用于現場設備的rf適配器的制作方法

專利名稱：用于現場設備的rf適配器的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業過程控制或者監控系統。更具體地，本發明涉及具有射頻(RF)通 信能力的系統中的現場設備。
背景技術：
在工業設置中，控制系統用于監控和控制工業和化學過程的詳細目錄。典型地，控 制系統使用分布于工業過程中關鍵位置并且通過過程控制回路與控制室中的控制電路相 耦合的現場設備來執行這些功能。術語“現場設備”指代執行分布式控制或者過程監控系 統中的功能的任何設備，包括在工業過程的測量、控制和監控中使用的所有現在已知的或 者還未知的設備。一些現場設備包括換能器(transducer)。可以理解換能器意指基于物理輸入生成 輸出信號的設備或者基于輸入信號生成物理輸出的設備。典型地，換能器將輸入變換為具 有不同形式的輸出。換能器的類型包括不同的分析裝置、壓力傳感器、熱敏電阻、熱耦合器、 張力計、流變送器、定位器、制動器(actuator)、螺線管、指示燈、以及其他裝置。典型地，每一個現場設備還包括用于在過程控制回路上與過程控制室或者其他電 路通信的通信電路。在一些安裝中，過程控制回路還用于向現場設備傳輸調節過的電流和 /或電壓，以向現場設備供電。過程控制回路還攜帶模擬或者數字格式的數據。傳統上，在通過單一雙線控制回路將每一個設備與控制室連接的情況下，已經通 過雙線過程控制電流回路將模擬現場設備與控制室連接。典型地，針對模擬模式將雙線 之間的電壓差維持12-45伏的范圍內，以及針對數字模式將雙線之間的電壓差維持維持在 9-50伏的范圍內。通過將在電流回路上流動的電流調制到與感測到的過程變量成正比的電 流，一些模擬現場設備向控制室發送信號。通過控制通過回路的電流的大小，其它模擬現場 設備可以在控制室的控制下執行動作。此外或者作為備選地，過程控制回路可以攜帶用于 與現場設備進行通信的數字信號。在一些安裝中，已經開始使用無線技術來與現場設備進行通信。例如，使用完全 無線的安裝，在完全無線的安裝中，在沒有任何形式的有線連接的情況下，現場設備使用電 池、太陽能電池、或者其他技術來獲得功率。然而，現場設備的主流是硬連線連接至過程控 制室并且不使用無線通信技術。

發明內容
本發明提供一種用于耦合到過程控制變送器的適配器，這種類型的過程控制變送 器用于監控工業過程中的過程變量。該適配器包括I/O電路，該I/O電路用于與雙線過程 控制回路和過程控制變送器耦合并且在過程控制回路上進行通信。無線通信電路與該雙線 過程控制回路耦合并且用于發送RF信號。電源電路向無線通信電路提供功率。


圖1示出了包括用于無線通信的現場設備在內的過程控制監控系統的簡化框圖。圖2示出了過程控制器監控系統的框圖，在過程控制器監控系統中，多個現場設 備向遠程儀表發送信息。圖3示出了包括用于與遠程設備(比如手持單元)進行通信的無線通信電路在內 的現場設備的分解的局部剖視圖。圖4示出了包括用于無線通信的現場設備在內的過程控制器監控系統的圖，該現 場設備從過程控制回路提取功率。圖5示出了圖4所示電路的更詳細的示意圖。
圖6示出了在圖5中所示的電容器兩端測量到的電壓對時間的圖。圖7示出了用于在過程控制器監控系統中提供無線通信的電路的電子框圖。圖8A和8B示出了通過雙線過程控制回路與過程變量變送器耦合的無線通信適配 器的框圖。圖9示出了無線通信適配器的電路的簡化框圖。圖10示出了與變送器耦合的無線適配器的簡化的橫截面圖。
具體實施例方式本發明提供一種用于與過程控制回路耦合的現場設備和/或適配器，該現場設備 和/或適配器還包括用于單向或者雙向無線通信的無線通信模塊。無線通信模塊可以從遠 程設備或者位置發送和/或接收RF信號。可以直接用從雙線過程控制回路接收的功率直 接對該模塊供電，或者可以用從過程控制回路中接收并且為了隨后的使用而存儲的功率來 供電。該模塊可以是可拆卸模塊，其中該模塊僅需要與那些想要進行無線通信的現場設備 耦合。可以將該模塊配置為適配器以對現有的變送器加以改進。圖1示出了過程控制或者監控系統10的簡化框圖，在該系統10中，控制室或者控 制系統12在雙線過程控制回路16上與現場設備14耦合。現場設備14包括I/O功率電路 18、制動器/換能器20以及無線通信電路22。將無線通信電路22配置為使用天線26來發 送和/或接收RF信號24。目前，工業儀器通常包括可以用于過程信息的本地監控的本地顯示器或者“儀 表”。在很多安裝中該儀表可以是非常有用的，然而這種本地顯示器配置確實具有一些限制 性。本地顯示器要求直接可視接入現場設備。此外，典型地，操作者僅可以一次查看一個 儀表。包含該儀表的儀器通常不在方便的位置或者查看角度處。一種已經用于處理該配 置的技術是使用與過程變送器以電線相連的儀表。這允許將該儀表安裝在更方便的位置 上。在2002年4月22日提交的序列號為10/128，769，標題為“PROCESS TRANSMITTER WITH WIRELESSCOMMUNICATION LINK”的美國專利申請中示出并且描述了另一種技術。對于本發明來說，除了與過程控制回路(如，回路16)的連接外，在現場設備中包 括RF通信模塊，或者將該RF通信模塊配置為適配器以對可以使用的現場設備進行改進。 可以將該無線通信模塊22配置為緊湊的并且是較低功率的，使得可以容易地將其包括在 現有的現場設備配置中。該模塊可以用于無線傳輸在監控控制和/或數據顯示中使用的 信息。該無線變送器可以讓現場設備信息在本地區域中可用。例如，可以提供并使用單個本地顯示器(如，顯示器32)來顯示來自現場設備14的信息。可以配置顯示器32來同時 地、順序地、或者通過提供給顯示器的命令(例如，使用諸如對操作者可用的按鈕之類的手 動輸入)顯示來自若干設備的信息。可以將該顯示器32放在固定位置處或者該顯示器32 可以是便攜式設備，使得可以在過程控制系統中進行攜帶以監控和觀察不同現場設備的運 行。取決于RF信號24的強度和發送和接收電路的靈敏度，可以按照需要來控制RF傳輸的 覆蓋區域。例如，圖2是過程控制系統50的簡化圖，其中一些現場設備14通過單獨的過程 控制回路16與控制室12耦合。每一個現場設備14發送由顯示器32來進行接收的RF信 號24。