一种过程设备（３４，３６０，５００，６００）包括控制器（３６，３６２）和无线通信模块（３２，３６６，５０６）。无线通信模块（３２，３６６，５０６）与控制器（３６，３６２）连接。电能产生模块（３８，３６５，５０８，６０２，６０４，６２０）提供来为过程设备（３２，３６６，５０６）发电。电能产生模块（３８，３６５，５０８，６０２，６０４，６２０）可以放置在过程设备（３２，３６６，５０６）内，或者可以是与过程设备（３２，３６６，５０６）连接的分离单元。
Improved power generation for process equipment
A process device (34360500600) includes a controller (36362) and a wireless communication module (32366506). The wireless communication module (32366506) is connected to the controller (36362). An electric energy generating module (38365508602604620) is provided to generate electricity for a process device (32366506). The power generation module (38365508602604620) can be placed in the process equipment (32366506), or may be and process equipment (32366506) separation unit connected.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及工业过程控制和监视系统。具体而言，本专利技术涉及针 对这种现场设备的电能产生。
技术介绍
在工业环境下，控制系统用于监视和控制工业和化学过程的盘存(inventory)等。典型地，控制系统使用现场设备执行这些功能，现 场设备分布在工业过程中的关键位置，并通过过程控制环路与控制室 中的控制电路连接。术语"现场设备"是指分布式控制或过程监视系 统中执行功能的任何设备，包括对工业过程的测量、控制和监视中使 用的所有设备。现场设备，这里也称作过程设备，在过程控制和测量工业中用于 多种目的。这种设备通常具有现场硬化外壳(field-harden enclosure), 从而可以安装在户外相对恶劣的环境中，并能够经受温度、湿度、振 动、机械冲击等方面的物候极限条件。这些设备也能够典型地在相对 较低功率上工作。例如，目前可用的现场设备从公知的4-20mA环路 接收全部工作功率。这些设备不仅能够在该环路上工作，还能够通过 该环路，以模拟信号(实际上调制4-20mA信号)和数字方式进行通 信。一些现场设备包括换能器。换能器是指基于物理输入而产生输出 信号的设备，或者是基于输入信号而产生物理输出的设备。典型地， 换能器将输入变换为形式不同的输出。换能器的类型包括各种分析仪 器、压力传感器、热敏电阻器、热电偶、应变仪、流量变送器、定位 器、致动器、螺线管、指示灯及其他。典型地，每个现场设备也包括通信电路，用于经由过程控制环路 与过程控制室或其他电路进行通信。在一些安装中，过程控制环路也 用于向现场设备传送调节后的电流和/或电压，以向现场设备供能。传统上，模拟现场设备通过二线式过程控制电流环路与控制室连 接，其中每个设备通过单个二线式控制环路与控制室连接。典型地， 对于模拟模式，两线之间的电压差分保持在12-45伏特的电压范围内，而对于数字模式，范围是9-15伏特。 一些模拟现场设备将流经电流环路的电流调制为与感测到的过程变量成比例的电流，以向控制室传输 信号。其他模拟现场设备可以在控制室的控制下，通过控制流经环路 的电流的幅度，执行动作。此外或作为备选，过程控制环路可以载送 用于与现场设备进行通信的数字信号。相比于模拟通信，数字通信允 许更大程度进行通信。进行数字通信的现场设备可以有选择地响应控 制室和/其他现场设备并与之通信。此外，这种设备可以提供额外的信 令，例如诊断和/或警报。在一些安装中，已开始使用无线技术来与现场设备通信。无线操 作简化了现场设备的配线和设置。在目前的无线安装使用中，将现场 设备制造成包括内部电池，由太阳能电池对其进行充电，而没有任何 类型的有线连接。由于无线设备的能量需求可能依据设备报告速率、 设备元件等多种因素发生较大变化，所以使用内部电池会出现问题。在太阳能不可靠的情况下，安装也会遇到困难。例如，在会出现 一周七天、每天二十四小时全是阴天的区域、或在世界上太阳隔离数(solar isolation number)非常小的地方，例如北极圈，使用太阳能就很 成问题。因此，在这种安装中，使用太阳能向无线过程设备供能是不 可靠的。由此， 一直以来都非常需要能够使用不依赖于太阳的充足可 更新能量源来进行工作的无线过程设备。
