過程控制回路電流驗證的制作方法
【專利摘要】一些實施例涉及一種過程裝置(102)，包括：過程變量傳感器(120)，該過程變量傳感器(120)被配置為產(chǎn)生指示檢測到的過程變量的輸出信號(126)；回路電流輸出電路(122)，該回路電流輸出電路(122)被配置為基于所述輸出信號將二線式過程控制回路(106)上的回路電流控制到一值；回路電流測量電路(140)，該回路電流測量電路(140)連接至所述過程控制回路并被配置為基于所述回路電流產(chǎn)生測量的回路電流值(142)；和回路電流驗證電路(124)，該回路電流驗證電路(124)被配置為基于所述輸出信號和低通濾波器(150，156)的特性近似所述回路電流值，并基于近似的回路電流值(164)和測量的回路電流值的比較產(chǎn)生診斷信號(144)。
【專利說明】過程控制回路電流驗證
【技術領域】
[0001]本公開內容涉及過程控制和監(jiān)測系統(tǒng)中使用的過程裝置。更具體地，本公開內容涉及進行回路電流診斷以識別過程裝置中的誤差。
【背景技術】
[0002]過程變量變送器用來測量過程控制或監(jiān)測系統(tǒng)中的過程參數(shù)(或過程變量)，并將測量值傳送至控制室。例如，與過程流體的壓力相關的信息可以被傳送至控制室并用來控制諸如煉油之類的過程。
[0003]過程變量測量值的傳送通常是在二線式過程控制回路上進行。在這種過程控制回路中，從位于諸如控制室中之類的位置處的電流源供應電流，并且變送器控制在該回路中的從其在現(xiàn)場中的遠程位置開始流動的電流。例如，4mA信號可以用來指示零讀數(shù)，20mA信號可以用來指示滿刻度讀數(shù)。同樣的兩條線也可以用來向變送器供電。
[0004]最近以來，變送器已經(jīng)采用數(shù)字電路，該數(shù)字電路采用數(shù)字信號與控制室通信，該數(shù)字信號疊加在流過過程控制回路的模擬電流信號上。這種技術的一種示例是HART?通信協(xié)議。HART?協(xié)議和其它這種協(xié)議典型地包括可以被發(fā)送至變送器以引起諸如變送器控制或詢問之類的期望的響應的命令或指令集。
[0005]當模擬回路電流用來表述諸如過程變量之類的信息時，可以設置的回路電流的精度可能是所傳送的過程變量的精度的限定因素。隨著變送器老化，變送器用來控制回路電流以精確地表示過程變量測量值的能力會退化。因此，希望通過檢查回路電流是否是過程變量測量值的精確表示而周期性地對變送器進行診斷測試。在轉讓給明尼蘇達州的Chanhassen市的羅斯蒙德(Rosemount)公司的美國專利7，280，048和美國專利公開2005/0030186中描述了執(zhí)行這種診斷功能的示例性裝置。
[0006]由變送器進行的診斷測試需要盡可能地精確以防止將變送器錯誤地識別為故障。常規(guī)變送器診斷測試可能在過程變量正在變化時的期間中將變送器錯誤地識別為故障。變化的過程變量會導致變送器將回路電流設置到不同于過程變量測量值的值，即使變送器正在正確地運行。

【發(fā)明內容】

[0007]過程裝置包括:過程變量傳感器，該過程變量傳感器被配置為產(chǎn)生指示所檢測到的過程變量的輸出信號；回路電流輸出電路，該回路電流輸出電路被配置為基于所述輸出信號將二線式過程控制回路上的回路電流控制到一值；回路電流測量電路，該回路電流測量電路連接至所述過程控制回路并被配置為基于所述回路電流產(chǎn)生所測量的回路電流值；和回路電流驗證電路，該回路電流驗證電路被配置為基于所述輸出信號和低通濾波器的特性近似所述回路電流值，并基于所近似的回路電流值和所測量的回路電流值的比較產(chǎn)生診斷信號?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]圖1為包括連接至過程管道的過程變量變送器的過程控制系統(tǒng)的示圖。
[0009]圖2為過程變量變送器的透視圖，其示出其中承載的電路單元塊的一種示例性配置。
