216。每个电端子216表示被配置为耦接到布线或另一个导电通路以支持到或从发射器204通信的任何合适的结构。此处可使用各种类型的电端子216，诸如螺杆端子。另外，控制系统部件206可包括电源I/O卡218，该电源I/O卡表示包含用于向现场设备提供电力并向现场设备提供数据或从现场设备接收数据的电路的结构。例如，电源I/O卡218可生成向发射器204提供电力的电流。另外，发射器204可调制电流上方的信号以与电源I/O卡218通信(或反之亦然)。
如下文更详细地描述，现场设备102可执行或以其他方式实现算法以测量和监测I/O回路114的回路电阻和/或回路电流，以便识别I/O回路114的状态和任何问题。在一些实施方案中，算法可使用信号源202或发射器204的至少一个处理器220来执行。每个处理器220可表示微处理器、微控制器、DSP、FPGA、ASIC或分立电路。如果使用软件或固件指令来实施算法，则指令可存储在至少一个存储器222上。每个存储器222可表示随机存取存储器、只读存储器、闪存存储器、光盘、硬盘或任何其他合适的易失性或非易失性存储设备。
在其他实施方案中，现场设备102可收集各种数据并将该数据提供至控制系统部件206以用于分析。在这种情况下，控制系统部件206可执行或以其他方式实现算法的至少一部分以测量和监测I/O回路114的回路电阻和/或回路电流，以便识别I/O回路114的状态和任何问题。在一些实施方案中，算法可使用控制系统部件206的至少一个处理器224来执行。每个处理器224可表示微处理器、微控制器、DSP、FPGA、ASIC或分立电路。如果使用软件或固件指令来实施算法，则指令可存储在至少一个存储器226上。每个存储器226可表示随机存取存储器、只读存储器、闪存存储器、光盘、硬盘或任何其他合适的易失性或非易失性存储设备。在其他实施方案中，现场设备102可收集各种数据并将该数据提供至控制系统部件206，并且控制系统部件206可将该数据提供至另一个部件以用于处理。因此，另一个部件可包括执行算法的至少一个处理器，该处理器可能与存储算法指令的至少一个存储器一起执行。
虽然图2示出了工业过程控制和自动化系统100中的I/O回路114的一个示例，但是可以对图2作出各种改变。例如，图2所示的I/O回路114仅旨在示出可用于促进与现场设备102通信的部件的示例性类型。在不脱离本公开的范围的情况下，I/O回路114的许多其他具体实施是可能的。另外，当在除过程控制和自动化系统之外的系统中使用时，部件206可被任何其他合适的设备替换。
图3示出了根据本公开的没有泄漏的I/O回路114的示例性操作。为便于解释，图3中所示的操作被描述为涉及图2所示的图1所示的工业过程控制和自动化系统100内的I/O回路114。然而，图3中所示的操作可与任何其他合适的I/O回路一起使用，并且用于任何其他合适的系统中。
如图3所示，电源I/O卡218(或其他电源)在其端子上施加电压VS并且提供流过I/O回路114至发射器204的回路电流302。在该示例中不存在泄漏，因此所有回路电流302流入和穿过发射器204。然而，并非由电源I/O卡218施加的所有电压在发射器204的端子上显示为电压VT。这是因为I/O回路114自身具有一些总体回路电阻RL 304。该回路电阻304可具有多个源，诸如回路布线208的电阻、任何附加布线212的电阻、以及任何I/O子系统210的电阻。所有这些电阻在图3中被共同表示为回路电阻304。
在图3所示的无泄漏情形中，I/O回路114的回路电阻304可如下确定。发射器204可设置第一回路电流IT1并测量其端子上的第一电压VT1。发射器204还可设置第二回路电流IT2并测量其端子上的第二电压VT2。使用这些值，可以表示以下关系：
VS＝VT1+IT1×RL (1)
VS＝VT2+IT2×RL (2)
从公式(1)中减去公式(2)产生以下：
0＝ΔVT+ΔIT×RL (3)
这里，ΔVT表示在发射器204的端子上测量的电压的变化(ΔVT＝VT2-VT1)，并且ΔIT表示回路电流302的变化(ΔIT＝IT2-IT1)。基于这一点，发射器204(或其他部件)可以使用以下方法来测量I/O回路114的回路电阻304：
RL＝-ΔVT/ΔIT (4)
一旦I/O回路114的回路电阻304已知，则发射器204(或其他部件)也可以使用上面的公式(1)或公式(2)来测量电源电压VS。
因此，发射器204、控制系统部件206或其他部件可以重复识别I/O回路114的回路电阻。例如，I/O回路114的回路电阻304可在I/O回路114处于已知良好状态时确定，诸如在发射器204的安装或调试期间或在任何其他合适的时间。发射器204在此可以通过设置回路电流IT1和IT2、测量所得电压VT1和VT2以及确定(-ΔVT/ΔIT)的值来计算I/O回路114的回路电阻304，上面所示的那些识别I/O回路114的总体回路电阻304。初始回路电阻测量结果可被存储(诸如在存储器222或226中)作为I/O回路114的基线回路电阻。还可捕获并平均或以其他方式处理多回路电阻测量结果以识别基线回路电阻。
