Трансмиттер и способ ввода в действие трансмиттера

Изобретение относится к трансмиттеру и способу ввода его в действие. Сущность изобретения: трансмиттер содержит датчик (1) для регистрации физической измеряемой величины (X) и ее преобразования в электрическую величину, блок (3) предварительной обработки сигнала для преобразования электрической величины в исходный сигнал (R), блок (4) обработки сигнала для преобразования исходного сигнала (R) в измерительный сигнал (М) и выходной каскад (7) для выдачи соответствующего измерительному сигналу (М) выходного сигнала, блок (9) контроля для сравнения при работе выходного сигнала с выведенным из исходного сигнала (R) вспомогательным сигналом (Н) и для срабатывания направленной на защиту настройки выходного сигнала, когда отклонение между выходным и вспомогательным (Н) сигналами превышает заданный предел. Выходной каскад (7) может быть выполнен с возможностью подавать аналоговый выходной сигнал, снимаемый через резистор (10), подаваемый к блоку (9) контроля и регистрируемый в блоке (9) контроля посредством измерительной схемы (11). Трансмиттер может иметь первый электронный блок (5) для обработки подаваемого измерительного сигнала (М) в соответствии со специфической для данного применения передаточной функцией (F). Блок (9) контроля может содержать второй электронный блок (15), у которого передаточная функция (F) хранится в приданной второму электронному блоку (15) памяти (17). Второй электронный блок (15) может быть выполнен с возможностью выводить при работе вспомогательный сигнал (Н) из исходного сигнала (R) за счет обработки исходного сигнала (R) в соответствии со специфической для данного применения передаточной функцией и сравнивать вспомогательный сигнал (Н) с выходным сигналом. Представлен способ ввода в действие трансмиттера. Техническим результатом заявленного изобретения является создание трансмиттера, с помощью которого можно обнаружить ошибки, возникающие при обработке исходного сигнала. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к трансмиттеру, содержащему датчик для регистрации физической измеряемой величины и ее преобразования в электрическую величину, блок предварительной обработки сигнала для преобразования электрической величины в исходный сигнал, блок обработки сигнала для преобразования исходного сигнала в измерительный сигнал и выходной каскад для выдачи соответствующего измерительному сигналу выходного сигнала.

При обычном в технике измерений и регулирования применении, например при контроле, управлении и/или автоматизации комплексных процессов, обычно используется множество трансмиттеров, например трансмиттеров давления, температуры, расхода и/или уровня.

Трансмиттер состоит, как правило, из датчика, регистрирующего физическую измеряемую величину и преобразующего ее в электрическую величину, и электронного блока, преобразующего электрическую величину в измерительный сигнал, выдаваемый затем выходным каскадом в виде выходного сигнала.

Измерительные сигналы регистрируются обычно вышестоящим блоком, например блоком управления и/или регулирования. Вышестоящий блок в зависимости от моментальных измеряемых значений вырабатывает индикаторные, управляющие и/или регулирующие сигналы для контроля, управления и/или автоматизации процесса. Примерами этого являются системы управления с программируемой памятью (SPS), системы управления процессами (PLS) или персональные компьютеры (PC).

У обычных трансмиттеров физическая величина регистрируется датчиком и посредством блока предварительной обработки сигнала преобразуется в исходный сигнал. Из исходного сигнала в блоке обработки сигнала получают измерительный сигнал и подают к выходному каскаду, выдающему соответствующий выходной сигнал.

При подготовке предварительно обработанного исходного сигнала могут возникнуть ошибки, остающиеся необнаруженными у обычных трансмиттеров.

В US 4804953 раскрывается трансмиттер, содержащий датчик, управляемый средством возбуждения, и выходное средство, которое преобразует выходной сигнал датчика в выход трансмиттера, т.е. в выходной ток. Трансмиттер содержит также пороговый детектор, который сравнивает выход средства возбуждения, связанного с датчиком, с пороговым значением. Если средство возбуждения дает нежелательный выход, детектор изменяет выход трансмиттера с помощью выходного средства и таким образом предупреждает о нежелательном изменении выхода возбуждения.

