[發明專利]具有電路保護的過程控制現場裝置

有效

• 申請號: 201210062943.8
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN103092147A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 詹姆士·A·約翰遜;理查德·L·尼爾森
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙德公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H02H11/00;H02H3/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉曉峰

技術領域

本發明涉及工業過程控制和監測系統。更具體地，本發明涉及用在這種系統中的無線現場裝置。

背景技術

在工業設置中，控制和監測系統用來監測和控制工業和化學過程的清單等。典型地，控制系統采用分布在工業過程中的關鍵位置處并通過過程控制回路連接至控制室中的控制電路的現場裝置執行這些功能。術語″現場裝置″涉及在分布式控制或過程監測系統執行功能的任何裝置，包括工業過程的測量、控制和監測中使用的所有裝置。

現場裝置由過程控制和測量工業使用用于多種目的。通常，這種裝置具有現場加固外殼，以便它們可以在相對惡劣環境中被安裝在室外，并且能夠承受溫度、濕度的氣候極限、振動、機械沖擊等等。這些裝置通常也可以以相對低的功率運行。例如，目前可獲得從已知的4-20mA回路接收它們的工作功率的全部的現場裝置。

一些現場裝置包括換能器。換能器被理解為是指基于物理輸出產生電輸出或基于電輸入信號產生物理輸出的裝置。典型地，換能器將輸入轉換成具有不同形式的輸出。換能器的類型包括多種分析設備、壓力傳感器、電熱調節器、熱電偶、應變儀、流量變送器、定位器、致動器、螺線管、指示燈等等。

典型地，每個現場裝置還包括通信電路，其用于通過過程控制回路與過程控制室或其它電路進行通信。在一些設施中，過程控制回路也用了將已調節的電流和/或電壓傳遞至現場裝置，用于向現場裝置供電。

傳統上，模擬現場裝置已經通過二線式過程控制電流回路連接至控制室，每個裝置通過單個二線式控制回路連接至控制室。一些模擬現場裝置通過將在電流回路上傳播的電流調制成與被檢測的過程變量成比例的電流而將信號傳送至控制室。其它模擬現場裝置可以在控制室的控制下通過控制通過回路的電流的幅度起作用。除此之外或替換地，過程控制回路可以載送用于與現場裝置通信的數字信號。數字通信允許比模擬通信更大程度的通信。而且，數字裝置也不要求用于每個現場裝置的單獨的導線。進行數字通信的現場裝置可以響應于控制室和/或其它現場裝置并選擇性地與控制室和/或其它現場裝置通信。進一步，這種裝置可以提供附加信號，如診斷和/或警報。

在一些設施中，無線技術用來與現場裝置進行通信。無線配置簡化了現場裝置配線和設置。可以采用多種無線通信技術，包括網狀網絡類型配置。一種示例性無線通信協議為根據IEC?62591標準的然而，由于不存在至無線現場裝置的物理電連接，通常要求無線現場裝置采用相對少的功率運行。這種裝置的低供電元件和模塊如果不恰當地連接至電源，或者連接至具有超過元件或模塊的極限的輸出電壓的電源則會受損。

發明內容

一種用在工業過程控制系統中的無線現場裝置，包括具有電源輸出端的電源。現場裝置為由電源輸出供電的電路。保護電路被配置為保護現場裝置電路。保護電路保護連接至電源輸出端的反極性保護電路，其響應于電源輸出端和現場裝置電路之間的反極性連接將電源輸出端與現場裝置電路電隔離。過電壓保護電路在電源輸出端的電壓超過閾值時將電源輸出端與現場裝置電路斷開。

附圖說明

圖1為示出包括包含根據本發明的電路的無線現場裝置的過程控制或監測系統的簡化框圖。

圖2為示出無線現場裝置中的元件的框圖。

圖3為圖2的現有技術反極性保護電路的示意圖。

圖4為示出根據本發明的一個實施例的無線現場裝置的元件的框圖。

圖5為示出包括過電壓保護電路的保護電路的簡化示意圖。

具體實施方式

本發明包括無線現場裝置，其具有用于保護現場裝置的電路的保護電路。保護電路防止現場裝置電路和電源之間的反極性連接。進一步，保護電路防止現場裝置電路連接至具有超過現場裝置電路的最大電壓的電源。

圖1為示出示例性過程控制或監測系統10的簡化示意圖，該過程控制或監測系統10包括連接至現場裝置14和16的控制室或控制系統12。現場裝置14被顯示連接至過程管道18，現場裝置16被顯示連接至儲存箱20。裝置14和16分別地包括天線22和24，用于發射和/或接收來自與過程控制室12的過程控制電路13相關聯的天線26的信息。裝置14和16采用無線射頻(RF)通信鏈路28和30與控制室12中的電路13通信。現場裝置14和16包括將本地電力提供到所述裝置的元件，而不要求運行附加導線。例如，裝置14和16可以包括用于本地電力的太陽能電池和/或電池。