[发明专利]模块化的本质安全的现场设备电源模块

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大量现场设备来执行这些功能。现场设备可以在各种不同的设施中操作。过程设施的示例包括：石油、制药、化学、制浆以及其他处理设施。这些现场设备通信性地耦合到控制室中的控制电路上。

过程控制测量工业使用现场设备用于各种目的。一般地，这种设备具有现场硬化的外壳，使得可以在相对恶劣的环境中安装在户外，并能够经受极端气候条件：温度、湿度、震动以及机械冲击。现场设备一般还以相对低的功率进行操作。例如，一些现场设备当前可用于从已知的4-20mA环路中接收其全部操作功率。

现场设备工作的环境有时可能是高度挥发性的。一些环境可能是过分挥发性的，以至于电子组件的错误火花或足够高的表面温度可能引起环境点燃，并产生爆炸。为了确保这种情况不会发生，已开发出了本质安全规范。符合本质安全要求有助于确保即使在故障条件下，电路或设备本身也不能点燃挥发性的环境。在由Factory Mutual Research  在1988年10月公布的APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATEDAPPARATUS FOR USE IN CLASS I，II AND III，DIVISION 1HAZARDEOUS(CLASSIFIED)LOCATIONS，CLASS NUMBER 3610中阐述了本质安全要求的一个规范。还设计了符合附加工业标准(比如，Canadian Standards Association(CSA)和European CENELEC标准)的调整。

传统上，通过物理导线已将现场设备耦合到过程通信系统上(比如控制室)。这种有线连接不仅向现场设备提供了功率，还提供了用于通信的路由。有线现场设备的一个限制是安装有时可能是花费人力的，因为必须将线连到现场设备的每个物理位置上。

最近以来，已出现了使用无线通信与控制室和/或其他合适设备进行通信的现场设备。这些无线现场设备一般具有能够向无线现场设备提供长达数年的时间段的操作功率的内部电源，比如电池。

在工业过程工业中使用无线技术已引起了对向无线变送器本地供电的方式的需求。电池是可以提供本地功率的一种方式。然而，电池的一个问题在于判断如何将电池放在无线现场设备中以及将其放在无线现场设备中的何处。需要让电池更换对于现场技术人员来说是容易的。不仅需要电池本身在物理上容易更换，且在现场设备位于危险区域中的情况下，也需要电池本身在物理上容易更换。具体地，需要能够让技术人员在不需要获得热处理许可(hot work permit)的情况下更换电池。这意味着在可能存在可燃气体的区域中，可以在不产生点燃该气体的风险的情况下更换电池。

与在无线现场设备中使用电池相关的另一个困难是由于以下事实：电池的容量一般与电池本身的物理大小相关。因此，位于设备中的电池的大小一般受限于设备本身的外壳。在提供大容量电池以支持更长的变送器寿命和/或由于网络配置产生的更高的更新速率或更重的负载方面，灵活性通常很小。

因此，需要一种本质安全电池组，其可以向现场设备供电，且在现场不需要热处理许可就可以进行更换。此外，需要以能够容纳更大容量电池和/或更高功率需求的方式来提供现场设备功率。

发明内容

本发明提供了一种模块化的、本质安全的电源模块装置。所述装置包括被配置为安装到现场设备的导管上的刚性导管适配器。将具有内部的外壳可操作地耦合到所述刚性导管适配器上，并由所述刚性导管适配器来物理支撑所述外壳。将至少一个不可充电电池置于所述外壳中。将本质安全电路耦合到所述至少一个不可充电电池，且将所述本质安全电路耦合到与所述刚性导管适配器中的协作连接器配合的连接器。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的使用电池组的无线现场设备的正视图。

图2是根据本发明的实施例的现场设备的电池组的分解图。

图3是根据本发明的实施例的耦合到电池组的现场设备的横截面图。

图4是根据本发明的另一实施例的耦合到电池组的现场设备的横截面图。

图5是根据本发明的实施例的与现场设备一起使用的电池组的立体图。

图6是根据本发明的实施例的与现场设备一起使用的远程安装的电池组的立体图。

图7是根据本发明的实施例的用于将一个或多个电池耦合到现场设备端子块的电路的电路图。

具体实施方式