В WO 88/01417 описывается трансмиттер, у которого передаточная функция регулятора тока включает Ц/А преобразователь, который направляет выходной ток через набор переключателей и интегратор, причем ток отслеживается и регулируется

В WO 01/03098 А1 раскрывается трансмиттер, у которого отслеживается выход. В связи с этим предлагается сравнивать выходной ток I с особой величиной А, которая получается в арифметическом блоке и затем преобразуется в Ц/А преобразователе, который устанавливает выходной ток I с помощью интегратора. Таким образом, компаратор только проверяет, правильно ли особая величина А преобразуется Ц/А преобразователем и последующей цепью. Отклонения вычисляются и о них поступают сигналы.

В известном уровне техники раскрываются устройства, в которых отслеживаются отдельные функциональные элементы системы прохождения сигнала, либо регулятор тока, содержащий Ц/А преобразователь и интегратор, либо выход возбуждения.

В противоположность этому в настоящем изобретении раскрывается трансмиттер, в котором вся последовательность преобразующих элементов на пути сигнала полностью отслеживается.

Это достигается благодаря предлагаемому устройству. При этом требуется, чтобы исходный сигнал R преобразовывался в измерительный сигнал М в блоке обработки сигнала (т.е. в арифметическом блоке). Сигнал М в свою очередь преобразуется в выходной сигнал выходным блоком (т.е. регулятором тока). Выходной сигнал отслеживается и преобразуется во вспомогательный сигнал Н, который сравнивается с первоначальным исходным сигналом R. При возникновении несоответствий, превосходящих порог, выходной сигнал направляется в защитную часть, например подается сигнал тревоги.

Таким образом, функции преобразования всех существенных компонентов на пути сигнала отслеживаются единой цепью.

У современных трансмиттеров для обработки сигналов и, например, для преобразования специфической для данного клиента передающей функции нередко используются микропроцессоры. При использовании программных средств могут возникнуть проблемы, например, из-за скрытых ошибок в программных средствах, которые могут привести к ошибочным выходным сигналам или в худшем случае даже к замораживанию выходного сигнала.

Задачей изобретения является создание трансмиттера, с помощью которого можно было бы обнаружить ошибки, возникающие при обработке исходного сигнала. Для решения указанной задачи предлагается трансмиттер, содержащий

- датчик для регистрации физической измеряемой величины и ее преобразования в электрическую величину,

- блок предварительной обработки сигнала для преобразования электрической величины в исходный сигнал,

- блок обработки сигнала для преобразования исходного сигнала в измерительный сигнал,

- выходной каскад для выдачи соответствующего измерительному сигналу выходного сигнала,

- блок контроля для сравнения при работе выходного сигнала с выведенным из исходного сигнала вспомогательным сигналом и для срабатывания направленной на защиту настройки выходного сигнала, когда отклонение между выходным и вспомогательным сигналами превышает заданный предел.

Согласно одному выполнению выходной каскад подает аналоговый выходной сигнал,

- снимаемый через резистор,

- подаваемый к блоку контроля и

- регистрируемый в блоке контроля посредством измерительной схемы.

Согласно одному выполнению трансмиттер содержит электронный блок для обработки подаваемого измерительного сигнала в соответствии со специфической для данного применения передаточной функцией.

Согласно одному выполнению посредством специфической для данного применения передаточной функции осуществляют настройку нулевой точки и масштабирование измерительного сигнала.

Согласно одному усовершенствованию блок контроля содержит второй электронный блок, передаточная функция хранится в приданной блоку памяти, второй электронный блок выводит при работе вспомогательный сигнал из исходного сигнала за счет обработки исходного сигнала в соответствии со специфической для данного применения передаточной функцией и сравнивает обработанный исходный сигнал с выходным сигналом.

Согласно одному усовершенствованию направленной на защиту настройкой выходного сигнала является сигнал тревоги.

Далее изобретение предлагает способ ввода в действие трансмиттера с первым и вторым электронными блоками, при котором передаточную функцию от пользователя через интерфейс связи подают на первый электронный блок, передаточную функцию однократно передают по линии передачи данных от первого электронного блока ко второму и записывают в приданную второму электронному блоку память.

Изобретение и другие преимущества более подробно поясняются с помощью фигур чертежа, на которых изображен пример выполнения трансмиттера; одинаковые элементы обозначены на фигурах одними и теми же ссылочными позициями.

Фиг.1: блок-схема трансмиттера согласно изобретению.

Фиг.2: блок контроля из фиг.1.