后续的回路电阻测量结果可与基线回路电阻测量结果进行比较。只要不发生泄漏或其他问题，后续的回路电阻测量结果应与基线回路电阻紧密匹配或相等，并且不会检测到任何问题。如果出现影响回路电阻的问题(诸如，通过增大或减小回路电阻)，则发射器204可检测并报告该问题。在这种情况下，发射器204可继续通过设置回路电流IT1和IT2、测量所得电压VT1和VT2以及确定(-ΔVT/ΔIT)的值来计算I/O回路114的回路电阻。当所计算的回路电阻测量结果不同于基线回路电阻(诸如通过某个阈值量或百分比)时，发射器204可生成警告、警示或其他通知。需注意，在生成通知之前，发射器204可能需要多个计算的回路电阻值与基线回路电阻不同。
图4示出了根据本公开的存在泄漏的I/O回路114的示例性操作。为便于解释，图4中所示的操作被描述为涉及图2所示的图1所示的工业过程控制和自动化系统100内的I/O回路114。然而，图4中所示的操作可与任何其他合适的I/O回路一起使用，并且用于任何其他合适的系统中。
如图4所示，电源I/O卡218(或其他电源)提供回路电流402a，但发射器204接收较小的回路电流402b。这是因为泄漏电流402c在I/O回路114的两个部分之间流动而不流过发射器204。这是由于存在具有泄漏电阻RD406的某种类型的电通路。泄漏可能是由多种因素引起的，诸如布线磨损或环境因素。泄漏电阻406的存在将I/O回路114的正常回路电阻分成多回路电阻404a-404b。回路电阻RL1 404a表示I/O回路114从电源I/O卡218到发生泄漏的点的电阻。回路电阻RL2 404b表示I/O回路114从发生泄漏的点到发射器204的电阻。
图5示出了根据本公开的存在泄漏的I/O回路114的示例性等效电路500。具体地讲，图5示出了图4所示布置的等效电路500。在该等效电路500中，电源I/O卡218表示为电压源，并且发射器204表示为电阻性负载。另外，泄漏电阻406上的电压降表示为VD，流过泄漏电阻406的泄漏电流表示为IL，由发射器204设定的回路电流表示为IT，并且从电源I/O卡218消耗的总电流表示为I。
根据这些表示法，可以表示以下关系：
VD＝VT+IT×RL2 (5)
VS＝VD+I×RL1 (6)
VD＝IL×RD (7)
I＝IT+IL (8)
从这些公式中，可导出以下公式：
(VS-VD)/RL1＝IT+VD/RD (9)
VS/RL1＝VD×(1/RL1+1/RD)+IT
＝(VT+IT×RL2)×(1/RL1+1/RD)+IT
＝VT×(1/RL1+1/RD)+IT×RL2×(1/RL1+1/RD)+IT
＝VT×(1/RL1+1/RD)+IT×(1+RL2×(1/RL1+1/RD))
＝VT×(1+RL1/RD)+IT×(RL1+RL2×(1+RL1/RD)) (10)
VS＝VT×RA+IT×RB (11)
其中：
RA＝(1+RL1/RD) (12)
RB＝(RL1+RL2×(1+RL1/RD)) (13)
在图4所示的泄漏情形中，I/O回路114的回路电阻可如下确定。发射器204可设置第一回路电流IT1并测量其端子上的第一电压VT1。发射器204还可设置第二回路电流IT2并测量其端子上的第二电压VT2。使用这些值，可以表示以下关系：
VS＝VT1×RA+IT1×RB (14)
VS＝VT2×RA+IT2×RB (15)
根据公式(14)和(15)，可导出以下内容：
RA＝(IT2-IT1)×VS/(IT2×VT1-IT1×VT2) (16)
RB＝(VT2-VT1)×VS/(VT2×IT1-VT1×IT2) (17)
RB/RA＝-(VT2-VT1)/(IT2-IT1)＝-ΔVT/ΔIT (18)
比率RB/RA也可改写为如下：
RB/RA＝RL2+RL1×(1-RL1/RD)
＝RL-RL1 2/RD (19)
其中：
RL＝RL1+RL2 (20)
需注意，此处的RB/RA与供电电压VS无关。
在不存在泄漏的情况下，图4和图5中的泄漏电阻406可假定具有无限大的电阻，因此公式(19)中的表达式(RL1 2/RD)变为零。这允许将公式(19)改写为如下：
RB/RA＝RL＝-ΔVT/ΔIT (21)
如可以在此处看到的，这与公式(4)中所定义的回路电阻的计算一致。在泄漏期间，泄漏电阻406不是无限大的，因此可导出如下：
RB/RA＝-ΔVT/ΔIT＝RL-RL1 2/RD＜RL (22)
在公式(22)中，当电流泄漏发生时，RB/RA的值小于RL。
