专利名称：过程变量变送器的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种用于过程控制和监控系统中的过程变量变送器。更具体地，本公开涉及使用嵌入在变送器中的组件来检测传感器劣化或故障。
背景技术：
过程变量变送器用于测量过程控制监控系统中的过程參数。基于微处理器的变送器通常包括传感器、用于将来自传感器的输出转换为数字形式的模数转换器、用于补偿数字化输出的微处理器以及用于发送补偿输出的输出电路。目前，通常在过程控制回路上(例如，4-20毫安控制回路)或无线地完成这种发送。这种过程变量变送器通常通过过程控制回路与主机系统相连。一些当前的主机系统在故障变为危急之前，使用被称作估计的标准误差(Se)统计量的统计量来分析測量数据，以预测传感器或其它过程组件是否出现故障。例如，一些这种主机系统使用Se统计量来确定传感器之一(例如热电偶)是否劣化但还未出现故障。其它主机系统在严重损坏发生之前使用Se统计量来识别特定过程故障(例如，核反应堆失控)。为了提供足够精确的这种类型的 信息，必须以至少每秒一次或更频繁地更新传统的Se等式。更具体地，Se统计量被用于确定线性区域上传感器信号的标准偏差值。这有助于识别数据线性化的程度或跟踪线性化的程度。以下示出用于这种统计量的等式的ー个示例
_] i = 一/ .Eq. I
~ to- - W. ; SbIB = T- ニ上；-="Eq. 2T' パ — SEq. 3
-1=^Eq. 4
% '其中，n=样本的数目(一般地，12至20)i=样本编号(I至n)
r = n个平均输入
f =计算的输入[0016]Ti =采样的输入t =更新时间Se =估计的标准误差
实用新型内容本公开要解决的技术问题在干针对多种过程变送器上使用的嵌入式微控制器系统，这些等式是强调资源(resource intensive)。对于要被分析的姆个传感器,该嵌入式微控制器系统需要相对大量的随机访问存储器。等式的求解(resolution)也是非常强调时间的，这会減少可用于传感器处理正常測量信号输入的时间量。一种过程变量变送器，包括传感器，所述传感器感测过程变量，并且提供对所感测过程变量加以指示的传感器值；存储器，所述存储器存储基于先前接收的传感器值来计 算的已滤波传感器值和基于先前变化率值来计算的已滤波变化率值，所述已滤波传感器值是基于先前接收的传感器值来计算的，所述已滤波变化率值是基于先前变化率值来计算的；控制器，所述控制器从感测过程变量的传感器接收传感器值，将传感器值与已滤波传感器值进行比较以获得变化率值，所述控制器还将变化率值与已滤波变化率值进行比较以获得偏差值，并基于偏差值产生输出指示。 所述过程变量变送器还包括输出组件，所述输出组件通过通信链路向主机系统提供输出指示，作为传感器故障或劣化警告输出。所述输出组件在过程控制回路上提供传感器故障警告输出。所述控制器从多个不同传感器接收多个传感器值，并获得与多个传感器值中的每一个相对应的变化率值。所述控制器将多个传感器值中的每ー个传感器值的特性彼此进行比较，以确定特性是否表现出期望的彼此关系。根据本实用新型的技术方案，实现的技术效果至少在于对于要被分析的每个传感器，该嵌入式微控制器系统无需相对大量的随机访问存储器。此外，減少了求解等式所需的时间。
图I是在过程中与主机系统和传感器耦合的过程变量变送器的简化框图。图2是示出了图I所示系统的操作的一个实施例的流程图。图3是示出了针对多个传感器图I所示系统的操作的一个实施例的流程图。图4是示出了多个过程变量变送器和多个传感器的一个实施例的框图。图5是示出了图4所示系统的操作的一个实施例的流程图。
具体实施方式
