一种在双线过程控制环路（２２）中使用的无线适配器包括无线通信电路和第一和第二端子，所述第一和第二端子被配置为与所述双线过程控制环路（２２）串联耦合。将具有调节输入和输出的稳压器（１５２）耦合到所述第一端子。将分路（１５４）耦合到所述稳压器（１５２）的输出，并且所述分路（１５４）被配置为向所述无线通信电路供电。反馈电路（１５８）被配置为将从所述稳压器（１５２）向所述分路（１５４）流动的电流控制为流经所述双线过程控制环路（２２）的环路电流的函数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有可变压降的现场设备的RF适配器
本专利技术涉及工业过程控制或监视系统。更具体地，本专利技术涉及在这种系统中能够进行射频(RF)通信的现场设备。
技术介绍
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并且通过过程控制环路来与控制室中的控制电路耦合的现场设备执行这些功能。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(actuator)、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，以向现场设备供电。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，且每个设备通过单根双线控制环路与控制室相连。一般地，将双线之间的电压差维持在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。一些模拟现场设备通过将在电流环路中流动的电流调制到与感测到的过程变量成比例的电流上，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，来执行动作。除此之外或者作为备选，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、太阳能电池或者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，而不使用无线通信技术。此外，在很多现场设施中，必须实施“本质安全”标准，其限制了所存储的能量可以放到环境中的量。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，适配器的端子间的压降可能影响过程控制环路的操作。此外，该压降的量影响到可用于适配器在适配器的电路操作中使用的最大功率。
技术实现思路
一种在双线过程控制环路中使用的无线适配器包括无线通信电路和第一和第二端子，所述第一和第二端子被配置为与所述双线过程控制环路串联耦合。将具有调节输入和输出的稳压器与所述第一端子耦合。将分路电路与所述稳压器的输出耦合，并且将该分路电路配置为向所述无线通信电路供电。反馈电路被配置为将从所述稳压器向所述分路流动的电流控制为流经所述双线过程控制环路的环路电流的函数。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3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示出了用于与双线过程控制环路相连的可变压降电路的示例配置。图5示出了包括微控制器的可变压降电路的另一个示例实施例。图6是包括具有反馈的微控制器在内的可变压降电路的另一个示例配置。图7是具有另一个示例配置的可变压降电路的简化电路图。图8是包括开关的可变压降电路示意图，所述开关用于在可变和固定压降模式之间切换。图9是对具有可变压降电路的无线适配器的组件进行示出的简化框图。具体实施方式本专利技术提供一种与工业过程控制或监视系统中的现场设备一起使用的无线适配器。所述无线适配器与现场设备耦合，并且向现场设备提供无线通信能力。适配器还与双线过程控制环路耦合，该环路用于将现场设备与本地位置(比如过程控制室等等)相连。该适配器具有允许适配器的端子上的压降进行变化的电源设置。图1是过程控制和监视系统10的简化框图。在图1中，示出了现场设备12与携带过程流体16的过程管线14耦合。在该示例中，将现场设备12示意为过程变量变送器。例如，过程变量变送器可以测量过程管线14的过程变量，比如压力、流速、温度等等。其他类型的现场设备包括用于控制工业过程10的操作的控制设备。然而，本专利技术不受限于这种设备。现场设备12一般位于远程位置，例如在工业过程车间的现场中，并且通过双线过程控制环路22与本地位置(比如控制室20)耦合。控制室20包括负载电阻20A和电源20B。双线过程控制环路22可以依照于任何恰当的标准或技术来操作。典型的通信标准包括4-20mA过程控制环路，在该环路中，由流经过程控制环路的电流电平(currentlevel)来标识过程变量。另一个示例包括可以调制到双线环路的模拟电流电平上的数字通信技术，例如通信标准。还使用了其他纯数字技术，包括基于FieldBus的协议。典型地，使用在过程控制环路22上接收的功率向现场设备12供电。在图1中，示出了无线适配器30与现场设备12耦合。由箭头32和34示出，无线适配器30可以用于与其他设备进行无线通信。