RU2530352C2 - Двухпроводное полевое устройство для промышленного процесса, обеспечивающее максимизацию мощности, доступной для схемы устройства при минимальном токе контура управления - Google Patents

Двухпроводное полевое устройство для промышленного процесса, обеспечивающее максимизацию мощности, доступной для схемы устройства при минимальном токе контура управления Download PDF

Info

Publication number
RU2530352C2
RU2530352C2 RU2012153237/08A RU2012153237A RU2530352C2 RU 2530352 C2 RU2530352 C2 RU 2530352C2 RU 2012153237/08 A RU2012153237/08 A RU 2012153237/08A RU 2012153237 A RU2012153237 A RU 2012153237A RU 2530352 C2 RU2530352 C2 RU 2530352C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
field device
control loop
current
circuit
loop
Prior art date
Application number
RU2012153237/08A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012153237A (ru
Inventor
Джон П. ШУЛЬТЕ
Original Assignee
Роузмаунт Инк.
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 Роузмаунт Инк. filed Critical Роузмаунт Инк.
Publication of RU2012153237A publication Critical patent/RU2012153237A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2530352C2 publication Critical patent/RU2530352C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к технологическим полевым устройствам. Технический результат заключается в увеличении мощности, доступной для схем технологического полевого устройства. Для этого предложено технологическое полевое устройство для использования при мониторинге или управлении промышленным процессом, которое включает в себя первый и второй выводы контура, сконфигурированные с возможностью соединения с двухпроводным контуром управления промышленным процессом. Схема полевого устройства предназначена для мониторинга или управления параметром промышленного процесса. Схема полевого устройства запитывается энергией от двухпроводного контура управления промышленным процессом. Регулятор тока последовательно соединен с двухпроводным контуром управления промышленным процессом, первым и вторым выводами контура и схемой полевого устройства. Регулятор напряжения соединен параллельно регулятору тока и последовательно с двухпроводным контуром управления промышленным процессом, первым и вторым выводами контура и схемой полевого устройства. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к технологическим полевым устройствам типа используемого для мониторинга или управления промышленным процессом. В частности, настоящее изобретение относится к технологическим полевым устройствам, которые запитываются энергией, принимаемой от двухпроводного промышленного контура управления.
Промышленные процессы используются в различных областях применения. Например, такие системы используются для производства или управления технологическими текучими средами. Примеры включают в себя нефтеочистительные заводы, пищевое производство, производство бумажной массы и т.д. В таких промышленных процессах используются технологические текучие среды. Осуществляется мониторинг или управление различными технологическими переменными параметрами технологических текучих сред. Примеры технологических переменных параметров включают в себя температуру, давление, расход, уровень и т.д. В промышленных процессах используются технологические полевые устройства для измерения и/или управления переменными параметрами процесса. Полевое устройство, которое измеряет переменный параметр процесса, часто называют передатчиком переменного параметра процесса. Полевое устройство, которое используется для управления переменным параметром процесса, может называться контроллером переменного параметра процесса.
Во многих промышленных процессах технологические полевые устройства связаны с центральным пунктом, таким как центр управления. Параметры процесса передаются в центр управления, и оборудование центра управления можно использовать для управления процессом посредством передачи сигналов управления в контроллеры переменных параметров процесса. Во многих промышленных процессах используются двухпроводные контуры управления промышленным процессом для связи с технологическими полевыми устройствами. В такой конфигурации уровень тока в контуре управления процессом может быть установлен на значение, которое представляет измеряемый переменный параметр процесса, или же установлен на значение, которое представляет желаемое значение для управления переменным параметром процесса. Примером является двухпроводной контур управления процессом, который работает в соответствии со стандартом связи HART®. В такой конфигурации можно управлять уровнем тока через контур управления процессом для представления переменного параметра процесса, и можно передавать дополнительную цифровую информацию посредством модуляции цифрового сигнала на аналоговый уровень тока.
Многие технологические полевые устройства сконфигурированы с возможностью питаться от одного и того же двухпроводного контура управления процессом, используемого для передачи информации. Двухпроводной контур управления процессом может быть соединен с одним полевым устройством или с несколькими полевыми устройствами (многоабонентская линия). Это ограничивает мощность, которая доступна для технологического полевого устройства. Во многих случаях желательно максимально увеличивать мощность, доступную для схем технологического полевого устройства.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технологическое полевое устройство для использования при мониторинге или управлении промышленным процессом включает в себя первый и второй выводы контура, сконфигурированные с возможностью соединения с двухпроводным контуром управления промышленным процессом. Схема полевого устройства сконфигурирована с возможностью мониторинга или управления переменным параметром промышленного процесса. Схема полевого устройства запитывается мощностью через силовые соединения от двухпроводного контура управления промышленным процессом. Регулятор тока последовательно соединен с двухпроводным контуром управления промышленным процессом, первым и вторым выводами контура и схемой полевого устройства. Регулятор тока сконфигурирован с возможностью управления током контура, протекающим через контур управления процессом. Регулятор напряжения соединен параллельно регулятору тока и последовательно с двухпроводным контуром управления промышленным процессом, первым и вторым выводами контура и схемой полевого устройства. Регулятор напряжения сконфигурирован с возможностью управления напряжением на схеме полевого устройства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг. 1 - упрощенная схема системы мониторинга или управления промышленным процессом;
фиг. 2 - упрощенная блок-схема технологического полевого устройства, согласно фиг. 1;
фиг. 3 - блок-схема силовой структуры технологического полевого устройства, согласно уровню техники;
фиг. 4 - блок-схема силовой структуры технологического полевого устройства, согласно уровню техники, с использованием технологии экономии мощности;
фиг. 5 - упрощенная электрическая схема последовательного регулятора, согласно уровню техники, используемого в схеме на фиг. 4;
фиг. 6 - упрощенная блок-схема электроснабжения, согласно данному изобретению, для питания технологического полевого устройства;
фиг. 7 - электрическая схема для фиг. 6.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ
Настоящее изобретение предлагает способ и устройство для возвращения или «извлечения» мощности из двухпроводного контура управления процессом в технологическом полевом устройстве. В одной конфигурации настоящее изобретение предлагает регулятор тока и регулятор напряжения, соединенные последовательно с контуром управления процессом и параллельно друг другу. Схема технологического полевого устройства последовательно соединена с регуляторами тока/напряжения и питается мощностью от двухпроводного контура управления процессом. Большой конденсатор можно использовать параллельно технологическому полевому устройству для сохранения энергии.