[0010]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實施例的過程裝置的簡化框圖。
[0011]圖4包括過程裝置中的示例性信號的三個圖表。
[0012]圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例的回路電流驗證電路的簡化示圖。
[0013]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性低通濾波器的簡化示圖。
[0014]圖7和8圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算近似的回路電流值的方法。
[0015]圖9為圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的過程裝置中的用于驗證二線式過程控制回路中的回路電流的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明的實施例提供從數(shù)字測量值轉換而成的模擬輸出精確地反映所測量的數(shù)字值的驗證。在一種示例性實施方案中，本發(fā)明的實施例提供由過程裝置施加至過程控制回路的諸如電流(如，4-20mA，0-20mA)或電壓(如，1_5V，0-5V)之類的模擬輸出被設置為精確地反映期望的值的值的驗證?？梢栽谟脕砜刂七^程控制回路中的電流的任何過程裝置中實施本發(fā)明，并且本發(fā)明不限于本文中討論的示例性過程裝置。例如，本文中描述的一種過程裝置為包括用于檢測過程變量的傳感器的過程變量變送器。變送器將流過過程控制回路的電流控制到表示所檢測到的過程變量的模擬值。然而，理解的是，為了實施本發(fā)明的多個方面，過程裝置沒有必要檢測過程變量。本發(fā)明的實施例還可以用于其中模擬輸出是從數(shù)字信號轉換而來的其他系統(tǒng)中的診斷。例如，本發(fā)明的實施例可以用來在羅斯蒙德m HART?三回路(Tr1-Loop)轉換器中進行診斷，該轉換器讀取來自多變量變送器的HART?數(shù)字信息(主要的、次要的和其他變量)并將它轉換成三個模擬輸出信號(如，4-20mA 信號)。
[0017]圖1為示例性過程控制系統(tǒng)100的示圖，其包括成過程變量變送器形式的過程裝置102，該過程裝置102連接至過程管道104。過程裝置102連接至二線式過程控制回路106，該二線式過程控制回路106根據(jù)所有權或諸如HART?通信協(xié)議之類的標準協(xié)議運行。然而，本發(fā)明不限于該標準。
[0018]二線式過程控制回路106在過程裝置102和控制室108之間延伸。在一種實施例中，回路106可以載送表示采用過程變量傳感器120檢測的所檢測到的過程變量的電流I。此外，回路106可以根據(jù)諸如HART?協(xié)議之類的其它協(xié)議運行，所述協(xié)議允許數(shù)字信號疊加在通過回路106的電流上，以便將數(shù)字信息發(fā)送至過程裝置102或從過程裝置102接收數(shù)字信息。
[0019]圖2為過程裝置102的透視圖，其示出在過程裝置102中所攜帶的電路單元塊或部件的一種示例性配置。在該示例性實施例中，過程裝置102包括連接至檢測模塊112的變送器模塊110。檢測模塊112通過歧管過程聯(lián)接器114連接至過程管道104(圖1中示出)。
[0020]變送器模塊110包括變送器模塊電子電路116，該變送器模塊電子電路116連接至檢測模塊112中附帶的檢測模塊電子電路118。典型地，檢測模塊電子電路118連接至用來檢測與過程的操作相關的過程變量的過程變量傳感器，例如傳感器120 (圖1)。變送器模塊電子電路116包括回路電流輸出電路122和回路電流驗證電路124。電路124可以被以硬件、軟件或二者的混合組合形式實現(xiàn)，并且可以位于過程裝置102內的任何位置處。
