(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリード線を有する少なくとも一つの温度センサとともに動作可能なプロセス温度送信機であって、
前記少なくとも一つの温度センサに動作可能に接続可能で、前記少なくとも一つの温度センサの電気的パラメータを示す情報を提供する測定回路と、
前記測定回路に接続されて、前記情報を取得してプロセス温度出力を提供するコントローラと、
前記複数のリード線の各々に対して試験電流を同時にかつ個別に注入するように構成された電流源と、
前記複数のリード線の各々の上の電圧応答を同時にかつ個別に検出し、前記複数のリード線の各々の上の電圧応答に基づいて、前記少なくとも一つの温度センサに関連する診断結果の情報を提供するように構成された診断回路を具備したプロセス温度送信機。
【請求項２】
前記温度センサが、RTDである請求項１に記載のプロセス温度送信機。
【請求項３】
前記複数のリード線が、４つのリード線を含む請求項１に記載のプロセス温度送信機。
【請求項４】
前記診断結果の情報が、電気的短絡を示す請求項１に記載のプロセス温度送信機。
【請求項５】
前記診断結果の情報が、オープン状態のリード線を示す請求項１に記載のプロセス温度送信機。
【請求項６】
前記診断結果の情報が、センサの劣化を示す請求項１に記載のプロセス温度送信機。
【請求項７】
前記診断結果の情報が、固有のリード線抵抗およびシステム静電容量によって各リード線上に生成される時定数を示す請求項１に記載のプロセス温度送信機。
【請求項８】
前記複数のリード線の各々に対して試験電流を同時にかつ個別に供給するための前記電流源が、アナログ−デジタルコンバータ用途の特定用途向け集積回路（ASIC）内に配置されている請求項１に記載のプロセス温度送信機。
【請求項９】
前記診断結果の情報が、前記複数のリード線の各々の上の電圧応答の上昇時間に基づいている請求項１に記載のプロセス温度送信機。
【請求項１０】
前記診断結果の情報が、前記複数のリード線の各々の上の電圧応答の下降時間に基づいている請求項１に記載のプロセス温度送信機。
【請求項１１】
前記診断結果の情報が、前記複数のリード線の各々の上の電圧応答の上昇時間にも基づいている請求項１０に記載のプロセス温度送信機。
【請求項１２】
プロセス温度送信機と接続される少なくとも一つの温度センサの接続部を診断する方法であって、
前記少なくとも一つの温度センサの複数のリード線の各々に対して試験電流を同時にかつ個別に注入すること、
前記少なくとも一つの温度センサの前記複数のリード線の各々の上の電圧応答を同時にかつ個別に検出すること、
前記複数のリード線の各々の上の電圧応答に基づいて、前記少なくとも一つの温度センサに関連する診断結果の情報を生成すること、
を含む方法。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの温度センサが、複数の温度センサを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の温度センサが、RTDである請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記診断結果の情報が、電気的短絡を示す請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記診断結果の情報が、オープン状態のリードを示す請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記診断結果の情報が、センサの劣化を示す請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記診断結果の情報が、前記複数のリード線の各々の固有のリード線抵抗およびシステム静電容量によって生成される時定数を示す請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法が、温度センサによる温度測定前に実行される請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
複数のリード線を有する少なくとも一つの温度センサとともに動作可能なプロセス温度送信機であって、
前記少なくとも一つの温度センサの前記複数のリード線の各々に対して試験電流を同時にかつ個別に注入するための手段と、
前記少なくとも一つの温度センサの前記複数のリード線の各々の上の電圧応答を同時にかつ個別に検出するための手段と、
