[发明专利]从手持式维护工具检测和定位过程控制通信线路故障

说明书

手持式维护工具操作为检测通信线路或总线中的故障的存在(包括检测短路或其它低阻抗故障、开路或其它高阻抗故障等)。另外，手持式维护工具可以操作为检测通信线路内的故障相对于手持式设备的大致位置，由此使得操作员或维护人员能够较容易地找到并修复检测到的故障。

技术领域

本申请涉及一种诊断手持式维护工具，其选择性地向通信线路上的一个或多个现场设备提供功率和通信信号，并且更具体而言，涉及能够检测和定位通信线路中的故障的手持式维护工具。

背景技术

过程控制系统，如在化学和石油过程中使用的那些过程控制系统，通常包括一个或多个过程控制器，其通信地耦合到至少一个主机或操作员工作站，并且经由模拟、数字、或组合模拟/数字总线通信地耦合到一个或多个现场设备。现场设备(其可以是例如，阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力和流速传感器)在过程工厂内执行功能(诸如打开或关闭阀和测量过程参数)。过程控制器接收指示由现场设备进行的过程测量结果的信号和/或与现场设备有关的其它信息，使用该信息来执行控制例程，并且随后生成在总线或其它通信线路上发送的控制信号，以控制现场设备的操作。利用从现场设备和过程控制器收集的信息，操作员或技术人员可以在操作员工作站处执行一个或多个应用，这些应用执行关于过程的任何期望的功能，诸如，举例来说，配置过程、查看过程的当前状态、和/或修改过程的操作。

在许多情况下，现场设备可能需要现场设置、配置、测试、和维护。例如，在现场设备可以安装在过程控制工厂的特定位置之前，现场设备可能需要被编程，然后可能需要在安装现场设备之前和之后进行测试。已经安装的现场设备还可能需要针对维护原因定期检查，或者例如当检测到故障时，需要诊断现场设备以进行维修或修理。一般而言，使用手持式、便携式维护工具来在位置上执行现场设备的配置和测试。由于许多现场设备安装在远程的难以到达的位置，因此对于用户来说更方便的是使用手持式、便携式工具而不是使用完全配置和测试设备来测试在这种远程位置中的安装的设备，完全配置和测试设备可能是重的、体积大的和非便携式的，通常需要将安装的现场设备运输到诊断设备的位置。

在现场设备至少部分地可操作并且经由本地总线被供电的情况下，手持式维护工具或便携式测试设备(“PTD”)可以连接到现场设备的通信终端以运行诊断例程。通常，现场设备和PTD在两线制或四线制通信连接或线路(通常称为总线)上通信。例如，当安装在工厂环境中时，现场总线设备和设备通常连接到两线制(或在一些情况下是四线制)连接线路或总线。已知使用手持式设备连接到例如Foundation现场总线或HART通信线路或其它通信总线以与连接到该通信线路或总线的设备进行通信。

在一些情况下，本质安全(“IS”)标准限制其中功率和其它通信信号可以被提供给现场设备的方式，特别是当现场设备安装在现场中的关键或危险的过程控制系统中时。通常，较高电压用于向现场设备提供功率，而不是用于与现场设备进行通信的电压。此外，在现场中为现场设备供电之前必须实施某些安全措施。具体地，根据IS指南，技术人员不能接通现场设备本身内的现场设备的功率，并且不能使用在某些预定水平上生成电压的设备。IS指南禁止内部功率切换和生成较大的电压，这是因为现场设备通常安装在挥发性物质或挥发性过程的邻近处，因此当高电压或功率连接施加到现场设备时，通过电弧或生成火花而导致爆炸的可能性较高。作为参考，内部开关可以被认为是整体地连接在现场设备内或物理地容纳在现场设备内和/或固定到现场设备的任何开关。

相关的IS指南还建议不要在连接到现场设备并且位于现场设备附近的PTD内接通功率。IS标准通常在向安装在现场中的非操作或未供电现场设备施加功率时需要手动干预。尽管可能期望将现有的PTD配置为具有自动供电功能以便为现场设备供电，但是该配置通常在IS标准下被禁止，特别是当向现场设备提供较高的功率信号以便为现场设备供电或用于测试目的时。