[0021]在操作中，回路電流輸出電路122控制流過回路106的電流I的值，例如，用于表示所測量到的過程變量。這可以用來監(jiān)測或控制工業(yè)過程的操作。在一些應用中，根據(jù)常規(guī)技術，輸出電路122還用來向過程裝置102中的電路提供電力，該電力是采用在回路106上接收到的電力產(chǎn)生的。在一些應用中，如用于獲得安全完整性水平(SIL)鑒定，過程裝置102需要滿足特定可靠性標準。例如，為了確保在出現(xiàn)故障或故障迫近時關閉過程，一些鑒定要求恰當?shù)匕l(fā)送警報信號，使得即使在一些部件在過程裝置102中已經(jīng)出現(xiàn)故障時，也能夠進行安全的關閉?；芈冯娏黩炞C電路124可以應用于這種配置。
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的過程裝置102的簡化框圖。在一些實施例中，過程裝置102包括過程變量傳感器120，該過程變量傳感器120連接至過程并被配置為產(chǎn)生表示所檢測的過程的測量值的輸出信號126。過程裝置102還包括提供測量信號126的初始處理的測量電路。在一種實施例中，測量電路包括將模擬輸出信號126轉換成數(shù)字測量信號的模數(shù)轉換器128。在一種實施例中，測量電路包括由微控制器130表不的一個或多個微處理器，其處理來自轉換器128的數(shù)字測量信號并輸出數(shù)字測量值132。測量電路還可以包括存儲器134，其例如可以包含用于由微控制器128用來處理數(shù)字化的傳感器輸出信號的存儲值、能夠由所述一個或多個處理器執(zhí)行以進行本文中描述的方法步驟和其它功能的程序指令。
[0023]在一些實施例中，過程裝置102包括將數(shù)字測量值132轉換成模擬測量值138的數(shù)模轉換電路136。根據(jù)常規(guī)技術，模擬測量值138被提供至回路電流輸出電路122，該回路電流輸出電路122將二線式過程控制回路106中的回路電流I作為模擬測量值138的函數(shù)進行控制。
[0024]在一種實施例中，過程裝置102包括回路電流測量電路140，該回路電流測量電路140連接至過程控制回路106并被配置為基于回路電流I產(chǎn)生測量的回路電流值142。在一種實施例中，過程裝置102包括回路電流驗證電路124，其大致被配置為將所測量的回路電流值142與數(shù)字測量值132進行比較，并響應地產(chǎn)生與該比較相關的診斷信號144。例如，回路電流驗證電路124可以提供診斷信號144，該診斷信號144指示回路電流I在它的由數(shù)字測量值132指示的預期值的預定或可調整閾值之外。設定的閾值可以基于固定的閾值，或者基于百分比差異，或者基于與回路電流I的預期值132的其它關系。此外，診斷信號144可以是實際的回路電流I對期望的輸出回路電流值132的誤差量(以絕對或相對關系)的指示。根據(jù)常規(guī)技術，可以在二線式過程控制回路106上傳送診斷信號144。
[0025]數(shù)模轉換電路136的一個實施例包括數(shù)模轉換器146和低通濾波器150。數(shù)模轉換器146將數(shù)字測量值132轉換成模擬信號152。使信號152通過低通濾波器150以產(chǎn)生模擬測量值138。
[0026]回路電流測量電路140的一個實施例包括電流傳感器154或用于測量二線式過程控制回路106中的回路電流I的其它裝置。電流傳感器154可以通過對與回路電流I串聯(lián)的電阻上的電壓的測量或通過其它合適的常規(guī)技術測量回路電流I。在一種實施例中，使來自電流傳感器154的輸出通過低通濾波器156并到達模數(shù)轉換器158，以形成被提供至回路電流驗證電路124的所測量的回路電流值142。低通濾波器156通常運行為在由模數(shù)轉換器158處理之前從回路電流測量值102中去除高頻噪聲。
[0027]如上所述，回路電流驗證電路124將回路電流I與回路電流的期望值進行比較。在一種實施例中，回路電流的期望值由數(shù)字測量值132表示，該數(shù)字測量值132表示傳感器輸出126?；芈冯娏黩炞C電路124通過合適的連接接收數(shù)字測量值132，如圖3中所示。