Фиг. 1 изображает упрощенную блок-схему системы 100 управления или мониторинга промышленным процессом, сконфигурированную с возможностью управления или мониторинга технологической текучей средой, транспортируемой в технологическом трубопроводе 102. Полевое устройство 104 соединено с технологическим трубопроводом и связано с центральным блоком 106 управления через двухпроводной контур 108 управления процессом. Блок 106 управления смоделирован в виде сопротивления 110 и источника 112 питания. Двухпроводной контур управления процессом может работать в соответствии с любым подходящим протоколом связи. Например, протоколом связи HART®, в котором переменный параметр процесса представлен током IL, протекающим через контур 108, который лежит в диапазоне от низкого значения 4 мА до высокого значения 20 мА. Цифровая информация может быть модулирована на ток IL контура для передачи дополнительной информации. В другой конфигурации контур 108 управления процессом несет лишь цифровую информацию. Полевое устройство 104 изображено как включающее в себя элемент 120 интерфейса для сопряжения с технологической установкой. Если полевое устройство 104 выполнено в качестве передатчика переменных параметров процесса, то элемент 120 интерфейса для сопряжения с технологической установкой может содержать датчик, такой как датчик давления, датчик температуры и т.д. Аналогичным образом, если полевое устройство 104 сконфигурировано как контроллер переменных параметров процесса, то элемент 120 интерфейса для сопряжения с технологической установкой может быть сконфигурирован как элемент управления, такой как исполнительный механизм, для управления положением клапана, нагревательным элемент и т.д.
Фиг. 2 изображает упрощенную блок-схему полевого устройства 104. Полевое устройство 104 включает в себя схему 140 полевого устройства. Полевое устройство 104 включает выводы 136 и 138 контура, которые используются для соединения с контуром 108 управления процессом. Схема 140 полевого устройства включает в себя, например, микропроцессор 142, а также другие схемы, которые не изображены. Схема 140 полевого устройства используется для восприятия переменного параметра процесса из элемента 120 интерфейса для сопряжения с технологической установкой, если полевое устройство 104 сконфигурировано как передатчик переменного параметра процесса. Аналогичным образом, схема 140 полевого устройства сконфигурирована с возможностью управления элементом 120 интерфейса для сопряжения с технологической установкой, если полевое устройство 104 сконфигурировано как контроллер переменного параметра процесса. Схема 146 электропитания изображена в последовательном соединении с контуром 108 управления процессом, как будет подробно пояснено ниже. Схема 146 электропитания используется также для приема или передачи информации по контуру 108 управления процессом и соединена со схемой 140 полевого устройства.
Как указывалось выше, во время нормальной работы контур 108 управления процессом пропускает ток в диапазоне между 4 мА и 20 мА. Однако некоторые запитывающиеся от контура устройства имеют признак низкого порога аварийной сигнализации, что приводит к выходу тока контура за пределы диапазона вниз (ниже 4 мА) в случае неисправности устройства. Нижний предел тока при аварийной сигнализации может составлять 3,6 мА. Это сдвигает нижний предел тока покоя, который может использоваться электронной схемой внутри устройства, до 3,6 мА или ниже. Доступная мощность используется для запитывания датчиков, измерительных схем, схем регулирования, микроконтроллеров, которые выполняют алгоритмы программного обеспечения и много других функций.
Многие технологические устройства имеют электронную структуру электропитания, в которой используется последовательный регулятор и шунтирующий регулятор. Фиг. 3 изображает упрощенную схему такой структуры, согласно уровню техники, в которой полевое устройство 160 включает в себя выводы 162 и 164 для соединения с двухпроводным контуром управления процессом. Последовательный регулятор 166 последовательно соединен с контуром управления процессом и схемой 168 полевого устройства 160. Шунтирующий регулятор 170 параллельно соединен с выводами 162 и 164 контура и используется для шунтирования тока между выводами 162 и 164. Воспринимающий резистор 172 обеспечивает напряжение для шунтирующего регулятора 170, обеспечивая тем самым обратную связь с шунтирующим регулятором 170 относительно тока IL контура. Последовательный регулятор 166 обеспечивает регулируемое напряжение для электроники 168 устройства, которое включает в себя датчики, аналого-цифровые преобразователи, микроконтроллеры и т.д. Шунтирующий регулятор 170 выполнен с возможностью управления током контура до желаемого уровня тока. Регулятор 170 получает обратную связь из воспринимающего ток резистора 172, что позволяет управлять током IL контура.
