一种用于现场装置（１４）的无线电力和通信单元（１００、２００、３００、３５０、３６０、４００）构成为连接到现场装置（１４）并提供操作电力和通信单元（１００、２００、３００、３５０、３６０、４００）与现场装置（１４）之间的有线数字通信。单元（１００、２００、３００、３５０、３６０、４００）内的ＲＦ电路（３６６）构造用于无线电频率通信。在一个实施例中，单元（１００、２００、３００、３５０、３６０、４００）内的电源电路（３６５）包括将太阳能转换成电能的一个或更多的太阳能电池（１１６）以向单元（１００、２００、３００、３５０、３６０、４００）和现场装置（１４）供电。单元（１００、２００、３００、３５０、３６０、４００）根据标准工业通信协议与现场装置（１４）相互作用。单元（１００、２００、３００、３５０、３６０、４００）基于与现场装置（１４）的相互作用与如控制室（１２）的外部装置无线地通信。
Radio power and communication unit for process field devices
A field device (14) for the power and wireless communication unit (100, 200, 300, 350, 360, 400) is connected to the field device (14) and provides the operation of power and communication unit (100, 200, 300, 350, 360, 400) and (14) the number of wired field devices communication between words. The RF circuit (366) within the units (100, 200, 300, 350, 360, 400) is constructed for radio frequency communication. In one embodiment, the unit (100, 200, 300, 350, 360, 400) in the power supply circuit (365) includes solar cells convert solar energy into electric one or more energy (116) to (100, 200, unit 300, 350, 360, 400) and field the power supply device (14). Units (100, 200, 300, 350, 360, 400) interact with field devices (14) in accordance with standard industrial communications protocols. The units (100, 200, 300, 350, 360, and 400) communicate wirelessly with an external device such as a control room (12) based on interaction with field devices (14).
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种工业过程控制或者监视系统。更特别地，本专利技术涉及一种将无线能力添加到这种系统中的现场装置的系统。
技术介绍
在工业环境中，控制系统用于监视和控制工业和化学过程的存量，等等。典型地，控制系统通过使用现场装置执行这些功能，所述现场装置分布在工业过程中的关键位置并通过过程控制回路耦合到控制室内的控制电路。术语“现场装置”指在分布控制或者过程监视系统中执行功能的任何装置，包括使用在工业过程的测量、控制和监视中的所有装置。一些现场装置包括变换器。变换器被理解为基于物理输入产生输出信号的装置或者是基于输入信号产生物理输出的装置。典型地，变换器将输入转换成具有不同形式的输出。变换器的类型包括各种分析设备、压力传感器、热敏电阻、热电偶、应变仪、流量变送器、定位器、致动器(或执行器)、螺线管、指示灯，以及其它。典型地，每一个现场装置也包括通信电路，所述通信电路用于通过过程控制回路与过程控制室或者其它电路通信。在一些装置中，过程控制回路也用于将调整的电流/或电压递送到现场装置用于向现场装置供电。所述过程控制回路也以模拟格式或者数字格式输送数据。传统地，模拟现场装置已经通过两线过程控制电流回路连接到控制室，且每一个装置通过单个两线控制回路连接到控制室。典型地，在所述两个线之间维持电压差在从用于模拟模式的12-45伏到用于数字模式的9-50伏的电压范围内。一些模拟现场装置通过将流过电流回路的电流调制成与第二过程变量成比例的电流将信号传送到控制室。其它模拟现场装置在控制室的控制下通过控制通过所述回路的电流的大小能够执行动作。另外，或者可选地，所述过程控制回路能够输送用于与现场装置通信的数字信号。数字通信允许比模拟通信更大程度的通信。数字通信的现场装置能够响应控制室和/或其它现场装置，并能够选择性地与控制室和/或其它现场装置通信。而且，这些装置能够提供例如诊断和/或警报的附加信令。在一些装置中，无线技术已经开始被用于与现场装置通信。无线操作简化了现场装置配线和装配。无线装置被普遍地使用，其中，现场装置被制造为包括潜在地被太阳能电池或者不需任何类型的有线连接而获得电力的其它技术充电的内部电池。因为无线装置的能量需求基于例如装置的报告率、装置元件等等很多因素可以变化很大，在使用内部电池中存在问题。在此领域中，用于无线通信的现场装置的外部的电力和通信系统将会是相当大的改进。
技术实现思路