[0028]根據(jù)另一個示例，過程裝置102可以進入測試模式，其中將通過二線式過程控制回路106的回路電流I設置為一個或多個預定回路電流，或設置為回路電流模式。在該測試模式期間，回路電流驗證電路124可以將流過過程控制回路106的實際的回路電流I與表示預定回路電流的參考值進行比較，而不是與數(shù)字測量值132進行比較。因此，雖然過程裝置102的示例性視圖指示數(shù)字測量值132被提供至回路電流驗證電路124，但所理解的是，對應于在過程裝置102處于測試模式時產(chǎn)生的預定回路電流I的參考數(shù)字測量值可以被交替地提供至回路電流驗證電路124。以下，數(shù)字測量值和表示預定測試模式回路電流I的參考信號都將被稱為數(shù)字測量值132。
[0029]為了回路電流驗證電路124產(chǎn)生精確地表示由測量的數(shù)字值132表示的回路電流I的期望值和實際的回路電流I之間的誤差的診斷信號144，回路電流驗證電路124必須考慮影響測量的回路電流值142的測量誤差。未考慮這種測量誤差會導致錯誤地指示過程裝置102中的誤差的診斷信號144。
[0030]本發(fā)明的實施例操作以解決通常在傳感器輸出信號126響應于過程變量的變化而變化時產(chǎn)生的動態(tài)測量誤差。傳感器輸出信號126的這種變化產(chǎn)生數(shù)字測量值132的電壓的階梯式變化，如由圖4中提供的頂部圖表所示。在圖4的中間圖表中示出響應于數(shù)字測量值132的電壓的階梯式變化產(chǎn)生的合成模擬測量值138。模擬測量值138具有對應于其值和數(shù)字測量值132之間的差的動態(tài)測量誤差。該誤差由回路電流測量電路140進一步放大，如由在圖4的底部圖表中示出的測量的回路電流值142所示。數(shù)字測量值132和測量的回路電流值142之間的合成動態(tài)誤差通常由低通濾波器150和156引起。除非進行了考慮，否者這種動態(tài)誤差會引起產(chǎn)生錯誤地指示過程裝置102中的誤差的診斷信號144。
[0031]圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例的回路電流驗證電路124的簡化示圖。在一些實施例中，回路電流驗證電路124包括差分求算器160和比較器162。差分求算器160在測量的回路電流值142和近似的回路電流值164之間建立差異。差值166輸出至比較器162，該比較器162將差值166與參考值168進行比較并響應于該比較輸出診斷信號144。參考值168表示可以用來觸發(fā)多種診斷信號144的一個或多個值，如設定的閾值誤差值，如上所述?？梢詮倪^程裝置102的存儲器，如從存儲器134中獲取參考值168。與本文中呈現(xiàn)的裝置102的其它模塊一樣，例如，可以通過由微控制器130的一個或多個處理器執(zhí)行的硬件或軟件在過程裝置102中實現(xiàn)差分求算器160和比較器162。
[0032]基于數(shù)字測量值132以及低通濾波器150和156的特性產(chǎn)生近似的回路電流值164以近似動態(tài)測量誤差。從差分求算器160輸出的近似的回路電流值164和測量的回路電流值142之間最終產(chǎn)生的差值166，在數(shù)字測量值132正變化期間是裝置102中的實際誤差的比采用數(shù)字測量值132可行的指示更好的指示。
[0033]在一種實施例中，近似的數(shù)字回路電流值164考慮低通濾波器150和156的時間常數(shù)。圖6為示例性低通濾波器的簡化示圖，該低通濾波器可以用于濾波器150和156，并且被描述為低通濾波器150。低通濾波器150包括與回路電流輸出電路122串聯(lián)的電阻R和與回路電流輸出電路122并聯(lián)的電容器C。電容器C呈現(xiàn)阻抗并阻隔來自數(shù)模轉換器146的低頻信號，使它們傳播至回路電流輸出電路122。電容器C的阻抗隨著從數(shù)模轉換器146輸出信號的頻率越高而降低，使電容器C有效地用作至大地的短路，從而濾出較高頻率的噪聲。如本領域技術人員所理解的那樣，低通濾波器的時間常數(shù)基于電阻R和電容C的乘積。