Шунтирующий регулятор 170 принимает входной сигнал от аналого-цифрового преобразователя, который связан с уровнем постоянного тока, например, сигналом 4-20 мА. Регулятор 170 принимает второй входной сигнал из модема HART®, который связан с исходящими (передаваемыми) цифровыми сообщениями HART®. Протокол HART® предписывает, что передаваемые сообщения, которые передаются в контур управления процессом, имеют модулированную 1 мА от пика до пика форму волны. Таким образом, шунтирующий регулятор 170 должен модулировать ток контура ±0,5 мА для сообщений HART®. Увеличение тока контура на 0,5 мА не является трудным. Однако шунтирующий регулятор 170 не может подводить отрицательный ток в контур. Поэтому для уменьшения тока контура на 0,5 мА должен иметься ток смещения, равный по меньшей мере 0,5 мА, который уже протекает через регулятор 170. В результате необходимо резервировать 0,5 мА доступного тока для регулятора 170, с целью обеспечения возможности связи HART® при низком уровне сигнального тока; это составляет 14% доступного тока. Устройство 160 ограничено запасом тока 3,6 мА, из которых 3,1 мА предназначены для работы схемы, а 0,5 мА предназначены для обеспечения смещения шунтирующего регулятора 170.
Целью экономии тока является уменьшение тока смещения шунтирующего регулятора до 0,5 мА и обеспечение доступности тока для схемы устройства. Это можно осуществлять посредством модуляции тока HART® по тракту последовательного регулятора, а не по тракту шунтирующего регулятора. Во время положительной половины цикла цифровой модуляции HART® избыточная энергия, забираемая из контура, сохраняется в больших конденсаторах. Во время отрицательной половины цикла модуляции HART®, отбираемая из контура энергия уменьшается, однако она увеличивается за счет энергии, сохраненной во время положительной половины цикла.
Фиг. 4 изображает упрощенную схему такой конфигурации. Изображенные на фиг. 4 элементы, аналогичные изображенным на фиг. 3 элементам, обозначены теми же позициями.
Ссылаясь на фиг. 4, ток смещения шунтирующего регулятора 170 установлен на ноль, и все 3,6 мА доступного тока подаются в последовательный регулятор 166. Передаваемые сообщения HART® подаются в последовательный регулятор 166, что приводит к модуляции тока ±0,5 мА. Ток протекает через большой конденсатор 180, соединенный параллельно схеме 168 устройства. Это является приемлемым допущением, если большой конденсатор 180 находится в тракте наименьшего сопротивления, т.е. полное сопротивление большого конденсатора 180 в диапазоне частот HART® значительно меньше полного сопротивления схемы 168 или шунтирующего регулятора 170. Это не является трудно выполнимым требованием, поскольку полное сопротивление большого конденсатора 180 обычно меньше 25 Ом в диапазоне частот HART®.
Следует отметить, что в конфигурации на фиг. 4, передаваемый сигнал HART® все еще протекает к шунтирующему регулятору 170. Это осуществляется для обеспечения хорошей передаваемой формы волны HART® по двухпроводному контуру 108. Любое несовершенство волны тока HART®, проходящей через последовательный регулятор 166, исправляется с помощью шунтирующего регулятора 170, за счет чего обеспечивается правильная форма волны HART® в контуре 108. Если форма волны HART® в последовательном регуляторе 166 является достаточно правильной, то передаваемый сигнал HART® не должен подаваться на шунтирующий регулятор 170, за счет чего упрощается конструкция шунтирующего регулятора 170.
Если форма волны в последовательном регуляторе 166 является правильной, то передаваемый ток HART®, проходящий через шунтирующий регулятор 170, будет являться незначительным, и схема экономии энергии будет очень эффективной; почти все 0,5 мА тока могут быть восстановлены.
Однако, если форма волны в последовательном регуляторе 166 неправильна, то передаваемый ток HART®, протекающий через шунтирующий регулятор 170, будет являться значительным, и схема экономии энергии будет не эффективной; лишь часть 0,5 мА тока смещения может быть возвращена.
Предшествующие попытки применения схемы извлечения энергии HART® имели ограниченный успех. Они включали в себя обычно конструкцию схемы, которая добавляет функцию извлечения последовательному регулятору напряжения с использованием единственного элемента управления. Упрощенная версия этой схемы 166 изображена на фиг. 5. На фиг. 5 операционный усилитель 204 управляет полевым транзистором 202 на основе отрицательной обратной связи с выхода полевого транзистора 202, определяемой резисторами R1 и R2. Выходной сигнал с выхода операционного усилителя 204 подается на транзистор 202 через резистор 212. Передаваемый сигнал HART® модулируется в контуре тока посредством подачи модулированного цифрового сигнала в транзистор 202 через резистор 208 и конденсатор 210. Как изображено на фиг. 5, основанный на операционном усилителе регулятор принимает также передаваемый сигнал управления HART® для извлечения HART® (Vtxa), что приводит к модуляции в токе контура. В этом случае операционный усилитель 204 действует в качестве элемента управления и управляет Vout, но не передаваемым током HART®. Как изображено на фиг. 5, передаваемый сигнал HART® подается на затвор полевого транзистора 202. Однако можно использовать другую конфигурацию с подачей сигнала модуляции в узел между резисторами R1 и R2 или в узел Vref операционного усилителя 204.