因此，发射器204、控制系统部件206或其他部件可以识别I/O回路114中的泄漏电流。例如，I/O回路114的回路电阻304可在I/O回路114处于已知良好状态时确定，诸如在发射器204的安装或调试期间或在任何其他合适的时间。发射器204在此可以通过设置回路电流IT1和IT2、测量所得电压VT1和VT2以及确定(-ΔVT/ΔIT)的值来计算I/O回路114的回路电阻304，上面所示的那些识别I/O回路114的总体回路电阻304。
同样，这可进行一次或多次以识别基线回路电阻。随时间推移，发射器204可以重复测量发射器204的电压VT1和VT2以及电流IT1和IT2，并计算RA和/或(RB/RA)的值，诸如通过使用上述公式(16)-(18)。发射器204可使用所得的值来识别I/O回路114中是否已发生泄漏。
下表1总结了发射器204可如何使用RA和RB/RA值来检测泄漏。
表1
如本文所示，当不存在泄漏电流时，RA的值应当近似等于一，并且RB/RA的值应当近似等于基线回路电阻RL。然而，如果存在泄漏，RA的值应变得大于一，并且RB/RA的值应变得小于基线回路电阻RL。因此，这些值中的一者或两者可用作检测泄漏电流的指示。当RA不等于一，并且RB/RA的值近似等于基线回路电阻RL时，可检测供电电压VS的变化。当RA近似等于一，并且RB/RA的值超过基线回路电阻RL(通常超过一些小的量)时，可检测温度对回路电阻的影响。请注意，可能需要或不需要检测最后两个条件。还需注意，如上关于图3所讨论的对回路电阻的监测可用于检测泄漏电流(因为泄漏电流降低了测得的回路电阻)。
应当指出的是，在捕获测量结果、热漂移(温度变化)和长期漂移方面的精度误差可影响上述计算。例如，热漂移和长期漂移可影响VS和RL的值。作为其他示例，发射器204中使用的用于将数字值转换为传输的模拟信号的数模转换器(DAC)可具有精度误差，并且发射器204中使用的用于将VT测量结果转换为数字值的模数转换器(ADC)可具有精度误差。
关于供电电压VS的热漂移和长期漂移，这些漂移在短时间内不会很快地发生。相反，由于这些漂移，供电电压VS需要显著的时间来改变。由于用于回路电阻计算或泄漏检测的测量结果可在短时间间隔期间被捕获，因此可假设供电电压VS在该周期期间是恒定的，并且漂移可能不是一个因素。需注意，(RB/RA)的值与VS无关，而RA取决于VS，所以如果需要，这能够被用于识别上述表1所示的VS漂移。关于影响发射器回路电流和发射器电压测量结果的精度误差和漂移，可示出最坏的情况误差非常小，从而允许精确的回路电阻测量和泄漏电流检测(尤其是使用用于将VT测量结果转换成数字值的较高分辨率的ADC)。
尽管图3和图4示出了I/O回路114的操作的示例，并且图5示出了用于I/O回路114的等效电路500的示例，但可对图3至图5作出各种改变。例如，此处所示的特定I/O回路114仅用于举例说明。另外，此处所示的等效电路500基于所示出的在特定I/O回路114中发生的特定泄漏。可使用任何其他合适的I/O回路和等效电路。另外，以上所示的公式仅旨在示出如何使用测量结果来识别特定I/O回路114中的回路电阻和泄漏电流。可导出并使用任何其他合适的公式来完成这些任务。此外，上文所示的具体值(诸如精度百分比、位数、温度范围、欧姆和电流)仅用于举例说明，并且可根据具体实施而变化。
图6示出了根据本公开的用于检测I/O回路中的回路电阻和泄漏电流的示例性方法600。为便于解释，方法600被描述为涉及图2所示的图1所示的工业过程控制和自动化系统100内的I/O回路114。然而，图6中所示的方法600可与任何其他合适的I/O回路一起使用，并且用于任何其他合适的系统中。
如图6所示，在步骤602处，在处于已知良好状态的I/O回路中设置多个回路电流，并且在步骤604处，测量现场设备的端子上的多个电压。这可包括例如发射器204将回路电流IT1和IT2设置为流过I/O回路114。这也可包括发射器204测量其端子上的电压VT1和VT2。当I/O回路114以已知良好状态(诸如在发射器204的安装或调试期间或在不存在泄漏电流或其他问题的其他时间)运行时，发生这些操作。在步骤606处计算I/O回路的回路电阻并将其存储为基线电阻测量结果。这可包括例如发射器204使用上述公式(4)计算I/O回路114的回路电阻。这也可包括发射器204将计算出的回路电阻存储为I/O回路114的基线电阻。如上所述，这些操作可重复多次以计算多个回路电阻，所述多个回路电阻一起取平均值或以其他方式处理以生成基线电阻。
在现场设备的正常操作期间，在步骤608处设置I/O回路中的多个回路电流，并且在步骤610处测量现场设备的端子上的多个电压。这可包括例如发射器204再次将回路电流IT1和IT2设置为流过I/O回路114，并且再次测量其端子上的电压VT1和VT2。使用步骤612处的电压和电流测量结果来计算I/O回路的回路电阻或一个或多个其他值。这可包括例如发射器204使用上述公式(4)计算I/O回路114的回路电阻。这也可包括发射器204计算基于I/O回路114中的电阻的一个或多个值，诸如通过使用公式(16)-(18)计算值RA和(RB/RA)。