[0034]在一些實施例中，回路電流驗證電路124采用一對遞歸濾波器170和172計算近似的回路電流值164，如圖7中示意性地圖示的那樣。可以在存儲器134或過程裝置102的其它存儲器中存儲的、由微控制器130的所述一個或多個處理器執(zhí)行的軟件中實施遞歸濾波器170和172?？商鎿Q地，可以在硬件中實施濾波器170和172。
[0035]遞歸濾波器170接收數(shù)字測量值132的數(shù)字樣本(I (η))，并基于數(shù)字測量值樣本
I(n)、之前修正過的樣本Ia (n-Ι)、以及基于低通濾波器150的時間常數(shù)計算的值和Id1輸出修正樣本Ia (η)，如方程式I中所示。在一種實施例中，遞歸濾波器170從過程裝置102的存儲器，如存儲器134，接收之前的數(shù)字測量值樣本I (n-Ι)和之前修正過的樣本Ια(n-1)。
[0036]Ici (n) = B1X I (n) +bi X Ici (n-1) 方程式 I
[0037]遞歸濾波器172從遞歸濾波器170接收修正過的樣本Ια，并基于修正過的數(shù)字測量值樣本Ia (η)、之前的近似數(shù)字測量值Ic2 (n-Ι)、以及基于低通濾波器156的時間常數(shù)計算的值a2和b2計算對應于數(shù)字測量值樣本I (η)的近似的回路電流值164樣本1。2 (η)，如方程式2中所示。在一種實施例中，遞歸濾波器172從過程裝置102的存儲器，如存儲器134，接收之前的近似的回路電流值Ic2 (n-Ι)。
[0038]Ic2 (n) = a2 X Ici (n) +b2 X Ic2 (n-1) 方程式 2
[0039]在一些實施例中，根據(jù)基于低通濾波器150和156的時間常數(shù)的方程式3和4計算a1,bpa2和b2的值。D為以時間間隔的量表示的時間常數(shù)，并且等于T/M，其中M為遞歸濾波器重算周期，T為硬件濾波器的時間常數(shù)。
[0040]a = 1-b方程式 3
[0041]b = expH/D)方程式 4
[0042]隨后將從遞歸濾波器172輸出的近似的回路電流值樣本164(1。2)提供至差分求算器160 (圖5)以用在差值166的計算中。在一些實施例中，從過程裝置102的存儲器134或過程裝置102內的其它存儲器獲取近似的回路電流值樣本164(Ic2)。
[0043]每個近似的回路電流值樣本164(IC2(n))提供由低通濾波器150和156引起的動態(tài)誤差的合理近似。結果，近似的回路電流值樣本164表示在過程裝置102正確地運行時測量的回路電流值142應當具有的值。因此，近似的回路電流值樣本164允許回路電流驗證電路124對過程裝置102的健康狀態(tài)進行比可能的評估更加精確的評估，而不用基于低通濾波器150和156的特性補償數(shù)字測量值132。
[0044]在圖8中圖示了用于計算可以由回路電流驗證電路124實施的近似的回路電流值樣本164的另一種技術。在一些實施例中，回路電流驗證電路124包括差分求算器180和修正器182。例如，可以在裝置102的存儲器，如存儲器134中存儲的、由微控制器130的所述一個或多個處理器執(zhí)行的軟件中實施差分求算器180和修正器182?？商鎿Q地，可以在過程裝置102的硬件中實現(xiàn)差分求算器180和/或修正器182。
[0045]在一些實施例中，差分求算器180接收當前的數(shù)字測量值132(I(n))和之前的數(shù)字測量值樣本(I (n-Ι))，并計算數(shù)字測量值的變化(ΛΙ = I (n)-1 (n-l))0可以從過程裝置102的存儲器，如存儲器134中獲取之前的數(shù)字測量值樣本I (n-Ι)。
