具有电流接口的变送器电路以及具有这种变送器电路的测量设备的制造方法_4

文档序号:9240272阅读:来源:国知局
口的特性曲 线函数理想地是线性的,即,理想地是仅首先、也就是在安装好的测量设备开始运转时通过 两个特征参数:斜率C和零点D确定的函数,例如以如下形式:
[0046] IX;J= C * Wd;j+D,
[0047] 或者说,在这种电流接口中也可以有规律地出现实际调节出的电流与温度负载或 有效的电流负载的一定的依赖性,进而对多个影响参数的依赖性,并且/或者与当前的控 制值的在很小的程度上也非线性或者在时间上的依赖性之后,为了相应的电流接口的模块 化的目的,特性曲线函数可以首先以充分的精确度被假设为线性的。
[0048] 微处理器又获知控制值序列的控制值,作为测量值序列的其中至少一个数字 测量值Xu的函数的函数值,即,基于至少一个之前获知的(瞬时)测量值以及由至少两个 预定的瞬时有效的在微处理器yC中相应提供的或者在数据存储器EEPR0M中存储的系数 4、…定的计算规则。如下多项式函数例如可以用作计算规则:
[0049]
[0050] 针对系数心、….、AN,初始组例如可以由测量设备电子器件的制造商或利用测量 设备电子器件形成的测量设备,在其交付之前通过利用必要时也被信任的测量和检验装置 的测量来获知并且存储在非易失性数据存储器、例如数据存储器EEPR0M中,系数Ai、….、 A N在此以如下方式来选择,即,使得相应的测量值X^根据变送器电路的由微处理器和电流 接口的相互作用在整体上得到的变送器特性曲线
[0051]
[0052] 转换为与之匹配的,即分别提前相应协调一致的静态电流强度水平。在此可以特 别有利的是,至少将初始系数组4、….、A N以利用密码保护的方式存储在微处理器中,以 便因此防止不期望地删除系数4、….、AN,或者以便随时都可以实现将微处理器回置为上 述初始系数组Ai、….、A n。
[0053] 根据本发明的一种设计方案,微处理器y C特别是也被设置成用于获知控制值序 列的控制值Wd。.作为测量值序列的数字测量值X u的线性函数,即,基于由正好两个预定的 瞬时有效的系数八1、八2确定的多项式函数的线性函数:
[0054]
[0055] 进而基于多项式次数为N-l= 1的多项式函数,也就是以如下方式,S卩,将变送器 特性曲线限定为如下形式:
[0056] Ix,』=C ? (A i+A2 ? XD,』)+D。
[0057] 在电流接口中,信号电流应该利用这些电流接口与要信号化的测量值成比例地调 节,系数此外以有利方式被设定成使得在调节出的信号电流ix的每个静态电流强度水平 ix,j的结果中,在正常运行期间进而在仅在预定的测量范围Ax12内波动的被测变量x的情 况下,满足如下条件:
[0058]
[0059] 像已经示意出的那样,变送器电路Tr此外被设置成用于短时间地,在理想情况下 也就是主要地以正常运行模式运行,在该正常运行模式中,被测变量x仅在为之预定的测 量范围Ax12内随时间变化,并且在该正常运行模式中,此外由微处理器也仅在控制输出端 上输出如下控制值,它们命令电流接口DCC与相应的测量值XD,j匹配地将信号电流 的电流强度一调节成使得静态电流强度水平Iu分别位于测量区间△I12内,例如像在图4 中示意性示出的那样,仅将其调节到相应位于在大致3. 8mA至大致20. 5mA之间延伸的测量 区间内的电流强度水平上。此外,变送器电路也被设置成用于例如由于变送器电路或数字 测量信号的通过测量设备电子器件自我诊断出的干扰,并且/或者由于通过测量设备电子 器件自我诊断出的位于测量范围之外的被测变量,并且/或者由于借助测量设备电子器件 自我诊断出的、至少一个静态电流强度水平与为之预定的控制值Ww的不允许地高的 偏差而短时间地以特殊运行模式运行,在该特殊运行模式中,由微处理器在控制输出端上 尤其是仅输出如下控制值,其命令电流接口将信号电流的电流强度Ix调节成使得静态电流 强度水平Id位于预定的测量区间△ 112之外,但尤其是位于为了警告保留的或者在开头提 及的NAMUR推荐标准NE43:1994年1月18日中为此提出的、大致设定在3. 6mA之下或21mA 之上的电流范围内。根据本发明的另一设计方案,变送器电路Tr以及进而利用其形成的测 量设备电子器件ME此外被设置成用于有时地,例如在测量设备电子器件或被测变量的自 我诊断出的干扰的情况下,自动从正常运行模式转换到之前提到的特殊运行模式中。
