[發明專利]無線裝置及其設置方法、傳感器單元和無線單元

有效

• 申請號: 201310516364.0
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103792908A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 山路雅人
• 申請（專利權）人: 橫河電機株式會社
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H04B1/38
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;李銘

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年10月30日提交的第2012-238749號日本專利申請以及于2013年8月15日提交的第2013-168897號日本專利申請的優先權，通過引用將這兩個日本專利申請的內容合并于此。

技術領域

本發明涉及無線裝置、傳感器單元、無線單元以及用于設置無線裝置的方法。

背景技術

在本申請中將在下文中引用或標識的所有專利、專利申請、專利公布、科技文章等的全部內容在此通過引用全部合并于此，以便更全面地描述本發明所屬領域的現有技術。

通常，為了在工廠、制造廠等實現高自動化程度，構造了分布式控制系統（DCS），在該分布式控制系統中，被稱為現場裝置（測量裝置和操控裝置）的實地裝置以及用于控制這些現場裝置的控制裝置經由通信裝置相連接。盡管構成這樣的分布式控制系統的現場裝置到目前為止已主要為執行有線通信的現場裝置，但是近年來，基于工業無線通信標準（諸如ISA100.11a和WirelessHART（注冊商標））來執行無線通信的現場裝置（無線現場裝置）也正被實現。

在上述無線現場裝置中，用于測量并操控工業過程中的狀態量（例如，壓力、溫度、流速等）的傳感器單元、用于基于工業無線通信標準來進行無線通信的無線通信單元、以及用于統一地控制無線現場裝置的操作的控制器被組裝在一個殼體中，并且利用從單個電源供給的電力來進行操作。由于無線現場裝置不必連接至通信線路或通信路徑，并且基本上在工廠等處被獨立安裝，因此大多數無線現場裝置使用內部電池作為其單個電源。

在這樣的無線現場裝置中，執行節電操作以盡可能多地降低電池消耗。具體地，當無線現場裝置不需要進行無線通信時，其處于非操作狀態（至少是為了降低電力消耗而不發送或接收無線信號的狀態），并且僅當進行無線通信的需要產生時，其才轉變為操作狀態（能夠發送和接收無線信號的狀態）并執行發送或接收無線信號的操作。Yamamoto?Shūji等人的“World’s?First?ISA100.11a?standard?Wireless?Field?Device”,Yokogawa?Technical?Report,Vol.53,No.2,2010公開了這樣的一種傳統的無線現場裝置，其中，輸入/輸出單元（傳感器）和無線通信單元設置在單個結構中。

如上所述，在傳統的無線現場裝置中，用于測量并操控工業過程中的狀態量的傳感器單元、用于進行無線通信的無線通信單元等被組裝在一個殼體內并利用從單個電源（電池）供給的電力來進行操作。因此，傳統的無線現場裝置具有以下問題（1）至（3）。

（1）每種類型的無線現場裝置都需要裝置認證

進行無線通信的無線裝置（不僅僅是無線現場裝置）一般必須獲得其符合相應國家的法規的認證（無線標準認證）。由于基本上每種類型的無線裝置都必須獲得該無線標準認證，因此具有例如相同類型的無線通信單元并且仍具有不同類型或形狀的輸入/輸出單元（包括傳感器和致動器）的無線現場裝置均必須獲得無線標準認證。

除了上述無線標準認證外，在正使用可燃氣體的環境中所使用的無線裝置（諸如在工廠所安裝的無線現場裝置）也必須獲得其符合防爆標準的認證（防爆認證）。該防爆認證相比于上述的無線標準認證需要更復雜的程序，并且獲得該認證所需的時間較長。由于必須分別在各個國家和地區獲得無線標準認證和防爆認證，因此對于嘗試在世界范圍內擴大業務的無線現場裝置等的制造者和供應商來說，存在需要大量時間、成本和人力的問題。

（2）當替換電池時脫機

如上所述，無線現場裝置利用從內部電池供給的電力來進行操作。在多數無線現場裝置中，由于電池壽命比包含傳感器或致動器的輸入/輸出單元的壽命短，因此，當電池的剩余容量變低時必須替換電池。當正替換電池時，對無線通信單元的電力供給停止，因此，對輸入/輸出單元的電力供給也停止。因此，存在輸入/輸出單元在替換電池時不能測量并操控狀態量（即，其脫機）的問題。

（3）在工廠運轉時不能替換電池

在安裝在必須防爆的位置（防爆區域）的無線現場裝置的情況下，在工廠運轉時不能替換電池，除非無線現場裝置和電池都滿足防爆標準。可想到的用于當無線現場裝置和電池中的至少一個未能滿足防爆標準時替換電池的方法是：（a）在工廠由于檢查等而停止了運轉并且沒有使用可燃氣體時替換防爆區域中的所有電池，以及（b）在不是防爆區域的位置移除無線現場裝置并替換電池，然后，將無線現場裝置重新安裝在原位置。