一种用于现场装置的无线的电力(或供电)和通信单元，其被构造成连接到现场装置并提供操作电力以及所述单元与现场装置之间的有线的优选的数字通信。RF电路构造成提供无线电频率通信。在一个实施例中，所述单元中的电源电路包括将太阳能转换成电能以向所述单元和所述现场装置供电的一个或者更多的太阳能电池。所述无线电力和通信单元向现场装置供电并根据标准的工业通信协议与现场装置相互作用。所述单元基于与现场装置的相互作用与外部装置例如控制室无线地通信。附图说明图1是示例性现场装置的示意图，根据本专利技术的无线电力和通信单元特别能够与该现场装置一起使用；图2是图1中所示的现场装置的框图；图3是包括无线通信电路的现场装置的框图，其中无线通信电路用于与例如显示器或者手持单元的远程装置通信；图4是安装到现场装置上的根据本专利技术实施例的无线的电力和通信单元的主视图；图5是根据本专利技术另一实施例的无线电力和通信单元的主视图； 图6和7是与多个现场装置操作的根据本专利技术实施例的无线电力和通信单元的示意图；图8是根据本专利技术实施例的无线电力和通信单元的框图；和图9是根据本专利技术实施例的无线电力和通信单元的后视图。具体实施例方式本专利技术包括无线电力(或供电)和通信单元，所述无线电力和通信单元用于允许被设计用于有线通信的现场装置无线地操作。尽管当前研发了一些将无线通信添加到有线装置上的装置，但是因为它们到它们控制回路仍然是有线的并且接收来自它们的控制回路的电力，这些研发没有起到下面的作用将传统的有线类型的现场装置从它们的控制回路中解放出来。图1和2是示范性现场装置的示意图和框图，根据本专利技术的无线电力和通信单元特别能够用于该现场装置。过程控制或者监视系统10包括通过两线过程控制回路16连接到一个或者更多的现场装置14的控制室或者控制系统12。过程控制回路16的示例包括模拟4-20mA的通信混合协议，模拟4-20mA的通信混合协议包括例如信息通道可设定地址远程变换器(HART)标准的模拟和数字通信，以及例如FUNDATION现场总线标准的全数字协议。通常，过程控制回路协议能够既向现场装置供电又允许现场装置与其它装置之间的通信。在此示例中，现场装置14包括电路18，所述电路18连接(耦合)到致动器(或执行器)/变换器20并通过接线板21连接到过程控制回路16。现场装置14图示为过程变量(PV)发生器，其中现场装置14连接到过程上并传感例如所述过程的温度、压力、pH、流量等方面并提供其指示。现场装置的其它示例包括阀、致动器(或执行器)、控制器和显示器。通常，现场装置的特征在于它们在“现场”操作的能力，所述“现场”可以将现场装置暴露于例如温度、湿度和压力的环境应力下。除了环境应力，现场装置必须经常承受暴露于腐蚀性的、有害的和/或甚至易爆炸的环境中。而且，这些装置也必须在存在振动和/或电磁干扰情况下操作。图1中图示的类型的现场装置代表了传统装置的相对大的安装基部，并且图1中图示的种类的现场装置被设计成以完全有线的方式操作。图3是根据在先技术的无线现场装置的框图。现场装置34包括内部电源模块38、控制器35、无线通信模块32和致动器/变换器20。电源模块38典型地包括电池，所述电池向现场装置供电一段时间直到电池需要更换。一些现场装置包括内置的太阳能电池。来自电源38的电力给控制器35通电以与致动器/变换器20和无线通信模块32相互作用。无线通信模块32又通过天线26与用标号24标示的其它装置相互作用。在内部提供装置34的无线能力的一个缺点在于如果电池、太阳能电池或者无线通信模块被损坏，那么整个现场装置必须被修理或更换。使用内部电池的另一缺点在于无线装置的一些用户相较于其他用户需要多得多的精力。例如，如果现场装置每分钟被启动一次，与每小时一次相比，能量消耗极大地增加。基于装置是由最少的系统元件构造还是完全构造，能量的使用也会很广泛地变化。由此，在来自各种用户的变化的能量需求不能被很好地适应的意义上，内部电源的使用是不可量的。图4是连接到以虚线示出的现场装置14上的无线的电力和通信单元100的主视图。单元100优选地通过标准现场装置导管102连接到装置14上。合适的导管连接件(或导管连接)包括1/2-14NPT、M20×1.5、G1/2和3/8-18NPT。单元100可以包括接头，所述接头允许围绕轴线106的旋转104和围绕轴线110的旋转108。而且，单元100的连接区域112优选地是中空的以便允许其内的导线将单元100连接到装置14。在期望壳体的位置调整的实施例中，连接区域112能够简单地是一件导管。单元100包括壳体114，所述壳体114安装在连接区域112上。壳体114包括电路(参照图8描述)以允许单元100向装置14供电并根据例如4-20mA、HART、FOUNDATIONTM现场总本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于向现场装置提供无线操作的无线电力和通信单元，所述无线电力和通信单元包括： 壳体； 连接区域，所述连接区域连接到壳体并可连接到现场装置； 设置在壳体内的电力存储装置； 回路通信装置，所述回路通信装置设置为通过连接区域连接到现场装置； 连接到电源和回路通信装置的控制器，所述控制器构造成使用回路通信装置与现场装置相互作用； 无线通信模块，所述无线通信模块连接到控制器并被构造用于无线通信；及 其中所述无线电力和通信单元适于向现场装置提供操作电力。
【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：格雷戈里布朗，乔治豪斯勒，菲利普奥斯特比，罗伯特卡施尼亚，理查德尼尔森，马克范德赖，
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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