[实用新型]在过程控制设备中的保护电路以及过程控制设备

说明书

技术领域

本公开指向过程控制设备电路，更具体地指向输入保护电路，该保护电路用于通过模拟电流环路进行控制或者通知(signaled)的设备。

背景技术

模拟电流环路比如4-20mA电流环路或者过去的10-50mA电流环路，通常用于将信号(例如，测量所得的传感器值、控制值等)发送给过程控制设备(比如致动器阀、马达转速控制器、面板仪器等)。在典型的场景中，传感器或者控制器分别提供代表指示值(比如测量值(例如，温度、压强等))或者设定值的输出电压，而传送器将该输出电压转换为封闭的电流环路中的成比例的4-20mA电流。随后，过程控制设备接收该4-20mA电流信号并通过内部电阻处理该信号，该信号可通过过程控制设备的模拟输入容易地进行测量。

一些从电流环路接收信号的过程控制设备依靠于来自电流环路自身的电源，但是其他设备从独立的运行电源(operating source)接收功率。在过去，过程控制设备比如位于远程石油结构或者气体结构中的现场仪器，依赖于气动电源。在这些情况下，仪器只要有用于发送信号目的的小电流源(4-20mA)就可以运行，同时该仪器的其他部件被气动地供电。

然而近年来，大量的现场仪器或过程控制设备依赖于与4-20mA电流环路独立的运行电源。例如，即使一些阀致动器通过4-20mA电流环路接收控制信号，这些致动器也依赖于电压输入(比如+10V和-10V)运行。照此，可能出现4-20mA电流被施加给该仪器而某些部件却没有由对应的运行电压源供电的情况，比如在电源故障期间。这种情况常常导致敏感电子部件(例如，集成电路)的损坏。

实用新型内容

本实用新型提出了一种用于过程控制设备(比如阀致动器)的保护电路，从而防止对设备部件的损坏。

本实用新型一方面公开了一种用于保护过程控制设备的部件的保护电路，包括可操作地接收与指示值成比例的电流的电流环路输入端，以及被配置为耦接至电压源并从该电压源接收初级电压信号的运行电压输入端，该运行电压输入端此外可操作地为该部件供电，以使过程控制设备根据指示值运行以控制过程。该保护电路进一步包括多个保护电路部件，该多个保护电路部件被配置为，当初级电压信号低于第一阈值时，从电流环路输入端向该部件提供次级电压信号，并且当初级电压信号高于第一阈值时，从运行电压输入端向该部件提供初级电压信号。

优选的，所述保护电路进一步包括分压器，被配置为按预定因子划分所述电流环路输入端的引线脚两端的电压。

优选的，所述多个保护电路部件进一步被配置为：钳制所述过程控制设备的输出端，以使当所述运行电压输入端低于所述第一阈值时，所述输出端不能达到正电压；并且防止所述输出端达到大于第二阈值的负电压。

优选的，所述第二阈值是二极管两端的电压降。

优选的，所述电流环路输入端接收4-20mA电流环路信号，并且被配置为向所述过程控制设备提供与所述指示值成比例的电流值。

优选的，所述指示值代表传感器输出。

优选的，所述指示值是来自控制器的设定值。

优选的，所述部件包括集成电路。

优选的，所述部件包括多个部件。

优选的，所述多个保护电路部件包括被配置为将来自所述电流环路输入端的电源分发给所述多个部件的总线。

本实用新型另一方面公开了一种过程控制设备包括集成电路部件，耦接至该集成电路部件的电压输入端的运行电压源，以及具有电流环路输入端的保护电路。该保护电路被配置为，当初级电压信号低于第一阈值时，从电流环路输入端向该部件提供次级电压信号，并且当初级电压信号高于第一阈值时，从运行电压源向该部件提供初级电压信号。

优选的，所述过程控制设备包括：分压器，被配置为按预定因子划分所述电流环路输入端的引线脚两端的电压，以使所得电压能够应用于所述集成电路部件，而不损坏所述集成电路部件。

优选的，所述电流环路输入端接收4-20mA电流环路信号，并且被配置为向所述过程控制设备提供与指示值成比例的电流值。

优选的，所述指示值代表传感器输出。

优选的，所述指示值是来自控制器的设定值。

通过采用本实用新型的技术方案，当缺乏运行电压源时，模拟电流环路可以为过程控制设备供电，以使当来自模拟电流环路的信号应用于未被供电的过程控制设备时，该过程控制设备的部件不被损坏。

附图说明