技术实现思路
一种过程设备包括控制器和无线通信模块。无线通信模块与控制 器连接。电能产生模块设置为产生用于过程设备的电。电能产生模块 可以放置在过程设备内，或者可以是与过程设备连接的分离单元。附图说明图1是示例现场设备的视图，对于该现场设备，根据本专利技术的无 线供能和通信单元尤其有用。图2是图l所示现场设备的框图。图3是包括有无线通信电路的现场设备的框图，无线通信电路用于与显示或手持单元等远处设备进行通信。图4是安装在现场设备上的根据本专利技术实施例的无线供能和通信单元的正视图。图5A是根据本专利技术实施例的无线供能和通信单元的框图。图5B是根据本专利技术实施例的能量转换模块的框图。图6是根据本专利技术实施例的用于过程设备的电能产生系统的视图。图7是根据本专利技术实施例的用于过程设备的电能产生系统的视图。图8是根据本专利技术实施例的无线过程设备的视图。图9A和9B分别是根据本专利技术实施例的过程设备的正视图和侧视图。图10A和10B分别是根据本专利技术另一实施例的过程设备的正视图 和侧视图。具体实施方式本专利技术提出了使用邻近现场设备的能量源来产生用于现场设备的 电能。另外，这些能量源不依赖于太阳能。本专利技术的实施例包括提供 一种无线供能和通信单元，其允许设计用于有线通信的显示设备可以 无线地进行操作。此外，本专利技术的实施例包括使用放置在现场设备邻 近的非太阳能量源来为现场设备产生电能。本专利技术的实施例利用邻近现场设备的非太阳能量源，以产生显示 设备使用的电能。这里所用的术语"非太阳"包括由在物理上邻近过 程设备的分子产生的电能的任何源。因此，非太阳能量可以包括风能、利用现场设备邻近的氧的燃料电池技术、和/或利用过程流体本身中的 分子来产生能量的燃料电池技术。以下更详细地描述这些实施例中的每一种。图l和2是示例现场设备的视图和框图，对于该现场设备，根据 本专利技术的无线供能和通信单元尤其有用。过程控制或监视系统10包括 通过二线式过程控制环路16与一个或更多个现场设备14连接的控制 室或控制系统12。过程控制环路16的示例包括模拟4-20mA通信、 包括模拟和数字通信的混合协议(例如干线可寻址远程换能器 (HART⑧)标准)、以及FOUNDATION Fieldbus标准等全数字协议。 过程控制环路协议一般既可以向现场设备供能，又允许现场设备与其 他设备进行通信。在本示例中，现场设备14包括经由外罩23中的接线端子板21 与致动器/换能器20以及过程控制环路16连接的电路18。现场设备 14示出为过程变量(PV)生成器，其与过程连接，感测该过程的温 度、压力、pH、流量等方面或其他物理特性，并提供对这些方面或特 性的指示。现场设备的其他示例包括阀、致动器、控制器和显示器。现场设备的特点一般是能够在"现场"进行操作，这可能使它们 暴露给环境应力，例如温度、湿度和压力。除了环境应力，现场设备 通常还必须经受暴露在腐蚀、危险和/或甚至爆燃性空气中。此外，这 些设备也必须在存在振动和/或电磁千扰的情况下进行操作。图1所示 类型的现场设备代表传统设备的相对较大的安装基底，传统设备设计 为以全有线方式进行操作。图3是无线现场设备的框图。现场设备34包括电能产生模块38、 控制器35、无线通信模块32和致动器/换能器20。模块38可以包括 内部储能单元，并适于向现场设备34供能。电能产生模块38为设备 34发电。这种发电的方式可以采用多种形式，稍后在本说明书中提供 诸如燃料电池和风能发电机等具体示例。来自模块38的电能对控制器 35供能，以与致动器/换能器20和无线通信模块32进行交互。然后， 无线通信模块32经由天线26与参考数字24指示的其他设备进行交 互。图4是与虚线所示的现场设备14相连的无线供能和通信单元100的正视图。单元100优选地经由标准的现场设备导管(conduit) 102 与设备14相连。适合的导管连接的示例包括1/2-14 NPT、 M20xl.5、 Gl/2和3/8-18 NPT。单元100可以包本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种过程设备，包括： 控制器； 无线通信模块，与控制器连接；以及 电能产生模块，放置在过程设备内部，电能产生模块与控制器并与无线通信模块连接，电能产生模块配置为转换在过程设备邻近的风能，以进行发电。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里C布朗，安德鲁J克洛辛斯基，史蒂文R特林布尔，马克C范德赖，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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