在該例子中，顯示器32能夠顯示使用天線52從現場設備14接收到的四個過程變量 (PV1、PV2、PV3和PV4)。如上所述，顯示器32可以是固定的顯示器或者可以是便攜式顯示 器，如手持單元。在該具體的配置中，將顯示器32說明為示出了與過程壓力有關的兩個過 程變量以及與過程溫度有關的兩個過程變量。這允許現場設備14在所想要的范圍內(如， 本地區域中)的RF連接上提供信息。例如，如果顯示器32在現場設備14的40米范圍中， 則顯示器32能夠接收來自該現場設備的顯示信息。例如，可以使用可選用戶輸入48來選 擇顯示的格式、顯示的過程變量、或者用于詢問現場設備14。圖3示出了壓力變送器60的簡化剖面部分分解圖，該壓力變送器60是現場設備 的一個示例。壓力變送器60與雙線過程控制回路16耦合并包括變送器外殼62。過程控制 回路16與端子板58上攜帶的端子56耦合。壓力傳感器64提供了換能器的一個示例，并 且將壓力傳感器64配置為與過程裝置耦合，以測量在過程流體中發生的壓差。向與現場設 備電路68耦合的測量電路66提供來自換能器64的輸出。現場設備電路68實現了圖1所 示的I/O電源18的方面。無線通信電路22與現場設備電路68耦合，并且在一些實施例中 可以與過程控制回路16耦合。
外殼62包括可以用螺絲擰入到外殼62中的端蓋70、72。端蓋72包括被配置為通 常與無線通信電路22上攜帶的天線26對齊的RF透明窗口 74。當附著時，端蓋為變送器 60內的電路提供了固有安全的外罩。端蓋中使用的材料(例如金屬)對于RF信號來說是 不透明的。然而，RF透明窗口 74使得可以通過天線26來發送或者接收RF信號。窗口 74 所使用的一個示例RF透明材料是玻璃或者類似物質。然而，可以使用任何合適的材料。該 窗口和外殼配置可以有助于滿足固有安全的需求并且提供防火(防爆)能力。此外，可以 配置外殼62中的腔，以提供想要的天線26所生成的RF信號的輻射圖。例如，在一些實現 中，可能想要使RF傳輸是定向的，或者在其它實現中使RF傳輸是全向的。在其它實現中， 可以加長外殼62以提供用于放置無線通信電路22的額外的內腔。可以按照需要來選擇無線通信電路22。一個示例電路是可從Millennial Net購 買的“I-Bean”變送器設備。然而，可以使用其它電路。在不打擾過程控制回路16或者現 場設備電路68運行的情況下，可以使用無線通信電路22來讀取和傳輸在過程控制回路16 上攜帶的模擬或者數字信號。用于無線傳輸的電路應當足夠小并且是低功率的，以適應過 程現場設備的物理和功率約束。將一些現有技術的變送器配置來容納可選的顯示器，該可 選的顯示器通常被安排在圖3中無線通信電路22所示的位置中。在該配置中，可以替換本 地顯示器來使用無線通信電路22。在該配置中，通信無線電路22簡單地傳輸與過程控制回 路16直接耦合的RF信號并且傳輸與該回路16上攜帶的任何模擬和/或數字信號相對應 的RF信號。
一般地，本文討論的過程控制回路可以包括在工業過程控制和監控系統中使用的 任何類型的過程控制回路。該回路包括4-20mA電流回路，在該回路中模擬電流等級在4 和20mA之間改變以傳輸信息。可以使用同樣的控制回路向現場設備提供功率。另一種類 型的過程控制回路是依照于HART 通信協議的，在HART 通信協議中，將數字傳輸疊加在 4-20mA信號上以傳輸額外的信息。另一個示例雙線過程控制回路使用美國儀器學會(ISA) 所提出的協議，該協議被稱作Field BusSP50協議。然而，可以使用端點信令協議(end signaling protocol)。可以配置一些過程控制回路與多個現場設備耦合，使得現場設備可 以彼此進行通信或者監控來自另一個現場設備的傳輸。一般地，可以使用本發明的無線通 信技術來傳輸在該過程控制回路上傳輸的任何類型的信息、或者現場設備可用的或者內部 生成或接收到的信息、或者否則用于控制現場設備的信息或者其它類型的信息。在另一個 示例中，操作者可以攜帶用于配置現場設備的手持單元或者設備到現場。當手持設備在現 場設備附近時，操作者使用手持設備向現場設備發送或者接收信息。這允許操作者在不與 設備或者物理過程控制回路物理耦合的情況下來收集信息或者對現場設備進行編程。在一些實施例中，來自現場設備或者去往現場設備的通信攜帶尋址信息是可取 的。該尋址信息可以指示傳輸的源或者傳輸的預期接收者。無線通信電路可以按照需要連 續地或者在周期性或間歇性的基礎上進行傳輸。在另一個示例中，無線通信電路僅當激活 或者“被輪詢”時才進行傳輸。激活可以來自現場設備內部的源、通過過程控制回路接收、 從無線源接收、或者由另一個源接收或者生成。在多個現場設備可以同時進行傳輸的環境 中，應該選擇傳輸協議，以避免或者處理可能干擾到傳輸的任何類型的沖突。例如，根據需 要可以使用不同的頻率或者跳頻技術、可以使用隨機或者半隨機的傳輸窗口、可以執行基 于重傳或者令牌的技術、或者其它避免沖突的技術。如果傳輸包括錯誤檢測或糾錯信息，該 信息可以用于檢測傳輸中的錯誤和/或糾正傳輸中的任何錯誤。如果錯誤是不可糾正的， 則接收單元可以請求重傳受損數據、或者可以指示錯誤、或者可以等待數據的后續傳輸、或 者可以根據需要采取其他步驟。圖3還示出了用于在RF連接82上與電路22進行通信的示例手持設備80。手持 設備80包括顯示器84和用戶輸入86。可以在手持設備80中包括其它類型的輸入和輸出。 優選地，手持設備80由電池供電并且可以由操作者帶入現場以與現場設備60進行通信。在 顯示器84上顯示來自現場設備60或者來自其它源的信息，并且使用輸入86來控制該手持 設備。可以由手持設備80向現場設備60傳輸命令或者其它信息。在一個配置中，無線通信電路要求在現場設備中可用功率的約束內的功率。例如，現場設備中當前使用的一個顯示器在0. 5mA處使用3. 6伏。如果使用能夠操作LCD儀表的 變送器，則無線通信電路可以代替IXD儀表并且使用用于驅動IXD儀表的相同功率源。在 另一個示例中，直接從過程控制回路向無線通信電路供電，例如使用在與過程控制回路串 聯的二極管壓降兩端得到的電壓。在通信電路不使用電池的實施例中，該電路可以更容易 地滿足本質安全或者其它安全認證要求，并且在不進行電池替換或者維護的情況下，提供 無限的現場壽命。在無線配置僅用于發送信息的配置中，可以降低功率需求。