具有逻辑能力的电源模块制造技术

一种无线现场设备组件包括过程传感器、外壳、变送器和电源模块。过程传感器被构造成监控过程变量并产生传感器信号。外壳将无线现场设备的内部空间封闭。变送器被封闭在内部空间中，并被构造成处理传感器信号。电源模块被构造成被容纳在内部空间中，并且包括能量存储设备、至本地电源的连接件、和处理器，所述处理器被构造成为变送器提供能量存储设备和本地电源的诊断报告。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及工业过程现场设备，并且更特别地，涉及用于给无线工业过程现场设备供电的混合电源模块。
技术介绍
术语“现场设备”覆盖大范围的过程管理设备，所述过程管理设备测量并控制诸如压力、温度和流量之类的参数。许多现场设备是变送器，所述变送器担当用于检测或驱动工业过程变量的传感器和诸如控制室中的计算机之类的远程控制或监控设备之间的通信中继站。例如，传感器的输出信号一般不足以与远程控制或监控设备有效地通信。变送器通过从传感器接收通信，将这种信号转化成用于较长距离通信的更有效的形式(例如，经过调制的4-20mA电流回路信号，或无线协议信号)，并将转化的信号发射到远程控制或监控设备以弥合这种间隙。现场设备用于监控和控制各种各样的工业过程参数，包括压力、温度、粘度、和流量。其他现场设备驱动阀门、泵和其他工业过程的硬件。每种现场设备一般地包括密封外壳，所述密封外壳包括制动器和/或传感器，用于接收和处理传感器和控制信号的电子设备，和用于发射处理的传感器信号以便每种现场设备和工业过程参数可以被远程监控的电子设备。大型工业制造工厂一般地使用分布跨越大范围地区的多种现场设备。这些现场设备通常与公共控制或监控设备通信，允许工业过程被集中地监控或控制。现场设备越来越多地使用无线收发器以与集中控制或监控系统通信。无线设备将控制或过程监控系统的范围延伸超过有线设备的范围到达提供接线可能困难并昂贵的位置。在某些情况下无线现场设备可以由至诸如120V交流公共电网的直接电连接或带电数据供电。然而，更多的时候，公共电网并不位于测试设备和传感器必须运转的危险地方附近或不能轻易地安装在测试设备和传感器必须运转的危险地方中。因此，现场设备经常由储存的(如在长寿命电池的情况中一样)或产生的(如在太阳能电池板的情况中一样)能量有限的电源本地地供电。电池预计持续超过五年并且更优地持续像产品寿命一样长。因为本地电源具有有限的能量，功耗较低的电子设备和射频(RF)无线电设备的使用对许多无线现场设备常常是至关重要的。许多现场设备设计将电池装入现场设备的密封外壳的附接盖子下面。其他现场设备使用来自外部电源的能量，所述外部电源例如是太阳能电池板、诸如振动或热电俘获器之类的能量采集器、或附近的公用电网连接。每种给无线现场设备供电的方法通常需要不同的接线柱接口。部分或全部根据电池电源运行的现场设备一般地结合有提供至附接的电池的接触点的接线板。相比之下，根据电网电力运行的现场设备包含(一般地通过螺丝接线端)提供针对电网电力的有线连接并使电网电力适合该现场设备使用的接线板。接线板通常是可拆除的，允许单独的现场设备被配置成通过换入一个或另一个专用电源接线板而用于不同的电源。太阳能电池板、振动能量采集系统和其他类型的本地电源模块都可以使用不同的接线板。无线变送器现场设备广播与检测到的参数对应的周期信号。靠电池供电的变送器一般地被预期在电池更换之间运行五年或更多年。取决于应用，现有的系统可以在这种时间周期内运行同时每隔四秒进行发射。更快的更新率对于许多工业应用来说是希望的，但是需要较大的能耗，这极大地降低电池寿命。诸如太阳能电池板和振动或热电俘获器之类的能量收集系统高度依赖于地点和应用产生能量。例如，振动俘获器可在高振幅连续振动的区域中可能是高效能源，但是在低振幅或间歇振动的区域中可能不实用或足够。此外，虽然电池和超级电容器通常在放电时持续供电，但是能量收集系统可能经历能量生产的意外下降，导致取决于环境条件的能量水平的波动。例如，太阳能电池板在黑暗中不生产能量，并且当所连接的结构(例如，电动机)静止时振动俘获器不生产能量。
技术实现思路
本专利技术针对包括过程传感器、外壳、变送器和电源模块的无线现场设备组件。过程传感器被构造成监控过程变量并产生传感器信号。外壳将无线现场设备的内部空间封闭。变送器被封闭在所述内部空间中，并被构造成处理传感器信号。电源模块被构造成被容纳在所述内部空间中，并且包括能量存储设备、本地电源的连接件、和处理器，所述处理器被构造成向变送器提供能量存储设备和本地电源的诊断报告。附图说明图1是包括以无线现场设备为特征的过程监控和控制系统的典型图。图2a是图1的无线现场设备的框图。图2b是根据本专利技术的可替换的无线现场设备的框图。图3是图1的无线现场设备的分解透视图。图4a和4b是从两个角度观看图1的无线现场设备的电源模块的分解透视图。图5是图1的无线现场设备的诊断和故障检测方法的流程图。具体实施方式本专利技术是用于工业无线现场设备的电源模块。根据一种实施例，这种电源模块同时包括诸如电池或超级电容器之类的能量存储设备，以及包括用于诸如能量采集源之类的外部电源的功率调节电路。电源模块分别处理来自能量存储设备和外部电源的电压读数，并向无线现场设备或控制或监控系统提供使用这种电压信息产生的诊断报告。图1描述过程测量或控制点10，包括无线现场设备12(带有天线14)、换能器16、过程连接件18、过程管道20、本地电源22、和电源连接件24。无线现场设备12通过天线14连接到控制或监控系统26。过程管道20输运过程流体流F。无线现场设备12可以是过程变送器，所述过程变送器被构造成接收、处理并发射来自被构造成测量这种过程流体的参数的一个或更多个传感器的信号。可替换地，现场设备12可以是被构造成响应于来自控制或监控系统26的信号控制诸如阀门或泵之类的过程致动器的无线控制器。换能器16是通过过程连接件18接触流体流F的这样一种传感器或致动器。取决于特定的工业应用和由换能器16测量或驱动的参数，过程连接件18可以是连接流体流F的平行或同轴连接件。尽管图1中只展示了一种换能器16，但过程测量或控制点10的一些实施例可以包括连接到无线现场设备12的多种传感器和/或致动器。在一些实施例中，换能器16是将用于处理并传递到控制或监控系统26的传感器读数提供到现场设备12的传感器。在其他实施例中，换能器16是响应于通过现场设备12从控制或监控系统26接收的信号驱动过程流体上的改变的致动器。尽管以下进一步的解释将集中于其中传感器16包含传感器的实施例，但本领域技术人员将理解到所述专利技术可以同样地应用到致动器系统。换能器16通过过程连接件18被固定到过程管道20，并测量过程流体的一个或更多个参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线现场设备组件，包括：过程传感器，所述过程传感器被构造成监控过程变量并产生传感器信号；外壳，所述外壳将无线现场设备的内部空间封闭；变送器，所述变送器被封闭在所述内部空间中，并被构造成处理传感器信号；和电源模块，所述电源模块被构造成被容纳在内部空间中，电源模块包括：能量存储设备；至本地电源的连接件；和处理器，所述处理器被构造成为变送器提供能量存储设备和本地电源的诊断报告。