基于在步骤614处计算的一个或多个值，确定I/O回路是否存在任何问题。这可包括例如发射器204确定I/O回路114的最近回路电阻测量结果是否与所存储的基线电阻相差指定的量或百分比。这也可包括发射器204确定基于I/O回路114中的电阻的最近值是否指示泄漏电流的存在。作为具体示例，这可包括发射器204确定最近的RA值是否大于一，以及/或者确定最近的(RB/RA)值是否小于所存储的基线电阻。如果在步骤616处未检测到问题，则过程可返回至步骤608。如果在步骤616处检测到问题，则可在步骤618处采取校正操作。这可包括例如发射器204生成警告、警示或其他通知，并且向至少一个用户、控制系统部件或一个或多个其他目的地提供通知。
尽管图6示出了用于检测I/O回路中的回路电阻和泄漏电流的方法600的示例，但可对图6做出各种改变。例如，虽然被示为一系列步骤，但是图6中的各种步骤可以重叠、并行发生、以不同顺序发生，或发生任何次数。另外，虽然示出为涉及对回路电阻和泄漏电流两者的监测，但方法600可涉及监测回路电阻或监测泄漏电流(但不包括两者)。此外，如上所述，图6中的各步骤可基于由发射器204提供的信息在发射器204之外发生。
在一些实施方案中，本专利文献中描述的各种功能由计算机程序来实现或支持，该计算机程序由计算机可读程序代码形成并且体现在计算机可读介质中。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂态”计算机可读介质排除传输瞬时电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂态计算机可读介质包括可永久地存储数据的介质以及可存储和之后覆写数据的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储设备。
阐述贯穿本专利文献中使用的某些字词和短语的定义可能是有利的。术语“应用程序”和“程序”是指适于以合适的计算机代码(包括源代码、目标代码或可执行代码)实现的一个或多个计算机程序、软件部件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关的数据或其一部分。术语“通信”以及其衍生词涵盖直接通信和间接通信两者。术语“包括”和“包含”以及其衍生词意指包括但不限于此。术语“或”是包括性的，意指和/或。短语“与...相关联”以及其衍生词可以意指包括、包括在...内、与...互连、包含、包含在...内、连接到...或与...连接、耦接到...或与...耦接、可与...通信、与...协作、交错、并置、与...接近、结合到...或与...结合、具有、具有...的属性、具有与...的关系或与…具有关系等。当与项列表一起使用时，短语“...中的至少一个”意指可以使用所列的项中的一个或多个项的不同组合，并且可能仅需要列表中的一个项。例如，“A、B和C中的至少一者”包括以下任何组合：A，B，C，A和B，A和C，B和C，以及A和B和C。
不应将本申请中的描述理解为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须包括在权利要求书范围内的基本或关键要素。专利保护的主题的范围仅由所允许的权利要求书限定。此外，权利要求书都未关于所附权利要求书或权利要求要素中的任何一项援引35U.S.C.§112(f)，除非在特定权利要求书中明确使用后面是识别功能的分词短语的“用于...的装置”或“用于...的步骤”的确切字词。在权利要求书内使用术语诸如(但不限于)“机构”、“模块”、“设备”、“单元”、“部件”、“元件”、“构件”、“装置”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”被理解为并且旨在指代相关领域的技术人员已知的结构，如权利要求书本身特征进一步修改的或增强的，并且不旨在援引35U.S.C.§112(f)。
虽然本公开已描述了某些实施方案和大体上相关联的方法，但是这些实施方案和方法的变更和置换对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。因此，上文对示例性实施方案的描述不限定或约束本公开。在不脱离如以下权利要求书限定的本公开的实质和范围的情况下，其他改变、替换和变更也是可能的。

Claims (15)

1.一种装置，包括：
至少一个处理设备(220，224)，所述至少一个处理设备被配置为：
获取耦接到输入/输出(I/O)回路(114)的现场设备(102，204)的端子(216)上的电压的不同测量结果，所述电压测量结果与流过所述I/O回路的对应的回路电流相关联；
使用所述电压测量结果和所述回路电流来识别所述I/O回路的基线回路电阻测量结果RL；
获取所述现场设备的所述端子上的电压的附加测量结果，