在另一個示 例中，如果想要更大的傳輸范圍，則固定設備(例如，如圖1所示的顯示器32)可以包括用 于對從現場設備接收或者發送至現場設備的數據進行重傳的RF轉發器。該RF轉發器可以 由回路供電，或者可以從其它源得到其功率。此外，一旦接收了 RF數據，為了在其他介質上(例如以太網連接)傳輸，可以將該RF數據重格式化為在過程控制系統中使用的、在范圍擴 展的RF通信鏈路(如，蜂窩式電話)上的、或者使用另一種技術進行中繼的現有數據傳輸 結構。圖4示出了過程控制器或者監控系統100的簡化圖，該系統100示出了本發明的 另一方面。在系統100中，通過接線盒102，現場設備14通過過程控制回路16與控制系統 12相連。在圖4的實施例中，現場設備104與過程控制回路16耦合并包括了無線通信電路 122。配置無線通信電路122來傳輸RF信號106，并且完全由從過程控制回路16接收到的 功率來對無線通信電路122供電。過程設備104包括功率調節器110、分路或者旁路112、以及超級電容器114。在運 行期間，通過使用從過程控制回路16分出的過電壓來使用功率調節器110緩慢地對超級電 容器114充電(涓流充電)。旁路112允許回路16正常工作，并且該旁路112與回路16串 聯。通信電路122包括用于對在過程控制回路16上攜帶的模擬和/或數字信息進行接收的 電路。電路122可以基于接收的信息來響應性地傳輸RF信號106。如果作為接收器工作， 電路122能夠將數據調制到回路16攜帶的電流上。該數據可以是模擬或者數字信息。該配 置允許在無線通信網絡上中繼數據。可以依照任何類型的拓撲結構來配置該網絡，包括點 對點、星型以及網格型拓撲結構。可以在沿著回路的任何位置處放置過程設備104，包括配 置為如圖4所示的單個設備。在一些安裝中，為了進行本質安全操作，應當對現場設備104 進行現場硬化和配置。還可以將設備104放置在另一個現場設備14中、作為接線盒102的 一部分或者甚至位于容納了控制系統12的控制室中。現場設備104可以同時地或者通過使 用多路復用器或其他技術來與多于一個R F電路122和/或多于一個過程控制回路16相連。
超級電容器的使用允許設備在不需要內部電池或者其他技術的情況下來工作。電 容器的使用使得可以快速充電以及對存儲足夠大的能量勢能。當在危險環境中使用時，為 了滿足本質安全標準，有可能不能接受大的能量勢能。然而，可以將過程設備104從危險環 境中移開，如，在不要求本質安全的接線盒102處。圖5是更詳細地示出了超級電容器114的現場設備104的簡化示意圖。在本示例 中，超級電容器114包括兩個10法拉電容器，每一個電容器攜帶2. 5伏電勢。這產生了具有 5伏電勢差的5法拉等價電容。假定無線通信電路122能夠在4伏與5伏之間的電壓處工 作，則來自每一個5法拉電容器的可用能量是1/2*C(V/-V/)，即，1/2*5*(52-42) = 22. 5J。圖6是超級電容器114上的電壓對時間的圖。在本示例中，對周期td為1秒的脈 沖信號進行發送的600mW無線變送器將需要0. 6J/S*ls = 0. 6J能量。因此，有充足的能量 可用于該通信電路122的操作。用于向過程控制回路提供功率的典型電源提供了 24伏DC。然而，在4_20mA系統 中，變送器可以僅需要12伏來進行操作。過程控制回路中的線路損耗可以引起2至4伏的 電壓差。假定僅可以得到5伏來對超級電容器114充電，并且過程控制回路在低的電流等 級處工作(即4mA)，也依然有20mW可用于對超級電容器114充電。由于在傳輸周期中僅消 耗0. 6J，因此在t。= 0. 6J/0. 02W = 30s的時間內，可以得到的20mW將使超級電容器充滿 電。因此，該配置將可以每30秒傳輸長度為1秒的信號。假定通信信號的帶寬是200Kb/s 并且分組大小是200b，則脈沖時間減少為一毫秒并且所導致的傳輸時間是0. 03秒。在該配 置中，由于診斷數據不具有時間的緊急性，因此可以容易地傳輸該診斷數據。然而，如果可以使用充分快的充電時間，則還可以無線地傳輸控制和過程變量信號。盡管描述了超級電容器，然而可以使用任何能量存儲設備，包括電池或者其它設 備。用于對存儲設備充電的能量可以是電能量或者磁能量，并且可以從任何源得到或者收 集到。圖7是過程控制器監控系統150的簡化圖，過程控制器監控系統150包括通過雙 線過程控制回路156與現場設備154耦合的控制室152。過程控制回路156在本質安全柵 158兩端延伸。將控制室152建模為包括電源160和負載電阻162。該現場設備154可以是任何配置并且不限于圖7所示的特定原理圖。示出了 RF 通信電路170與回路156串聯。可以在現場設備的端子塊中實現電路170。例如可以將電 路170配置為外加模塊，使得雙線過程控制回路156可以與現有變送器電路耦合。在圖7所示的配置中，通信電路170使得可將無線通信能力增加至新的或者現有 的過程控制回路或者現場設備。將該電路配置為由過程控制回路進行供電，并且可以將該 電路安裝在從控制室開始的回路范圍中的任意位置、在沿著回路本身的任意位置、在本質 安全(is)柵或者接線盒158中、作為孤立現場設備、或者包括在另一個現場設備中。可以 將該電路配置來用于任何類型的通信。然而，在一個簡單的配置中，配置電路170來測量在 過程控制回路156中攜帶的電流以及向無線接收器發送與測量電流相關的輸出。現在轉向圖7所示的電路170的一個特定實施例，感測電阻180和電源二極管182 與過程控制回路156串聯耦合。感測電阻180可以例如是IOohm并且用于感測過程控制 回路156中攜帶的電流等級I。還將測試二極管184與回路156串聯耦合并且提供測試點 186。這可以用于校準與電路170耦合的現場設備或者表現其特征。提供本質安全保護電 路190，包括如圖所示連接在二極管182兩端的二極管192以及連接在感測電阻180的相反 端的隔離電阻194。二極管182是電源196的一部分，電源196包括電容器198、輸入濾波 器200、調節器202、電容器204以及次級濾波器206。次級濾波器206包括電容器208以及 電阻器210。電源電路196生成相對于電路地的電源電壓VDD，以由電路在測量回路電流并 且無線地傳輸作為結果的信號中使用。