CN1945341A - 用于检查测量变换器的运行能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在自动化技术中输出测量信号作为外加电流的双导线测量变换器。对于检查运行能力的方法，建议回路直流电(I_S)与测量值无关地从最小值朝着最大值(I_SM)增加，在此过程中测量该测量变换器的内阻上的输入电压(U_E)，并将该输入电压与可预定的、高于维持运行能力所需要的最小输入电压(U_EM)的阈值(U_ES)比较。如果在回路直流电(I_S)达到其最大值(I_SM)之前输入电压(U_E)低于该阈值(U_ES)，则回路直流电(I_S)会减小到使输入电压(U_E)至少达到该可预定的阈值(U_ES)，并且进行报告。

Description

用于检查测量变换器的运行能力的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的、在自动化技术中检查输出测量信号作为外加(eingepraegt)电流的双导线测量变换器(Zeileiter-Messumformer)的运行能力(Betriebsfhigkeit)的方法。

背景技术

其中，测量变换器过程近似地(prozessnah)和分布式地位于现场区内，并具有用于确定物理过程参数的传感器装置和将该过程参数转换为电参数的装置。

对于多个测量变换器，在中央维护区内预置了用于其供电并用于测量值处理和可视化的装置。

在双导线测量变换器中，通过在现场区中的测量变换器和位于维护区中的测量变换器供电单元之间唯一的一条双线线路(Zweidraht-Leitung)，既向测量变换器的有效(aktiv)组件供电，又将测量值传送给维护区中的测量值处理和可视化装置。

为此，从设置在测量变换器供电单元中的电压源出发，通过双线线路的第一芯线、测量变换器的内阻、双线线路的第二芯线以及设置在测量变换器供电单元中的测量电阻形成电流回路，其回路电流根据所检测的过程参数通过适当改变测量变换器的内阻来确定。于是，测量电阻上的电压降是所检测的测量变换器的过程参数的度量。

为了向测量变换器的有效组件供电，需要测量变换器的内阻上的最小输入电压。如果测量变换器供电单元的导线阻抗太大和/或输出电压太小，则取决于所检测的过程参数的高回路电流导致双线线路上的高电压降，其中静态地不超过所需的测量变换器最小输入电压。

尤其有问题的是，该效果在启动测量变换器时一般首先不被检测到，而是在高回路电流持续出现时才产生作用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是使该类型的测量变换器能检测其运行能力。

根据本发明，该技术问题是通过权利要求1的装置解决的。本发明的优选实施方式在从属权利要求中给出。

本发明从上述类型的测量变换器出发，其中通过现场区中的测量变换器和位于维护区中的测量变换器供电单元之间唯一的一条双线线路，既向测量变换器的有效组件供电，又与维护区中的测量值处理和测量值可视化装置进行模拟通信。其中，该模拟通信是单向地从现场区中的测量变换器到维护区中的测量值处理和可视化装置，并通过回路直流电流反映(abbilden)。

根据本发明，回路直流电流与测量值无关地从最小值朝着最大值增加，并且其中，测量测量变换器的内阻上的输入电压。如果在回路电流达到其最大值之前输入电压未超过高于维持运行能力所需的最小输入电压的可预定阈值，则将该状态评估为故障。在识别出故障时，回路直流电流被减小，直到输入电压至少达到可预定阈值，并且由此报告故障。

合适地，该检查在启动测量变换器时或在每次接通测量变换器的供电电压时进行。有利地，由此避免了在随后正常(bestimmungsgemaess)使用测量变换器的过程中因缺少工作电压而损失运行能力。

可选地，可以在正常使用测量变换器期间根据需要执行该检查。其中，可以通过出现的警报和/或故障消息来启动需要，其中警告和/或故障消息跟随在自动化技术设备或其部件的不规则性或不期待的反应之后。有利地，可以在自动化技术设备中定位或至少限制(eingrenzen)所识别或猜测的故障。

此外，可以循环地(turnusmaessig)执行该检查。尤其是两个连续测量过程之间的测量间隙适合于此。有利地，由此预防地发现自动化技术设备中在使用期间出现的故障。

根据本发明的另一个特征，回路电流从最小值开始连续无阶跃(stuffenlos)地升高到最大值。有利地，这可以通过以简单的技术手段将回路电流从最小值开始一直升高到最大值而实现。