Выходное напряжение Vout определяется величиной опорного напряжения (Vref) и резисторами R1 и R2 в соответствии с уравнением 1:
Vout=Vref*(R1 + R2)/R2
Уравнение 1
Это является обычной структурой основанного на операционном усилителе регулятора напряжения, в которой используется проходной транзистор 202 в тракте обратной связи. Сигнал HART® добавляется к сигналу управления транзистора 202 так, что когда передаваемый ток HART® в 1 мА от пика до пика проходит через полевой транзистор 202 и большой конденсатор 180, то достигается извлечение энергии HART®.
Большой коэффициент усиления операционного усилителя 204 обеспечивает возможность точного управления выходным напряжением Vout. Однако операционный усилитель 204 не участвует в управлении амплитудой тока передаваемой формы волны HART®. Таким образом, точность формы волны HART® зависит от регулирования различных резисторов и емкостей и от характеристик усиления активных элементов, таких как полевой транзистор 202. Эти параметры не являются хорошо управляемыми, и поэтому хорошее управление передаваемой формой волны HART® отсутствует. Таким образом, эффективность схемы экономии энергии HART®, изображенной на фиг. 5, является относительно низкой. Вместо возвращения 0,5 мА тока смещения из шунтирующей схемы возвращается меньшее значение (например, 0,1 или 0,2 мА).
Настоящее изобретение предлагает схему и способ точного регулирования передаваемого тока HART® через последовательный регулятор, с тем чтобы получать повышенную эффективность извлечения HART®. Однако конфигурация все еще обеспечивает адекватную гибкость выполнения для решения других проблем, таких как распространение шума к схеме контура.
Согласно настоящему изобретению, используются два элемента управления в последовательном регуляторе для обеспечения как регулирования напряжения, так и регулирования тока извлечения энергии HART®. Использование двух отдельных элементов управления обеспечивает возможность улучшения управления обоими параметрами: выходным напряжением и передаваемым током HART®.
Блок-схема последовательного регулятора изображена на фиг. 6. Элементы на фиг. 6, аналогичные поясненным выше элементам, обозначены теми же позициями. Дополнительно к указанному выше шунтирующему регулятору 170, изображенная на фиг. 6 конфигурация включает в себя регулятор 220 тока и регулятор 222 напряжения, соединенные параллельно, как будет подробно пояснено ниже. Регулятор 222 напряжения управляет выходным напряжением до желаемого уровня. Регулятор 220 тока имеет ток смещения по меньшей мере 0,5 мА и предпочтительно 1 мА или больше. Этот ток смещения проходит в схему 168, так что он не пропадает, как в конфигурации шунтирующего регулятора на фиг. 3. Поскольку общий ток покоя выбран равным 3 мА или больше, то эта конфигурация работает правильно, поскольку всегда имеется ток, протекающий через оба регулятора 220, 222. Например, при токе покоя 3 мА может иметься ток смещения 1 мА в регуляторе 220 тока и другой ток в 2 мА в регуляторе 222 напряжения. Флуктуации тока покоя Iq компенсируются посредством регулирования тока в регуляторе 222 напряжения.
Хотя регуляторы 220, 222 соединены параллельно, между ними нет конкуренции, поскольку регулятор 222 регулирует напряжение, в то время как регулятор 220 регулирует ток. Когда передается сообщение HART®, то модуляция HART® (1 мА от пика до пика) накладывается на ток смещения 1 мА в регуляторе 220 тока. Таким образом, выходной ток сети является током покоя Iq и током модуляции HART®. Схема 168 включает в себя модем HART®, сконфигурированный с возможностью подачи сигнала ТХА в регулятор 220. Как указывалось выше, схема 168 обеспечивает также аналоговый сигнал управления 4-20 мА для шунтирующего регулятора 170.
Упрощенная схема одного примера выполнения последовательного регулятора изображена на фиг. 7. Элемент А1 является элементом управления для регулятора 222 напряжения, а элемент А2 является элементом управления для регулятора 220 тока. В изображенной на фиг. 7 схеме в регуляторе 222 напряжения используется полевой транзистор М1 для управления выходным напряжением Vout. Управление полевым транзистором М1 осуществляется с использованием операционного усилителя А1, который принимает отрицательную обратную связь, которая сравнивается с опорным напряжением Vref. Отрицательная обратная связь основана на резисторах R1 и R2. Ток IOUT регулируется регулятором 222 тока с использованием полевого транзистора М2. Управление полевым транзистором М2 осуществляется с использованием операционного усилителя А2, который принимает отрицательную обратную связь через резисторы R3 и R4. Воспринимающее сопротивление RS размещено последовательно с М2 для обеспечения напряжения обратной связи, пропорционального IOUT. Цифровой сигнал модулируется на ток IOUT с использованием входного напряжения Vtxa. Величиной модуляции можно управлять с использованием резисторов R5 и R6.