На фиг.1 изображена блок-схема трансмиттера, согласно изобретению. Трансмиттер содержит датчик 1 для регистрации физической измеряемой величины Х и ее преобразования в электрическую величину. Это может быть, например, датчик давления, температуры, расхода или уровня. Физическая измеряемая величина Х воздействует на датчик 1, который выдает соответствующую актуальному измеряемому значению физической величины Х электрическую величину, подаваемую к блоку 3 предварительной обработки сигнала. Блок 3 предварительной обработки сигнала служит для преобразования электрической величины в исходный сигнал R, который затем имеется в распоряжении для дальнейшей обработки и/или оценки. Для этого электрическую величину, например, усиливают и/или фильтруют.

Исходный сигнал R преобразуют в последующем блоке 4 обработки сигнала в измерительный сигнал М. Здесь осуществляют, например, компенсацию возможной температурной зависимости исходного сигнала. Точно так же могут быть осуществлены корректировки и изменения, возникающие, например, из специфических для датчика характеристик или компенсационных и/или калибровочных данных.

Измерительный сигнал М приложен к электронному блоку 5, например микропроцессору, который подготавливает измерительный сигнал М в соответствии со специфической для данного применения передаточной функцией F. Здесь учитываются, например, желаемая пользователем нулевая точка физической величины и масштабирование измеренного значения, например, в виде указания диапазона измерений или блока, в котором должен быть выдан результат измерений.

Подготовленный в соответствии с передаточной функцией F измерительный сигнал М приложен к выходному каскаду 7, который выдает соответствующий измерительному сигналу М выходной сигнал. Выходным сигналом может быть, например, соответствующий актуальному измеряемому значению ток, соответствующее актуальному измеряемому значению напряжение или цифровой сигнал. В изображенном примере выполнения выходным сигналом является ток I(Х), изменяющийся в зависимости от физической величины X.

Параллельно пути обработки сигнала, образованному блоком 4 обработки сигнала, электронным блоком 5 и выходным каскадом 7 предусмотрен блок 9 контроля. На фиг.2 изображен пример выполнения конструкции блока 9 контроля.

Блок 9 контроля содержит первый вход, к которому приложен исходный сигнал R.

При работе блок 9 контроля сравнивает выходной сигнал с выведенным из исходного сигнала R вспомогательным сигналом Н и вызывает направленную на защиту настройку выходного сигнала, когда отклонение между выходным и исходным R сигналами превышает заданный предел. Исходный сигнал R, конечно, более неточный, чем выходной сигнал. Поэтому определяют преимущественно допустимое отклонение между вспомогательным Н и выходным сигналами, которое может возникнуть из-за разных неточностей обоих сигналов. Если отклонение между обоими сигналами превышает этот предел, то имеет место ошибочная функция, которая сразу же обнаруживается выполненным, согласно изобретению трансмиттером. Соответственно трансмиттер может сам осуществлять направленную на защиту настройку выходного сигнала.

Пользователь предупреждается трансмиттером, а это гарантирует, что до устранения ошибки большего вреда нанесено не будет.

В изображенном примере выполнения аналогового выходного сигнала в выходной цепи находится резистор 10, через который выходной сигнал снимают и подают на блок 9 контроля. Блок 9 контроля содержит измерительную схему 11, в которой выходной сигнал регистрируют и подают на компаратор 13.

Преимущественно блок 9 контроля также содержит электронный блок 15, например второй микропроцессор, который при работе выводит вспомогательный сигнал Н из исходного сигнала R за счет обработки последнего в соответствии со специфической для данного применения передаточной функцией F. Электронный блок 15 сравнивает полученный вспомогательный сигнал Н с актуальным выходным сигналом. Для этого электронному блоку 15 придана память 17, в которой хранится передаточная функция F.

Для ввода в действие трансмиттера согласно изобретению преимущественно на первом этапе передаточную функцию F подают от пользователя через интерфейс связи на первый электронный блок 5 в цепи обработки сигнала. В качестве альтернативы пользователем может быть выбрана также имеющаяся в трансмиттере передаточная функция. Это может происходить, например, посредством меню, через которое могут быть выбраны различные диапазоны измерений, режимы вывода сигналов, единицы, в которых следует указывать измеренное значение, и т.д.

Интерфейс связи изображен на фиг.1 чисто символически в виде стрелки. Хотя здесь речь идет об интерфейсе связи, у некоторых трансмиттеров может быть достаточно также простой однонаправленной передачи передаточной функции F к электронному блоку 5. Это необязательно должно происходить через отдельный интерфейс, а может происходить также по проводам, через которые питается трансмиттер и/или через которые выдается выходной сигнал.