前記複数のリード線の各々の上の前記電圧応答に基づいて、前記少なくとも一つの温度センサに関連する診断結果の情報を生成するための手段を具備するプロセス温度送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業プロセスにおけるプロセス変数を監視するために使用されるタイプのプロセス変数送信機に関する。より詳細には、本発明は、プロセスの温度を感知するために使用されるプロセス変数送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス工業では、化学、ポンプ、石油、薬品、食品、およびその他の製造プラントにおける固体、スラリ、液体、蒸気、および気体などの物質に関係するプロセス変数を監視するために、プロセス変数送信機を使用する。プロセス変数は、圧力、温度、流量、レベル、濁り、密度、濃度、化学成分、およびその他の特性を含む。プロセス流体温度送信機は、感知されたプロセス物質の温度に関する出力を提供する。制御室に温度制御ループを接続し、またはその出力を別のプロセス装置に伝達することにより、そのプロセスを監視し、そして制御することができる。プロセス流体の温度を監視するために、送信機は、熱電対、または抵抗温度素子（RTD）のような温度センサを含む。
【０００３】
温度測定用途では、温度測定が正しくないときを識別することが重要である。これは、リード線やセンサの破損、過度のライン抵抗、または短絡状態によって起こり得る。一般的に、温度センサとプロセス温度送信機との間に、故障または機能低下の原因となる数多くの接続ポイントがある。いくつかの商業的に入手可能なプロセス温度送信機は、示度を提供する前に、温度センサ接続部の完全性を検証する。診断を含む温度送信機の例は、カークパトリック（Kirkpatrick）他の、「熱電対診断を有する２線流体温度送信機」という名称の米国特許第６，５５６，１４５号（特許文献１）、キャッスル(Castle)の、「故障検出を有するコンピュータ化された遠隔抵抗測定システム」という名称の米国特許第５，３１７，５２０号（特許文献２）、カークパトリックの、「プロセス制御システムにおける温度送信機用オープンセンサ診断システム」という名称の米国特許第５，７０３，５７５号（特許文献３）、その他に開示されている。
【０００４】
温度送信機で使用されている、このような一つの診断技術は、多数の測定値を収集することに基づいている。これらの測定値は、各導体を独立に試験するために、プロセス温度送信機によって逐次収集される。オープン（開状態の(open)）センサおよび過度のライン抵抗の試験のため、プロセス温度送信機は、温度センサのリード線の各々に、個別に、電流パルスを加え、その結果の電圧を測定することができる。測定された電圧が閾値を超えていたならば、故障が同定される。リード線または温度センサ素子がオープンしていると、電流パルスは、測定される電圧を、閾値を超えるだけ十分に高くする。リード線が適正に接続されていて、かつセンサ素子が損傷していなければ、電流が流れる経路が提供されて、感知される電圧は、閾値より下に留まる。それは、適正な接続を示している。４線のRTDでは、RTDの完全性を評価するために、３つのオープンセンサ測定値を必要とする（１本の線は、電流戻り経路用の回路共通帰路に常に接続される）。
【０００５】
線が傷ついたRTD温度センサは、振動にさらされることにより短絡しやすい。このような振動は、大きさが高い瞬間的なもの、持続的で、大きさがより低いもの、またはその両方を含む。短絡したセンサ状態を試験するために、温度感知素子の抵抗測定値が取得される。抵抗測定値が、ソフトウェアによって設定された閾値より低ければ、センサは短絡していると識別される。このプロセスは、この状態を識別するため、３つの測定値点を必要とし、２００ミリ秒程度かかる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，５５６，１４５号
【特許文献２】米国特許第５，３１７，５２０号
【特許文献３】米国特許第５，７０３，５７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
温度センサの診断を改善する要求が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、プロセス温度送信機用の診断を提供する。本発明は、種々の形態において、温度センサの状態を迅速かつ正確に決定するための方法および装置を提供し、それは、送信機が、温度センサに適切に接続されていることを検証することを含む。