Выходное напряжение регулятора напряжения определяется тем же выражением, что и на фиг. 5:
Vout=Vref*(R1+R2)/R2
Уравнение 2
Ток смещения регулятора 220 тока зависит от выходного напряжения Vout и резисторов схемы. Ток модуляции HART® зависит от передаваемого сигнала из модема (Vtxa) и резисторов схемы. Конденсатор Ctx является достаточно большим, так что в диапазоне частот HART® его полное сопротивление значительно меньше сопротивления резистора R6, что позволяет пренебрегать им при анализе схемы переменного тока. Выходной ток определяется уравнением 3:
Figure 00000001
Уравнение 3
В уравнении 3 Vtxa(AC) обозначает составляющую переменного тока напряжения Vtxa, поскольку конденсатор Ctx блокирует составляющую постоянного тока напряжения Vtxa. В уравнении 3 все параметры хорошо поддаются управлению, так что выходной ток Iout является точным относительно желаемого тока смещения (например, 1 мА) и тока модуляции HART® (1 мА от пика до пика), что обеспечивает очень эффективное извлечение HART®.
Хотя описание данного изобретения дано выше применительно к предпочтительным вариантам осуществления, для специалистов в данной области техники понятно, что возможны изменения как по форме, так и в деталях, без отхода от идеи и объема изобретения. Хотя приведенное выше описание относится к протоколу HART®, данное изобретение можно использовать также с другими конфигурациями контура связи, такими как основанная на Fondation FieldbusTM система связи.

Claims (18)

1. Технологическое полевое устройство для использования при мониторинге или управлении промышленным процессом, содержащее:
первый и второй выводы контура, сконфигурированные с возможностью соединения с двухпроводным контуром управления промышленным процессом;
схему полевого устройства, сконфигурированную с возможностью мониторинга или управления переменным параметром промышленного процесса, при этом схема полевого устройства запитывается мощностью от двухпроводного контура управления промышленным процессом;
регулятор тока, последовательно соединенный с двухпроводным контуром управления промышленным процессом, первым и вторым выводами контура и схемой полевого устройства, при этом регулятор тока сконфигурирован с возможностью управления током контура, протекающим через двухпроводный контур управления процессом; и
регулятор напряжения, подключенный параллельно регулятору тока и последовательно с двухпроводным контуром управления промышленным процессом, первым и вторым выводами контура и схемой полевого устройства, при этом регулятор напряжения сконфигурирован с возможностью управления напряжением на схеме полевого устройства.
2. Технологическое полевое устройство по п.1, включающее в себя большую емкость, подключенную параллельно схеме полевого устройства и сконфигурированную с возможностью хранения электрической энергии.
3. Технологическое полевое устройство по п.1, включающее шунтирующий регулятор тока, сконфигурированный с возможностью управления током контура, протекающим через контур управления процессом, в соответствии с измеряемым переменным параметром процесса.
4. Технологическое полевое устройство по п.1, в котором регулятор тока сконфигурирован с возможностью модуляции цифрового сигнала на ток контура, протекающий через двухпроводный контур управления промышленным процессом.
5. Технологическое полевое устройство по п.4, в котором схема полевого устройства включает в себя модем, соединенный с регулятором тока, сконфигурированным с возможностью модулирования цифрового сигнала.
6. Технологическое полевое устройство по п.1, в котором двухпроводной контур управления процессом работает в соответствии с протоколом связи HART®, согласно которому цифровая информация модулируется в сигнал аналогового уровня тока.
7. Технологическое полевое устройство по п.1, в котором ток контура изменяется между 4 мА и 20 мА и представляет измеряемый переменный параметр процесса.
8. Технологическое полевое устройство по п.1, в котором регулятор напряжения включает в себя полевой транзистор, последовательно соединенный с двухпроводным контуром управления процессом, и операционный усилитель, имеющий входное опорное напряжение.
9. Технологическое полевое устройство по п.8, в котором регулятор напряжения получает отрицательную обратную связь относительно напряжения на выходе полевого транзистора.
10. Технологическое полевое устройство по п.1, в котором регулятор тока содержит полевой транзистор, последовательно соединенный с двухпроводным контуром управления процессом, и операционный усилитель, сконфигурированный с возможностью приема модулированного цифрового сигнала.
11. Технологическое полевое устройство по п.10, в котором регулятор тока получает отрицательную обратную связь относительно тока, протекающего через полевой транзистор.
12. Способ обеспечения мощности для технологического полевого устройства для использования при мониторинге или управлении промышленным процессом, содержащий этапы, на которых:
соединяют первый и второй выводы контура с двухпроводным контуром управления промышленным процессом;
запитывают схему полевого устройства с помощью мощности, принимаемой из двухпроводного контура управления процессом, и осуществляют мониторинг или управление переменным параметром промышленного процесса с помощью схемы полевого устройства;
регулируют ток контура, протекающий через двухпроводный контур управления процессом с использованием регулятора тока, который включен последовательно с первым и вторым выводами контура и схемой полевого устройства; и
регулируют напряжение на схеме полевого устройства с использованием регулятора напряжения, включенного параллельно регулятору тока и последовательно с двухпроводным контуром управления процессом, первым и вторым выводами контура и схемой полевого устройства.