例如，适配器30可以与手持通信器40或与包括无线适配器44的另一个现场设备42进行通信。图中示出了现场设备42与过程管线46耦合。无线适配器30可以根据要求与其他设备或组件通信。该通信可以依照于任何恰当的协议。一个示例协议包括网格网络的形成，在该网格网络中，数据在无线设备之间传递，以扩展和增强通信系统的可靠性。图2示出了与双线过程控制环路22耦合的现场设备12和无线适配器30的简化横截面视图。在过程变量变送器的示例中，现场设备12包括与测量电路52相连的过程变量传感器50，所述测量电路52被配置为对过程变量进行测量。变送器电路54被配置为对过程变量进行接收，并且使用已知的技术在双线过程控制环路22上通信该过程变量。变送器12通过连接块106与双线过程控制环路耦合。无线适配器30也与连接块106耦合，并且通过例如螺纹连接122和109被安装到变送器12的外壳上。例如，该耦合通过NPT导管耦合109。类似的导管连接109还用于耦合携带穿过其的双线过程控制环路22的导管111。无线适配器30的底板通过配线108与变送器12的电接地连接器110耦合。变送器12包括与来自无线适配器30的连接112耦合的双线过程控制连接块102。无线适配器30的外壳120容纳与无线适配器30的电路耦合的天线126。可以将RF透过性端盖124与外壳120可密封地耦合，以允许透过其发送RF信号。在图2所示的设置中，向RF适配器提供了五个电连接，包括四个环路连接和一个电接地连接。图3示出了简化框图150，简化框图150示意了在控制室20、现场设备12和无线适配器30之间的电连接。如图3所示意的，无线适配器30通过Loop+(本文中也标记为L+)和Loop-(本文中也标记为L-)连接与过程控制环路22串联耦合，并且现场设备12也与正Power和负Power连接串联耦合。适配器30在过程控制环路22上使用通信连接进行通信。在操作期间，适配器30使用流经过程控制环路22的4-20mA电流进行操作。由于电流流经适配器30，在其L+和L-端子连接上出现了小的压降。优选地，将该压降的数量保持充分小，以确保在过程控制环路22中存在向现场设备12供电的足够电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在双线过程控制环路中使用的无线适配器，所述双线过程控制环路被配置为与工业过程控制系统中的过程现场设备耦合，所述无线适配器耦合到所述双线过程控制环路，并且向所述过程现场设备提供无线通信，所述无线适配器包括： 无线通信电路； 第一和第二环路端子，被配置为与所述双线过程控制环路串联耦合； 稳压器，具有耦合到所述第一环路端子的稳压器输入，并且具有输出； 分路电路，与稳压器的输出耦合，被配置为向所述无线通信电路供电；以及 反馈电路，被配置为根据流经所述双线过程控制环路的环路电流来控制从开关稳压器向所述分路电路流动的电流。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/073,0962008年6月17日1.一种在双线过程控制环路中使用的无线适配器，所述双线过程控制环路被配置为与工业过程控制系统中的过程现场设备耦合，所述无线适配器耦合到所述双线过程控制环路，并且向所述过程现场设备提供无线通信，所述无线适配器包括：无线通信电路；第一和第二环路端子，被配置为与所述双线过程控制环路串联耦合；开关稳压器，具有耦合到所述第一环路端子的开关稳压器输入，并且具有输出；分路电路，与所述开关稳压器的输出耦合，被配置为向所述无线通信电路供电；以及反馈电路，与所述开关稳压器的输入和输出耦合，被配置为根据流经所述双线过程控制环路的环路电流来控制从所述开关稳压器向所述分路电路流动的电流，其中，所述反馈电路被配置为控制所述第一和第二环路端子上的压降。2.根据权利要求1所述的无线适配器，其中，所述分路电路包括电压稳压器。3.根据权利要求2所述的无线适配器，其中，所述电压稳压器包括DC至DC转换器。4.根据权利要求1所述的无线适配器，其中，所述分路电路包括电容器，所述电容器被配置为从所述双线过程控制环路接收电荷，以及向所述无线通信电路供电。5.根据权利要求1所述的无线适配器，其中，所述反馈电路包括用于控制所述第一和第二环路端子上的压降的输入。6.根据权利要求1所述的无线适配器，其中，所述反馈电路包括用于将所述分路电路耦合到所述开关稳压器的晶体管。7.根据权利要求6所述的无线适配器，其中，所述反馈电路控制所述晶体管的操作，从而控制所述第一和第二环路端子上的压降。8.根据权利要求1所述的无线适配器，其中，所述反馈电路测量从所述环路流出并通过所述开关稳压器的电流。9.根据权利要求8所述的无线适配器，其中，所述反馈电路根据感测到的电流来控制输送至所述分路电路的功率。10.根据权利要求5所述的无线适配器，其中，所述输入耦合到微控制器。11.根据权利要求1所述的无线适配器，其中，所述第一和第二环路端子之一与所述过程现场设...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·A·基尔布，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US
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