过程控制设备、辅助电源模块以及过程控制系统技术方案

本实用新型专利技术描述了过程控制设备、辅助电源模块以及过程控制系统，过程控制设备包括接口，所述接口被配置为与过程控制系统中的其它设备通信。所述过程控制设备还包括主电源，所述主电源被配置为向所述过程控制设备的至少一个部件提供电力，所述部件在未被供电的情况下将导致对所述过程的控制的中断。所述过程控制设备还包括端子，所述端子被配置为将所述过程控制设备电耦合至辅助电源，从而当所述辅助电源连接到所述端子时，所述辅助电源向所述至少一个部件提供足够的电力，从而使所述过程控制设备在缺少所述主电源的情况下能够操作用于控制所述过程。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容针对用于更换过程控制设备中的电源的方法，并且更具体地，针对用于在不间断无线过程控制设备的操作的情况下更换无线过程控制设备中的电源的方法及装置。
技术介绍
诸如无线阀门定位器等无线过程控制设备可以方便在难以达到的地方或有线解决方案不划算或不实际的地方对阀门以及其它装备进行控制。然而，由于与为无线过程控制设备供电的电池的寿命有关的问题，过程控制工业迟迟未能采用这种无线过程控制设备。如果为阀门定位器供电的电池的电力耗尽，则由定位器控制的阀门将进入故障安全模式并且将不再受控制。虽然改进的电池技术可以增加电池的寿命，但是在无线过程控制设备的操作期间需要在某些时间更换为无线过程控制设备供电的电源这一事实依然存在。即使这种更换发生在电池耗尽电力之前，将一个电池更换为另一个电池仍然可以导致无线过程控制设备的操作的间断。
技术实现思路
过程控制设备包括接口，接口被配置为与过程控制系统中的除过程控制设备之外的设备通信，过程控制设备与除过程控制设备之外的设备合作来对过程进行控制，并且过程控制设备操作用于：(1)向除过程控制设备之外的设备发送过程控制信号；和/或(2)从除过程控制设备之外的设备接收过程控制信号。过程控制设备还包括主电源，主电源被配置为向过程控制设备的至少一个部件提供电力，其中，部件在未被供电的情况下将导致对过程的控制的中断。过程控制设备还包括端子，端子被配置为将过程控制设备电耦合到辅助电源，从而使得在辅助电源连接到端子时，辅助电源 向至少一个部件提供足以使得过程控制设备在缺少主电源的情况下仍然可操作用于对过程进行控制的电力。在另一个实施例中，辅助电源模块包括连接器，连接器被配置为耦合到在过程工厂中执行过程控制操作的过程控制设备的辅助电源端子。辅助电源模块还包括供电电源，供电电源电耦合到连接器并且被配置为当辅助电源模块耦合到过程控制设备时，经由连接器向过程控制设备提供电力，供电电源向过程控制设备提供的电力足以：(1)维持过程控制设备的操作，以及(2)当过程控制设备的主电源被移除时，防止过程工厂发生中断。在又一个实施例中，在不间断过程控制设备的操作或不中断过程工厂的操作的情况下更换在过程工厂中执行过程控制操作的过程控制设备的主电源的方法包括将辅助电源模块耦合到过程控制设备的端子，辅助电源模块被配置为临时为过程控制设备供电。该方法还包括：当辅助电源模块耦合到过程控制设备的端子并且向过程控制设备提供电力时，将安装在过程控制设备中的为过程控制设备供电的第一主电源更换为第二主电源，以及，在安装第二主电源之后，将辅助电源模块与过程控制设备的端子分开。在又一个实施例中，过程控制系统包括辅助电源模块以及可耦合到辅助电源模块的过程控制设备。过程控制设备在过程工厂中执行一个或多个过程控制操作，并且包括主电源，主电源被配置为向执行一个或多个过程控制操作的过程控制设备的至少一个部件提供电力。过程控制设备还包括端子，端子被配置为将过程控制设备电耦合到辅助电源模块，从而使得在辅助电源模块耦合到端子时，辅助电源模块向部件提供足以在辅助电源模块被临时移除并更换时使得过程控制设备在缺少主电源的情况下仍然可操作用于执行一个或多个过程控制操作的电力。