13. Способ по п.12, включающее в себя этап, на котором предусматривают большую емкость, подключенную параллельно со схемой полевого устройства и сконфигурированную с возможностью хранения электрической энергии.
14. Способ по п.12, включающий в себя этап, на котором управляют током контура, протекающим через контур управления процессом, с помощью шунтирующего регулятора тока в соответствии с измеряемым переменным параметром процесса.
15. Способ по п.12, включающий в себя этап, на котором модулируют цифровой сигнал на ток контура, протекающий через двухпроводной контур управления промышленным процессом.
16. Способ по п.12, в котором регулятор напряжения включает в себя полевой транзистор, соединенный последовательно с двухпроводным контуром управления процессом, и операционный усилитель, имеющий входное опорное напряжение.
17. Способ по п.16, в котором регулятор напряжения получает отрицательную обратную связь относительно тока, протекающего через полевой транзистор.
18. Способ по п.12, в котором регулятор напряжения содержит полевой транзистор, включенный последовательно с двухпроводным контуром управления процессом, и операционный усилитель, сконфигурированный с возможностью модулирования цифрового сигнала на двухпроводный контур управления процессом.
RU2012153237/08A 2010-05-11 2011-05-09 Двухпроводное полевое устройство для промышленного процесса, обеспечивающее максимизацию мощности, доступной для схемы устройства при минимальном токе контура управления RU2530352C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US33350810P 2010-05-11 2010-05-11
US61/333,508 2010-05-11
US13/098,678 US8786128B2 (en) 2010-05-11 2011-05-02 Two-wire industrial process field device with power scavenging
US13/098,678 2011-05-02
PCT/US2011/035676 WO2011143081A1 (en) 2010-05-11 2011-05-09 Two -wire industrial process field device maximizing the power available to the circuitry of the device at minimum control loop current

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012153237A RU2012153237A (ru) 2014-06-20
RU2530352C2 true RU2530352C2 (ru) 2014-10-10

Family

ID=44912443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153237/08A RU2530352C2 (ru) 2010-05-11 2011-05-09 Двухпроводное полевое устройство для промышленного процесса, обеспечивающее максимизацию мощности, доступной для схемы устройства при минимальном токе контура управления

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8786128B2 (ru)
EP (1) EP2569675B1 (ru)
JP (1) JP5542239B2 (ru)
CN (2) CN202217172U (ru)
BR (1) BR112012028543A2 (ru)
CA (1) CA2800660C (ru)
RU (1) RU2530352C2 (ru)
WO (1) WO2011143081A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642807C1 (ru) * 2016-11-11 2018-01-26 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Завод Балансировочных машин" Система передачи сигналов от датчиков с аналоговым выходом по двухпроводной линии (варианты)
RU2731255C1 (ru) * 2015-09-29 2020-08-31 Бристоль, Инк., Д/Б/А Ремоут Аутомейшен Солюшенз Контроль полевых устройств посредством коммуникационной сети

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8786128B2 (en) * 2010-05-11 2014-07-22 Rosemount Inc. Two-wire industrial process field device with power scavenging
WO2014146243A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 General Electric Company Current loop voltage modulator for communication interface
CN104485749B (zh) * 2015-01-07 2016-06-22 山东鲁能智能技术有限公司 一种变电站一体化电源监控辅助对测点设置方法
US10082784B2 (en) * 2015-03-30 2018-09-25 Rosemount Inc. Saturation-controlled loop current regulator
US10429870B2 (en) 2016-11-30 2019-10-01 Honeywell International Inc. Startup control for multi-drop transmitters powered by current limited power supplies
DE102017110633B3 (de) * 2017-05-16 2018-11-15 Krohne Messtechnik Gmbh Anzeigegerät für die Prozessautomation
US10937299B2 (en) * 2017-06-08 2021-03-02 Rosemount Inc. Current diagnostics for field devices
US10461562B2 (en) 2017-06-27 2019-10-29 Rosemount Inc. Field device charging power regulation
DE102017114851A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-10 Endress+Hauser SE+Co. KG Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung
DE102017130775A1 (de) * 2017-12-20 2019-06-27 Endress+Hauser SE+Co. KG Feldgeräteelektronik für ein Feldgerät der Automatisierungstechnik
US11004637B2 (en) * 2018-03-22 2021-05-11 Rosemount Inc. Field device latching relay reset
US10684611B2 (en) * 2018-04-23 2020-06-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Industrial control module providing universal I/O
FR3081560B1 (fr) * 2018-05-22 2020-06-05 Autovib Dispositif electronique de mesure d'une grandeur determinee presentant une interface deux fils.