盡管示出了特定的電源實現，然而可以根據需要使 用任何合適的電源配置或者實施例。在本實施例中，輸入電路218包括感測電阻180并且被用來測量通過回路156的 電流I。輸入電路218還包括濾波器220，該濾波器220向OP amp 222提供差分連接。該 OP amp向被示出為微處理器224的一部分的模數轉換器226提供放大的輸入信號。提供時 鐘電路228并且將其用于向例如微處理器224提供時鐘信號。可選的HART 發送和接收 電路230與微處理器224、回路156、時鐘電路228以及RF發送/接收電路232相連接。配 置可選的HART 電路230來從微處理器224接收數字片選信號(CSl)。配置RF電路232 來從微處理器224接收單獨的數字片選信號(CS2)。取決于激活哪個芯片選擇，配置HART 電路230以及RF電路232以在SCI總線上與微處理器224進行通信。還配置微處理器224 以向運算放大器222提供關閉信號。微處理器224包括存儲器236，存儲器236用于存儲編 程指令、臨時性和永久性變量以及其它信息，并且該存儲器236可以同時包括易失性和非 易失性存儲器。該存儲器可以包括例如EEPROM并且可以包含唯一識別電路170的尋址信 息。RF電路232與天線240耦合，可以根據需要將天線240配置為內置天線、外置天線或者 組合。配置電路170可以耦合在雙線過程控制回路156兩端，使得回路156可以在另一個現場設備(如，過程變送器或者過程控制器)處停止。可以在單塊印制電路板上實現圖7所示的電路170，使得RF天線240與該板形成 一體。該配置使得可以在現有的現場設備中容易地實現電路170，并且不需要使用外置天 線。這減少了安裝復雜度。可選的HART 發送/接收電路230可以用于監控在過程控制回路156 上攜帶的數 字信號，如，過程變量。基于感測到的數字信號，HART 電路230控制RF發送/接收電路232 的操作，以傳輸與感測到的過程變量有關的信息或者其它信息。如果根據完全的HART 協 議和合適的RF協議棧來實現該HART 電路，則該電路可以實現網關級別的功能，該功能將 允許HART1 主設備以雙向通信的方式通過RF HART 網關設備與過程控制回路156上具 有HART 功能的現場設備進行通信。這允許與現場設備進行無線通信，以監控、配置、診斷 或者交換其它信息或數據。在過程控制或者監控安裝中，經常需要操作者物理接入現場設備或者過程控制回 路以與現場設備交換信息。這使得操作者可以修理裝置并且在裝置上進行預防性的維護。 在此闡述的無線通信配置使得操作者可以詢問在難以接入的位置處的現場設備。此外，即 使在容易接入的現場設備的配置中，無線通信電路不需要操作者拆卸裝置(如，變送器或 者接線盒)上的外罩以暴露針對到過程控制回路的物理連接的回路布線。在可能存在爆炸 性氣體或者蒸汽的危險位置處，這是特別有用的。可以由無線通信電路感測數字或者模擬 過程變量并且將其傳輸至如上所述的無線儀表或者手持設備處。在工作期間，將電路170與過程控制回路156串行放置，其中，電路170使用流過 回路的4-20mA電流向其自身供電。對于使用公共電氣接地的現場設備來說，可以將電路 170插到回路連接的高電壓側。該配置允許接入現場設備的其它總線電路，如，CAN接口。該 配置包括測試期間在對回路電流的測量中使用的測試連接186。優選地，配置感測電阻180 來提供在端子181處測量到的為零的等價電容，該端子181根據本質安全的標準與回路156 相連接。配置電路170以在3伏和4伏之間進行標稱操作，并且齊納二極管182與感測電 阻180 —起設置該工作電壓。在典型的4-20mA電流回路上可得到的過電壓足以操作電路 170。此外，可以使用功率管理技術來將從回路上抽取的電流限制為大約3mA。這使得與過 程控制回路相連接的任何現場設備在因為抽取超過可用的電流等級而導致電路崩潰的情 況下，可以發送3. 6mA的警告級別信號。齊納二極管182擔當分流元件，齊納二極管182與回路156串聯放置以在輸入濾 波器級上產生預調節電壓。通過齊納二極管182對回路電流中任何不為電路170所使用的 部分進行分流。輸入濾波器200可以包括容性、感性以及阻性元件并且用于將回路與電路 170生成的任何噪音或負載波動隔離開。為了符合HART 標準，輸入濾波器200還對HART 擴展頻帶中的噪音進行了抑制。電壓調節器202可以是任何合適的電壓調節器(例如但不限于線性或者開關模式 調節器)并用于向電路提供電壓Vdd。濾波器206用于存儲能量并且還用于從調節器202去 耦電路負載。在電路負載改變期間，允許次濾波器206的輸出電壓下降幾百毫伏。這使得 可以對電路172從4-20mA電流回路抽取的峰值電流進行平均。在本實施例中，為了減少功耗，可以在空閑操作期間將包括A/D轉換器在內的微 處理器224以及RF電路232和輸入電路218置于睡眠模式或者低功率模式中。例如，以所選時間間隔(如，每10秒)，微處理器中的內置計時器可以使A/D轉換器測量回路電流。允 許在A/D轉換發生之前將測量電路穩定下來。在完成A/D轉換之后，關閉回路測量電路和 A/D轉換器以節約功率。微處理器將測量到的值傳遞給RF電路232以進行傳輸。當完成傳 輸時，微處理器和RF電路返回低功率模式直到下一個周期。微處理器甚至可以使其本身臨 時進入睡眠以節約功率。使用這些功率管理技術，微處理器可以通過交錯調節器級上的負 載需求來對電路的整體電流要求進行管理。使用與4_20mA電流回路156串聯耦合的IOohm感測電阻器180來測量模擬電流 電平，實現了回路電流測量。對在感測電阻器180兩端得到的電壓進行濾波，以移除由于 HART 數字通信和任意回路噪音所造成的波動。運算放大器級222提供進一步的信號調節 并且將該信號傳遞給微處理器224的A/D轉換器226。RF電路232可以是任何需要的合適的電路或者配置。在一個簡單形式中，RF電路 232只是向無線接收器傳輸測量變量。天線240可以用于廣播RF信號并且可以與電路170 形成為一體，例如，以圍繞電路板的外緣進行布線的線路的形式。在一些實施例中，RF電路 232可以包括無線接收器，使得可以將電路232配置為收發信機。如果需要，可以將相同的 天線240用于發送和接收。