【技术特征摘要】
2013.06.28 US 13/930,7001.一种无线现场设备组件，包括：
过程传感器，所述过程传感器被构造成监控过程变量并产生传感
器信号；
外壳，所述外壳将无线现场设备的内部空间封闭；
变送器，所述变送器被封闭在所述内部空间中，并被构造成处理
传感器信号；和
电源模块，所述电源模块被构造成被容纳在内部空间中，电源模
块包括：
能量存储设备；
至本地电源的连接件；和
处理器，所述处理器被构造成为变送器提供能量存储设备和
本地电源的诊断报告。
2.根据权利要求1所述的无线现场设备组件，其中电源模块进
一步地包括第一电压传感器和第二电压传感器，所述第一电压传感器
和第二电压传感器被构造成分别检测能量存储设备和本地电源的第
一输出电压和第二输出电压。
3.根据权利要求2所述的无线现场设备组件，其中诊断报告包
括故障报告，所述故障报告基于所述第一输出电压和第二输出电压指
示能量存储设备或本地电源中的初期故障或当前故障。
4.根据权利要求3所述的无线现场设备组件，其中所述故障报
告反映来自能量存储设备和/或本地电源的意料之外的电压降落。
5.根据权利要求2所述的无线现场设备组件，其中所述诊断报
告包括能量存储设备和本地电源中的至少一个的识别。
6.根据权利要求5所述的无线现场设备组件，其中能量存储设
备和本地电源中的至少一个的识别包括基于所述第一输出电压和第
二输出电压对本地电源的识别。
7.根据权利要求6所述的无线现场设备组件，其中电源模块进
一步地包括机器可读存储器，并且能量存储设备和本地电源中的至少

\t一个的识别包括从机器可读存储器中检索到的能量存储设备的识别。
8.根据权利要求2所述的无线现场设备组件，其中所述诊断报
告包括基于所述第一输出电压和第二输出电压预计的能量存储设备
的预计剩余寿命。
9.根据权利要求8所述的无线现场设备组件，其中本地电源进
一步地包括被构造成产生环境温度读数的温度传感器，并且其中能量
存储设备的预计剩余寿命进一步地是基于环境温度读数的。
10.根据权利要求1所述的无线现场设备组件，其中电源模块被
构造成优先地从本地电源连接件吸取功率，并且当来自本地电源中的
功率不可用或不足以满足功率需求时补充地从能量存储设备中吸取
功率。
11.根据权利要求1所述的无线现场设备组件，其中电源模块容
纳本地电源。
12.根据权利要求1所述的无线现场设备组件，其中本地电源位
于电源模块的外部，并月.通过电源模块的外部电源端子连接到电源模
块。
13.根据权利要求1所述的无线现场设备组件，进一步地包括盖
子，该盖子在外壳和该盖子之间限定一容器，并且其中电源模块被构
造成被容纳于所述容器中。
14.根据权利要求13所述的无线现场设备组件，其中电源模块
被构造成可拆除地容纳于所述容器中。
15.根据权利要求1所述的无线现场设备组件，其中能量存储设
备是电池或超级电容器。
16.根据权利要求1所述的无线现场设备，其中本地电源是能...

【专利技术属性】
技术研发人员：查德·迈克尔·麦克盖尔，凯利·迈克尔·奥什，荻奥多·亨利·施奈尔，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US