WO2021194368A1 (en) * 2020-03-26 2021-09-30 Rosemount Inc. Two-wire industrial process field device power supply circuitry
EP4242597B1 (en) * 2022-03-07 2024-10-09 Rosemount Tank Radar AB Alarm handling in loop-powered field device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5437178A (en) * 1992-07-06 1995-08-01 Kay-Ray/Sensall, Inc. Controller for ultrasonic sensors
US6897639B2 (en) * 2001-09-19 2005-05-24 Vega Grieshaber Kg Circuit arrangement for the power supply of a two-wire sensor
RU2338262C2 (ru) * 2004-03-29 2008-11-10 Роузмаунт Инк. Двухпроводной передатчик с изолированным выходом can
US7548072B2 (en) * 2006-01-27 2009-06-16 Vega Grieshaber Kg Potential separation for filling level radar

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4015609A (en) 1975-11-17 1977-04-05 Vitatron Medical B.V. Circuit for low power-low energy source
US4206297A (en) 1977-04-25 1980-06-03 Chemplex Company Polymerization catalysts and methods
US4206397A (en) 1978-03-13 1980-06-03 Rosemount Inc. Two wire current transmitter with improved voltage regulator
IL57186A (en) 1979-04-30 1982-03-31 Mg Electronics Ltd Dc/dc converter power supply
US4502318A (en) 1982-03-01 1985-03-05 Scans Associates, Inc. Method and apparatus for calibrating flow meters
US4621551A (en) 1982-09-13 1986-11-11 The Warner & Swasey Company Tailstock quill hydraulic circuit
US4606076A (en) 1985-01-07 1986-08-12 Motorola, Inc. Communication receiver system having a voltage converter with an operating frequency below the receiver IF
JPS62279758A (ja) 1986-05-29 1987-12-04 Nec Corp 位相変調器のバ−ストタイミング駆動方式
US5187474A (en) 1986-10-02 1993-02-16 Rosemount Inc. Digital converter apparatus for improving the output of a two-wire transmitter
US4833922A (en) 1987-06-01 1989-05-30 Rosemount Inc. Modular transmitter
US4804958A (en) 1987-10-09 1989-02-14 Rosemount Inc. Two-wire transmitter with threshold detection circuit
US4866435A (en) 1987-10-16 1989-09-12 Rosemount Inc. Digital transmitter with variable resolution as a function of speed
US4889179A (en) 1987-11-25 1989-12-26 J. R. Microwave, Inc. Two wire adaptive system for interconnecting a four wire thermostat and a four wire, heating/cooling system
FI881690A (fi) 1988-04-12 1989-10-13 Ins Tsto Pentti Tamminen Ky Foerfarande och anordning foer utnyttjande av laegspaenningsstroemkaellor.
US4916381A (en) 1988-05-12 1990-04-10 Rosemount Inc. Current source for a variable load with an inductive component
DE68915661T2 (de) 1988-06-22 1994-09-15 Fujitsu Ltd Gerät mit kleinen Abmessungen zur Messung und Aufzeichnung der Beschleunigung.
FI100139B (fi) 1988-11-04 1997-09-30 Schneider Electric Sa Rakennuksen teknisten toimintojen valvontalaitteisto
CA1311032C (en) 1989-03-31 1992-12-01 Stanley Chlebda Two-wire telemetering system including power regulated transmitting device
JPH0650557B2 (ja) 1989-07-04 1994-06-29 株式会社日立製作所 フィールド計器の通信方式
US5146401A (en) 1989-09-05 1992-09-08 Honeywell Inc. Apparatus for providing a universal interface in a process control system
CA2066743C (en) 1989-10-02 2000-08-01 Jogesh Warrior Field-mounted control unit
DE3934577A1 (de) 1989-10-17 1991-04-18 Philips Patentverwaltung Stromversorgungseinrichtung mit einschaltstrombegrenzungsschaltung
US5258868A (en) 1990-02-02 1993-11-02 Rosemount Inc. Optical process variable transmitter
US5179488A (en) 1990-07-26 1993-01-12 Rosemount Inc. Process control instrument with loop overcurrent circuit
US5184094A (en) 1991-08-16 1993-02-02 Moore Products Co. Low power oscillator circuits
JPH07110132B2 (ja) 1991-08-22 1995-11-22 日本モトローラ株式会社 電圧変換装置
US5245333A (en) 1991-09-25 1993-09-14 Rosemount Inc. Three wire low power transmitter
US5377090A (en) 1993-01-19 1994-12-27 Martin Marietta Corporation Pulsed power converter with multiple output voltages
US5360997A (en) 1993-06-28 1994-11-01 Watson Toy F Automobile anti-theft switch
US5606513A (en) 1993-09-20 1997-02-25 Rosemount Inc. Transmitter having input for receiving a process variable from a remote sensor
JP3401886B2 (ja) 1993-12-13 2003-04-28 株式会社ニコン 電池を用いた電源システム
US5535243A (en) 1994-07-13 1996-07-09 Rosemount Inc. Power supply for field mounted transmitter
US5710552A (en) 1994-09-30 1998-01-20 Rosemount Inc. Barrier device
US5610552A (en) 1995-07-28 1997-03-11 Rosemount, Inc. Isolation circuitry for transmitter electronics in process control system
US5764891A (en) 1996-02-15 1998-06-09 Rosemount Inc. Process I/O to fieldbus interface circuit
US6178101B1 (en) 1997-08-15 2001-01-23 Unitron, Inc. Power supply regulation
SE514719C2 (sv) 1998-07-01 2001-04-09 Emerson Energy Systems Ab Förfarande och anordning för att optimera uteffekten hos en likriktare innefattande en preregulator och en DC/DC- omvandlare
