模式可选择的现场变送器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于过程控制的现场变送器。具体地，本发明涉及具有可选择运行模式的现场变送器。
【背景技术】
[0002]加工厂，例如化学、石油、燃气和药物加工厂需要对多种过程变量进行精细的控制和监测。过程变量的示例包括压力、温度、流量、传导率和pH。为了监测位于整个加工厂的过程变量，已经发展熟知的例如现场变送器的设备。现场变送器包括变换器，该变换器响应用传感元件测量的过程变量并且将该变量转换成标准的传输信号(例如电或光信号)，该传输信号是测量的过程变量的函数。
[0003]依赖于应用目的，需要大量的变送器来监测整个加工厂的过程变量。此外，每个变送器的所需应用或功能依赖于用途而不同。为了符合每一个应用和功能的变量，通常制造者提供不同的独特的变送器，每一个提供不同的功能和性能。
【发明内容】
[0004]—种可选择模式的现场变送器可设定成以具有不同的功能、性能以及功率消耗组合的多种运行模式中的一种运行。可选择模式的现场变送器包括外壳、位于该外壳内的传感器以及用于将由该传感器提供的数据传送给该外壳外部的接收者的变送器电路。变送器电路包括控制器，其响应于从该外壳外部的源接收的模式选择数据，将变送器电路电设定成多种运行模式中的一种。
【附图说明】
[0005]图1是被连接用以提供感测过程数据给控制室的模式可选择的变送器的立体图；
[0006]图2是模式可选择的变送器的简化的方块图；
[0007]图3是连接到特征板以提供感测的过程数据给控制室的一对模式可选择的变送器的立体图。
【具体实施方式】
[0008]本发明描述一种模式可选择的变送器，其提供不同的可选择的运行模式。每一种模式提供在模式可选择的变送器内的功率或功能的不同分配。例如，该模式可选择的变送器可以具有分配功率以提供良好的整体性能的通用模式。模式可选择的变送器也可以具有快速响应模式，在这种模式中，功率被分配成使得测量过程变量的更新被设置成比通用模式更快的速率(以损失变送器的部分其他功能为代价)。模式可选择的变送器的优点之一在于单个变送器可以被用于适合不同的特定用途。
[0009]图1是过程测量系统的示意图，其包括模式可选择的现场变送器10、过程管道12以及控制室14。模式可选择的现场变送器10被耦合用以监测包含在管道12内部的流体或气体的过程变量(例如温度、流量或压力)。在该实施例中，所监测的过程变量通过双绞线16传送到控制室14，并且控制室14通过双绞线16提供电源给模式可选择的现场变送器10。
[0010]在其他实施例中，模式可选择的现场变送器10通过数字多点网络(digitalmult1-drop network)连接到控制室14，该数字多点网络还提供来自控制室14的电源到模式可选择的现场变送器10。用在数字多点网络的数字通信标准的示例包括Foundat1nFieldbus和Profibus。在又一实施例中，模式可选择的现场变送器10与控制室14无线联通。在这个实施例中，模式可选择的现场变送器10可以通过电池系统来提供电力。为了说明，模式可选择的现场变送器10用普通实施例进行描述，其中模式可选择的现场变送器10通过双绞线16连接到控制室14，但是模式可选择的变送器10可以采用不同的结构。
[0011]在本实施例中，模式可选择的现场变送器10可以使用模拟的或数字的通信方式将监测的过程变量传送到控制室14。模式可选择的现场变送器10通过控制用以反映所监测的过程变量的值的回路电流的量(通常4-20mA)将模拟数据传送到控制室14。预留用以传送感测的过程变量到控制室14的回路电流的4-20mA范围意味着，所有变送器操作必须以小于4mA的电流运行。模式可选择的现场变送器10提供一种装置用以分配限定的电流(也就是限定的功率)以便使模式可选择的现场变送器10的运行适应特定的应用。
[0012]图2是一个实施例的简化的方块图，其中示出了模式可选择的变送器10内部的部件。这些部件包括传感器20、模拟数字(A/D)转换器22、A/D偏压电路24、控制器26、时钟28、信号处理器30、本地操作界面(LOI) 32、数字通讯电路34、数字模拟(D/A)转换器36、存储器装置38和电流测量电路39。控制器26提供控制信号给连接的部件以改变或更改该部件的操作。通过选择地控制每一个所连接的部件的操作，模式可选择的现场变送器10可以被控制以多个不同的模式运行。
