[发明专利]用于在现场设备与计算机之间提供数字通信的适配器

说明书

技术领域

本发明总体涉及过程控制和测量领域。更具体地，本发明涉及与过程控制和测量系统中使用的智能现场设备进行通信的设备和方法。

背景技术

现场设备是在过程控制和测量领域中使用的众所周知的工具。现场设备为用户或控制系统提供关于具体过程变量(如压力、流量或温度)的数据。这些设备通常用于石油、药物和化学处理领域。

在过程控制和测量系统中对“智能”现场设备的使用使得可以实现现场设备与通信设备(如，手持设备或计算机)之间的双向通信。使用多种通信协议之一来实现双向通信。然而，针对智能现场设备而言，存在很多不同的协议，每一种协议要求以不同方式来配置通信设备。例如，可寻址远程传感器数据通路(HART)协议允许将数字信号叠加在标准的4-20毫安(mA)模拟信号上。HART协议使用频移键控原理，其中通过调制4-20mA信号在1200Hz处(表示数字逻辑电平“1”)或2200Hz处(表示数字逻辑电平“0”)±0.5mA来表示数字信号。所叠加的数字信号使得智能现场设备可以发送和接收数字数据，并通常用于应请求向控制室或手持设备发送诊断和多元信息。其它常用的双向数字通信协议包括Fieldbus^TM协议和Profibus协议。

由于每一种通信协议操作不同，所以必须基于现场设备所使用的通信协议来配置通信设备。为了使用户不必随身携带针对每一种已知的通信协议的单独硬件，开发了如下工具：例如来自Emerson ProcessManagement的手持375现场通信器，其支持与HART和Fieldbus^TM设备的通信。375现场通信器提供了本质上安全的设备以供在任何过程环境中使用。然而，不是所有的应用都需要375现场通信器的鲁棒性。例如，典型地现场设备的台式调试(即，在现场安装之前)不需要本质上安全的设备。在这些情况下，消费者通常以膝上计算机或其它计算机设备来充当通信器。虽然在经济上具有吸引力，然而这种与现场设备通信的方法需要消费者获得并正确连接很多不同的元件，包括通信调制解调器或接口、电源和测量电阻器。此外，消费者还必须获得应用软件并将其安装到智能现场设备的通信协议专用的便携式设备上。

因此，有利地提供系统，该系统可以简化将计算机或其它便携式设备与智能现场设备连接以进行双向通信的过程。

发明内容

本发明提供了一种用于现场设备与计算机之间的连接的适配器，对现场设备与计算机之间的双向数字通信进行接口。适配器包括存储器，用于存储以多种通信协议通信所需的软件应用。根据现场设备所使用的通信协议，适配器从计算机自动选择或用户从计算机选择存储于存储器上的适当软件应用以加载到计算机上。在很多实施例和配置中，适配器还包括与现场设备通信所需的硬件组件。

附图说明

图1是表示如现有技术已知的、用于与现场设备进行通信的系统的方框图。

图2是表示在智能现场设备与计算机之间进行接口以提供双向通信的适配器的方框图。

具体实施方式

本发明是有利于在计算机(如膝上计算机、个人数字助理或个人计算机)与智能现场设备(“现场设备”)之间进行通信的适配器。本发明的适配器提供了一种允许计算与智能现场设备进行通信的简单完整的解决方案。

图1示出了如现有技术中已知的、用于与现场设备12进行通信的典型通信系统10的方框图。系统10包括计算机设备(如膝上计算机)14、通用串行总线(USB)接口设备16、电源18、负载或测量电阻器20以及软件22。现场设备12使用HART通信协议，然而相同的构思可以应用于使用Fieldbus^TM通信协议或Profibus通信协议的现场设备。

线24a和24b(形成已知为“电流回路”的电路)将现场设备12连接到电源18，以使得电源18向电流回路提供直流(DC)电流。在HART通信器中，场设备12通过在第一频率(表示“1”)或第二频率(表示“0”)处将±0.5mA的电流叠加到由电源提供的DC电流上，来产生数字信号。由USB接口16来接收数字信号，所述USB接口16对电流回路上产生的小信号或交流(AC)电压进行测量。在现场设备12两端(第一位置中的引线26a和26b)或在测量电阻器20的两端(第二位置中的引线26a和26b)测量小信号电压。USB接口16配置所测量的数字信号并将其提供给计算机14。安装在计算机14上专用于HART通信协议的应用软件使得计算机14可以解释从现场设备12接收到的数据。此外，用户可经由USB端口和USB接口16向现场设备12提供指令，USB端口和USB接口16将指令转换成HART通信协议以传递至现场设备12。