US5973942A (en) 1998-07-10 1999-10-26 Rosemount Inc. Start up circuit for DC powered field instrument
US6813318B1 (en) 1999-04-30 2004-11-02 Rosemount Inc, Process transmitter having a step-up converter for powering analog components
US6771119B2 (en) 2000-07-21 2004-08-03 Ixys Corporation Active power filter for isolating electrically noisy load from low noise power supply
US6489755B1 (en) 2000-09-18 2002-12-03 Adtran, Inc. Active ripple and noise filter for telecommunication equipment powering
US6313616B1 (en) 2000-09-21 2001-11-06 Home Touch Lighting Systems Llc Switching buck converter with floating regulator
EP1202427B1 (en) 2000-10-27 2013-08-28 Invensys Systems, Inc. Load voltage controller for a field device and related control method
FR2817380B1 (fr) 2000-11-24 2003-01-03 Alstom Circuit electrique pour la transmission d'une information d'etat, notamment d'un organe de materiel ferroviaire roulant et systeme electrique incorporant un tel circuit
US6806693B1 (en) 2003-04-14 2004-10-19 National Semiconductor Corporation Method and system for improving quiescent currents at low output current levels
US7018800B2 (en) 2003-08-07 2006-03-28 Rosemount Inc. Process device with quiescent current diagnostics
US7187158B2 (en) 2004-04-15 2007-03-06 Rosemount, Inc. Process device with switching power supply
US7262693B2 (en) 2004-06-28 2007-08-28 Rosemount Inc. Process field device with radio frequency communication
US8000841B2 (en) 2005-12-30 2011-08-16 Rosemount Inc. Power management in a process transmitter
TW200820562A (en) * 2006-10-20 2008-05-01 Holtek Semiconductor Inc Voltage regulator with accelerated output recovery
US7495451B2 (en) * 2006-12-28 2009-02-24 Rosemount Inc. Terminal leakage monitoring for field devices
US7970063B2 (en) 2008-03-10 2011-06-28 Rosemount Inc. Variable liftoff voltage process field device
WO2009154756A1 (en) 2008-06-17 2009-12-23 Rosemount Inc. Rf adapter for field device with variable voltage drop
US8786128B2 (en) * 2010-05-11 2014-07-22 Rosemount Inc. Two-wire industrial process field device with power scavenging

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5437178A (en) * 1992-07-06 1995-08-01 Kay-Ray/Sensall, Inc. Controller for ultrasonic sensors
US6897639B2 (en) * 2001-09-19 2005-05-24 Vega Grieshaber Kg Circuit arrangement for the power supply of a two-wire sensor
RU2338262C2 (ru) * 2004-03-29 2008-11-10 Роузмаунт Инк. Двухпроводной передатчик с изолированным выходом can
US7548072B2 (en) * 2006-01-27 2009-06-16 Vega Grieshaber Kg Potential separation for filling level radar

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731255C1 (ru) * 2015-09-29 2020-08-31 Бристоль, Инк., Д/Б/А Ремоут Аутомейшен Солюшенз Контроль полевых устройств посредством коммуникационной сети
RU2642807C1 (ru) * 2016-11-11 2018-01-26 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Завод Балансировочных машин" Система передачи сигналов от датчиков с аналоговым выходом по двухпроводной линии (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
JP5542239B2 (ja) 2014-07-09
EP2569675A1 (en) 2013-03-20
US20110282467A1 (en) 2011-11-17
WO2011143081A1 (en) 2011-11-17
CA2800660C (en) 2016-07-05
CA2800660A1 (en) 2011-11-17
CN102279595B (zh) 2014-06-25
BR112012028543A2 (pt) 2016-07-26
RU2012153237A (ru) 2014-06-20
CN102279595A (zh) 2011-12-14
US8786128B2 (en) 2014-07-22
JP2013526737A (ja) 2013-06-24
EP2569675B1 (en) 2014-07-09
CN202217172U (zh) 2012-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2530352C2 (ru) Двухпроводное полевое устройство для промышленного процесса, обеспечивающее максимизацию мощности, доступной для схемы устройства при минимальном токе контура управления
US8847571B2 (en) RF adapter for field device with variable voltage drop
JP4931935B2 (ja) プロセス送信機の電力管理装置
JP5455644B2 (ja) フィールド装置の端子ブロック内の流体を検出する方法、装置及びシステム
RU2375808C1 (ru) Электрическая схема питания полевого прибора систем автоматизации
JP5398544B2 (ja) フィールド装置及び端子漏れを検出する方法
RU2596074C2 (ru) Компенсация параметра процесса в передающем устройстве процесса
JP4681604B2 (ja) スイッチング電源を備えたプロセス装置
CN102472634B (zh) 用于过程仪表的现场设备
RU2404527C2 (ru) Интерфейс и способ питания контура шины
US8036007B2 (en) Bus connection for connecting a field device to a field bus
JP2020526164A (ja) 工業プロセス用のフィールド機器及びフィールド機器の充電電力調節方法
US8788610B2 (en) Communication circuit and method utilizing a single communication line
US10198939B1 (en) Process automation device
CN112444296A (zh) 用于磁流量计的负载均衡升压供电部
JP5820303B2 (ja) ２線式電磁流量計
CN220457119U (zh) 电流限制电路和用于工业过程的现场装置
JP2024084536A (ja) 送信回路
JP2022547035A (ja) 磁気流量計用の負荷平準化昇圧供給器
JPH06112869A (ja) 二線式信号伝送器

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200510