[发明专利]两线制过程控制系统保护装置

说明书

本发明实施例提供了一种两线制过程控制系统保护装置，包括：压力保护模块，用于在气源气压故障时，调整气动驱动器的压力，以驱动过程控制元件，对过程流体进行控制；信号保护模块，用于在控制信号发生故障时，对所述压力保护模块进行控制，以使得压力保护模块调整气动驱动器的压力。无需增加其他保护装置，可以利用现有设备实现在压力和\或控制信号故障时，实现对过程控制元件的驱动，进而实现对过程控制系统保护的目的。同时，由于只采用两线电流环，避免了电流环之间的互相干扰，提高了控制信号传输的可靠性。

技术领域

本发明涉及工业过程控制领域，尤其涉及一种两线制过程控制系统保护装置。

背景技术

工业过程控制系统中，过程控制系统输出动力和控制信号，由相应控制器调节核心过程控制元件——控制阀开度，通过控制流体流量，实现对受控对象的控制。工业过程控制系统具有系统复杂、可靠性要求高的特点，在信号异常时，必须有系统保护装置，控制核心过程控制元件，使过程控制系统处于安全状态。

图1显示了现有的一种过程控制系统保护装置的原理图，现有过程控制系统保护装置一般由信号比较器、电磁阀、气控换向阀等构成，由于采用电磁阀进行控制，需要有电源驱动电磁阀，只能使用于三线/四线制电流环系统中。

在工业过程控制系统中，过程控制信号均采用IEC标准信号。IEC标准规定系统元件间传输的模拟信号为电流传输、电压接收的信号系统，具体为：4～20mA直流电流信号用于信号传输、1～5V直流电压信号用于信号联络；HART协议通过在4～20mA直流信号上叠加不同频率交流信号，实现了模拟信号传输系统中进行数字通信。目前，过程控制系统中控制元件的智能控制器，就是根据上述IEC信号标准，由4～20mA电流信号下限能量驱动，并通过两线制电流环进行模拟\数字信号传输。

现有过程控制系统保护器采用三线/四线制电流环回路。所谓三线/四线电流环回路，是在两线制回路中增加了供电回路，这是由于受到电磁阀的能耗约束，需要额外的电源供电线路。与两线制电流环相比，三线/四线制电流环结构，不但电源的长线传输增加了成本，而且存在电源和控制信号之间干扰问题，降低了过程控制系统可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种两线制过程控制系统保护装置，以解决现有技术中存在的由于三线/四线制电流环结构产生的过程控制系统可靠性低的情况。

第一方面，本发明实施例提供了一种两线制过程控制系统保护装置，其特征在于，包括：

压力保护模块，用于在气源气压故障时，调整气动驱动器的压力，以驱动过程控制元件，对过程流体进行控制；

信号保护模块，用于在控制信号故障时，对所述压力保护模块进行控制，以使得压力保护模块调整气动驱动器的压力。

进一步的，所述压力保护模块包括：气动先导阀和主阀，所述气动先导阀用于在气源气压故障时，驱动所述主阀，对气动驱动器和气路进行切换。

进一步的，所述信号保护模块包括：微功耗先导阀，所述微功耗先导阀用于在控制信号故障时，调整所述主阀切换。

进一步的，所述信号保护模块包括：信号异常检测单元，所述信号异常检测单元，包括：电流/电压转换单元、升压单元和比较单元；

所述电流/电压转换单元，用于将控制信号中的电流转换为对应的电压；

所述升压单元，用于将所述电压进行等比例放大；

所述比较单元，用于将等比例放大的电压与标准电压值进行比较，并根据比较结果输出驱动信号；

所述电流/电压转换单元与所述升压单元电连接，所述升压单元与所述比较单元电连接。