无线工业过程现场装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种无线工业过程现场装置，用于在控制或监测工业过程的过程变量时使用，该无线工业过程现场装置包括过程接口元件，该过程接口元件被配置为检测或控制工业过程的过程变量。过程装置电路包括过程接口电路，该过程接口电路被配置为使用过程接口元件测量或控制工业过程的过程变量。无线通信电路被配置为用于无线通信。电源电路被配置为从电力储存元件以输出电压向过程装置电路提供电力。低压降(LDO)电压调节器被配置为降低输出电压。升压转换器被配置为升高输出电压。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工业过程控制和监测系统。更具体地说，本技术涉及用在工业过程控制和/或监测系统中的无线现场装置。
技术介绍
工业过程用在许多工业中以处理或输运各种材料。工业过程例如在炼油厂、食品生产设施、纸浆生产设施等等中实施。工业过程的操作通常需要监测过程变量。示例性的过程变量包括温度、压力、流量、液位等。被传输的过程变量用来测量过程变量，并且将被测量的过程变量的信息传输到中心位置。这些信息可以用来监测过程，并且可以用于控制过程。例如，可以根据测量流量使用另一种类型的现场装置、控制装置来调整阀。·传统上，过程变量变送器使用有线连接与中心位置通信。有线连接的示例是二线式过程控制回路，通过该回路的电流代表被测量的过程变量。其他通信技术包括在过程控制回路上传输数字信息。同样的二线式过程控制回路可以用于为现场装置提供电力。无线现场装置被用来测量过程变量和与另一个位置通信，并且不需要上面所述的有线连接。一种无线通信技术采用网状网络配置。一种示例性的通信协议是按照IEC 62591标准的无线HART 通信协议。无线装置的一个好处是不需要将从中心控制位置延伸到现场装置的电线。如果现场装置包括诸如电池之类的内部电源，可以实现布线的进一步减少。然而，如果现场装置是电池供电的，如果其电源耗尽，该装置将停止运型。因此，往往是需要采取措施以减少在现场装置中的功耗，以延长电源的使用寿命。
技术实现思路
根据本技术的一个方面，提供了一种无线工业过程现场装置，用于在控制或监测工业过程的过程变量时使用，该无线工业过程现场装置包括过程接口元件、过程装置电路、电力储存元件和电源电路。过程接口元件被配置为检测或控制工业过程的过程变量。所述过程装置电路包括过程接口电路，被配置为使用过程接口元件测量或控制工业过程的过程变量；无线通信电路，被配置为用于无线通信。电源电路被配置为从电力储存元件以输出电压向过程装置电路提供电力，所述电源电路包括低压降电压调节器，被配置为降低电力储存元件的电压和将降低的电压提供到过程装置电路；和升压转换器，被配置为升高电力储存元件的电压和将升高的电压提供到过程装置电路。较佳地，上述无线工业过程现场装置还可以包括比较器，该比较器被配置为将低压降电压调节器和可替换地升压转换器选择性地连接到过程装置电路。较佳地，在上述无线工业过程现场装置中，比较器可以被配置为控制模拟开关。较佳地，在上述无线工业过程现场装置中，比较器可以对电力储存元件的电压输出作出响应。较佳地，在上述无线工业过程现场装置中，比较器可以将电压阈值与电力储存元件的输出电压进行比较。较佳地，在上述无线工业过程现场装置中，在所述输出电压小于所述电压阈值的情况下，比较器可以将升压转换器连接到过程装置电路。较佳地，在上述无线工业过程现场装置中，在所述输出电压大于所述电压阈值的情况下，比较器可以将低压降转换器连接到过程装置电路。较佳地，在上述无线工业过程现场装置中，所述电压阈值可以为3. O伏特。较佳地，在上述无线工业过程现场装置中，比较器的输出可以连接到升压转换器。较佳地，在上述无线工业过程现场装置中，在低压降电压调节器连接过程装置电路的情况下，比较器可以停止升压转换器的操作，从而降低功耗。较佳地，上述无线工业过程现场装置还可以包括连接到过程装置电路的大容量电 容器，该大容量电容器被配置为储存电力。较佳地，在上述无线工业过程现场装置中，电力储存元件可以是从包括电池或电容器的电力储存元件的组中选择的。较佳地，上述无线工业过程现场装置还可以包括二极管，该二极管被配置为将低压降电压调节器连接到过程装置电路。附图说明图I是包括无线现场装置的工业过程控制或监控系统的简化示意图。图2是图I的无线现场装置的简化框图。图3是显示图I的按照本技术的一个示例性实施例的无线现场装置的电源的简化示意图。