[發明專利]檢測斷線的系統和方法

有效

• 申請號: 201410370968.3
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN104198883B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: R.A.維德爾;J.F.阿徹爾
• 申請（專利權）人: 西門子工業公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 湯春龍

本申請要求2008年5月2日提交的，專利申請號為61/049828的臨時申請的權益，該臨時申請的公開內容并入本申請中。

技術領域

本申請涉及斷線的檢測，特別是提供一種檢測傳感器電路中斷線的方法和系統。

背景技術

工業過程可以由采用傳感器的電子系統部分地控制。一些工廠的自動化過程可能很重要且/或是對時間敏感的。錯誤的傳感器值禁止傳送到中央控制器以避免擾亂這些過程。

在過程控制系統中，很重要的是傳回到中央控制器的所有過程數據是有效的。在斷線事件發生時，若使用傳統的斷線檢測系統，由于斷線事件與模塊的內部電路不同步，可能發送中間過程數據值。斷線事件與內部電路的時序不同步可能導致中間數據結果被記錄下來，即使這些中間數據不代表有效的傳感器數據，而斷線事件與內部電路的時序不同步在傳統的斷線檢測電路中不會觸發斷線事件。

用于確定傳感器線路完整性的方法典型地在傳感器線路不完整時會導致傳感器的輸入值被迫變成無效狀態的激勵。在這種情況下，不總是能區分過電壓/欠電壓條件和斷線事件。這些條件在一些過程控制系統中是不可接受的。

發明內容

本發明提供一種方法以確保在數據傳送到中央控制器之前至傳感器的線路對于每一個過程值是完整的。

本發明提供一種電路，包括電源和通過開關電耦合到該電源的傳感器電路。該電路還包括電耦合到傳感器電路的A/D轉換器，該A/D轉換器用于讀取電阻元件兩端的電壓差從而確定傳感器電路的阻抗。

在上述電路中，當開關斷開時傳感器電路可用于輸出測量電壓，A/D轉換器可用于讀取與物理量成比例的測量電壓。

上述電路還可包括控制器，用于將傳感器電路的阻抗與可接受的范圍比較。這個可接受的范圍表明斷線情況不存在。控制器還用于當阻抗落入可接受范圍時記錄測量電壓，控制器還可用于當阻抗落到可接受范圍外時輸出錯誤信號。

本發明還提供了一種方法，包括閉合使電源電耦合到傳感器電路的開關，以及在電耦合到傳感器電路的A/D轉換器上測量電阻元件兩端的電壓差，該方法還包括基于該電壓差確定傳感器電路的阻抗。

本領域技術人員可以通過參考下面的詳細說明書和附圖明顯得出本發明的這些以及其它優點。

附圖說明

圖1是根據本發明的檢測斷線的示例電路的電路原理圖示；

圖2是根據本發明的檢測斷線的示例方法的流程圖示；

圖3是圖1所示示例電路中和/或圖2所示示例方法采用的信號的時序波形圖示；

圖4是根據本發明的實施例的計算機的框圖。

具體實施方式

本發明提供一種用于確定傳感器線路完整性的新方法，該方法可用于區別過電壓/欠電壓的條件和斷線事件。電路被施加偏壓，使得在斷線事件期間讀數是在傳感器的正常測量范圍之外的幅度數量級以便可以與標準的過電壓/欠電壓條件區分開來。當傳感器線路完整時，偏壓將導致電壓讀數在傳感器正常測量范圍之外的區域中。例如，由電源輸出的電壓可能給傳感器施加數量是測量電壓最大值兩倍的偏壓，或替換地施加數量是測量電壓最大值十倍的偏壓。這樣，用于非斷線條件的電壓讀數不會明顯受傳感器接收的信號影響。

通過對傳感器讀數采樣之后對斷線監控器采樣，只有該斷線監控器的當前狀態用于觸發新的斷線事件。然而，為了消除由于異步斷線事件而產生的中間數據結果，斷線監控器的當前狀態以及之前狀態可用于指示該線路在傳感器的過程值發送到中央控制器之前是否是完整的。

圖1示出了用于檢測斷線的系統，模數轉換器100(在這里指A/D轉換器100)包括輸入101，102，103以及104。A/D轉換器100的輸入可以是成對的以測量電壓差。例如，輸入101和輸入102(在這里指輸入A或第一組輸入)可測量傳感器120兩端的電壓差。傳感器120可以是熱電偶(在這里指TC)，或其它合適的基于物理量的測量而產生電壓差的傳感器元件。傳感器120測量對電壓121進行驅動的物理量。

A/D轉換器100還包括輸入103和104(這里指輸入B或者第二組輸入)，這兩個輸入是成對的用以測量指示斷線條件的電壓。A/D轉換器100與控制器130通信，該控制器130操作為分析輸入A/D轉換器100的兩電壓差的數字化讀數的。A/D轉換器100可以替換成兩個A/D轉換器，例如一個A/D轉換器具有輸入101和102，另一個A/D轉換器具有輸入103和104。