[發(fā)明專利]用于具有低壓本質(zhì)安全鉗的現(xiàn)場設備的RF適配器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980122835.1
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN102084307A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 約翰·A·基爾布;布賴恩·L·韋斯特菲爾德;凱利·M·奧斯
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙德公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 朱進桂

技術領域

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)中支持射頻(RF)通信的現(xiàn)場設備。

背景技術

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)過程關鍵位置處并且通過過程控制環(huán)路來與控制室中的控制電路耦合的現(xiàn)場設備執(zhí)行這些功能。術語“現(xiàn)場設備”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或尚未已知的所有設備。

一些現(xiàn)場設備包括傳感器。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備、壓力傳感器、熱敏電阻、熱電耦、應變計、流量傳送器、定位器、致動器(actuator)、螺線管、指示燈等等。

一般地，每個現(xiàn)場設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。在一些設施中，過程控制環(huán)路也用于向現(xiàn)場設備傳輸已調(diào)節(jié)的電流和/或電壓，以向現(xiàn)場設備供電。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)場設備與控制室相連，且每個設備通過單根雙線控制環(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。一些模擬現(xiàn)場設備通過將在電流環(huán)路中流動的電流調(diào)制到與感測到的過程變量成比例的電流上，來向控制室發(fā)送信號。在控制室的控制下，其他模擬現(xiàn)場設備可以通過控制流經(jīng)環(huán)路的電流的大小，來執(zhí)行動作。除此之外或者作為備選，過程控制環(huán)路可以攜帶用于與現(xiàn)場設備進行通信的數(shù)字信號。

在一些設施中，已經(jīng)開始使用無線技術與現(xiàn)場設備進行通信。例如，完全使用無線設施，在該無線設施中，現(xiàn)場設備使用電池、太陽能電池或者獲得功率同時不需要任何形式的有線連接的其他技術。然而，多數(shù)現(xiàn)場設備與過程控制室進行硬連線，而不使用無線通信技術。此外，在很多現(xiàn)場設施中，必須實施“本質(zhì)安全”標準，其限制了所存儲的能量可以放到環(huán)境中的量。

發(fā)明內(nèi)容

一種耦合到過程控制變送器的適配器，該類型的過程控制變送器用于監(jiān)視工業(yè)過程中的過程變量，所述適配器包括第一連接，被配置為耦合到雙線過程控制環(huán)路的第一側(cè)；第二連接，被配置為耦合到所述雙線過程控制環(huán)路的第二側(cè)，以及與第一連接串聯(lián)耦合至所述過程控制變送器；以及第三連接，被配置為耦合到所述過程控制變送器的第二連接。無線通信電路至少耦合到所述第三連接，并且其被配置為向所述過程控制變送器提供無線通信。耦合到所述第一、第二和第三連接中的至少一個的本質(zhì)安全電路被配置為將電能傳輸限制為小于本質(zhì)安全值的值。

附圖說明

圖1是包括被配置為用于無線通信的現(xiàn)場設備在內(nèi)的過程控制監(jiān)視系統(tǒng)的簡化框圖。

圖2是過程控制器監(jiān)視系統(tǒng)的框圖，在該系統(tǒng)中多個現(xiàn)場設備向遠程儀表發(fā)送信息。

圖3是包括用于與遠程設備(例如手持單元)通信的無線通信電路在內(nèi)的現(xiàn)場設備的分解切面剖視圖。

圖4是包括用于無線通信的現(xiàn)場設備在內(nèi)的過程控制器監(jiān)視系統(tǒng)的圖，該現(xiàn)場設備從過程控制環(huán)路中獲取功率。

圖5是圖4所示的電路的更詳細的示意圖。

圖6是在圖5所示的電容器上測量的電壓對時間的圖。

圖7是用于在過程控制器監(jiān)視系統(tǒng)中提供無線通信的電路的電子框圖。

圖8A和8B是示出了通過雙線過程控制環(huán)路與過程變量變送器耦合的無線通信適配器的框圖。

圖9是示出了無線通信適配器的電路的簡化框圖。

圖10是示出了耦合到變送器的無線適配器的簡化橫截面圖。

圖11是示出了包括本質(zhì)安全柵的過程控制環(huán)路的簡化圖。

圖12是示出了包括本質(zhì)安全電路的無線適配器的簡化示意圖。

圖13是圖12的無線適配器的更詳細的示意圖。

圖14是示出了有源電路的本質(zhì)安全電路的簡化示意圖。

圖15是示出了使用有源本質(zhì)安全電路的無線適配器的簡化示意圖。

圖16是圖15的無線適配器的更詳細的示意圖。

具體實施方式