プロセス温度送信機は、複数のリード線を有する少なくとも一つの温度センサとともに動作可能である。この温度送信機は、少なくとも一つの温度センサに動作可能に接続されて、該温度センサの電気的パラメータの指示を提供する測定回路を含む。コントローラ（制御装置）は、測定回路に接続され、前記指示を取得してプロセス温度出力を提供する。電流源は、複数のリード線に試験電流を同時に加える。診断回路は、各リード線上の電圧応答を測定して、温度センサの診断指示を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態は、オープンおよび／または短絡したセンサ状態またはその他の機能低下を検証するために、複数の、好ましくは全ての温度センサ線を、同時に試験する方法および装置を広く提供し、それにより、センサの評価時間を低減し、または最小にすることを可能にする。以下に説明する診断は、各温度センサ測定の前に、または選択された間隔で、もしくは必要に応じてその他の時間に、実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】プロセス流体温度送信機の環境の図である。
【図２】プロセス流体温度送信機１２の概略図である。
【図３】プロセス流体温度送信機のシステムブロック図である。
【図４】温度センサに対する電気的接続を示す模式図である。
【図５】診断中のRTDのリード線上の入力電圧を示す信号図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に従う、温度センサの試験方法の流れ図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に従う、センサ劣化を診断するための種々の信号を生成する配列を示す概略図である。
【図７】本発明の一実施形態に従う、短絡した温度センサを試験するための配列を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１および図２は、本発明の実施形態に従う、２線プロセス流体温度送信機の環境を示す。図１は、プロセス流体温度送信機１２を含むプロセス流体制御システム１０を示す。図２は、２線プロセス制御ループ１６によって制御室１４（電圧源と抵抗とでモデル化されている）に電気的に接続されたプロセス流体温度送信機１２を含むプロセス制御システム１０を示す。送信機１２は、パイプ１８のようなプロセス流体容器の上に搭載されて結合される。送信機１２は、プロセス流体プロセスパイプ１８の温度を監視し、温度情報を、ループ１６を介して制御室１４に送信する。送信機１２は、端子１７（図３に示される）を通してループ１６に接続可能である。プロセス制御ループ１６は、２線プロセス制御ループとして示されている。このような構成では、情報の伝送と送信機１２への電力供給の両方のために同じ２本の線が使用される。例えば、送信機１２は、感知された温度を表すように、２線ループ上のアナログ電流レベルを制御する。このような一つのプロトコルは、ハート「HART（登録商標）」通信プロトコルである。しかし、本発明は、この特定の２線の実施に限定されず、どのような形式のプロセス制御ループでも用いることができる。もう一つのプロセス制御ループの例は、情報を無線によって送信する無線プロセス制御ループである。無線通信技術の一例は、IEC６２５９１に従う無線ハート「HART（登録商標）」に従ったものである。標準イーサネット(登録商標)、光ファイバ結合、またはその他の通信チャンネルもまた使用することができる。
【００１２】
図３は、本発明の実施形態に従うプロセス流体送信機１２のシステムブロック図である。送信機１２は、電源モジュール２０、ループ通信機２２、RTD入力部２４、測定回路２６、電流源２８、およびコントローラ３０を含む。送信機１２は、RTD３２に接続され、RTD３２から電圧測定値を取得し、その測定値を計算されたプロセス流体温度に関連付ける。それから、送信機１２は、計算されたプロセス流体温度を、２線プロセス制御ループ１６上に提供する。
【００１３】