[0046]差分求算器180將數(shù)字測量值樣本的變化Λ I輸出至修正器182。修正器182還接收當前的數(shù)字測量值樣本I (η)和修正因子k，并根據(jù)方程式5計算近似的回路電流值164(1。)。修正因子k可以從過程裝置102的存儲器，如存儲器134中獲取，并且基于低通濾波器150和156的特性。在一些實施例中，觸發(fā)回路電流驗證電路124以響應于數(shù)字測量值132的變化進行這種診斷評估。
[0047]Ic(η) = I (n) _kX Δ I = I (n) _kX (I (η)-1 (n-1)) 方程式 5
[0048]在一些實施例中，修正因子k被在過程裝置102的制造期間確定，且大致對應于測量的回路電流值142的在數(shù)字測量值從其最小值過渡到其最大值時的斜率。在一些實施例中，修正因子k是數(shù)模轉換器146的更新和模數(shù)轉換器158的更新之間的時間周期的函數(shù)，而不是常數(shù)。
[0049]圖9為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于驗證二線式過程控制回路中的回路電流的在過程裝置102中的方法的流程圖。在步驟184中，采用如圖3中所示的過程裝置102的傳感器120檢測過程變量。在步驟186中，數(shù)字測量值132作為檢測到的過程變量的函數(shù)從第一值變化到第二值，如圖4中的頂部圖表所示。隨后，在步驟188中，采用第一低通濾波器150(圖3)將數(shù)字測量值132轉換成模擬測量值138。在一種實施例中，低通濾波器150為數(shù)模轉換電路136的從數(shù)模轉換器146接收輸出信號152的部件，如圖3所示。
[0050]在步驟190中，調整二線式過程控制回路106中的回路電流I。在一些實施例中，對回路電流I的這種調整由回路電流輸出電路122進行，作為模擬測量值138的函數(shù)。
[0051 ] 在步驟192中，檢測回路電流I。在一些實施例中，回路電流I的這種檢測由回路電流測量電路140的電流傳感器154執(zhí)行，該電流傳感器154產(chǎn)生表示回路電流I的輸出。在步驟194中，采用第二低通濾波器156將檢測到的回路電流轉換成測量的回路電流值142。如上所述，低通濾波器156從檢測到的回路電流中去除高頻信號并將過濾后的檢測到的回路電流提供至模數(shù)轉換器158以產(chǎn)生所測量的回路電流值142。
[0052]在步驟196中，基于數(shù)字測量值132以及第一和第二低通濾波器150和156的特性近似測量的回路電流值142，以產(chǎn)生近似的回路電流值164。在一些實施例中，采用上文參照圖6描述的遞歸過程進行步驟196。在一些實施例中，根據(jù)上文參照圖7描述的過程進行步驟196。
[0053]在步驟198中，將近似的回路電流值164與測量的回路電流值142進行比較。在步驟200處，基于所述比較產(chǎn)生診斷信號144。在一些實施例中，步驟198由回路電流驗證電路124進行，如圖5所示。如上所述，在步驟200中產(chǎn)生的診斷信號144例如可以用來指示回路電流I或過程裝置102中的誤差。
[0054]在一些實施例中，診斷信號144觸發(fā)警報的發(fā)出。警報可以采取音頻和/或視覺警報、信息(如，郵件、文本信息等)和/或其它警報的形式。
[0055]在一些實施例中，診斷信號144用作用于檢測到的誤差的補償。例如，可以將診斷信號144反饋至微控制器130，該微控制器130可以調整數(shù)字測量值132以補償該誤差。[0056]本發(fā)明的實施例涉及過程裝置中的回路電流診斷。一些實施例涉及一種過程裝置，包括數(shù)模轉換電路、回路電流輸出電路、回路電流測量電路和回路電流驗證電路。數(shù)模轉換電路被配置為將對應于檢測到的參數(shù)的數(shù)字測量值轉換成模擬測量值。在一種實施例中，數(shù)模轉換電路包括第一低通濾波器?；芈冯娏鬏敵鲭娐繁慌渲脼閷⒍€式過程控制回路上的回路電流作為模擬測量值的函數(shù)進行控制。回路電流測量電路連接至所述過程控制回路并被配置為基于所述回路電流產(chǎn)生數(shù)字回路電流值。在一種實施例中，測量電路包括第二低通濾波器。回路電流驗證電路被配置為基于數(shù)字測量值以及第一和第二低通濾波器的特性近似數(shù)字回路電流值。此外，回路電流驗證電路被配置為基于近似的數(shù)字回路電流值和數(shù)字回路電流值的比較產(chǎn)生診斷信號。