典型的低功率收發信機可以具有大約200英尺的通信范圍，然而 可以使用不同的功率需求、電路靈敏度、天線配置等等來實現其它的范圍。如果將電路170 安裝在金屬外殼中(如，變送器的現場的外殼隔間)，應當使用該外殼的RF透明部分來允許 從天線240傳輸和接收信號。例如，如上所述，可以使用玻璃窗。其它示例材料包括可充分 傳輸RF信號的任何物質，包括塑料或者其它材料。可選HART 電路230的增加使得電路170可以選擇性地偵聽電流回 路156上所攜 帶的4-20mA信號上的HART 消息。可以向無線接收器傳輸信息，如，測量到的過程變量、 診斷信息、或者其它信息。此外，如果配置HART 電路230將數字信號調制到過程控制回 路上，可以使用該HART 電路230遠程命令或者詢問耦合到回路156的現場設備。例如， 可以配置HART 電路230以擔當4-20mA電流回路上的次級主設備。HART 電路230與被 配置為全收發信機的RF電路232 —起使得雙向通信以及從無線主控單元(如，圖3所示的 手持設備80)的現場設備配置成為可能。優選地，還可以將微處理器224用來實現診斷功能。配置微處理器224以監控過 程控制回路156的電壓和電流特征，可以使用診斷技術來識別電流和電壓中不正常或者有 問題的變化，并且可以無線地、或使用電路230提供的HART傳輸能力、或通過將回路156上 攜帶的電流等級設置為警報值或其它預定值，將不正常或者有問題的變化傳輸至遠處的位置。優選地，配置電路170以使得可以在危險位置中工作并且滿足合適的認證和規范 (如，本質安全標準)。例如，在電路170的輸入上使用本質安全保護190以及適用于本質 安全的電阻180。使用合適的組件和電路布局，與齊納182并聯的冗余齊納二極管192的 增加提供了一定程度的冗余，并且限制了在該本質安全保護系統中可以進入該電路的電壓 的數量。類似地，可以使用感測電阻器180來限制可以進入電路170的最大電流，并且制止 存儲的能量從電路通過其外部端子進行的任何放電。這提供了實質上為零的等價電容。此 夕卜，兩個連接在感測電阻器180和濾波器220的兩端之間適用于本質安全的高值電阻194 對該回路測量電路進行保護。可以使用陶瓷材料等來保護其他電路組件免受外部能量源干擾，該陶瓷材料等還阻止危險氣體和蒸汽到達電路170中的任何內部存儲元件和節點。對于其它不危險的位置來說，可以不需要本質安全組件。在工業過程工廠中，利用了過程變送器無線通信的好處的應用數量在增加。這些 變送器可以監控過程溫度、壓力、電平或者流量。向這些設備提供無線通信的原因包括安 裝幾百甚至上千個線腳的成本節約，或者減輕與過程變送器“連接”和通信的任務。對于有 線通信系統來說，任何主機(不管是過程控制系統還是便攜式手持通信器)都必須物理連 接到與過程變送器連接的線路上，以與過程變送器通信。相反，使用無線通信系統，主機可 以從過程工廠中任何在通信范圍內的位置處與想要的過程變送器無線“連接”。此外，在有 線系統中，為了獲得對用于連接手持通信器的端子的接入來執行對過程變送器的診斷或者 試運行，用戶必須將外罩從設備上拆下。拆卸外罩可能要求用戶進行若干安全預防以確保 不危及過程變送器或者設施的安全特性。此外，如果在過程工廠中潛在的危險區域中使用 時，將外罩從過程變送器拆下可能需要特殊的工作流程，或者甚至需要過程或者部分工廠 停機。為了本地通信或者遠程進行通信，具有無線通信能力的過程變送器不要求拆卸外罩 以及相關流程。有大量具有“有線"HART 通信能力的已安裝的過程變送器。在一些實例中，在沒 有購買和安裝具有內建無線通信的新過程變送器的開銷的情況下，向這些設備增加無線通 信能力。優選地，該設備將現有具有HART 能力的過程變送器接口連接到無線網絡。該設 備可以擔當通信翻譯器，經由HART⑧與現有過程變送器進行通信，并且在無線網絡上與無 線主機進行通信。此外，優選地，不需要另一個電源用于該通信模塊。該模塊應當由于已經 提供給過程變送器的同一個功率而工作，同時并不對可用于過程變送器的功率造成負面影 響。該通信設備可以由于太陽能而工作，但是在很多安裝中這是不現實的。該通信設備還 可以脫離電池來工作。然而，當在過程工廠中使用電池時具有特殊的安全缺陷添加了他們 的成本，并且還要求周期性地進行更換，使得電池是不受歡迎的。由于可以將過程變送器分散在過程工廠中，對于用戶來說，如果可以在無線網格 網絡上進行通信，這是很方便的。網格網絡是其中每一個無線設備可以作為針對其它無線 設備的路由器來工作的網絡。這確保了網絡中的每一個設備具有回到達主機的最可靠的通 信路徑。當初始化建立網絡時以及不管何時新設備加入該網絡，建立這些通信路徑。在很 多實例中，與雙線過程控制回路耦合的過程控制變送器也能在無線網絡上對信息進行通信 是可取的。設備起到“網格網絡”中的路由器的功能同樣是可取的。此外，在很多實例中， 優選地，設備使用來自過程控制回路的功率來工作而不是要求單獨的電源。圖8A和8B示出了依照一個示例實施例的無線適配器300的兩個示例配線配置。 示出了無線適配器300與由DC電源304供電的過程控制回路302耦合。該回路被圖示為 包括負載電阻306并且也與過程變量變送器308耦合。在圖8A和8B中，無線適配器300 包括兩個回路連接(Loop+和Loop-)，這兩個回路連接與過程控制回路302串聯。回路連 接之一與電源304耦合，而另一個回路連接與過程變送器308的回路連接耦合。無線適配 器300包括與過程變送器308的另一個回路連接耦合的第三連接(標記為HART )。在圖 8A所示的配置中，適配器300的Loop-連接與變送器308的加連接耦合，同時適配器300的 HART 連接與變送器308的減連接(標記為“Test+或-Power”)耦合。圖8B的安排略有 不同，其中適配器300的Loop+連接與變送器308的減連接耦合，而變送器300的Loop-連接與電源304耦合并且HART 連接與變送器308的加連接耦合。適配器300還具有天線 310。在圖8A和8B的配置中，將適配器300配置為三端子設備，所有回路電流I流過該設 備。單獨的HART 連接用于在雙線過程控制回路302上提供數字通信。盡管圖被標記為 HART ，然而該適配器不限于依照于HART 通信協議來工作，并可以使用包括Fieldbus協 議在內的任何合適的協議。