附图说明图1示出了包括利用偶尔需要被更换的主电源进行操作的过程控制设备的示例性过程控制系统；图2示出了耦合到可以临时为过程控制设备供电的辅助电源模块的示例性过程控制设备；图3是集成了辅助电源模块的另一个示例性过程控制设备的方框图；图4是可以在图1所示的示例性过程控制系统中实施的用于更换过程控制设备的电源的示例性方法的流程图；图5示出了辅助电源模块临时为阀门定位器供电的示例性情境；图6A和图6B示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到过程控制设备中的示例性机械锁定机构；图7A和图7B示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到过程控制设备中的示例性机电锁定机构；图8示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到无线过程控制设备中的另一个示例性机电锁定机构；图9示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到过程控制设备中的又一个示例性机电锁定机构；以及图10A、图10B以及图10C示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到过程控制设备中的可旋转的锁定机构。具体实施方式本公开内容针对在过程控制系统中更换过程控制设备的主电源。具体而言，本公开内容针对在不中断过程控制设备的操作并且不中断对应的过程的情况下更换过程控制设备的主电源的方法及装置。特别地，辅助电源模块可以代替过程控制设备的主电源来为过程控制设备供电，以执行包括例如发送和接收数据的一个或多个过程控制功能。在主电源被更换、移除、或以其它方式脱离操作时，操作者可以将辅助电源模块连接到过程控制设备以临时为过程控制设备供电。在其它实施方式中，当主要针对更换仅由电池供电的无线过程控制设备的电池时，可以利用本公开内容的技术来更换任何其它适合的过程控制设备(包括具有一个或多个有线连接的过程控制设备)的电源。例如，在与电源(例如，主电源)的故障有线连接或电源本身被更换或修改时，辅助电源模块可以在不中断过程的情况下为有线过程控制设备供电。现在参考图1，根据本公开内容的一种形式所构建的过程控制系统10被描绘为包括与过程控制器11进行通信的一个或多个现场设备15、16、17、18、19、20、21、22和71，过程控制器11反过来与数据记录系统12和一 个或多个用户工作站13进行通信，每个用户工作站具有显示屏幕14。通过这样配置，控制器11向现场设备15、16、17、18、19、20、21、22和71、以及工作站13输送信号并且从现场设备15、16、17、18、19、20、21、22和71、以及工作站13接收信号，以对过程控制系统进行控制。在额外的细节中，图1中所描绘的形式的过程控制系统10的过程控制器11经由硬连线通信连接而通过输入/输出(I/O)卡26和28来连接到现场设备15、16、17、18、19、20、21以及22。数据记录系统12可以是具有用于存储数据的任何期望类型的存储器和任何期望或已知的软件、硬件、或固件的任何期望类型的数据收集单元。此外，虽然该数据记录系统12在图1中被示出为单独的设备，但是替代地或另外，它可以是工作站13或诸如服务器等另一个计算机设备的其中之一的一部分。控制器11经由通信网络29而通信地连接到工作站13以及数据记录系统12，通过示例的方式，控制器11可以是由艾默生过程管理公司所售的DeltaVTM控制器，通信网络29可以是例如以太网连接。如上所提及的，控制器11被示出为使用硬连线通信机制而通信地连接到现场设备15、16、17、18、19、20、21以及22，该硬连线通信机制可以包括使用任何期望的硬件、软件、和/或固件来实施硬连线通信。例如，硬连线通信可以包括标准的4-20mA通信、和/或使用诸如现场总线通信协议、通信协议等任何智能通信协议的任何通信。现场设备15、16、17、18、19、20、21以及22可以是任何类型的设备，例如传感器、压力调节器、控制阀门组件、发射机、定位器等，而I/O卡26和I/O卡28可以是符合任何期望的通信或控制器协议的任何类型的I/O设备。