CN1585919A - 用于稳定多个现场设备的电源的方法 - Google Patents
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Abstract
在一种用于稳定多个现场设备S1、S2、S3、A1、A2的电源的方法中，确定各个现场设备S1、S2、S3、A1、A2的电流需求，并且利用相应的控制信号调节现场设备S1、S2、S3、A1、A2的电流消耗，其中，多个现场设备S1、S2、S3、A1、A2连接至数据总线DBL并且被通过数据总线DBL提供电流。这样，各个现场设备S1、S2、S3、A1、A2的电流消耗可以被集中调节并且由此匹配过程条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于稳定多个现场设备的电源的方法。
背景技术
在自动化和过程控制技术中，现场设备经常应用于检测过程变量(传感器)和控制控制变量(致动器)。
已知用于确定流量、加料位、差压、温度等的现场设备。为了探测相应的过程变量，例如质量或体积流速、加料高度、压力、温度等，现场设备紧邻相关过程元件放置。
现场设备发送代表采样过程变量的测量值的测量信号。这个测量信号被发送至中央控制单元(例如，控制室或过程控制***)。通常，整个过程控制从控制单元开始，不同现场设备的测量信号在该控制单元被评估并且基于评估而处理用于致动器的控制信号，然后致动器相应地影响控制的方向。
致动器的一个例子是可控阀，其稳定在一段管线中的液体或气体的流量。
现场设备和控制单元之间的信号传输可以以数字形式发生在数据总线上。已知的用于这种信号传输的国际标准是PROFIBUS、FOUNDATION FIELDBUS和CAN-Bus。在可编程现场设备的情况中，通常使用ASIC(专用集成电路)或SMD(表面安装设备)。
于是，在可编程现场设备的情况中，甚至有更多的“智能”被移入现场，到实际使用的位置。
现场设备的相应控制程序在现场设备中存储在非易失性存储器中，并且在微处理器中执行，该微处理器控制现场设备的操作、测量和控制功能。
通常，通过数据总线向现场设备提供电流。现场设备的电流消耗依赖于多种因素，并且通常在时间上不是恒定的。在获得测量值期间，需要增加的电流需求(峰值负载)。在间歇中，较低的电流需求(基本负载)就足够。每一现场设备的电流消耗由硬件设置在固定的消耗值。通常，为了保证现场设备总是具有对于其所有功能的足够的电流，消耗值对应于峰值负载。这意味着在间歇期间消耗了不必要的电流。
在新近的现场设备中，消耗值处于峰值负载和基本负载之间。然而，这意味着，为了在发生测量的时间期间覆盖能量需求，这些现场设备必须包含一储能器。一旦储能器被完全充满，提供的高于基本负载的能量必须通过无用的转化为热而浪费。
数据总线上仅可以提供一定量的电流(极限值)。即，可以连接至数据总线的现场设备的数目是有限的。独立现场设备的消耗值之和必须不超过极限值。如果尽可能多的现场设备被连接至现场总线，则独立现场设备的消耗值必须保持得尽可能低，并且，这意味着结果是对于独立现场设备的低测量速率。
如果独立现场设备的消耗值必须被降低，因为另一现场设备要连接至现场总线，这可能手动完成，这很昂贵。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种方法，其能够简单、匹配需求且经济地调节各个现场设备的消耗值。
这个目的通过下面的方法得以实现，该方法用于稳定连接至现场总线并且被通过数据总线上的电流供电的多个现场设备的电源，其中每一现场设备的电流消耗是可调的，该方法包括以下步骤：确定连接至数据总线的各个现场设备的电流需求，确定或计算数据总线的电流负载，以及在数据总线上发送用于稳定各个现场设备的电流消耗的控制信号，该电流消耗作为数据总线的电流负载的函数。
本发明的一个基本想法是基于数据总线的电流负载控制提供给包括所有现场设备在内的多个现场设备的电流。这样，连接至数据总线的现场设备的数目能够增加(节约成本)，或者现场设备的测量速率能够增加。
控制信号可以具有优点地从过程控制***或一个现场设备中发出。
在本发明的进一步发展中，控制信号可以从连续的授权的现场设备发出。
本发明还包括用于执行该方法的设备。
附图说明
现在将根据附图，更加详细的解释本发明，附图中：
图1示意性地表示了具有多个现场设备的数据总线***；和
图2示意性地表示了一现场设备。
具体实施方式
图1显示了包括多个现场设备和一过程控制***PLS的数据总线***DBS。现场设备包括传感器S和致动器A。数据总线的参与者连接在现场总线DBL上。过程控制***PLS通常放置在控制室中，整个过程控制从该控制室集中发生。传感器S和致动器A“现场”放置在分离的过程元件(罐、加料设备、管线等)处。传感器S1、S2和S3在每一情况中在一特定过程元件处检测例如过程变量温度T、压力P和流量F。致动器A1和A2是例如阀控制器，其稳定通过一段管线的液体或气体的流量。根据国际标准传输技术(例如RS 485或IEC1158)，利用特殊协议(例如，PROFIBUS或FOUNDATIONFIELDBUS，CAN-Bus)，以已知的方式进行过程控制***PLS、传感器S和致动器A之间的数据通信。
仅有一定量的电流(极限值)可以在数据总线上提供。这依赖于应用(Ex-区，非Ex-区)。