使用從過程控制回路302接收到的功率對適配器300供電。回路302還用于向變 送器308提供功率。在一個配置中，適配器300將其電壓調節為小值(例如1. 0伏)，使得 適配器300對于過程控制回路302的影響最小。適配器300使用可從回路302上得到的電 流來工作。例如，如果變送器308將回路電流設置為5mA的值，適配器300將在該5mA上工 作。如果適配器上的電壓差是1伏，則適配器300將使用總共5mW。在典型的過程變量變送 器的情況中，基于測量到的過程變量，回路電流在4mA和20mA之間改變。因此，適配器300 最小可用功率將是大約4mW并且最大可用值將是大約20mW。適配器300必須使用該功率來 執行所有想要功能，包括在回路302上通信以及無線通信。在通信期間，典型的無線電設備 可以需要最高3伏供電并在15mA和50mA之間進行抽取(具體細節取決于與無線網絡有關 的很多參數)。由于電流抽取并不是一直發生，因此適配器有可能存儲功率直到需要支持無 線通信為止。如上討論的，可以使用超級電容器來存儲功率。這是相對便宜并且具有相對 長壽命的。對于短的時間周期來說，超級電容器可以提供高達lamp的電流并且因此可以用 于向無線通信電路供電。圖9是示出了各種電路塊的適配器300的簡化框圖。圖中示出了超級電容器320， 并且配置設備300以用于HART 通信和無線通信。
如圖9所示，適配器300包括微控制器340，微控制器340還包括存儲器和用于通 信的調制解調器。存儲器用于存儲編程指令、配置數據、變量等等。HART 模擬電路342被 配置以通過隔直流電容器346與過程變量變送器308耦合。提供無線模塊344以使得適配 器300能夠使用RF通信技術進行通信。提供被配置為DC至DC轉換器的串聯調節器348。 將電流分路電路350與調節器348并聯，并且電流分路電路350包括由OP amp 354控制的 旁路晶體管352。OP amp 354基于參考電壓(V,ef)和施加到調節器348的電壓之差來工作。 調節器348向低壓差(LDO)調節器360提供2. 3伏輸出。低壓差(LDO)調節器360向微處 理器340、HART模擬電路342、復位電路382以及ADC 380提供調節后的2伏電源輸出。將通過旁路電阻352的電流用于對超級電容器320充電。使用電壓鉗370來設置 超級電容器320兩端的電壓。例如，可以將電壓鉗設置為2. 2伏。配置另一個DC至DC轉換 器372作為升壓型轉換器并且向低壓差(LDO)調節器374提供調節后的3伏電壓輸出。將 低壓差(LDO)調節器374的輸出設置為2. 8伏并且用于向無線模塊344提供調節的功率。微處理器340與模數轉換器380相連接，該模數轉換器380用于監控超級電容器 320的電壓。微處理器340還與復位電路382相連接。微處理器340通過電平偏移電路384 向無線模塊344提供數據。優選地，電路能夠支持最大數量的無線通信活動，同時降低回路302中最小數量 的電壓。因此，優選地，配置適配器300來以非常有效率的方式使用來自回路302的功 率。在一個特定配置中，可以通過使用低功率微控制器340 (例如Texas Instruments的 MSP430F1481)并且通過使用低功率電路組件來實現這一點。可以用低電源電壓來對這些組件進行供電以最小化總的電路功耗。此外，當不需要特定功能時(例如通信功能)，可以根據需要配置微控制器340進入“睡眠”模式。在圖9所示的配置中，不使用單獨的調制解調 器。代之以使用微控制器340來提供調制解調器功能。優選地，還向無線模塊344提供大量功率。這允許更頻繁的通信并增加了可靠性。 額外的功率可以用于發布來自傳輸器308的消息，允許將適配器300作為其他過程變送器 的路由器來使用(例如在網格網絡中)，并且允許使用更高的發送功率。由于從另一個無線 設備通過適配器300到主機的路徑比直接從該設備直接到主機更可靠，因此這可以導致更 可靠的網格網絡。在圖9所示的實施例中，由超級電容器320對無線模塊344供電。因此，為了增加 提供給無線模塊344的功率，優選地增加超級電容器320所存儲的功率。在圖9的配置中， 這是通過將超級電容器320與OP amp354和分路晶體管352 —起布置為調節器348的分流 元件來實現的，該調節器348調節與回路302耦合的端子兩端的電壓差。在圖9中，將與過 程控制回路302耦合的回路端子兩端的電壓調節為1伏。這是通過使用OPamp 354和分流 電阻器352調整去往超級電容器的電流來實現的。在該配置中，調節器348與回路302串 聯工作并處于OP amp 354形成的反饋回路中。在效率較低的配置中，可以實現單獨的1伏 分流調節器和超級電容器充電電路。然而，這需要額外的組件和額外的功率來進行工作。 相反，在圖9所闡述的配置中，將任何適配器300的電路所不使用的電流導入到分流電容器 320來增加效率。這導致最大數量的功率可用于無線模塊344。電壓鉗370確定對電容器 320充電的電壓。一旦超級電容器320達到電壓鉗370所設置的電壓，則過電流流過鉗370 而不是進入電容器320中。將DC至DC轉換器348配置為以1伏的輸入電壓來工作的低功率“升壓型”開關 調節器。調節器348將該1伏輸入電壓增加到足夠高的電壓以向剩余電路供電。在圖9的 示例中，這是2. 3伏。該轉換器可以是開關電容型的轉換器、基于電感的升壓轉換器、基于 變壓器的轉換器或者其它合適的配置。LDO調節器360將來自調節器348的2. 3伏調節至 2.0伏并且移除來自調節器348的任何開關噪音。將來自LDO調節器360的輸出用來向微 處理器340、HART⑧模擬電路342、存儲器、復位電路382以及模數轉換器380供電。HART 模擬電路塊342可以包括例如載波檢測電路、接收電路和發送電路。優選 地，配置這些電路以具有低功率需求同時維持可接受的通信完整性。微處理器340中的存 儲器可用于存儲編程代碼和臨時變量。微處理器340內部的計時器可以用于提供“軟件”調 制解調器功能。微處理器340的存儲器可以包括內置閃存存儲器、RAM以及EEPROM或者其 它非易失性存儲器。可以配置微控制器340以使用模數轉換器380監控超級電容器320的 電壓，該模數轉換器380向微處理器340提供代表容性電壓的數字輸出。