[0057]一些實施例涉及過程裝置中的用于驗證二線式過程控制回路中的回路電流的方法。在該方法中，檢測過程變量。將數(shù)字測量值作為檢測到的過程變量的函數(shù)從第一值改變到第二值。隨后采用第一低通濾波器將所述數(shù)字測量值轉換成模擬測量值。將二線式過程控制回路中的回路電流作為所述模擬測量值的函數(shù)進行調整。檢測二線式過程控制回路中的回路電流，采用第二低通濾波器將檢測到的回路電流轉換成數(shù)字回路電流值?；跀?shù)字測量信號以及第一和第二低通濾波器的特性近似數(shù)字回路電流值?；谒频臄?shù)字回路電流值與數(shù)字回路電流值的比較產(chǎn)生診斷信號。
[0058]雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本領域技術人員將會認識到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在細節(jié)和形式方面進行變化。
【權利要求】
1.一種過程裝置(102)，包括: 過程變量傳感器(120)，所述過程變量傳感器(120)被配置為產(chǎn)生指示檢測到的過程變量的輸出信號(126); 回路電流輸出電路(122)，所述回路電流輸出電路(122)被配置為基于所述輸出信號將二線式過程控制回路(106)上的回路電流控制到一值； 回路電流測量電路(140)，所述回路電流測量電路(140)連接至所述過程控制回路并被配置為基于所述回路電流產(chǎn)生測量的回路電流值(142);和 回路電流驗證電路(124)，所述回路電流驗證電路(124)被配置為基于所述輸出信號和低通濾波器(150，156)的特性近似所述回路電流值，并基于所近似的回路電流值(164)和測量的回路電流值的 比較產(chǎn)生診斷信號(144)。
2.根據(jù)權利要求1所述的過程裝置，包括: 數(shù)模轉換電路(136)，所述數(shù)模轉換電路(136)被配置為將表示所述輸出信號的數(shù)字測量值(132)轉換成模擬測量值(138)，所述數(shù)模轉換電路包括第一低通濾波器(150)；其中回路電流輸出電路被配置為將所述回路電流作為所述模擬測量值的函數(shù)控制；并且 其中回路電流驗證電路被配置為基于第一低通濾波器的特性近似回路電流值。
3.根據(jù)權利要求2所述的過程裝置，其中回路電流驗證電路被配置為基于第一低通濾波器的時間常數(shù)近似回路電流值。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的過程裝置，其中: 回路電流測量電路包括第二低通濾波器(156);并且 回路電流驗證電路被配置為基于第二低通濾波器的特性近似回路電流值。
5.根據(jù)權利要求4所述的過程裝置，其中回路電流驗證電路被配置為基于第二低通濾波器的時間常數(shù)近似回路電流值。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的過程裝置，其中回路電流驗證電路包括: 差分求算器(160)，所述差分求算器(160)具有對應于測量的回路電流值和所近似的回路電流值之間的差的誤差估計輸出(166);和 比較器(162)，所述比較器(162)被配置為比較誤差估計輸出和參考值(168)，并響應于所述比較輸出診斷信號。