所述附加电压测量结果与流过所述I/O回路的附加对应回路电流相关联；
使用所述附加电压测量结果和所述附加回路电流来识别所述I/O回路的附加回路电阻测量结果RA和RB/RA；以及
基于所述基线回路电阻测量结果和所述附加回路电阻测量结果来检测所述I/O回路的问题，包括：
当RB/RA＜RL时，检测到泄露电流；
当RA＝1并且RB/RA＝RL时，未检测到泄露电流；
当RA＝1并且RB/RA＞RL时，检测到温度影响；以及
当RA≠1并且RB/RA＝RL时，检测到供应电压的改变。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理设备被配置为使用所述电压测量结果之间的差值和所述回路电流之间的差值来识别所述基线回路电阻测量结果RL。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理设备被进一步配置为响应于检测到所述I/O回路的所述问题而生成并输出通知。
4.根据权利要求1所述的装置，其中当所述I/O回路处于已知良好状态时，捕获所述电压测量结果。
5.一种方法，包括：
获取(604)耦接到输入/输出(I/O)回路(114)的现场设备(102，204)的端子(216)上的电压的不同测量结果，所述电压测量结果与流过所述I/O回路的对应的回路电流相关联；
使用所述电压测量结果和所述回路电流来识别(606)所述I/O回路的基线回路电阻测量结果RL；
获取(610)所述现场设备的所述端子上的电压的附加测量结果，所述附加电压测量结果与流过所述I/O回路的附加对应回路电流相关联；
使用所述附加电压测量结果和所述附加回路电流来识别(612)所述I/O回路的附加回路电阻测量结果RA和RB/RA；以及
基于所述基线回路电阻测量结果和所述附加回路电阻测量结果来检测(614-616)所述I/O回路的问题，包括：
当RB/RA＜RL时，检测到泄露电流；
当RA＝1并且RB/RA＝RL时，未检测到泄露电流；
当RA＝1并且RB/RA＞RL时，检测到温度影响；以及
当RA≠1并且RB/RA＝RL时，检测到供应电压的改变。
6.根据权利要求5所述的方法，其中使用所述电压测量结果之间的差值和所述回路电流之间的差值来识别所述基线回路电阻测量结果RL。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述I/O回路的所述问题包括所述附加回路电阻测量结果RB/RA超过或低于所述基线回路电阻测量结果阈值量或百分比中的至少一者。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括：
响应于识别到所述I/O回路的所述问题而生成并输出(618)通知。
9.一种装置，包括：
至少一个处理设备(220，224)，所述至少一个处理设备被配置为：
获取耦接到输入/输出(I/O)回路(114)的现场设备(102，204)的端子(216)上的电压的不同测量结果，所述电压测量结果与流过所述I/O回路的对应的回路电流相关联；
使用所述电压测量结果和所述回路电流来识别基于所述I/O回路中的电阻的一个或多个值，其中所述一个或多个值包括基线回路电阻测量结果RL和附加回路电阻测量结果RA和RB/RA；以及
基于所述一个或多个值来检测所述I/O回路的问题，包括：
当RB/RA＜RL时，检测到泄露电流；
当RA＝1并且RB/RA＝RL时，未检测到泄露电流；
当RA＝1并且RB/RA＞RL时，检测到温度影响；以及
当RA≠1并且RB/RA＝RL时，检测到供应电压的改变。
10.根据权利要求9所述的装置，其中：
所述至少一个处理设备被进一步配置为：
获取所述现场设备的所述端子上的电压的初始测量结果，
所述初始电压测量结果与流过所述I/O回路的对应初始回路电流相关联；以及
使用所述初始电压测量结果和所述初始回路电流来识别所述I/O回路的基线回路电阻测量结果RL。
11.根据权利要求10所述的装置，其中：
所述附加回路电阻测量结果RB/RA基于所述电压测量结果之间的差值和所述回路电流之间的差值。
12.根据权利要求9所述的装置，其中：
所述附加回路电阻测量结果RA基于所述现场设备的所述电压测量结果、所述回路电流和供电电压。
13.一种方法，包括：
获取(610)耦接到输入/输出(I/O)回路(114)的现场设备(102，204)的端子(216)上的电压的不同测量结果，所述电压测量结果与流过所述I/O回路的对应的回路电流相关联；
使用所述电压测量结果和所述回路电流来识别(612)基于所述I/O回路中的电阻的一个或多个值，其中所述一个或多个值包括基线回路电阻测量结果RL和附加回路电阻测量结果RA和RB/RA；以及
基于所述一个或多个值来检测(614-616)所述I/O回路的问题，包括：
当RB/RA＜RL时，检测到泄露电流；
当RA＝1并且RB/RA＝RL时，未检测到泄露电流；
