两线制流量计变送器与流量计及流量计系统的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——两线制流量计变送器、流量计及流量计系统。该专利由艾默生过程控制流量技术有限公司申请，并于2017年9月19日获得授权公告。

内容说明

本公开涉及流量计的两线制方案。更具体地，涉及交流供电的两线制流量计变送器以及包括该流量计变送器的流量计和流量计系统。

发明背景

在流量计变送器设计领域，以往的流量计变送器通常采用四线制设计。四线制流量计变送器的供电和信号传输各自需要两根电缆线，这会在使用流量计变送器时造成用户的电缆成本过高。为解决这一问题，提出了利用两根信号线来在向流量计变送器传送信号的同时，利用这两根信号线向流量计变送器供电的两线制流量计变送器。

然而，现有的两线制流量计变送器是以哈特（Hart）通信为基础实现的。受Hart通信协议本身的制约，在流量计变送器通信回路上的电流幅度被限制在4～20mA。此外，Hart通信采用的供电电源通常为12～42V的直流电源。这对流量计变送器的功耗造成很大限制。这种限制使得两线制流量计变送器局限于小功率运转，而且不能完全发挥传感器及流量计变送器的功能，造成了流量计变送器性能的浪费。这样的功耗的限制使得两线制流量计变送器只能应用在较小尺寸上，且对运行环境要求比较高。

发明内容

本公开的目的在于提供一种交流供电的两线制流量计变送器、流量计以及流量计系统。该两线制流量计变送器可以节省用户的电缆成本，而且直接由交流电网供电并摆脱了Hart通信协议对功率消耗造成的制约而以较高的功率运转，因此使得能够实现功耗较高、测量范围更大的流量计及流量计系统，可扩展两线制流量计的应用环境。

根据本公开的一个方面，提供了一种两线制流量计变送器，其包括处理器；供电接收单元，接收从交流供电电缆提供的交流电力作为流量计变送器的工作电源；以及载波通信单元，根据从用于控制或监测流量计变送器的控制端传输来的通信信号，将要传送的来自流量计的传感器信号提供给控制端，其中所述载波通信单元经由所述交流供电电缆接收所述通信信号，并将所述传感器信号经由所述交流供电电缆提供给所述控制端。

根据本公开的另一方面，提供了一种流量计，包括传感器和如前所述的任一种流量计变送器。

根据本公开的又一方面，提供了一种流量计系统，包括控制端，所述控制端包括用于向流量计提供用于控制或监测所述流量计的通信信号并从所述流量计接收传感器信号的通信单元，以及如前所述的流量计。

根据本公开的两线制流量计变送器、流量计以及流量计系统由电网提供的交流电力供电，其供电电流不受Hart通信协议限定的4mA的限制，因而根据本公开的两线制流量计变送器不但能节省用户的电缆线成本，还能够有效提高流量计变送器消耗的功率，实现高功率运转的两线制流量计变送器，从而扩展流量计变送器的应用环境。