[发明专利]控制信号保护设备

说明书

技术领域

本发明涉及，在过程控制系统中用于控制现场设备的控制信号，更具体地，涉及一种用于保持控制信号的方法和装置。

背景技术

过程控制系统，比如那些用于化学、石油和其他加工厂的，通常包括一个或多个集中或分散的过程控制器，通过模拟，数字，或混合模拟/数字总线，通信耦合至至少一个主站，和一个或多个过程控制和仪器设备。现场设备，比如阀，阀定位器，开关，发射机，和传感器(例如温度，压力，或流速传感器)，在该过程中执行不同功能，比如开或关阀或测量过程参数。该过程控制器接收(通过该通信总线)指示由该现场设备生成的或与其相关的过程测量值或过程变量的信号，基于该接收到的信息实施控制例程，并生成控制信号，该控制信号通过一个或多个总线发送至该现场设备以用于控制该过程的操作。来自该现场设备和该控制器的信息，对于主站执行的一个或多个应用通常是可用的，以使得操作员可以执行关于该过程的期望的功能，比如查看该过程的电流状态，修改该过程的操作等。

执行一个或多个过程控制函数的“智能”现场设备，在过程控制工业中盛行。除了在该过程中执行首要功能(例如监控温度或控制阀位置)，每个智能现场设备包括内存和微处理器。该内存存储有关该设备的数据，该微处理器和该控制器和/或其他设备实施通信，和/或执行例如，自校准，识别，诊断，等次要任务。例如高速可寻址远程传感器()，FOUNDATION^TM现场总线，和控制器局域网络(CAN)协议的一系列标准，开放，数字或混合数字，和模拟通信协议，被开发以使得不同制造商制造的智能设备，在执行一个或多个过程控制功能时可以和另一个通信。

控制信号通常通过输入/输出(I/O)卡，被提供至现场设备，输入输出卡把控制信号转换至适合于被提供控制信号的特定现场设备的期望格式。为了改善控制系统的鲁棒性，控制系统有时使用冗余I/O卡来控制现场设备。在这些控制系统中，当主I/O卡失败时，操作从主I/O卡切换至备用I/O卡。这样的冗余I/O卡配置，通常允许被控制的过程在I/O卡失败无法正常操作时可以继续运行而不产生重大中断。在一些系统中，I/O卡控制器被配置用于周期性地从主I/O卡向备用I/O卡切换，以用于验证备用I/O卡的性能。I/O卡从主I/O卡切换至备用I/O卡(或反之亦然)通常导致提供至该现场设备的控制信号的短暂中断。一些现场设备以不期望的方式响应该控制信号中断。例如，如果该被控制的现场设备是阀，阀控制器可控制该阀移动到不期望的位置，潜在地中断该过程。

发明内容

在第一示例性方面，控制信号保护设备在第一或第二操作模式中操作。在该第一操作模式中，该控制信号保护设备在该控制信号保护设备中的一个或多个储能元件中存储能量。在该第二操作模式中，该控制信号保护设备使用该存储的能量以维持该设备的输出端上的控制信号，比如倘若在该设备的输入端的控制信号有中断时。在一个实施例中，该信号保护设备包括用于控制该设备的操作模式的开关电路。在一方面，该控制信号保护设备还包括控制该开关电路的输入电流监控元件。在这方面，在该设备的输入电流低于阈值时，该输入电流监控元件可使得该设备从该第一操作模式切换至该第二操作模式，并且在该输入电流高于该阈值时，可使得该设备从该第二操作模式切换至该第一操作模式。在一些实施例中，该控制信号保护设备包括用于监控该设备的输出端的电压的电压监控元件。在这方面，当操作于该第二操作模式时，并且该设备的输入端的控制信号缺失，该设备可以维持输出电压处于该电压监控元件指示的电压水平。在另一方面，该控制信号保护设备包括监控该设备的输出端电流的电流监控元件。在这一方面，当操作于该第二操作模式时，该控制信号保护设备可以维持输出电流处于该电流监控元件在该第一操作模式时感应到的电流水平。

进一步根据该第一示例性方面，该控制信号保护设备还可以包括，任意组合，任意一个或多个该下述优选形式。

在一个优选形式，该储能元件包括至少一个电容。

在另一个优选形式，该储能元件包括第一电容和第二电容，且电能从该第一电容和该第二电容被供应至该输出端。

在另一个优选形式，该开关电路响应于进入该信号保护设备的输入电流的变化，控制该操作模式。

在另一些优选形式，该控制信号保护设备还包括电流监控电路。当进入该信号保护设备的电流低于阈值时，该电流监控电路使得该控制信号保护设备从该第一操作模式转换至该第二操作模式，且当进入该信号保护设备的电流高于阈值时，使得该控制信号保护设备从该第二操作模式转换至该第一操作模式。在一个优选形式，该阈值是2mA。