[0060] 像已经提及的那样,所提到类型的电流接口尤其是也可以由于其即使在工业的 测量和自动化技术的现代的测量设备中却始终值得一提地以模拟技术实现的电路结构而 易于缓慢和/或逐步地改变其由参与调整或调节信号电流的全部电子部件或结构组件确 定的、最终表征各电流接口的瞬时传递特性的特性曲线函数,从而使电流接口瞬时根据 数字控制值Wu调节静态电流强度水平I d时所依据的各个当前的特性曲线函数I +4 = C+ ? WU+D+与之前例如在工厂中测量时或者在现场(即,在安装在机组中的测量设备上), 在其开始运转时执行的测量设备电子器件(重新)校准期间可针对电流接口获知的特性曲 线函数IdZOWy+D不同,例如这是因为电流接口的电子部件或结构组件越来越老化,进 而所有的变送器特性曲线也发生变化,即:
[0061]
[0062] 或者说
[0063]C?(Aj+Ag?XD』)+D一C+ ? (Aj+Ag?XD』)+D+
[0064] 并且与此相应地,也因为获知的测量值XDj与为之当前调节出的电流强度水平I。 之间的上面提到的(在此成比例的)关系,即:
[0065]
[0066] 因此也就是说,以前正确的,即与电流接口DCC的之前的特性曲线在那时精确协 调一致的控制值计算规则(?)以增大的程度越来越不精确地匹配于利用其操控的在此期 间在其传递特性上发生变化的电流接口DCC。这在特性曲线函数的持续变化中也可以导致 在当前的计算规则与瞬时特性曲线函数之间的差异首先变得越来越大,并且由此导致在控 制值与由此引起的静态电流强度水平Ix,j之间的偏差进而在测量值WD,j与相对应的静 态电流强度水平Id之间的偏差从通常不能精确预测或确定的时间点%311开始具有不允许 地高的程度。结果该偏差导致当前有效的计算规则不再匹配于电流接口DCC的当前的特性 曲线(?),这是因为随后获知的控制值分别导致变送器错误Err,即以实际调节出的静态 电流强度水平出的测量值与分别基于相应附属的控制值Wu的测量值X 间的差 异,其是不允许地高的,并且必要时也可以被报告和/或修正。变送器错误Err例如可以根 据如下公式定量地说明:
[0067]
[0068] 也就是说,从该时间点tfail开始,将首先充分精确地匹配于电流接口的计算规则 假定为眼下不再匹配于电流接口或其瞬时特性曲线函数OWu+D-C' ?¥&_+0'的计算规 贝1J,进而借助变送器电路,即根据其当前的变送器特性曲线:
[0069]
[0070] 提供的信号电流Ix,j-I'x,j被归为是瞬时有错误的(?) ^
[0071] 在根据本发明的变送器电路Tr中进而在利用其形成的根据本发明的测量设备 中,此外还规定,尽可能提早识别出并在必要时报告电流接口DCC的特性曲线函数的可能 的、尤其是也随着持续的运行持续时间或电流接口DCC的老化发生的改变,并且/或者相应 地通过对控制值的计算规则的适当的,即借助微处理器yC和电流接口DCC本身实现的补 充来补偿。为此,微处理器yC具有与电流接口DCC的电流信号输出端iD()Ut电连接的电流 信号输入端ID_in。此外,根据本发明的变送器电路Tr的微处理器yc被设置成用于基于控 制值序列WD和通过电流信号输入端IDin读入的电流值序列iDin,有时地尤其是也轮流地检 验电流接口,即,至少短时间地获知电流接口DCC的瞬时特性曲线函数是否仍然匹配于当 前适用于获知控制值的、进而由微处理器UC实施以生成控制值的计算规则(◎),或者电 流接口DCC的传递特性例如是否在此期间已经发生剧烈改变,从而使变速器错误Err不允 许地高,其必要时也可以相应地被报告和/或修正,进而使当前有效的计算规则不再匹配 于电流接口DCC的当前的特性曲线函数,进而可以监控电流接口或其功能良好性。
[0072] 对电流接口DCC的同样的检验或监控可以通过如下方式进行,S卩,借助微处理器 UC例如必要时也有规律地反复地获知瞬时代表借助电流接口DCC调节的电流强度水平的 控制值与至少一个附属的数字电流值Iu之间的偏差,并且随后确定所获知的偏差是 否位于为之预定的代表允许的偏差的公差范围之内或之外,并且或者借助微处理器yc计 算上述电流值1:^与控制值Wu,进而与由其代表的测量值\^_偏差多少或多少百分比。替 选或补充地,可以基于两个或多个分别通过控制值Wu和相应附属的电流值成的值 对,借助微处理器yC至少近似地获知电流接口DCC的当前的特性曲线函数的各个当前的 特征参数:斜率C'和零点D',并且与为之而提前获知的、例如在持久数据存储器EEPR0M中 存储的参考值C、D进行比较,以便例如确定上述当前的特性曲线函数与之前例如在工厂中 进行校准期间,针对电流接口DCC获知的特性曲线函数是否存在偏差,或者偏差多少。