图2更具体地显示了作为现场设备的一个例子的传感器S1。传感器S1直接连接至数据总线DBL。连接是利用T联结器T实现的，该T联结器T在数据线DL1上与现场总线接口FBS连接。现场总线接口FBS通常也被称为媒体访问单元(MAU)，其支持对应于所选择的传输技术的所有发送和接收功能，并且负责传感器S1的电流供应。数据线DL2从现场总线接口FBS引至通信单元KE，通信单元KE读取来自数据总线的电报或者其自身将电报写至数据总线。通信单元KE通常为调制解调器-ASIC形式提供，在数据线DL3上连接至微处理器μP。μP的控制程序存储在非易失性存储器EE中，该非易失性存储器EE是电可擦除且可重编程的存储器(Flash-Memory或Flash-EPROM)。微处理器μP还与接口S连接，该接口S用于连接至外部存储单元，例如便携式个人计算机。来自外部存储器的控制程序和数据可以通过接口S传输至现场设备。另外还有以存储器(RAM)和一显示及操作单元AB连接至该μP。另外，微处理器μP还通过A/D转换器AD与测量值接收机MWA连接。A/D转换器将接收机MWA的模拟测量信号转换为数字测量信号，该数字测量信号在微处理器μP中经处理。
控制线SL从微处理器μP的控制输出A1延伸至开关SR，该开关SR与现场总线接口FBS的控制输入E1连接并且通过多个可交替选择的电阻R1、R2、R3、R4接地。还可以想象到，电阻的持续调节。
调节的其它可能是场效应晶体管或可控电流及电压源。
现场总线接口FBS负责传感器S1的整个电流供应。
根据本发明，传感器S1的电流供应作为控制输入E1和接地零点之间的电阻的函数，是可变的。传感器S1的电流需求依赖于此刻是否得到测量值。在测量阶段期间，需要增加的电流需求(峰值负载)。在测量暂停期间，较低的电流供应(基本负载)通常是足够的。
现在详细解释本发明的方法。在方法的第一个步骤中，由此刻工作的控制单元确定连接至数据总线DBL的各个现场设备的电流需求。工作控制单元可以是过程控制***PLS或现场设备S1、S2、S3、A1或A2中的一个。电流需求的确定还可以由服务技术员完成或者在设备打开时由控制单元完成。
在填充罐期间，可以需要增加加料位传感器的测量速率，以保证安全加料。为了得到较高的测量速率，需要较高的电流消耗。
连接至数据总线DBL的现场设备的电流负载被确定或计算。
另外，还可以检测可能的过载。
在方法的下一步骤中，控制信号被发送至相应于数据总线的电流负载的各个现场设备。这些控制信号稳定各个现场设备的电流消耗。
这样，各个现场设备的电流消耗可以与过程条件匹配。
控制信号可以或者由过程控制***PLS产生，或者在另一实施例中由一个现场设备而产生。
还可以想见授权的传递，以产生从一个现场设备到另一现场设备的控制信号。
本发明还包括用于执行本发明的方法的设备。
在另一实施例中，连接至现场总线DBL的所有现场设备都在基本电流模式中操作。只有拥有授权(令牌)的一个或多个现场设备被允许切换为峰值负载模式。随着授权(令牌)的传递，特定的现场设备自动切换回基本电流模式。还可以想见现场设备之间的多个令牌的传递。
Claims (7)
1、用于稳定连接至数据总线(DBL)并被通过数据总线(DBL)提供电流的多个现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)的电源的方法，其中现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)的电流消耗是可调的，该方法包括步骤：
a)确定连接至数据总线(DBL)的现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)的电流需求，
b)根据情况确定或计算现场总线(DBL)的电流负载，以及
c)在数据总线(DBL)上传送用于稳定各个现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)的电流消耗的控制信号，该电流消耗作为数据总线(DBL)的电流负载的函数。
2.根据权利要求1的方法，其中控制信号从过程控制***(PLS)发出。
3.根据权利要求1的方法，其中控制信号从现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)之一发出。
4.根据权利要求3的方法，其中对于传送控制信号的授权从一个现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)传递至另一个。
5.用于稳定连接至数据总线(DBL)并被通过数据总线(DBL)提供电流的多个现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)的电源的方法，其中现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)的电流消耗是可调的，该方法包括步骤：
a)在基本电流模式中操作没有授权的现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)，
b)在峰值电流模式中操作现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)中具有授权的一个，以及
c)将授权传递至另一现场设备(S1、S2、S3、A1、A2)。
6.用于执行如上面任一权利要求所述的方法的设备。
7.现场设备，其在数据总线(DBL)上连接至一过程控制***(PLS)，并被通过数据总线提供电流，其特征在于，该现场设备的电流消耗是可以在现场设备处手动调节的。
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