電源モジュール２０は、送信機１２内に配置されて、２線制御ループ１６に接続可能である。モジュール２０は、ループ１６から受け取った電力を、送信機１２の種々の構成要素に適合するように調整する。電源モジュール２０を使用することにより、送信機１２は、プロセス制御ループ１６から受け取った電力だけで動作することができる。モジュール２０は、例えば、DC-DC電力調整装置のような周知の電子装置で構成することができる。いくつかの実施形態では、ループ１６上で、４ないし２０ｍAの間のアナログ信号を用い、モジュール２０は、４ミリアンペア以下の状態にして、送信機１２内のその他の構成要素に提供する。さらに、モジュール２０は、ループ１６から受け取った電気的ノイズがその他の構成要素に到達するのを防止するように適合されることができる。
【００１４】
ループ通信機２２は、２線プロセス制御ループ１６に接続可能であり、ループ１６を通して通信するように構成される。通信機２２は、当該技術分野で一般的に周知のタイプのものでよい。例えば、通信機２２は、アナログ通信、デジタル通信、またはそれらの二つの組み合わせを提供できるように適当に選択することができる。上述したように、このような、アナログおよびデジタル通信の組み合わせの一つは、Highway Addressable Remote Transducer（ハート「HART（登録商標）」）プロトコルとして知られている。ハート「HART（登録商標）」プロトコルの一つのバージョンでは、４−２０ｍAアナログ信号上にデジタル信号を重畳する。このようなプロトコルによって、対象の主たる変数を、アナログモードのような一つのモードで提供することができ、一方、診断信号を、その他のモードで提供することができる。しかし、本発明は、純粋にアナログ通信を用いても、純粋にデジタル通信（FOUNDATION（登録商標）Fieldbusによって提供されるような）を用いても実施することができ、また、無線プロトコルを用いても実施することができる。
【００１５】
送信機１２は、また、RTD入力部つまり端子ブロック２４を含む。入力部つまり端子ブロック２４は、RTD３２に対して取り外し可能な電気的接続を提供する。一般的に、この接続は、４線接続を提供し、これにより、RTDに対するケルビン（Kelvin）接続を得ることができる。ケルビン接続では、２線がRTDを通して電流を送るために使用され、一方、第２の対の線がRTDを横切る電圧を感知するために使用される。当該技術分野で知られているように、これにより、抵抗測定値における誤差が低減される。
【００１６】
測定回路２６は、送信機１２内に配置されて、電流源２８により流された電流に応答して、RTD３２を横切る電圧を測定するように適合される。測定回路２６は、増幅器および／またはアナログ・デジタル変換器を含んでもよい。電流源の動作は、診断の目的に関連して、以下で、より詳細に説明される。
【００１７】
電流源２８は、入力部２４、電源モジュール２０、および制御器３０に接続される。電流源２８は、入力部２４に接続されたRTDを通して既知の診断電流を通過させることができる適当な回路であれば、どのようなものでもよい。１マイクロアンペア程度の低い診断電流を使用することができる。例えば、電流源２８は、精密半導体電流素子、またはそのようなものでよい。電流源２８は、RTDを通して直流（DC）または交流（AC）を通過させるように適合されることができる。さらに、電流源２８は、測定回路２６によって随意に電流を測定できるように、既知の抵抗を通る未知の電流を供給する回路でもよい。診断モードの間、電流源２８は、RTD３２を通して診断電流を通過させる。診断電流は、RTD３２を通って何れか一方向に通過することができ、また、交互に、RTD３２を通って反対方向に通過することもできるように適合される。診断電流がRTD３２を通過している間、測定回路２６は、RTD３２を横切る電圧、したがって、RTD３２の抵抗に関連する信号をコントローラ３０に提供する。
【００１８】
コントローラ３０は、送信機１２内に配置されて、電源モジュール２０、ループ通信機２２、測定回路２６、および電流源２８に接続される。コントローラ３０は、測定回路２６から受け取った電圧情報をプロセス流体の温度に関連付けることができ、そしてRTDの診断を提供することができる適当な回路であれば、どのようなものでもよい。具体的には、コントローラ３０は、マイクロプロセッサ、またはそのようなものでよい。通常の動作時、電流源２８は、RTD３２を通して電流を通過させ、測定回路２６は、その結果の電圧を測定する。コントローラ３０は、適当な等式またはルックアップテーブルを用いて、測定回路２６から受け取った情報をプロセス流体の温度に関連付ける。それから、コントローラ３０は、プロセス変数が２線プロセス制御ループ１６によって通信されるように、プロセス変数出力情報をループ通信機２２に通す。