7.根據(jù)權利要求5所述的過程裝置，其中回路電流驗證電路被配置為基于下述方程式遞歸地產(chǎn)生所近似的回路電流值(IC2 (η)): Ici (n) =B1XUnHb1XIciO1-1);和 Ic2 (n) = a2XIcl(n)+b2XIC2(n-l)； 其中，η表示當前的樣本，n-Ι表示之前的樣本，I是數(shù)字測量值，B1和Id1是基于第一低通濾波器的時間常數(shù)計算出的，并且a2和b2是基于第二低通濾波器的時間常數(shù)計算出的。
8.根據(jù)權利要求1所述的過程裝置，其中: 所述過程裝置包括數(shù)模轉換電路(136)，所述數(shù)模轉換電路(136)被配置為將表示所述輸出信號的數(shù)字測量值(132)轉換成模擬測量值(138)； 回路電流輸出電路被配置為將所述回路電流作為所述模擬測量值的函數(shù)控制；并且 回路電流驗證電路基于存儲器(134)中存儲的修正因子近似所述回路電流值。
9.根據(jù)權利要求8所述的過程裝置，其中回路電流驗證電路被配置為基于下述方程式近似所述回路電流值:
Ic (η) = I (n) _kX Δ I = I (n) _kX (I (η) -1 (η-1))； 其中，k為修正因子，η表示當前的樣本，n-Ι表示之前的樣本，并且I是數(shù)字測量值。
10.根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的過程裝置，其中二線式過程控制回路為4-20毫安回路。
11.根據(jù)權利要求1-10中任一項所述的過程裝置，其中過程裝置由二線式過程控制回路供電。
12.一種過程裝置(102)中的`用于驗證二線式過程控制回路(106)中的回路電流的方法，包括下述步驟: 檢測(184)過程變量； 作為檢測到的過程變量的函數(shù)將數(shù)字測量值(132)從第一值改變(186)到第二值； 采用第一低通濾波器(150)將所述數(shù)字測量值轉換(188)成模擬測量值(138)； 將二線式過程控制回路中的回路電流作為所述模擬測量值的函數(shù)進行調整(190)； 檢測(192) 二線式過程控制回路中的回路電流； 采用第二低通濾波器(156)將檢測到的回路電流轉換(194)成測量的回路電流值(142)； 基于數(shù)字測量信號以及第一和第二低通濾波器的特性近似(196)測量的回路電流值；以及 基于所近似的回路電流值(164)與測量的回路電流值(142)的比較(198)產(chǎn)生(200)診斷信號(144)。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中近似所測量的回路電流值的步驟包括基于下述方程式遞歸地產(chǎn)生所近似的回路電流值(Ic2): Ici (n) =B1XUnHb1XIciO1-1);和 Ic2 (n) = a2XIcl(n)+b2XIC2(n-l)； 其中，η表示當前的數(shù)字樣本，n-Ι表示之前的數(shù)字樣本，I是數(shù)字測量值，B1和Id1是基于第一低通濾波器的時間常數(shù)計算出的，并且a2和b2是基于第二低通濾波器的時間常數(shù)計算出的。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，還包括從存儲器(134)中獲取^bpajPb2的值的步驟。
15.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中近似所測量的回路電流值的步驟包括將基于第一低通濾波器和第二低通濾波器的特性的修正因子施加至數(shù)字測量值。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括從過程裝置的存儲器(134)中獲取修正因子。
【文檔編號】G08C19/02GK103454485SQ201310063286
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年2月28日 優(yōu)先權日:2012年5月29日
【發(fā)明者】巴倫廷·瓦納科, 帕維尓·施密特, 列昂尼德·別洛夫 申請人:羅斯蒙德公司