[发明专利]一种WIA-PA无线网络适配装置的供电电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以通过HART总线为WIA（Wireless Networks for Industrial Automation）无线适配装置提供工作电能的供电电路，应用于工业现场的有线HART仪表的无线WIA网络改造中。

背景技术

智能无线网络WIA基于短程无线通信IEEE802.15.4标准，使用自由频带，解决在大型器械、金属管道等对无线信号反射、散射造成的多径效应，以及电机、器械运转产生的电磁噪声对无线通信干扰，提供高可靠、实时无线通讯服务。智能无线网络WIA技术特别适用于工业控制与工厂自动化过程控制，并广泛应用于石油、化工、冶金、矿山等领域。

大部分石油、化工企业都有成百上千的智能仪表。这些仪表一般都采用有线的方式与控制室相连接。这种有线连接构成电流环路传递过程控制中的测量信号和控制信号，同时电流环路也为部分仪表提供消耗的电能。这些传统有线HART仪表可以检测到丰富的过程控制信息和设备状态信息，然而由于现场改造困难、布线成本高等原因，通常控制中心只读取了仪表的PV（主变量）等简单的信息，大部分信息被闲置。

仪表设备的无线改造将为工厂数字化信息化提供重要支持，WIA无线适配装置可以将HART仪表内的数据和故障诊断传入WIA网络中，是解决HART仪表无线改造的关键设备。然而在工厂特殊的环境下，WIA无线通讯模块的供电限制为HART仪表改造带来很多困难。一方面，由于仪表设备与控制室遥远、现场情况复杂，为适配装置提供单独电源线的成本较高。另一方面，电池供电有寿命限制，定期更换电池成本较高，同时在高温、高湿、易爆的环境中带来了额外的安全隐患。

发明内容

针对现有技术的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种WIA-PA无线网络适配装置的供电电路，用于将HART仪表连接到WIA网络时的网络适配装置中。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种WIA-PA无线网络适配装置的供电电路，包括

压降控制模块，输入端连接HART总线，输出端连接系统供电模块，用于为系统供电模块提供稳定电压；

系统供电模块，连接微处理器、压降控制模块和充电控制模块，用于将输入的电压转换为，为微处理器供电和为储能元件充电；

充电控制模块，连接系统供电模块、微处理器和储能元件，用于在微处理器的控制下，实现储能元件的充电使能；

储能元件，连接充电控制模块、储能监测模块和WIA供电模块，用于存储电能；

储能监测模块，连接储能元件和微处理器，用于将储能元件的电压值实时传送给微处理器；

微处理器，控制充电控制模块为储能元件充电，控制WIA供电模块为WIA无线通讯模块供电；

WIA供电模块，连接储能元件和微处理器，用于根据WIA网络协议，在微处理器的控制下，为WIA-PA无线网络适配装置中的WIA无线通讯模块提供电能。

所述压降控制模块由稳压芯片及其外围电路组成。

所述系统供电模块采用TPS61070芯片，将输入的2V直流电转成3.3V直流电源。

所述微处理器采用TI公司的M430F149低功耗单片机。

所述充电控制模块为MOS管或模拟开关芯片。

所述充电控制模块并联一个稳压芯片。

所述稳压芯片采用TLV3491。

所述储能元件选用超级电容，电容值不小于0.25F。

所述储能监测模块由模拟数字转换器组成。

所述WIA供电模块由DC-DC芯片及其外围电路组成。

本发明具有以下优点：

1.本发明根据WIA无线通讯模块特有的工作模式HART总线物理层协议，从HART仪表所在的4-20mA电流环路总线上汲取适当的电能，为WIA无线通讯模块供电。

2．本发明对电源输入端电压降进行控制，且不会影响HART总线的正常工作。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明连接到HART仪表的示意图；

图3是超级电容充电过程示意图；

图4是WIA无线通讯模块入网模式电能消耗图；

图5是WIA无线通讯模块发送时隙的电能消耗图；

图6是WIA无线通讯模块接收时隙的电能消耗图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。