[發明專利]控制信號保護設備

在審

• 申請號: 201380010616.0
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN104137010A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: S·G·塞伯格
• 申請（專利權）人: 費希爾控制國際公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及，在過程控制系統中用于控制現場設備的控制信號，更具體地，涉及一種用于保持控制信號的方法和裝置。

背景技術

過程控制系統，比如那些用于化學、石油和其他加工廠的，通常包括一個或多個集中或分散的過程控制器，通過模擬，數字，或混合模擬/數字總線，通信耦合至至少一個主站，和一個或多個過程控制和儀器設備?，F場設備，比如閥，閥定位器，開關，發射機，和傳感器(例如溫度，壓力，或流速傳感器)，在該過程中執行不同功能，比如開或關閥或測量過程參數。該過程控制器接收(通過該通信總線)指示由該現場設備生成的或與其相關的過程測量值或過程變量的信號，基于該接收到的信息實施控制例程，并生成控制信號，該控制信號通過一個或多個總線發送至該現場設備以用于控制該過程的操作。來自該現場設備和該控制器的信息，對于主站執行的一個或多個應用通常是可用的，以使得操作員可以執行關于該過程的期望的功能，比如查看該過程的電流狀態，修改該過程的操作等。

執行一個或多個過程控制函數的“智能”現場設備，在過程控制工業中盛行。除了在該過程中執行首要功能(例如監控溫度或控制閥位置)，每個智能現場設備包括內存和微處理器。該內存存儲有關該設備的數據，該微處理器和該控制器和/或其他設備實施通信，和/或執行例如，自校準，識別，診斷，等次要任務。例如高速可尋址遠程傳感器()，FOUNDATION^TM現場總線，和控制器局域網絡(CAN)協議的一系列標準，開放，數字或混合數字，和模擬通信協議，被開發以使得不同制造商制造的智能設備，在執行一個或多個過程控制功能時可以和另一個通信。

控制信號通常通過輸入/輸出(I/O)卡，被提供至現場設備，輸入輸出卡把控制信號轉換至適合于被提供控制信號的特定現場設備的期望格式。為了改善控制系統的魯棒性，控制系統有時使用冗余I/O卡來控制現場設備。在這些控制系統中，當主I/O卡失敗時，操作從主I/O卡切換至備用I/O卡。這樣的冗余I/O卡配置，通常允許被控制的過程在I/O卡失敗無法正常操作時可以繼續運行而不產生重大中斷。在一些系統中，I/O卡控制器被配置用于周期性地從主I/O卡向備用I/O卡切換，以用于驗證備用I/O卡的性能。I/O卡從主I/O卡切換至備用I/O卡(或反之亦然)通常導致提供至該現場設備的控制信號的短暫中斷。一些現場設備以不期望的方式響應該控制信號中斷。例如，如果該被控制的現場設備是閥，閥控制器可控制該閥移動到不期望的位置，潛在地中斷該過程。

發明內容

在第一示例性方面，控制信號保護設備在第一或第二操作模式中操作。在該第一操作模式中，該控制信號保護設備在該控制信號保護設備中的一個或多個儲能元件中存儲能量。在該第二操作模式中，該控制信號保護設備使用該存儲的能量以維持該設備的輸出端上的控制信號，比如倘若在該設備的輸入端的控制信號有中斷時。在一個實施例中，該信號保護設備包括用于控制該設備的操作模式的開關電路。在一方面，該控制信號保護設備還包括控制該開關電路的輸入電流監控元件。在這方面，在該設備的輸入電流低于閾值時，該輸入電流監控元件可使得該設備從該第一操作模式切換至該第二操作模式，并且在該輸入電流高于該閾值時，可使得該設備從該第二操作模式切換至該第一操作模式。在一些實施例中，該控制信號保護設備包括用于監控該設備的輸出端的電壓的電壓監控元件。在這方面，當操作于該第二操作模式時，并且該設備的輸入端的控制信號缺失，該設備可以維持輸出電壓處于該電壓監控元件指示的電壓水平。在另一方面，該控制信號保護設備包括監控該設備的輸出端電流的電流監控元件。在這一方面，當操作于該第二操作模式時，該控制信號保護設備可以維持輸出電流處于該電流監控元件在該第一操作模式時感應到的電流水平。

進一步根據該第一示例性方面，該控制信號保護設備還可以包括，任意組合，任意一個或多個該下述優選形式。

在一個優選形式，該儲能元件包括至少一個電容。

在另一個優選形式，該儲能元件包括第一電容和第二電容，且電能從該第一電容和該第二電容被供應至該輸出端。

在另一個優選形式，該開關電路響應于進入該信號保護設備的輸入電流的變化，控制該操作模式。

在另一些優選形式，該控制信號保護設備還包括電流監控電路。當進入該信號保護設備的電流低于閾值時，該電流監控電路使得該控制信號保護設備從該第一操作模式轉換至該第二操作模式，且當進入該信號保護設備的電流高于閾值時，使得該控制信號保護設備從該第二操作模式轉換至該第一操作模式。在一個優選形式，該閾值是2mA。