【００１９】
動作中、RTDが故障するか、RTDに対する電気的接続が故障するか、または関連する測定回路が故障するかする可能性がある。背景の項で説明したように、このような故障を検出するための種々の技術が知られている。しかし、これらの技術の多くには限界がある。例えば、プロセス温度が、急に変化することがある。これは、問題がプロセス内で起きているとき、特にそうである。また、問題が生じていない状態でも、プロセス温度の示度を迅速に提供することは、プロセス内の分析を改善させ、それによって、診断および／または最適化を促進する。しかし、いくつかの従来の診断技術では、温度測定値が得られない期間の時間が莫大になる可能性がある。
【００２０】
いくつかの従来技術における診断技術では、温度センサが故障しているかどうかの決定に比較的長い時間がかかる。３つの測定を行うオープンセンサ検出の場合、４線RTDセンサにつきそれぞれ約６０ミリ秒必要となる。いくつかの温度送信機では、この時間を、一般的なハードウェアの制限である２０ミリ秒程度に低減させている。しかし、いくつかの温度送信機では、８つの３線RTDセンサの測定をし、各センサに対して、検出のために２オープンセンサスキャンを必要とすることがあるので、送信機は、オープンセンサ検出のために、センサにつき少なくとも４０ミリ秒、つまり合計で３２０ミリ秒費やさなければならない。
【００２１】
いくつかの温度送信機の別の制限は、最後の測定値が計算されるまで、RTDセンサが短絡しているかどうかを決定することができないことである。高密度装置では、この時間は重大な意味を持つ（センサ毎に〜２００ミリ秒）。
【００２２】
プロセス温度送信機における別の誤差源は、センサ線の静電容量（キャパシタンス）によるものである。それは、センサのケーブルが機能低下した場合に増大し、その結果、測定時定数が増大する。測定ループ内の増大した時定数は、A／D変換器内に設定されている時間パラメータを不十分に整定するため、不正確さの原因となり得る。この状態は、オープン指示のためのセンサ線の簡単な試験によっては検出することができない。この状態は、オペレータが手動で測定システムの正確さを評価した場合にのみ検出可能である。さらに、プロセス温度送信機内の静電容量もまた増大することがある。
【００２３】
本発明の実施形態では、同時に、各センサリード線上に電流を注入し、これらのリード線の電圧特性を監視することによって、複数のセンサリード線が同時に試験される。この技術は、オープン、短絡、および性能低下の、センサの全ての状態を同時に（並行して）決定するために使用することができる。本発明の実施形態は、A/D特定用途向け集積回路（ASIC）の内部または外部で実行することができる。
【００２４】
図４は、本発明の実施形態に従う、送信機１２内のオープンセンサ診断回路７０の概略図である。このオープンセンサ診断回路７０は、複数のリード線を同時に試験するために、RTD３２に接続される。回路７０は、A/D変換器内やA/D変換ASIC内に提供することができ、また、送信機１２のようなプロセス温度送信機内の回路部分として単純に提供することができる。回路７０は、端子ブロック２４の端子８０，８２、８４および８６のそれぞれに接続される入力部７２、７４、７６および７８を有する。RTD３２の４本のリード線の各々は、端子ブロック２４上のそれぞれの端子に接続される。スイッチ９２の閉時には、電流源出力部２８からの電流が、RTD３２の全てのリード線に同時に結合される。図４に示されるように、RTD３２の各リード線は、オープンセンサ状態を評価するために、外部リード線電圧を閾値と比較する比較器回路９６A、９６B、９６Cおよび９６Dのそれぞれに接続される。複数の、好ましくは全てのリード線が同時に試験される。ここで使用しれたように、「同時に（at the same time）」すなわち「同時に（simultaneously）」試験されるとは、試験電流が複数のリード線を通って同時に流れることを意味する。したがって、比較器出力９６Aないし９６Dの試験が、コントローラ３０のプロセッサのプログラムの実行によって逐次起こるとしても、マイクロコントローラサイクルは、それより前の逐次のリード線試験より速いので、このような試験は、同時に起こっていると言える。全てのリード線が適正に接続されていて開放されていなければ、各々の比較器９６Aないし９６Dは、それぞれの入力部７２、７４、７６、７８の電圧が、その基準端子に与えられた電圧を超えていることを示す信号を生成する。しかし、リード線の一つが開放されていると、その比較器の入力に、期待された電圧がみられない。