根据本发明的一个可选特征，回路电流从最小值步进式地升高到最大值。其中，有利地，步长的数量可以分别与相应的测量变换器匹配。

根据本发明的一个实施特征，保持每个回路电流步长，直到测量变换器的内阻上的测量输入电压保持不变。有利地，由此对于馈电回路中具有电容式能量存储器的测量变换器，使得测量变换器的内阻上测量的输入电压实际上对应于回路电流。

根据本发明的另一特征，显示测量变换器上的低于阈值。由此，尤其是在启动测量变换器时，立即向本地操作人员显示所识别的故障。因此，还在启动期间就识别出相关测量变换器缺乏运行能力，从而避免了正常使用不能工作的测量变换器。

在本发明的特定实施方式中，用直流补偿的(gleichstromkompensiert)交流电信号向维护区中的测量值处理和可视化装置报告低于阈值。为此，所述类型的测量变换器具有与维护区中的测量值处理和可视化装置进行数字通信的装置。数字通信借助于直流补偿的交流电信号在现场区中的测量变换器和维护区中的测量值处理和可视化装置之间双向进行。

有利地，通过采用直流补偿的交流电信号来传输报告，避免了回路直流电流对双线线路的各种影响，并因此避免了对测量变换器的内阻上的输入电压的影响。由此，尤其是在根据需要或循环地检查测量变换器时，立即向远方的操作人员显示所识别的故障。因此，立即识别出相关测量变换器缺乏运行能力，从而避免了正常使用没有运行能力的测量变换器。

附图说明

下面借助实施例详细解释本发明。为此所需的附图示出：

图1是测量变换器馈电回路的等效电路图，

图2是电流/电压图中运行能力的特征线。

具体实施方式

图1在为了解释本发明所需装置的规模下示出测量变换器馈电回路的等效电路图。测量变换器100通过双线线路200与位于维护区中的测量变换器供电单元300连接。测量变换器供电单元300至少包括具有工作电压U_B的直流电源310和测量电阻320。从直流电源310出发，通过双线线路200、测量变换器100和测量电阻320形成线环(Leiterschleife)作为环路。

双线线路200的每个芯线根据线路的横截面和长度具有导线电阻210。

测量变换器100具有通过固定内阻120和可变内阻110的并联电路所形成的内阻。其中，固定内阻120表示测量变换器100的有效组件对线环加载电流回路(Stromkreise)的加载，该加载通过工作电流I_B给出。在正常使用测量变换器100期间，工作电流I_B保持恒定。

测量变换器100具有未示出的用于测量物理过程参数的传感器装置和将该物理过程参数转换为电参数的装置。在正常使用测量变换器100期间，电参数通过可变内阻110作为测量电流I_M影响(aufpraegen)回路直流电流I_S。

其中，回路直流电流I_S流过双线线路200的导线电阻210、测量变换器100和测量电阻320。在测量变换器100中，回路直流电流I_S分为固定的工作电流I_B和可变的测量电流I_M。

回路直流电流I_S的流动在测量电阻320上产生电压降，其作为测量电压U_M在排除由工作电流I_B所引起的电压降部分之后表示所获得的测量值。

根据直流电压源310的工作电压U_B、外加的回路直流电流I_S以及测量电阻320和导线电阻210之和，在测量变换器100的接线柱上为双线线路200产生输入电压U_E。为了向测量变换器100的有效组件提供可工作的能量，参照图2，在测量变换器100的内阻上需要最小输入电压U_EM。如果双线线路200的导线电阻210太大和/或测量变换器供电单元300的直流电压源310的工作电压U_B太低，则取决于所检测的过程参数的高回路直流电流I_S导致双线线路200的导线电阻210上的电压降很高，以至于静态地低于所需要的测量变换器100的最小输入电压U_EM。

为此，在图2中示出一个图，其中针对第一特征线401和第二特征线402，在回路直流电流I_S上绘出了输入电压U_E。在此，第一特征线401示出可工作的测量变换器100的输入电压U_E的电压变化。如第一特征线401所示，输入电压U_E即使在回路直流电流I_S的最大值I_SM时也始终高于可预定的输入电压U_E的阈值U_ES，并因此也高于最小输入电压U_EM。

相反，第二特征线402示出未完全具有运行能力的测量变换器100的输入电压U_E的电压变化。只要回路直流电流I_S超过极限电流I_SG，输入电压U_E就下降到低于所需要的最小输入电压U_EM，并且测量变换器100关断。