[0073] 在与例如位于若干毫秒范围内的重复率相比(利用该重复率在微处理器中生成 本来的测量值或控制值),对电流接口DCC的检验可以被视为是对时间要求不严格的,进而 可以被延长到更大的时间段,例如几分钟之后,检验变送器电路可以首先毫无问题地也在 其正常运行模式期间进行,例如也以如下方式进行,即,首先通过微处理器控制地将预定数 量的借助控制值Wy和相应附属的电流值I^形成的值对至少暂时地,即至少直到当前要 执行的检验结束地存储在数据存储器EEPR0M中,并且随后被用于像之前提到地那样获知 特性曲线函数。在此,可以特别有利的是,将控制值、至少一个附属的数字电流值、进而至少 一个利用其形成的值对与时间标记(即,与存储的时间点对应的同一时间值)一起存储在 数据存储器EEPR0M中。必要时分别与附属的时间标记一起存储的值对和/或在其电流值 与相应附属的控制值之间获知的偏差或变送器错误Err例如也可以借助显示元件HMI就地 显示出来,例如根据相应传送到微处理器上的控制指令并且/或者非易失性地(必要时同 样与相应的时间标记一起)存储在数据存储器EEPR0M中。
[0074] 考虑到电流接口DCC的特性曲线函数典型地在时间上仅非常慢地变化,例如也是 与之前提到的重复率相比,利用该重复率获知测量值,或者与要检测的被测变量的典型的 改变率相比,对电流接口的检验仅像已经示意出的那样有时地,例如时控地并且/或者在 需要时执行就完全可以满足了。但与此相应地也完全可能的是,电流接口的电流信号输出 端1:?可接通或可断开地构造,从而电流接口只有在得到接通,进而激活电流信号输出端 的控制指令〇N之后才在电流信号输出端I上输出电流值序列iD,或者说反过来, 例如在控制指令0N消失的情况下,电流接口暂时在电流信号输出端ID()Utl没有输出电流 值序列iD,形成电流输出端的模拟数字转换器ADC为此必要时也可以整体关闭,例如以便暂 时降低对于运行变送器电路来说必需的有效电功率,并且/或者以便尽可能小地保持上述 模拟数字转换器ADC的由老化特性一起决定的运行时间。在此,也可以有利的是考虑激活 时间,即,在预定的运行时间段内累积的总时间(在该时间内,电流接口在电流输出端IDwt 上输出电流值序列iD)比解除激活时间要更短,该解除激活时间是在预定的运行时间段内 累积的总时间(在该时间内,电流接口在电流输出端ID()Ut上不输出电流值序列iD)。根据本 发明的另一设计方案,像也在图1中示意性示出的那样,电流接口与此相应地还具有释放 输入端EN,并且微处理器具有与电流接口的上述释放输入端连接的释放输出端。电 流接口此外以如下方式设计,即,在释放输入端EN上提供激活电流信号输出端IIST()Ut的控 制指令ON之后,在电流输出端IIST()Ut上输出电流值序列iD。以相应方式,微处理器此外被 设置成用于有时生成用于激活电流信号输出端的控制指令,并且在释放输出端I__ 上将其输出。此外,电流接口被设置成用于如果在释放输入端EN上没有提供激活的控 制指令0N,或者在释放输入端EN上提供解除激活电流信号输出端ID()Ut的控制指令OFF之 后,在电流输出端1:?上没有电流值序列iD输出。针对最后这种情况,微处理器此外也可 以被设计成使其有时也生成用于解除激活电流信号输出端Ibut的控制指令,并且在释放输 出端上将其输出。替选或补充地,为了短时间地解除激活电流输出端或为了断开形 成电流输出端的模拟数字转换器ADC,对于运行变送器电路来说必需的有效电功率也可以 暂时也以如下方式降低,即,使控制模拟数字转换器ADC的时钟信号仅暂时例如在检验电 流接口DCC期间具有与在其他情况下调整出的基本时钟频率相比更高的工作时钟频率。
[0075] 对于如下通常无法排除在外的情况,S卩,借助微处理器UC基于在运行期间执行 的电流接口DCC检验来有时确定,当前有效的计算规则不再匹配于电流接口DCC的当前的 特性曲线函数(@),进而识别出超过时间点tfail,这首先可以例如也接地借助提及的显 示元件HMI显示出来,以便因此首先仅报告需要对变送器电路的调节进行相应修正。但替 选或补充地,也可以基于由微处
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