在图1中示出的实施例中，现场设备15、16、17和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过程控制设备，包括：接口，所述接口被配置为与过程控制系统中的除所述过程控制设备之外的设备通信，所述过程控制设备和所述除所述过程控制设备之外的设备合作以控制过程，并且所述过程控制设备操作以用于：(1)向所述除所述过程控制设备之外的设备发送过程控制信号和/或(2)接收来自所述除所述过程控制设备之外的设备的过程控制信号；主电源，所述主电源被配置为向所述过程控制设备的至少一个部件提供电力，所述至少一个部件在未被供电的情况下将导致对所述过程的控制的中断；以及端子，所述端子被配置为将所述过程控制设备电耦合至辅助电源，从而当所述辅助电源连接到所述端子时，所述辅助电源向所述至少一个部件提供足以使所述过程控制设备在缺少所述主电源的情况下仍然能够操作以控制所述过程的电力。

【技术特征摘要】
2014.09.17 US 14/488,7791.一种过程控制设备，包括：接口，所述接口被配置为与过程控制系统中的除所述过程控制设备之外的设备通信，所述过程控制设备和所述除所述过程控制设备之外的设备合作以控制过程，并且所述过程控制设备操作以用于：(1)向所述除所述过程控制设备之外的设备发送过程控制信号和/或(2)接收来自所述除所述过程控制设备之外的设备的过程控制信号；主电源，所述主电源被配置为向所述过程控制设备的至少一个部件提供电力，所述至少一个部件在未被供电的情况下将导致对所述过程的控制的中断；以及端子，所述端子被配置为将所述过程控制设备电耦合至辅助电源，从而当所述辅助电源连接到所述端子时，所述辅助电源向所述至少一个部件提供足以使所述过程控制设备在缺少所述主电源的情况下仍然能够操作以控制所述过程的电力。2.根据权利要求1所述的过程控制设备，还包括锁定机构，所述锁定机构被配置为当所述辅助电源未连接到所述端子时防止所述主电源被从所述过程控制设备中移除。3.根据权利要求2所述的过程控制设备，其中，所述锁定机构被配置为当所述设备没有从所述辅助电源接收到足以使所述过程控制设备在缺少所述主电源的情况下仍然能够操作以控制所述过程的电力时，防止所述主电源被从所述过程控制设备中移除。4.根据权利要求2所述的过程控制设备，其中，通过所述辅助电源与所述端子的连接来电气激励或机械激励所述锁定机构。5.根据权利要求2所述的过程控制设备，其中，所述锁定机构被配置为当所述主电源与所述过程控制设备分开时保持所述端子与所述辅助电源 之间的所述连接。6.根据权利要求1所述的过程控制设备，其中，所述过程控制设备基于所述过程控制信号来控制阀门，并且其中，当所述辅助电源电耦合到所述端子并且所述主电源被移除时，所述辅助电源为所述过程控制设备供电，以控制所述阀门的位置。7.根据权利要求1所述的过程控制设备，还包括无线接口设备，所述无线接口设备被配置为：从所述主电源接收电力，当所述辅助电源经由所述端子而耦合到所述过程控制设备时，从所述辅助电源接收电力，并且当从所述辅助电源接收电力时，保持与所述除所述过程控制设备之外的设备中的一个或多个的通信连接。8.根据权利要求1所述的过程控制设备，其中，所述主电源是电池。9.根据权利要求1所述的过程控制设备，其中，所述辅助电源完全被包含在所述过程控制设备内。10.根据权利要求1所述的过程控制设备，其中，所述辅助电源是便携式电源。11.根据权利要求1所述的过程控制设备，其中，所述辅助电源是电容器。12.根据权利要求1所述的过程控制设备，其中，所述辅助电源包括太阳能电池以使所述辅助电源保持充电状态。13.根据权利要求1所述的过程控制设备，其中，所述辅助电源包括 耦合至气压源的发电机，所述发电机对所述辅助电源进行再充电。14.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·K·卡特，
申请(专利权)人：费希尔控制产品国际有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US