当RA＝1并且RB/RA＞RL时，检测到温度影响；以及
当RA≠1并且RB/RA＝RL时，检测到供应电压的改变。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
所述方法还包括：
获取(604)所述现场设备的所述端子上的电压的初始测量结果，所述初始电压测量结果与流过所述I/O回路的对应初始回路电流相关联；以及
使用所述初始电压测量结果和所述初始回路电流来识别(606)所述I/O回路的基线回路电阻测量结果RL。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述附加回路电阻测量结果RB/RA基于所述电压测量结果之间的差值和所述回路电流之间的差值。
CN202010114254.1A 2019-02-26 2020-02-24 检测输入/输出(i/o)回路中的回路电阻和泄漏电流 Active CN111610773B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/285,384 2019-02-26
US16/285,384 US11002766B2 (en) 2019-02-26 2019-02-26 Detection of loop resistance and leakage current in input/output (I/O) loop

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111610773A CN111610773A (zh) 2020-09-01
CN111610773B true CN111610773B (zh) 2024-04-26

Family

ID=72142438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010114254.1A Active CN111610773B (zh) 2019-02-26 2020-02-24 检测输入/输出(i/o)回路中的回路电阻和泄漏电流

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11002766B2 (zh)
CN (1) CN111610773B (zh)
CA (1) CA3073435C (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115751196B (zh) * 2022-09-28 2023-06-20 源单新材料科技(成都)有限责任公司 一种rtm市政管道实时监测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6434285B1 (en) * 1998-12-31 2002-08-13 Nxtphase Technologies Srl Fiber optic difference current sensor
CN101600945A (zh) * 2006-12-28 2009-12-09 罗斯蒙德公司 用于现场设备的接线端泄露监测
CN102680829A (zh) * 2012-05-18 2012-09-19 阿特拉斯科普柯(南京)建筑矿山设备有限公司 电气设备安全失效监控装置及方法
CN106461119A (zh) * 2014-06-17 2017-02-22 费希尔控制产品国际有限公司 用于控制现场设备的系统和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5325068A (en) 1992-07-14 1994-06-28 Abdul Rauf Test system for measurements of insulation resistance
US6011403A (en) 1997-10-31 2000-01-04 Credence Systems Corporation Circuit arrangement for measuring leakage current utilizing a differential integrating capacitor
GB2376360B (en) 2001-06-08 2005-08-24 Delta Electrical Ltd Measuring device
