[發(fā)明專利]用于具有環(huán)路電流旁路的現(xiàn)場設(shè)備的RF適配器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980122787.6
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN102084626A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 約翰·A·基爾布;布賴恩·L·韋斯特菲爾德
• 申請（專利權(quán)）人: 羅斯蒙德公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;G05B19/418
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 潘劍穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)過程控制或監(jiān)視系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及在這種系統(tǒng)中能夠進行射頻(RF)通信的現(xiàn)場設(shè)備。

背景技術(shù)

在工業(yè)背景下，控制系統(tǒng)用于監(jiān)視和控制工業(yè)和化學等過程的庫存。一般地，控制系統(tǒng)使用分布在工業(yè)過程關(guān)鍵位置處的、并且通過過程控制環(huán)路與控制室中的控制電路耦合的現(xiàn)場設(shè)備來執(zhí)行這些功能。術(shù)語“現(xiàn)場設(shè)備”指代在分布式控制或過程監(jiān)視系統(tǒng)中執(zhí)行功能的任何設(shè)備，包括在工業(yè)過程的測量、控制和監(jiān)視中所使用的當前已知的、或尚未已知的所有設(shè)備。

一些現(xiàn)場設(shè)備包括傳感器。傳感器意味著基于物理輸入生成輸出信號，或基于輸入信號生成物理輸出。一般地，傳感器將輸入轉(zhuǎn)換為具有不同形式的輸出。傳感器的類型包括各種分析設(shè)備、壓力傳感器、熱敏電阻、熱電耦、應(yīng)變計、流量傳送器、定位器、致動器、螺線管、指示燈等等。

一般地，每個現(xiàn)場設(shè)備還包括用于在過程控制環(huán)路上與過程控制室、或其他電路進行通信的通信電路。在一些設(shè)施中，過程控制環(huán)路也用于向現(xiàn)場設(shè)備傳輸已調(diào)節(jié)的電流和/或電壓，用于向現(xiàn)場設(shè)備供電。過程控制環(huán)路還攜帶模擬或數(shù)字格式的數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)上，通過雙線過程控制電流環(huán)路將模擬現(xiàn)場設(shè)備與控制室相連，且每個設(shè)備通過單個雙線控制環(huán)路與控制室相連。一般地，將雙線之間的電壓差分維持在12-45伏特(針對模擬模式)和9-50伏特(針對數(shù)字模式)的電壓區(qū)間中。一些模擬設(shè)備通過將在電流環(huán)路中運行的電流調(diào)制到與感測到的過程變量成正比的電流上，來向控制室發(fā)送信號。在控制室的控制下，其他模擬現(xiàn)場設(shè)備可以通過控制流經(jīng)環(huán)路的電流的大小，來執(zhí)行行動。除此之外，或作為備選，過程控制環(huán)路可以攜帶用于與現(xiàn)場設(shè)備進行通信的數(shù)字信號。

在一些設(shè)施中，已經(jīng)開始使用無線技術(shù)與現(xiàn)場設(shè)備進行通信。例如，完全使用無線設(shè)施，在該無線設(shè)施中，現(xiàn)場設(shè)備使用電池、太陽能電池、或獲得功率同時不需要任何形式的有線連接的其他技術(shù)。然而，多數(shù)現(xiàn)場設(shè)備與過程控制室進行硬連線，且不使用無線通信技術(shù)。

工業(yè)過程車間通常包含上百甚至上千的現(xiàn)場設(shè)備。很多這些現(xiàn)場設(shè)備包含精密的電子器件，并且能夠提供比傳統(tǒng)4-20mA測量更多的數(shù)據(jù)。出于一些原因(其中包括成本)，很多車間不利用可以由這種現(xiàn)場設(shè)備所提供的額外數(shù)據(jù)。這就需要一種可以用于這種現(xiàn)場設(shè)備的無線適配器，其可以附著于現(xiàn)場設(shè)備之上，并且經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)向控制系統(tǒng)或其他監(jiān)視或診斷系統(tǒng)或應(yīng)用發(fā)送回數(shù)據(jù)。

在一些配置中，RF適配器可以與過程控制環(huán)路串聯(lián)。在這種配置中，過程控制環(huán)路的環(huán)路電流流經(jīng)無線適配器的電路。如果無線適配器的電路發(fā)生故障，開路可能引起環(huán)路電流不具有電流通路，并且與雙線過程控制環(huán)路耦合的任何現(xiàn)場設(shè)備將不再能夠使用過程控制環(huán)路進行通信。

發(fā)明內(nèi)容

一種在雙線過程控制環(huán)路中使用的無線適配器被配置為與工業(yè)過程控制系統(tǒng)中的過程現(xiàn)場設(shè)備耦合。所述無線適配器與所述雙線過程控制環(huán)路耦合，并且向所述過程現(xiàn)場設(shè)備提供無線通信。所述適配器包括第一和第二環(huán)路端子，它們被配置為與所述雙線過程控制環(huán)路串聯(lián)。無線通信電路與所述第一和第二環(huán)路端子耦合，并且其適于向所述過程現(xiàn)場設(shè)備提供無線通信。環(huán)路電流旁路電路以電的方式在所述第一和第二環(huán)路端子間相連，并且其被配置為響應(yīng)于無線通信電路中的開路，在所述第一和第二環(huán)路端子之間提供環(huán)路電流通路。

附圖說明

圖1是示出了工業(yè)過程控制或監(jiān)視系統(tǒng)的簡化圖，該系統(tǒng)包括具有無線適配器的現(xiàn)場設(shè)備。

圖2是包括無線適配器的圖1的現(xiàn)場設(shè)備的橫截面視圖。

圖3A和3B是示出了與雙線過程控制環(huán)路耦合的現(xiàn)場設(shè)備和無線適配器的配線圖。

圖4示出了包括環(huán)路電流旁路電路的無線適配器的示例配置。

圖5A是示出了圖4的環(huán)路電流旁路電路的示例的簡化圖。

圖5B是示出了無線適配器的環(huán)路電流旁路電路的另一個示例配置。

圖6示出了依照于本發(fā)明的環(huán)路電流旁路電路的備選配置。

圖7是包括環(huán)路電流旁路電路的無線適配器的簡化電路圖。

圖8是示出了與無線適配器和現(xiàn)場設(shè)備中的雙線過程控制環(huán)路的連接相關(guān)的更多細節(jié)的簡化示意圖。

具體實施方式