[发明专利]用于具有环路电流旁路的现场设备的RF适配器

说明书

技术领域

本发明涉及工业过程控制或监视系统。更具体地，本发明涉及在这种系统中能够进行射频(RF)通信的现场设备。

背景技术

在工业背景下，控制系统用于监视和控制工业和化学等过程的库存。一般地，控制系统使用分布在工业过程关键位置处的、并且通过过程控制环路与控制室中的控制电路耦合的现场设备来执行这些功能。术语“现场设备”指代在分布式控制或过程监视系统中执行功能的任何设备，包括在工业过程的测量、控制和监视中所使用的当前已知的、或尚未已知的所有设备。

一些现场设备包括传感器。传感器意味着基于物理输入生成输出信号，或基于输入信号生成物理输出。一般地，传感器将输入转换为具有不同形式的输出。传感器的类型包括各种分析设备、压力传感器、热敏电阻、热电耦、应变计、流量传送器、定位器、致动器、螺线管、指示灯等等。

一般地，每个现场设备还包括用于在过程控制环路上与过程控制室、或其他电路进行通信的通信电路。在一些设施中，过程控制环路也用于向现场设备传输已调节的电流和/或电压，用于向现场设备供电。过程控制环路还携带模拟或数字格式的数据。

传统上，通过双线过程控制电流环路将模拟现场设备与控制室相连，且每个设备通过单个双线控制环路与控制室相连。一般地，将双线之间的电压差分维持在12-45伏特(针对模拟模式)和9-50伏特(针对数字模式)的电压区间中。一些模拟设备通过将在电流环路中运行的电流调制到与感测到的过程变量成正比的电流上，来向控制室发送信号。在控制室的控制下，其他模拟现场设备可以通过控制流经环路的电流的大小，来执行行动。除此之外，或作为备选，过程控制环路可以携带用于与现场设备进行通信的数字信号。

在一些设施中，已经开始使用无线技术与现场设备进行通信。例如，完全使用无线设施，在该无线设施中，现场设备使用电池、太阳能电池、或获得功率同时不需要任何形式的有线连接的其他技术。然而，多数现场设备与过程控制室进行硬连线，且不使用无线通信技术。

工业过程车间通常包含上百甚至上千的现场设备。很多这些现场设备包含精密的电子器件，并且能够提供比传统4-20mA测量更多的数据。出于一些原因(其中包括成本)，很多车间不利用可以由这种现场设备所提供的额外数据。这就需要一种可以用于这种现场设备的无线适配器，其可以附着于现场设备之上，并且经由无线网络向控制系统或其他监视或诊断系统或应用发送回数据。

在一些配置中，RF适配器可以与过程控制环路串联。在这种配置中，过程控制环路的环路电流流经无线适配器的电路。如果无线适配器的电路发生故障，开路可能引起环路电流不具有电流通路，并且与双线过程控制环路耦合的任何现场设备将不再能够使用过程控制环路进行通信。

发明内容

一种在双线过程控制环路中使用的无线适配器被配置为与工业过程控制系统中的过程现场设备耦合。所述无线适配器与所述双线过程控制环路耦合，并且向所述过程现场设备提供无线通信。所述适配器包括第一和第二环路端子，它们被配置为与所述双线过程控制环路串联。无线通信电路与所述第一和第二环路端子耦合，并且其适于向所述过程现场设备提供无线通信。环路电流旁路电路以电的方式在所述第一和第二环路端子间相连，并且其被配置为响应于无线通信电路中的开路，在所述第一和第二环路端子之间提供环路电流通路。

附图说明

图1是示出了工业过程控制或监视系统的简化图，该系统包括具有无线适配器的现场设备。

图2是包括无线适配器的图1的现场设备的横截面视图。

图3A和3B是示出了与双线过程控制环路耦合的现场设备和无线适配器的配线图。

图4示出了包括环路电流旁路电路的无线适配器的示例配置。

图5A是示出了图4的环路电流旁路电路的示例的简化图。

图5B是示出了无线适配器的环路电流旁路电路的另一个示例配置。

图6示出了依照于本发明的环路电流旁路电路的备选配置。

图7是包括环路电流旁路电路的无线适配器的简化电路图。

图8是示出了与无线适配器和现场设备中的双线过程控制环路的连接相关的更多细节的简化示意图。

具体实施方式