图I是根据一个实施例的变送器10的简化框图。在图I示出的实施例中，变送器10包括模数(A/D)转换器12、处理器14、存储器16和输入/输出(I/O)组件18。示意性地，过程变量变送器10还包括调节组件19。示出了变送器10与多个不同过程变量(PV)传感器22和24耦合。还示出了变送器10通过控制回路26与主机系统20耦合。当然，变送器10还可以与无线通信链路相连，而不用与过程控制回路26相连或除此之外还与过程控制回路26相连。在一个实施例中，过程控制回路26向变送器10提供电能。示意性地，传感器22和24是从被感测的过程28接收输入的过程变量传感器。示意性地，例如，传感器2 2可以是感测温度的热电偶，传感器24也可以是热电偶或不同传感器，例如，流量传感器。其它的PV传感器可以包括多种传感器，例如压カ传感器、pH传感器等等。示意性地，传感器22和24向调节组件19提供对所感测过程变量加以指示的输出。示意性地，调节组件19通过例如放大从传感器22和24接收的信号以及对其进行线性化来调节从传感器22和24接收的信号，井向A/D转换器12提供所述信号。因此提供给A/D转换器12的模拟信号指示了所感测的參数。A/D转换器12将模拟信号转换为数字信号，并将其提供给处理器14。在一个实施例中，处理器14是计算机微处理器或微控制器，具有相关联的存储器16和时钟电路(未示出)，井向I/O组件18提供关于所感测參数的信息。I/O组件18进而通过控制回路26向主机系统20提供该信息。I/O组件18可以经由控制回路26，通过控制流经回路26的电流(I)以数字形式或模拟形式提供信息。在任何情况下，变送器10经由过程控制回路26提供关于所感测參数的信息。在图I示出的实施例中，处理器14还包括传感器偏差检测器30。检测器30对与传感器22和24提供的传感器信号相关的统计量进行检测，并且识别传感器22和24是否劣化、故障或即将出现故障。图2是示出了过程变量变送器10的操作的流程图，特别是识别出现故障或即将出现故障的传感器中的传感器偏差检测器30。如上所述，一些传统主机系统计算估计的标准误差(Se)统计量来分析測量数据以尝试识别故障传感器。但是，相信这些并非在嵌入变送器10的组件中完成。相反，传感器偏差检测器30可以处理从A/D转换器12接收的传感器信号来识别劣化、故障或即将出现故障的传感器。通过以上操作，传感器14首先从A/D转换器12接收传感器输入值。这由图2中的块40指示。然后，传感器偏差检测器30没有计算Se值，而是使用延迟算子(operator)(或滤波器)访问存储器16,并将来自传感器的输入数据与已滤波传感器信号进行比较来获得传感器信号变化率的估计。这可以如下来完成
权利要求1.一种过程变量变送器，包括 传感器，所述传感器感测过程变量，并且提供对所感测过程变量加以指示的传感器值； 存储器，所述存储器存储基于先前接收的传感器值来计算的已滤波传感器值和基于先前变化率值来计算的已滤波变化率值； 控制器，所述控制器从感测过程变量的传感器接收传感器值，将传感器值与已滤波传感器值进行比较以获得变化率值，所述控制器还将变化率值与已滤波变化率值进行比较以获得偏差值，并基于偏差值产生输出指 示。
2.如权利要求I所述的过程变量变送器，还包括 输出组件，所述输出组件通过通信链路向主机系统提供输出指示，作为传感器故障或劣化警告输出。
3.如权利要求2所述的过程变量变送器，其特征在干，输出组件在过程控制回路上提供传感器故障警告输出。
专利摘要一种过程变量变送器，包括传感器，所述传感器感测过程变量，并且提供对所感测过程变量加以指示的传感器值；存储器，所述存储器存储基于先前接收的传感器值来计算的已滤波传感器值和基于先前变化率值来计算的已滤波变化率值，所述已滤波传感器值是基于先前接收的传感器值来计算的，所述已滤波变化率值是基于先前变化率值来计算的；控制器，所述控制器从感测过程变量的传感器接收传感器值，将传感器值与已滤波传感器值进行比较以获得变化率值，所述控制器还将变化率值与已滤波变化率值进行比较以获得偏差值，并基于偏差值产生输出指示。
文档编号G01D18/00GK202393413SQ20112037822
公开日2012年8月22日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年3月21日
发明者杰森·H·鲁德 申请人:罗斯蒙德公司