[0013]传感器20是连接用以监测过程变量并且提供表示该监测的过程变量的电信号的变换器。传感器20提供电信号到A/D转换器22，A/D转换器22将由传感器20提供的模拟信号转换成能够传送到控制器26的数字信号。A/D偏压电路24调整提供到A/D转换器22的功率。控制器26提供表示所测量的过程变量的数字信号到信号处理器30，信号处理器30为该数字信号执行一系列的算法。例如，信号处理器30可以执行信号补偿法则以调整所感测的处理器变量以便计算传感器20中由温度改变或其他因素引起的变化。
[0014]信号处理器30提供处理过的信号给控制器26，控制器26使用模拟或数字装置将处理过的信号传送给控制室14。对于模拟通讯，所测量的过程变量(由信号处理器30处理之后)通过控制器26提供到数字模拟(D/A)转换器36，数字模拟(D/A)转换器36基于所测量的过程变量调整4-20mA的回路电流。对于数字通讯，控制器26提供处理过的信号(或其他例如诊断数据的数据)到数字通讯电路34，数字通讯电路34将该数据传送到控制室14。数字通讯电路34还可以接收诸如来自控制室14的请求和命令的数字通信。
[0015]此外，控制器26可以提供数据(例如所测量的过程变量)到LOI (本地操作界面)32。在一个实施例中，L0I32可以包括单个显示单元(例如IXD输出)，其在本地显示所测量的过程变量。在其他实施例中，L0I32可以包括更复杂的功能。例如，L0I32可以包括显示单元和用户界面，用户界面允许使用者在本地提供需求和命令到模式可选择的现场变送器10。
[0016]由模式可选择的现场变送器10提供的操作模式通过控制或调整变送器内部部件(例如A/D转换器22、A/D偏压电路24、时钟28、信号处理器30和本地操作界面(LOI) 32)的运行进行选择。在图2中示出的实施例中，控制器26提供模式选择命令到所连接的部件以便执行所要的运行模式。控制所述部件可以包括在两个或更多个硬件设定之间进行选择或控制或调整由所述部件执行的软件。也就是说，模式选择可以通过硬件或软件设定来执行。
[0017]通常，在更好的性能和更高的功率之间的平衡使得在损害其他部件的性能为代价下让一些部件以更好的性能模式运行。通过选择特定运行模式，模式可选择的现场变送器10可以设定成适合特定应用的需要。
[0018]正如图2所示，控制器26提供模式选择命令到A/D转换器22。提供给A/D转换器22的模式选择命令设定A/D转换器22的更新速率。该更新速率定义为A/D转换器22提供表示测量的过程变量的电信号给控制器26的速率。
[0019]有几种方法影响A/D转换器22的更新速率。在一个实施例中，通过提高A/D转换器22运行的内部速率可以获得更快的更新速率。通过控制器26可以使用硬件或软件对A/D转换器22进行改进从而控制该内部更新速率。此外，控制器26可以通过选择地增大或减小由时钟28产生的时钟频率来设定A/D转换器22的内部更新速率。提高A/D转换器22的内部更新速率通常需要增加功率消耗，以便保持由A/D转换器22提供的数据的精确度。下面就A/D偏压电路24来说明增加A/D转换器的功率消耗。
[0020]在另一实施例中，在不提高A/D转换器22的内部更新速率的情况下，提高A/D转换器22的更新速率。在本实施例中，A/D转换器22设定成使用更少的内部数据来提供更新数据。最终的结果是，以相同或类似的功率消耗需求提高更新速率，但是由A/D转换器22提供的数据的总体精确度较低。因而，控制器26可以以不同的方式设定A/D转换器22相关的更新速率。
[0021]除了控制A/D转换器22的更新速率，控制器26还可以设定启动模式可选择的变送器10之后A/D转换器22用来提供第一更新所用时间的量。A/D转换器22可以通过控制器26设定成以提高的内部速率运行，或通过减小用于形成更新数据(如上所述)的数据来进行设定。在提供第一更新之后，A/D转换器22的更新速率可以还原成正常的更新速率。
[0022]在提供给A/D转换器22以改变A/D转换器22相关的更新速率的模式选择命令同时，控制器26还可以提供模式选择命令给A/D偏压电路24以管理A/D转换器22从电源(未示出)吸取的功率大小。例如，如果在提高A/D转换器22的内部