具体实施方式本技术提供用于诸如过程变量变送器或过程控制器之类的无线现场装置的电源电路。该电源电路包括升压转换器和低压降(LDO)电压调节器，升压转换器和低压降(LDO)电压调节器可以被选择性地连接至现场装置的电源电路。LDO和升压转换器的组合用来提高电池的使用寿命。比较器用来在升压转换器和LDO之间切换。图I是工业过程控制或监控系统100的简化示意图，其中诸如过程现场装置102之类的现场装置通过过程接口元件104与过程流体108接合。过程流体108例如包含在过程管道106中。现场装置102可以被配置作为过程变量变送器，其中的过程接口元件104可以包括用于检测过程流体108的过程变量的传感器。示例包括温度、流量、液位等。过程现场装置102通过无线通信链路112与诸如位置110的其他位置通信。位置110包括连接到天线116的通信电路114，天线用于建立通信链路112。位置110例如可以是其中监测或控制过程的操作的中心控制室等。无线通信链路112可以与任何通信协议技术或标准一致。一种示例是按照IEC62591标准的无线HART 通信协议。图2是过程现场装置102的简化框图。正如图2所示，微处理器200通过过程电路202连接到过程接口元件104。过程电路202例如可以包括放大器、模数转换器等。在这样的配置中，表示检测到的过程变量的数字被提供到微处理器200。微处理器200按照存储在存储器204中的指示操作，并且连接到无线通信电路206。无线通信电路206连接到天线208，天线208链接到显示在图I中的通信链路112。使用这种配置，变送器102可以在通信链接112上接收或传输信息。显示了任选的本地输入/输出(I/O)电路210。例如，可以由操作员使用I/O电路210在本地控制变送器102。图2还图示了连接到电力储存元件222的电源220。如下文中详细讨论，电源220用来从电源储存元件222提供电力到过程变量102的电路。电力储存元件222可以包括任何合适的装置，其能够根据需要储存足够的电力。示例包括电池、可充电电池、包括大容量或“超级”电容器的电子电容器。过程现场装置102的各种电路元件被配置以基于稳定电源而运行。例如，可能需要3. O伏的稳定电源。然而，由电力储存元件222所提供的电压在其充电或放电循环过程中可能从2. O到3. 7伏之间变化。在这样的配置中，通常使用“降压-升压”转换器，其中单个转换器不仅用来升高直流电压以获得所需的输出电压而且用来降低直流电压以获得所需的输出电压。然而，降压-升压转换器消耗来自电力储存元件的额外电力，从而缩短电池寿命。在运行期间，过程现场装置102使用诸如过程接口元件104之类的过程变量传感 器检测过程变量。微处理器200用来控制过程现场装置102的操作和利用无线通信电路206在通信链路112上传输与检测到的过程变量相关的信息。为了增加电力储存元件222元的寿命，过程现场装置102的电路可以进入“休眠”或降低功耗模式。通常情况下，过程现场装置102可以在低功耗模式中运行超过90%的时间。在这样的配置中，所述电路仅需要几十微瓦的功率用于运行。例如，无线通信电路206可以关闭或闲置、微处理器200的速度可以降低、过程电路202可以被禁用等。在活动时间期间，这个电路被通电并且电力需求可能会高达几十毫瓦。当电力储存元件220的电压为3. O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线工业过程现场装置，用于在控制或监测工业过程的过程变量时使用，其特征在于，该无线工业过程现场装置包括：过程接口元件，被配置为检测或控制工业过程的过程变量；过程装置电路，所述过程装置电路包括：过程接口电路，被配置为使用过程接口元件测量或控制工业过程的过程变量；无线通信电路，被配置为用于无线通信；电力储存元件；电源电路，被配置为从电力储存元件以输出电压向过程装置电路提供电力，所述电源电路包括：低压降电压调节器，被配置为降低电力储存元件的电压和将降低的电压提供到过程装置电路；和升压转换器，被配置为升高电力储存元件的电压和将升高的电压提供到过程装置电路。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：加瓦哈·阿鲁那卡拉姆，尤达亚尚卡尔·班加罗尔·卡斯图里，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：实用新型
国别省市：