如果需要的話，可 以使用微控制器340來確定該電容器是否具有充足的電壓來支持無線傳輸。復位電路382 可以用于確保微控制器340不在電壓不足的時候工作。例如，可以配置復位電路382在來 自LDO調節器360的供電電壓到達足夠的電壓電平時復位或者打開微控制器340。當發生 功率“小故障”時，該電路還可以用于復位微控制器340。無線模塊344在LDO調節器374提供的2. 8伏的穩定電壓上工作。如上討論的， 如果將超級電容器320充電至2. 2伏，則DC至DC轉換器調節器372將電壓升至3伏。在 使用期間，超級電容器上的電壓將減少并且需要升壓轉換器。LDO調節器374用于向無線模塊344提供穩定的2. 8伏。優選地，配置調節器372以在最小電壓大約1伏和最大電壓大 約2. 2伏的范圍內工作。在一些配置中，配置微控制器340以在超級電容器320上的電壓 小于1伏時關閉無線模塊344的電路。通過在無線模塊344和微控制器340之間的數字通信線路上進行通信，可以配 置微控制器340以使用無線模塊344對信息進行無線傳輸。由于微控制器從2伏電源工 作而無線設備從2. 8電源工作，必須使用電平偏移電路384對兩個組件之間的數字通信線 路進行電平偏移。例如，可以使用非常低功率的電平翻譯器電路(Texas Instruments的 SN74LVC2T4OTCU)來執行該點。在一個配置中，可以配置微控制器340以調整與回路302耦合的回路端子兩端的 壓降。例如，可以將來自微控制器340的可選控制線路341耦合到分流電路350的OP amp 354的反相輸入。在該配置中，通過在合適的條件下增加回路壓降，可使得額外的功率對無 線設備是可用的。類似地，如果需要降低對適配器300的電路的過程控制回路的影響，則可 以減少壓降。然而，這將向無線模塊和適配器300的其它電路提供更少的功率，并且可能使 性能變差。圖10是示出了與無線適配器300耦合的過程控制傳輸器400的一個實施例的橫 截面圖。變送器400包括如上所述的傳感器64和測量電路66。測量電路66與現場設備 電路68耦合。變送器400通過連接塊406以及無線適配器300連接到雙線過程控制回路 302。此外，無線適配器300與傳輸器400的外殼耦合。在圖10所示的示例中，該連接通過 了 NPT導管連接409。類似的導管連接409還用于與導管411耦合，導管411用于攜帶通過 其中的雙線過程控制回路302。無線適配器300的底座通過線408與變送器400的電氣接 地連接410耦合。變送器400包括與來自無線適配器300的連接412耦合的雙線過程控制 回路連接塊402。如圖10所示，無線適配器300可以以螺紋旋轉方式容納在導管連接409 中。外殼420攜帶天線426以支撐無線適配器300的電路。此外，可以將RF透明端蓋424 可密封地耦合到外殼420并且允許RF信號的傳輸由此通過。應該提到的是，在圖10所示 的布置中，向RE適配器300提供了五個電氣連接。這些電氣連接包括在圖8A或者8B中所 示的四個回路連接以及電氣接地連接。上述配置提供一種適配器，該適配器使得與過程變量變送器的無線通信成為可 能。可以配置電路以使用過程變量變送器已經可以得到的功率來工作。可以通過在回路分 流調節器中放置作為分流單元的能量存儲單元來獲得增加的效率。可以提供“升壓型”調 節器作為分流調節器控制的反饋電路的一部分。該配置增加了效率，同時減少了所需組件 的數量。在此使用的術語“現場設備”可以是在過程控制器監控系統中使用的任何設備，并 且不一定要求需要放在“現場”中。該設備可以位于過程控制系統中的任意位置處，包括控 制室或者控制電路中。用于連接過程控制回路的端子指的是任何電氣連接，并且可以不包 括物理或者離散的端子。可以根據需要使用任何合適的射頻通信電路以及任何合適的通信 協議、頻率或者通信技術。可以根據需要配置電源電路，并且電源電路不限于在此闡述的配 置。在一些實施例中，現場設備包括可以包括在任何RF傳輸中的地址，以使得可以標識該 設備。類似地，可以使用該地址來確定接收的信號是否是針對該具體的設備的。然而，在其 它實施例中不使用地址，并且在沒有任何尋址信息的情況下，簡單地從無線通信電路傳輸數據。在該配置中，如果想要接收數據，任何接收到的輸入都可能不包括尋址信息。在一些 實施例中，這是可以接受的。在其它實施例中，可以使用其它的尋址技術或者標識技術，如， 向特定設備分配特定頻率或者通信協議、向特定設備分配特定時隙或者周期，或者其它的 技術。可以使用任何合適的通信協議和/或聯網技術，包括基于令牌的技術，在基于令牌的 技術中，在設備之間傳遞令牌以允許針對具體設備的發送或者接收。
盡管已經通過優選實施例來描述了本發明，本領域技術人員將認識到可以在不背 離本發明的精神和范圍的情況下對形式和細節作出改變。如本文所使用的，射頻(RF)可以 包括任何頻率的電磁傳輸并且不限于特定的頻率組、頻率范圍或者任何其它限制。可以按 照需要使用任何通信協議，包括IEEE 802. lib,802. 154、或者其他協議，包括專有的通信協 議。在上面的討論中，無線適配器提供用于與雙線過程控制回路耦合的數字信號通信連接， 并且在一些實施例中，依照于HART 通信協議進行通信。在圖8A和8B中將該連接示出為 與過程變量變送器并聯并且不攜帶實質性回路電流。 將功率連接示出為與過程控制回路串 聯。如在此所使用的，旁路電路包括如圖4和5所示的旁路配置、如圖7和9所示的分流配 置、或者其它電路。可以例如通過與變送器外殼中的NPT裝置的螺紋耦合，配置該適配器在 外部安裝到過程控制變送器。
權利要求
一種適配器，與用來監控工業過程中的過程變量的類型的過程控制變送器耦合，所述適配器包括I/O電路，被配置為與雙線過程控制回路以及與所述過程控制變送器耦合，并在所述過程控制回路上通信；無線通信電路，與所述雙線過程控制回路耦合，被配置為發送RF信號；供電電路，與所述雙線過程控制回路耦合，被配置為向所述無線通信電路提供功率；旁路電路，與所述供電電路并聯；以及其中，所述供電電路和所述旁路電路被配置為，與所述雙線過程控制回路串聯。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述I/O電路包括用于在所述雙線過程控制回 路上進行數字通信的數字信號連接。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述數字通信遵循HART 通信協議。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述數字信號連接與所述過程控制變送器并聯 華禹合。