US7353123B2 (en) 2001-10-04 2008-04-01 Hitachi, Ltd. Leakage current or resistance measurement method, and monitoring apparatus and monitoring system of the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6434285B1 (en) * 1998-12-31 2002-08-13 Nxtphase Technologies Srl Fiber optic difference current sensor
CN101600945A (zh) * 2006-12-28 2009-12-09 罗斯蒙德公司 用于现场设备的接线端泄露监测
CN102680829A (zh) * 2012-05-18 2012-09-19 阿特拉斯科普柯(南京)建筑矿山设备有限公司 电气设备安全失效监控装置及方法
CN106461119A (zh) * 2014-06-17 2017-02-22 费希尔控制产品国际有限公司 用于控制现场设备的系统和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高压开关导电回路电阻测量方法的研究;陈俊;黄晓英;曹作群;何;;电测与仪表;20080825(08);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20200271694A1 (en) 2020-08-27
US11002766B2 (en) 2021-05-11
CA3073435C (en) 2022-08-30
CN111610773A (zh) 2020-09-01
CA3073435A1 (en) 2020-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8408787B2 (en) Process temperature transmitter with improved temperature calculation
US6859755B2 (en) Diagnostics for industrial process control and measurement systems
RU2543689C2 (ru) Измерение температуры технологической текучей среды
CZ71796A3 (en) Testing equipment built-in a transmitter
US7495451B2 (en) Terminal leakage monitoring for field devices
WO2019003404A1 (ja) 非定常検出装置、非定常検出システム、および非定常検出方法
CN107850639B (zh) 用于动态接地故障检测的系统和方法
CN111610773B (zh) 检测输入/输出(i/o)回路中的回路电阻和泄漏电流
US10135470B2 (en) System and method to auto-configure a transmitter for a sensor
JP5864748B2 (ja) ２線プロセス制御ループ電流の診断装置及び方法
CN113124909B (zh) 具有自我学习环诊断的过程变量变送器
CN109690258A (zh) 用于检查测量转换器的可运行性的方法
US20170365153A1 (en) Advanced discrete control device diagnostic on digital output modules
Khandait et al. Real time monitoring of transformer using IOT
US9779610B2 (en) Automated loop check for smart junction boxes
JP2009223416A (ja) リモート装置及び監視システム
CN111625479B (zh) 用于输入/输出(i/o)端子的多设备连接
GB2560021A (en) Self-configuring electronic driver for remote instrumentation
CN111696336A (zh) 两极输入端的配置
US11761803B2 (en) Sensor diagnostics
JP7378689B1 (ja) 処理装置及び処理システム
US11676477B2 (en) Fire alarm system
CN106154024A (zh) 机柜内电流监控装置
US20220350352A1 (en) Power source with error detection
JP2022110496A (ja) 情報処理装置、情報処理装置の制御方法および情報処理装置のプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant