[发明专利]用于向自动化技术的现场设备供电的电路系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于向自动化技术的现场设备供电的电路系统。

背景技术

在自动化技术中，经常使用现场设备测量和/或影响过程变量。现 场设备的例子有料位测量仪表、质量流量测量仪表、压力及温度测量 仪表等，它们作为传感器检测相应的过程变量——料位、流量(例如 流速)、压力及温度。

作为执行机构而影响过程变量的现场设备例如包括用于控制管段 中液体流动的阀门或者用于控制容器中料位的泵。

Endress+Hauser公司制造并销售大量这种现场设备。

通常，现代制造工厂中的现场设备通过现场总线系统(HART、 Profibus、Foundation Fieldbus等)连接至上位单元(例如，控制系统或 控制单元)。这些上位单元用于过程控制、过程可视化、过程监控， 以及用于诸如委托现场设备这样的任务。通常，“现场设备”的概念 还涵盖直接连接至现场总线并用于与上位单元通信的单元(例如，远 程I/O、网关、链路设备)。

许多现场设备可以2线制方式获得。在这种情况中，现场设备的 供电与通信使用同一对导线实现。与2线制设备相反，4线制设备需要 额外的导线对用于供电。这自然增加了布线工作。

在2线制仪表的情况中，可用的电力往往有某些限制。输入电压 通常在10～36V之间变化。在4-20mA电流回路的情况中，通常在大 约12V输入电压时例如通常有最小4mA可用。为了能够实现现场设 备中的电力匹配，必须首先确定输入侧可用的电力。这是通过测量端 电压以及已经设定的回路电流的值而完成的。

回路剩余电流必须通过并联的电压调节器排出。另外，DC-DC开 关调节器是必需的，以将输入电压保持为未经调节的直流电压调节器 (DC-DC转换器)常数。直流电压调节器用于向消耗器单元供电，消 耗器单元通常由CPU、测量放大器和传感器构成。同时，直流电压调 节器用于将消耗器单元与2线制供电电压流电隔离。钟控转换器允许 以相对较高的效率进行直流转换。因此，它们通常用于现场设备。

已知的用于现场设备的电路系统也允许电力匹配，具有多个调节 器，它们导致不期望的损耗。另外，各个控制电路较为复杂。为了电 力匹配，在输入侧可用的电力必须首先被复杂地确定。然后，这个信 息必须被传递到消耗器侧。只有这样，才能够引入能量消耗的改变。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于现场设备的电路系统，其不具有上 述缺点，构造特别简单、能够简单地实现电力匹配、并且仅产生很少 的电力损耗。

这个目的通过权利要求1给出的特征实现，如下：

用于向自动化技术的现场设备供电的电路系统，包括具有2线制 连接的输入电路、与其串联的直流电压转换器、和消耗器电路，其特 征在于输入电路包括调制器单元，其与电流调节电路和直流电压转换 器相连并这样控制直流电压转换器，使得从2线制连接接收可调的总 电流I_S。

从属权利要求中给出本发明的具有优点的进一步发展。

本发明的基本思想是为供电而使用经调节的直流电压转换器，其 用于流电隔离并且利用它可以调节从2线制连接接收的电流。在消耗 器侧，测量剩余电流。这是对于可用电力的直接测量。通过简单地将 剩余电流最小化，可以最优地匹配消耗器侧的消耗。

通过电路系统，可以最优地应用在输入侧上可用的电力。

对于信号传输(例如，4-20mA信号)，仅仅有测量值必须从消 耗器单元传输至直流电压转换器的初级侧。在输入侧上可用的电力的 测量并不是必需的。反过来，这种从初级侧到消耗器侧的信息传输也 不是必需的。

原理上，电路系统仅有一个调节器，并且与已知的电路系统相比 产生显著减少的损耗。

附图说明

现在根据附图中给出的实施例解释本发明，附图中：

图1是自动化技术的现场设备以及接收单元的框图；

图2a是本发明的电路系统；

图2b是现有技术的电路系统；

图3是在图2的电路系统中提供的比较器的输出信号的时序图。

具体实施方式