От первого электронного блока 5 передаточную функцию F передают один раз по линии 19 передачи данных от первого электронного блока 5 ко второму 15 и записывают в приданную второму электронному блоку 15 память 17.

У трансмиттера согласно изобретению всю цепь обработки сигнала контролируют. Любой вид возникающих здесь ошибок сразу же обнаруживается и трансмиттер реагирует автоматически направленным на защиту образом.

Это происходит, например, за счет того, что электронный блок 15 блока 9 контроля через выходной каскад 7 вызывает соответствующую настройку. Это обозначено на фиг.1 и 2 сплошной линией. В качестве альтернативы блок 9 контроля может, конечно, воздействовать на выходной сигнал непосредственно. У описанного выхода по току это может выглядеть, например, так, что блок 9 контроля между выходным каскадом и резистором 10 воздействует на выходной сигнал таким образом, что он принимает желаемую направленную на защиту настройку. Это обозначено на фигурах штриховой линией.

Направленной на защиту настройкой выходного сигнала может быть, например, сигнал тревоги. У описанного аналогового выхода по току сигнал тревоги может состоять, например, в том, что ток регулируют до значения, которого он в нормальных условиях измерения не принимает. Если соответствующие измеряемому значению токи при безошибочной работе лежат между 4 и 20 мА, то токи выше 20 мА и ниже 4 мА могут иметь значение тревоги.

В качестве альтернативы направленная на защиту настройка может, конечно, означать также, что настраивают выходной сигнал, соответствующий измеряемому значению, при котором из-за ошибочно функционирующего трансмиттера наносится минимальный вред. Например, при измерении уровня направленная на защиту настройка может состоять в том, что трансмиттер, обнаруживший свою ошибочную функцию, независимо от состояния заполнения сообщает, что резервуар полон, с тем чтобы продукт больше не наполнялся. Так предотвращается переполнение резервуара. Дополнительно к этой настройке на выходной сигнал преимущественно наложен сигнал тревоги.

1. Трансмиттер, содержащий

датчик (1) регистрации физической измеряемой величины (X) и ее преобразования в электрическую величину,

блок (3) предварительной обработки сигнала для преобразования электрической величины в исходный сигнал (R),

блок (4) обработки сигнала для преобразования исходного сигнала (R) в измерительный сигнал (М),

выходной каскад (7) для выдачи соответствующего измерительному сигналу (М) выходного сигнала,

блок (9) контроля для сравнения при работе выходного сигнала с выведенным из исходного сигнала (R) вспомогательным сигналом (Н) и для срабатывания направленной на защиту настройки выходного сигнала, когда отклонение между выходным и вспомогательным (Н) сигналами превышает заданный предел.

2. Трансмиттер по п.1, у которого выходной каскад (7) выполнен с возможностью подавать аналоговый выходной сигнал, снимаемый через резистор (10), подаваемый к блоку (9) контроля и регистрируемый в блоке (9) контроля посредством измерительной схемы (11).

3. Трансмиттер по п.1, у которого имеется первый электронный блок (5) для обработки подаваемого измерительного сигнала (М) в соответствии со специфической для данного применения передаточной функцией (F).

4. Трансмиттер по п.3, у которого посредством специфической для данного применения передаточной функции (Р) осуществляется настройка нулевой точки и масштабирование измерительного сигнала (М).

5. Трансмиттер по п.3, у которого блок (9) контроля содержит второй электронный блок (15), у которого передаточная функция (F) хранится в приданной второму электронному блоку (15) памяти (17), второй электронный блок (15) выполнен с возможностью выводить при работе вспомогательный сигнал (Н) из исходного сигнала (R) за счет обработки исходного сигнала (R) в соответствии со специфической для данного применения передаточной функцией и сравнивать вспомогательный сигнал (Н) с выходным сигналом.

6. Трансмиттер по п.1, у которого направленной на защиту настройкой выходного сигнала является сигнал тревоги.

7. Способ ввода в действие трансмиттера по п.5, при котором

передаточную функцию (F) от пользователя через интерфейс связи подают на первый электронный блок (5) или выбирают имеющуюся в трансмиттере передаточную функцию (F),

передаточную функцию (F) однократно передают по линии (19) передачи данных от первого электронного блока (5) ко второму электронному блоку (15) и

записывают в приданную второму электронному блоку (15) память (17).