[发明专利]利用以太网供电的现场设备

说明书

背景技术

诸如用于化学过程、石油、或其他类型的工业过程中的过程监测和控制系统典型地包括集中式监测和控制系统，该系统通过模拟或数字通信路径可通信地耦合至操作员或用户的工作站以及一个或更多个现场设备。现场设备可以是适于监测过程参数(例如温度、压力、流速等)的传感器、和/或适于对工业过程执行操作(例如开启和闭合阀等)的换能器。

通常，集中式监测和控制系统通过输入/输出(I/O)设备或模块，接收指示由现场设备完成的过程测量的信号、和/或属于现场设备的其他信息，该信号和/或信息可以是模拟或数字的。监测系统接收指示过程测量的信号，并基于所接收的信号来监测过程的各个方面。监测系统可以适于将所测量的过程数据与预先确定的界限进行比较，以便在超过该界限时发起操作(例如产生警报信号)。

监测和控制系统的过程控制器可以使用该测量以及其他信息来监测过程，并执行控制例程。过程控制器可以产生控制信号，该控制信号可以通过模拟或数字I/O设备经总线或其他通信路径或信道而发送至现场设备，以控制特定过程的操作。

传统上，开发出各种通信协议以使来自不同制造商的控制器和现场设备能够交换数据。例如，各种通信协议包括HART^、PROFIBUS^、致动器传感器接口(“AS-Interface”)、WORLDFIP^、Device-Net^、CAN、以及FOUNDATION^TMFIELDBUS(下文称作“现场总线”)协议。多个这样的协议能够提供所附加的现场设备的全部所需的操作功率。

近来，新的通信协议已经出现(IEEE 802.3af)，其涉及向分布式系统传送电能。具体地，该标准涉及在现有的以太网电缆上使用电缆中未使用的配线对(或信令对)来传送电能。这个以太网电缆上的电能传送被称作“以太网供电”(PoE)。IEEE标准允许在与以太网通信相同的以太网电缆(典型地为CAT5E电缆)上传送48伏和350mA的电能。

因此，存在对如下现场设备的持续需求：能够利用新兴电能传送技术和已有电缆，以把新的现场设备耦合至过程监测和控制系统。

发明内容

提供了一种根据以太网信令而进行通信的现场设备。该现场设备借助于其以太网连接而得以供电。该现场设备优选地包括特征板，该特征板包括以太网网络连接和现场设备连接。该特征板被配置为利用通过以太网网络连接而接收到的电能对现场设备进行供电。该特征板使用过程工业标准通信协议与现场设备进行交互。还提供了一种现场设备的操作方法。

附图说明

图1是过程控制或监测系统的框图，本发明的实施例在该系统中尤其有用。

图2是根据本发明实施例的压力变送器的简化剪切局部分解图。

图3是根据本发明另一实施例的压力变送器的简化剪切局部分解图。

图4是根据本发明实施例的用于现场设备的特征板的框图。

具体实施方式

图1示出了具有多个现场设备108A-110N的过程控制或监测系统100的简化框图，其中可以使用任意数目的现场设备。

过程网络106包括具有操作员接口120的控制或监测系统118(例如用户工作站或计算机)，其可以通过以太网供电注入器(POE注入器)122经以太网电缆124耦合至一个或更多个现场设备1082A-110N。POE注入器122从电源123接收电能，并在以太网电缆124内的一个或更多个未使用配线对上提供电压电位。备选地，POE注入器122可以在与携带以太网信号的配线对相同的配线对上提供电压电位。此外，注入器122可以在一个或更多个未使用的对上以及一个或更多个数据对上提供电压电位。

每一个现场设备108A-110N优选地适于从以太网电缆124上的电压电位中导出操作电能。可以在与以太网通信相同的电缆124上传送电能。例如，以太网电缆124可以是CAT5E电缆。

在一个实施例中，24伏电源可以用于对多个现场设备进行供电。以太网供电标准(IEEE 802.3af)允许以太网电缆124携带高达48伏和高达350mA的电能。取决于供电体系结构、电缆长度、现场设备供电要求、固有安全要求等，PoE标准使得能够操作多个现场设备。以太网电缆124通常为所连接的现场设备提供48伏和350mA电流的电能。利用更低功率的现场设备，可以进一步增大现场设备的数目。因此，大量的过程变量可以和供电沿着相同的电缆装配而传送。