[发明专利]具有增强封装的无线过程通信适配器

说明书

背景技术

在工业设置中，控制系统用于监视和控制工业库存和化学过程等等。控制系统一般使用分布在工业过程中关键位置处的并通过过程控制环路耦合到控制室的控制电路的现场设备，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、控制和监视中使用的任何当前已知的或尚未已知的所有设备。

一些现场设备包括换能器(transducer)。将换能器理解为意味着或者是基于物理输入产生输出信号的设备，或者是基于输入信号产生物理输出的设备。换能器一般将输入变换为具有不同形式的输出。换能器的类型包括各种分析传感器、压力传感器、热敏电阻器、热电偶、应变仪、水平传感器、数字阀门控制器、流量计、流量计算机、定位器、致动器、螺线管、指示灯等等。

每个现场设备一般还包括用于通过过程控制环路与过程控制室或其他电路通信的通信电路。在一些设施中，过程控制环路还用于向现场设备传输已调整的电流和/或电压，以向现场设备供电。过程控制环路还传输具有模拟或数字格式的数据。

传统上，已将模拟现场设备通过双线过程控制电流环路连接到控制室，同时每个设备通过单一的双线控制环路连接到控制室。针对模拟模式，将双线之间的压差维持在从12到45伏特的电压范围中，针对数字模式，维持在9-50伏特的电压范围中。一些模拟现场设备通过将与检测到的过程变量成正比的电流调制到在电流环路中运行的电流中向控制室发送信号。通过控制环路中的电流的大小，其他模拟现场设备可以在控制室的控制下执行动作。除此之外，或作为备选，过程控制环路还可以传输用于与现场设备通信的数字信号。

在一些实施中，已开始使用无线技术与现场设备进行通信。无线操作简化了现场设备的布线和设置。然而，大多数现场设备是硬连线到过程控制室的，且不使用无线通信技术的。

工业过程工程通常包含上百或甚至上千的现场设备。很多这些现场设备包含复杂的电子装置并能够提供比传统的模拟4-20mA测量更多的数据。出于很多原因(成本是其中之一)，很多工厂并未利用这种现场设备所提供的额外数据的优势。这就产生了对针对这种现场设备的无线适配器的需要，该无线适配器可以连接到现场设备上，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。

为了操作工业过程工程，现场设备必须经常进行危险位置许可评级(hazardous location approval ratings)。存在不同类型的评级，且为了被广泛地采用，无线现场设备适配器应当能够连接到每个这种现场设备上，同时不破坏该现场设备的危险位置许可评级。

这些许可评级之一被称作免爆或防爆评级。免爆外壳的目的是万一可燃性气体进入外壳并点燃，则外壳将爆炸控制住。如果外壳不能控制该爆炸，则其可能点燃周围的气体，并造成灾难性的后果。

另一种类型的许可评级被称作本质安全(IS)。本质安全设备通过限制在电子装置中出现的能量数量且通过确保将电子装置组件间隔地足够远来避免在电子故障事件中电弧放电，从而避免了可燃性气体的点燃。电子装置组件产生的热也受到控制。让设备的电子装置本质安全易于使组件的数目上升且增加了电路板的尺寸。在必须将设备的物理尺寸最小化时，这也提出了新的挑战。

为了让无线通信适配器能在免爆设施中使用，其自身必须是防爆的，且其必须在两个设备之间的连接处提供免爆屏障。对于本质安全的设施，无线通信电路必须也是本质安全的。将这种适配器连接到任一设备的能力也使得物理尺寸上升。可以在很多配置中安装工业设备，比如现场设备，且该工业设备一般被置于紧密的空间中。这就要求小型且不显眼的设计。

提供针对现场设备的相对小型且不显眼的但是依然能够方便符合免爆认证和本质安全的无线通信适配器将推动无线过程通信领域的发展。

发明内容

本发明提供一种针对现场设备的无线过程通信适配器。所述适配器包括：金属外壳，具有第一端和第二端。在所述第一端和所述第二端之间限定腔。将射频透过性天线罩耦合到所述第一端。所述第二端具有被配置为连接到现场设备的现场设备连接器。将至少一个电路板置于所述腔中。所述电路板至少承载无线过程通信电路。将多根线耦合到所述至少一个电路板，并通过所述现场设备连接器延伸。硅树脂灌封实质上填充了所述腔中未由所述至少一个电路板和所述无线过程通信电路所占据的全部容积。

附图说明

图1是可操作地耦合到根据本发明的实施例的无线通信适配器的有线过程现场设备的概略图。