5.根據權利要求1所述的裝置，包括被配置為與所述無線通信電路通信的電平偏移 電路。
6.根據權利要求1所述的裝置，包括多個電壓調節器，被配置為使用從所述雙線過程 控制回路接收到的功率向所述適配器的電路供電。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述旁路電路包括運算放大器，被配置為使在 與所述雙線過程控制回路耦合的所述適配器的回路連接上保持期望的電壓電平。
8.根據權利要求7所述的裝置，其中，回路端子上的電壓是可調的。
9.根據權利要求1所述的裝置，包括與所述旁路電路串聯耦合的電容器，被配置為存 儲來自所述雙線過程控制回路的電荷。
10.根據權利要求9所述的裝置，包括被配置為對所述電容器的電壓進行監控的電路。
11.根據權利要求9所述的裝置，包括與所述電容器耦合的升壓型轉換器，被配置為 提供比所述電容器上存儲的電壓更高的輸出電壓。
12.根據權利要求11所述的裝置，包括與所述升壓型調節器的輸出耦合的線性電壓 調節器，所述線性電壓調節器被配置為向所述RF通信電路提供功率。
13.根據權利要求1所述的裝置，包括與所述適配器的回路端子耦合的升壓型轉換 器，所述升壓轉換器被配置為提供比回路端子上的電壓更高的輸出電壓。
14.根據權利要求13所述的裝置，包括與所述升壓型調節器的輸出耦合的線性電壓 調節器，所述線性電壓調節器被配置為向所述適配器的電路提供功率。
15.根據權利要求1所述的裝置，包括被配置為控制所述無線通信電路的操作的微控 制器。
16.根據權利要求15所述的裝置，包括被配置為將所述微控制器與所述無線通信電 路耦合的電平偏移電路。
17.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述微控制器控制所述I/O電路的操作。
18.根據權利要求17所述的裝置，其中，在對所述I/O電路的操作的控制中，所述微控 制器充當調制器/解調器(調制解調器)。
19.根據權利要求15所述的裝置，包括被配置為將所述微控制器復位的復位電路。
20.根據權利要求1所述的裝置，包括電容器，與所述旁路電路串聯耦合并被配置為 存儲來自所述雙線過程控制回路的功率；以及與所述電容器并聯的電壓鉗，所述電壓鉗被 配置為當所述電壓鉗和電容器上的電壓大于電壓鉗電平時分流回路電流。
21.根據權利要求1所述的裝置，包括被配置為安裝在所述過程控制變送器上的外殼。
22.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述外殼以螺紋旋轉方式接到所述過程控制變 送器的螺紋耦合中。
23.根據權利要求21所述的裝置，其中，所述外殼包括RF透射區域，RF透射區域允許 所述RF信號通過。
24.一種向現有的過程控制變送器提供無線通信能力的方法，所述現有的過程控制變 送器是用于監控工業過程中的過程變量的類型的過程控制變送器，所述方法包括與所述過程控制變送器以及與雙線過程控制回路電耦合，并且在所述雙線過程控制回 路上通信；基于所述雙線過程控制回路上承載的數據來發送RF信號；使用從所述雙線過程控制回路接收到的功率，向所述無線通信電路提供功率，其中，所 述供電電路與所述雙線過程控制回路串聯耦合；以及選擇性地旁路環繞所述供電電路的所述雙線過程控制回路的回路電流。
25.根據權利要求24所述的方法，包括提供被配置為在所述雙線過程控制回路上進 行數字通信的數字信號連接。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，所述數字通信遵循HART 通信協議。
27.根據權利要求25所述的方法，其中，所述數字信號連接與所述過程控制變送器并 聯華禹合。
28.根據權利要求24所述的方法，包括對信號進行電平偏移以與無線通信電路通信。
29.根據權利要求24所述的方法，包括提供多個電壓調節器，所述多個電壓調節器被 配置為使用從所述雙線過程控制回路接收到的功率向電路供電。
30.根據權利要求24所述的方法，其中，選擇性旁路包括在與所述雙線過程控制回路 耦合的回路連接上設置期望的電壓電平。
31.根據權利要求30所述的方法，其中，回路端子上的電壓是可調的。
32.根據權利要求24所述的方法，包括提供與所述旁路電路串聯的電容器，并且所述 電容器被配置為存儲來自所述雙線過程控制回路的電荷。
33.根據權利要求32所述的方法，包括監控所述電容器的電壓。
34.根據權利要求32所述的方法，包括升壓，產生比所述電容器上所存儲的電壓更高 的輸出電壓。
35.根據權利要求24所述的方法，包括產生比回路端子上的電壓更高的輸出電壓。
36.根據權利要求24所述的方法，包括在對I/O電路的操作的控制中提供充當調制 器/解調器(調制解調器)的微控制器。
37.根據權利要求24所述的方法，包括提供與旁路電路串聯耦合并且被配置為存儲 來自所述雙線過程控制回路的功率的電容器以及與所述電容器并聯的電壓鉗，所述電壓鉗被配置為當所述電壓鉗和電容器上的電壓大于電壓鉗電平時分流回路電流。
38.根據權利要求24所述的方法，包括將適配器與所述過程控制變送器的外殼耦合。
全文摘要
本發明提供一種與用來監控工業過程中的過程變量的這種類型的過程控制變送器耦合的適配器(300)。適配器包括用于與雙線過程控制回路(302)以及與過程控制變送器耦合并在過程控制回路(302)上進行通信的I/O電路。無線通信電路(344)與雙線過程控制回路(302)耦合并用于發送RF信號。電源電路(350)向無線通信電路提供功率。
文檔編號G05B19/418GK101821686SQ200880110323
公開日2010年9月1日 申請日期2008年10月3日 優先權日2007年10月5日
發明者凱利·M·奧斯, 布賴恩·K·韋斯特菲爾德, 戴維·A·布里登, 約翰·A·基爾布, 羅伯特·J·卡斯切尼亞 申請人:羅斯蒙德公司