【００２５】
別の実施形態では、診断回路７０は、アナログ・デジタル変換器を含む。このような構成では、アナログ・デジタル変換器は、接続部７２、７４、７６および７８からの出力を、逐次に、非常に速い方法で、デジタル化する。それから、閾値との比較が、プログラムの指示に従ってマイクロプロセッサ内で実行される。このような構成では、デジタル化された値が、メモリなどに格納されている一つ以上の閾値と比較される。これらの閾値は、特定の用途またはその他の基準に基づいて変更することができる。
【００２６】
図５は、診断中のRTDのリード線上の入力電圧を示す信号図である。機能低下したセンサの試験は、オープンセンサの試験と同様であり、同じ回路を使用できる。試験電流を単に流すのに代えて、試験電流は、コントローラの各クロック周期でパルス化される。センサを通る試験電流が一旦パルス化され、そしてリード線が適正に接続されているとすると、電圧の段階的変化１０８がセンサ入力接続部において検出される。この段階的な変化の大きさと時定数は、図４に参照番号１０４でモデル化して図示している、システム内に存在する抵抗と静電容量に依存する。センサの線が接続されていないとすると、診断回路は、予期される電圧変化を検出しない。過度の線抵抗および／または静電容量があると、上昇時間計数期間１１５は長くなる。オープンセンサ試験出力は、各クロック周期でサンプリングされ、閾値１１４に到達しているかどうかが決定される。低閾値入力１１２より上で、かつ高閾値１１４より下である各サンプルは、累積されてクロック信号に基づく計数値として提供され、それは、その他の品質企画（qualification schemes）用の送信機によってさらに使用することができる。参照番号１１６で示しているように、下降時間を、同様に、反転された閾値とともに、累積してもよい。生成されたクロック計数値は、予期された値または関連する時間増分と比較されて、機能低下したセンサを指示するために使用される。このようして、感知された電流パルスの上昇時間と下降時間とを監視することによってセンサの劣化を決定することができる。これは、温度送信機１２が、各特定のリード線上に固有のリード線抵抗およびシステム静電容量によって生成される時定数を監視することを可能にする。
【００２７】
図６Ａは、本発明の実施形態に従う、温度センサの試験方法を示す簡単化された流れ図である。方法１２０は、ブロック１２２で開始し、制御は、カウンタをゼロに初期化するブロック１２４を通過する。次に、ブロック１２６において、試験されるリード線上に予め存在している電圧をVinput_t0としてラッチする。ブロック１２８では、試験電流がリード線に流される。上述したように、この試験電流は、好ましくは、コントローラまたは試験を指示するマイクロプロセッサのクロック周波数で流される電流パルスである。ブロック１３０では、調節された電圧(Vadjusted）が入力電圧(Vinput)と比較される。調節された電圧は、予め存在していてラッチされた入力電圧Vinput_t0と図４に参照番号１１４で示されたオープンセンサ閾値電圧(VOS_thresh)との合計である。比較の結果、Open_Test_Out信号が生成される。例えば、この信号は、VinputがVadjustedより小さい場合には「偽（false）」であり、VinputがVadjustedと同じか大きい場合には、「真（true）」である。これら種々の信号の生成および動作は、また、図６Ｂに示した表現中に図示されている。ブロック１３２では、方法１２０は、コントローラまたは試験を指揮するマイクロプロセッサのクロックの各上昇端でOpen_Test_Out信号の状態をサンプル、試験、さもなければチェックする。ブロック１３４において、オープンのOopen_Test_Out信号が高い（ハイ）と決定されたならば、方法１２０は、ブロック１３６で終了する。しかし、ブロック１３４で、Open_Test_Outが高くないと決定されたならば、COUNTERの値は、クロック信号に基づいて増加され、そして、制御は、ブロック１３２に戻る。このようにして、方法１２０は、Open_Test_Out信号が高くなるまで繰り返す。この時点で、COUNTERは、試験の始めとOpen_Test_Out信号が高くなった瞬間との間に発生されたクロックパルスの数を示す。このようにして、COUNTERの値は、試験されているリード線上に固有のリード線抵抗とシステム静電容量とによって生成される時定数を示す。同様の試験は、電流パルスが除去されたときの下降時間を監視するために用いることができる。カウンタはまた、高い閾値または低い閾値が到達されなかったことを示す最大値と比較されてもよいことが留意される。