为了检查运行能力，根据本发明，用可变内阻110将回路直流电流I_S与测量值无关地从最小值开始朝着最大值I_SM升高，并在此过程中测量测量变换器100的内阻110和120上的输入电压U_E。如果在回路电流I_S达到其最大值I_SM之前，输入电压U_E未超过可预定的、高于维持运行能力所需要的最小输入电压U_EM的阈值U_ES，则将该状态评估为故障。在识别出故障时，回路直流电流I_S被减小，直到输入电压U_E至少达到可预定阈值，并警告出现了故障。

合适地，该检查在启动测量变换器时就已经被第一次执行。特别优选地，在启动过程中自动调用检查过程。其中，在无法通过当前可测量的物理参数将回路直流电流I_S初始化为其最大值I_SM时，也确定测量变换器100的运行能力。为此，立即向本地操作人员显示所识别的故障。

为了稳定测量变换器100的有效组件的工作电压，通常采用电容式存储元件。因此，在本发明的特定实施方式中，回路直流电流I_S从最小值步进式地升高到最大值I_SM。有利地，其中，步长的数量可以防备与相应测量变换器100匹配。其中，保持每个回路电流步长，直到在测量变换器100的内阻110和120上测量的输入电压U_E保持不变为止。

有利地，由此对于在馈电回路中具有电容式能量存储器的测量变换器100，使得在测量变换器的内阻110和120上测量的输入电压U_E实际上对应于相应的回路直流电流I_S。

在本发明的另一优选实施方式中，可以在正常使用测量变换器100期间根据需要和/或循环地执行该检查。其中，该需要可以通过出现的警报和/或故障消息来启动，该警告和/或故障消息跟随在自动化技术设备或其部件的不规则性或不期待的反应之后。两个连续测量过程之间的测量间隙尤其适合于此。

在本发明的特定实施方式中，用直流补偿的交流电信号向维护区中的测量值处理和可视化装置报告低于阈值。为此，为所述类型的测量变换器100配备未示出的、用于与维护区中的测量值处理和可视化装置进行数字通信的装置。该数字通信借助于直流补偿的交流电信号在现场区中的测量变换器100和维护区中的测量值处理和可视化扎之间双向进行。

为此，尤其是在自动化技术设备中常用的FSK方法(频移键控)，其中对应于要传输的比特流交替地转换(umtasten)表示逻辑0的频率和表示逻辑1的另一频率。

此外，该传输可以基于一种传输协议。其中，为了自动化技术设备中的通信，尤其常用HART协议以及不同的现场总线。

有利地，通过采用直流补偿的交流电信号来传输消息，避免了回路直流电流I_S对双线线路200的各种影响，并因此避免了对测量变换器100的内阻110和120上输入电压U_E的影响。由此，尤其是在根据需要或循环地检查测量变换器100时，立即向远方的操作人员显示所识别的故障。因此，立即识别出相关测量变换器100缺乏运行能力，从而避免了正常使用没有运行能力的测量变换器100。

附图标记列表

100测量变换器

110、120内阻

200双线线路

210导线电阻

300测量变换器供电单元

310电压源

320测量电阻

401、402特征线

I_S回路直流电流

I_B工作电流

I_M测量电流

U_B工作电压

U_E输入电压

U_M测量电压

Claims (10)

1.一种用于在自动化技术中检查双线测量变换器的运行能力的方法，其中测量变换器通过双线线路输出作为外加回路直流电流的测量信号，并通过同一双线线路向其有效组件供电，其特征在于，

-所述回路直流电流(I_S)与测量值无关地从最小值朝着最大值(I_SM)增加，并且其中测量所述测量变换器(100)的内阻(110，120)上的输入电压(U_E)，

-将所述输入电压(U_E)与高于维持运行能力所需最小输入电压(U_EM)的可预定阈值(U_ES)比较，并且

-如果在所述回路直流电流(I_S)达到其最大值(I_SM)之前所述输入电压(U_E)低于所述阈值(U_ES)，则所述回路直流电流(I_S)被减小到使所述输入电压(U_E)至少达到所述可预定阈值(U_ES)，并且被报告。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在启动测量变换器(100)时执行所述检查。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在正常使用所述测量变换器(100)期间根据需要执行所述检查。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，循环地进行所述检查。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在两个连续测量过程之间的测量间隙期间执行所述检查。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述回路直流电流(I_S)从最小值连续无阶跃地升高到最大值(I_SM)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述回路直流电流(I_S)从最小值步进式地升高到最大值(I_SM)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，保持每个回路直流电流步长，直到在测量变换器(100)的内阻(110，120)测量的输入电压(U_E)保持不变。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，显示测量变换器(100)上的低于阈值。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，用直流补偿的交流电信号向维护区中的测量值处理和可视化装置报告低于阈值。

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