【００２８】
図７は、本発明の実施形態に従う、短絡した温度センサを試験するための配列を示す図である。短絡したセンサを試験するために、回路７０は、RTD素子３２の両側の、選択されたリード線の間の電圧差を監視する。センサが短絡した状態であるかどうかを決定するため、送信機で指定された電圧閾値が使用されて、この差電圧と比較される。一旦、差電圧が閾値を超えたならば、この回路は、センサが短絡していないことを示す。図７に示された配列は、RTD３２の温度感知素子の対抗する両側に配置された一対のリード線を使って動作する。第１のリード線上の電圧（Vlead1）が測定されて、差ノード１４０に入力される。第２のリード線上の電圧（Vlead2）もまた差ノード１４０に入力され、したがって、ノード１４０の出力１４２は、Vlead1とVlead2の差である。ノード１４０の出力は、予め選択された短絡回路電圧閾値（Vshort_thresh）とともに差ノード１４４に入力される。ノード１４４の出力は、（Vlead1-Vlead2）がVshort_thresh)を超えたかどうかを示し、RTDが短絡状態にあるかどうかを示す。
【００２９】
上述された技術と回路配列は、温度送信機が、例えばRTDのような温度センサが正しく接続されていて機能するかどうかを、より迅速に決定することができるようにする。時間の節約は、単一の温度センサに対して多分有益である一方で、現在使用されている高密度送信機では、大幅な時間節約を達成することができ、したがって、より速いセンサ更新速度（sensor update rate）を達成することができる。本発明の実施形態における検出時間は、現在のところ、A/D変換器の変換間引き率に依存するが、検出時間は、診断が完了したときに、A/D変換器を、コンピュータに割り込ませることにより、改善することができる。
【００３０】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されたが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態と詳細を変更できることを認識できるであろう。例えば、本発明の実施形態は、全体的に、全てのリード線に接続された単一のパルス電流源を備え、個々の回路が各リード線電圧を測定するが、本発明の実施形態は、単一の検出器が全てのリード線に接続され、そして、異なる信号が各リード線上に導出されるようにして実施することもできる。このような実施形態は、かなり複雑であるが、複数のリード線を同時に試験することによって可能となる可能性の幅を例示するものとして含まれるものである。また、種々の構成要素は、複数の機能を有してもよい。例えば、温度を測定するために使用される同じ電流源、コントローラおよびアナログ・デジタル変換器は、診断実施のために使用されてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０・・・プロセス流体制御システム、１２・・・プロセス流体温度送信機、１４・・・制御室、１６・・・２線プロセス制御ループ、１７，８０，８２，８４，８６・・・端子、１８・・・プロセスパイプ、２０・・・電源モジュール、２２・・・ループ通信機、２４・・・RTD入力部（端子ブロック）、２６・・・測定回路、２８・・・電流源、３０・・・コントローラ、３２・・・抵抗温度素子（RTD）、３４…メモリ、７０・・・オープンセンサ診断回路、７２，７４，７６，７８・・・入力部、９２・・・スイッチ、９６Ａ，９６Ｂ，９６Ｃ，９６Ｄ・・・比較器回路、１０４・・・リード線抵抗とシステム静電容量（キャパシタンス）、１０８・・・電圧の段階的変化、１１２・・・低閾値、１１４・・・高閾値、１１５・・・上昇時間、１１６・・・下降時間，１４０，１４４・・・差ノード、１４２…差ノード１４０の出力
【図１】
0006325004.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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