用于閥的無線位置變換器的制造方法
【專利摘要】用于過程控制系統(tǒng)中的閥的無線位置變換器將閥的致動器的運動或位置轉(zhuǎn)換成包括用于指示致動器的位置的值的無線信號。該變換器使得通過無線通信信道例如使用無線HART協(xié)議向閥控制器發(fā)送無線信號。無線通信信道是變換器與控制器之間的唯一的連接，由本地的可再充電的能量存儲設(shè)備對該變換器供電。控制器基于無線信號中所包括的值來控制該閥。變換器還可以使得將無線信號發(fā)送給過程控制系統(tǒng)的控制主機。
【專利說明】用于閥的無線位置變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文的公開整體而言涉及閥并且更具體而言涉及用于無線地耦接過程控制系統(tǒng)中的閥和控制器的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電子控制設(shè)備(例如電氣氣動控制器、可編程控制器、模擬控制電路等等)一般用于控制過程控制設(shè)備(例如，控制閥、泵、節(jié)氣閘等等)。這些電子控制設(shè)備引起過程控制設(shè)備的指定的操作。為了安全、成本效率和可靠性起見，許多公知的隔膜型或活塞型氣動致動器用于致動過程控制設(shè)備并且一般經(jīng)由電氣氣動控制器耦接到整個過程控制系統(tǒng)。電氣氣動控制器通常被配置為接收一個或多個控制信號并且將那些控制信號轉(zhuǎn)換成壓力，該壓力被提供給氣動致動器以引起耦接到該氣動致動器的過程控制設(shè)備的希望的操作。例如如果過程控制例程需要氣動地致動的閥傳遞更大量過程流體，則可以增加施加于與該閥相關(guān)聯(lián)的電氣氣動控制器的控制信號的幅度(例如在電氣氣動控制器被配置為接收4-20毫安(mA)控制信號的情況下從IOmA增加到15mA)。
[0003]電氣氣動控制器一般使用由用于感測或檢測氣動致動的控制設(shè)備的操作響應(yīng)的反饋傳感系統(tǒng)或元件(例如位置傳感器)生成的反饋信號。例如在氣動致動閥的情況中，反饋信號是與由位置傳感器所測量或確定的閥的位置相對應(yīng)的反饋電流信號。一般經(jīng)由有線連接向控制器發(fā)送與閥的位置相對應(yīng)的反饋電流信號，并且由控制器基于在控制器的兩個輸入端處的電阻兩端的電壓差來計算閥的位置。
[0004]在一些系統(tǒng)中，以有線的方式將氣動致動閥連接到電絕緣體和電氣氣動控制器。電絕緣體還以有線的方式連接到電氣氣動控制器。這樣，閥具有直接到控制器的第一連接以及經(jīng)過電絕緣體到控制器的第二連接。電絕緣體從三叉AC電源向閥和控制器提供電力，并且使得來自閥的反饋電流信號通過電阻傳遞到控制器。由于閥和控制器由同一電源供電，所以電絕緣體的使用將接地環(huán)路的出現(xiàn)最小化。
[0005]控制器確定來自閥的兩個電氣輸入連接之間(即用于直接從閥接收反饋電流信號的第一有線連接與用于通過與電絕緣體相關(guān)聯(lián)的電阻從閥接收反饋電流信號的第二有線連接之間的電壓差?？刂破魅缓笫褂迷撾妷翰顏碛嬎汩y的致動器的位置，將所計算的位置與希望的設(shè)置點或控制信號進行比較，并且利用位置控制過程基于所計算的位置和控制信號(例如這二者之間的差)生成驅(qū)動值。該驅(qū)動值對應(yīng)于將要提供給氣動致動器以實現(xiàn)耦接到該氣動致動器的控制設(shè)備的希望的操作(例如希望的閥的位置)的壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)第一方面，一種方法包括將閥的致動器的運動轉(zhuǎn)換成用于指示該致動器的位置的值，其中，由無線位置變換器執(zhí)行該轉(zhuǎn)換，并且其中，該無線位置變換器可操作地耦接到該閥。該方法包括:利用用于指示該致動器的位置的值來填充信號的字段，其中，由該無線位置變換器執(zhí)行該填充；并且使得無線地發(fā)送該信號給該閥的電氣氣動控制器，其中，由該無線位置發(fā)射器無線地發(fā)送該信號。該閥的電氣氣動控制器唯一地基于該信號中所包括的填充值來確定該致動器的位置，并且該閥的該電氣氣動控制器基于所確定的該致動器的位置控制該閥。
[0007]根據(jù)第二方面，一種在過程控制系統(tǒng)中使用的位置變換器包括:用于檢測耦接到控制設(shè)備的致動器的位置的位置傳感器。該控制設(shè)備用于或被配置為用于控制在該過程控制系統(tǒng)中操作的過程。通信接口被配置為發(fā)送用于指示該致動器的位置的無線信號，其中，該通信接口可操作地耦接到無線通信信道，其中，該無線通信信道形成該位置變換器與該控制設(shè)備的控制器之間的唯一的連接。提供了一種可再充電的能量存儲器，并且該可再充電的能量存儲器被配置為向該通信接口供電。
[0008]根據(jù)第三方面，一種閥控制器包括用于接收與閥相對應(yīng)的控制信號的第一輸入端以及用于經(jīng)由無線通信信道從無線位置變換器接收無線位置信號的第二輸入端，其中，該無線位置信號用于指示該閥的致動器的位置。一個輸出端發(fā)送用于控制該閥的致動器的驅(qū)動信號，由該閥控制器基于該控制信號和該無線位置信號確定該驅(qū)動信號。該無線通信信道是該無線位置變換器與該閥控制器之間的唯一的連接。
[0009]進一步根據(jù)前述的第一、第二或第三方面中的任意一個或多個，一種用于生成無線位置信號的方法、一種位置變換器和/或一種閥控制器可以以任意希望的組合方式進一步包括下文的優(yōu)選形式中的任意一個或多個。
[0010]在一個優(yōu)選形式中，該方法可以包括由在該無線位置變換器中包括的或該無線位置變換器附近的能量存儲設(shè)備對該無線位置變換器供電。
[0011]在另一個優(yōu)選形式中，該方法可以包括通過使用太陽能、該能量存儲設(shè)備到能量源的臨時連接、從本地振動或移動恢復(fù)的能量或者來自附近的充電器的感應(yīng)中的至少一個，再充電該能量存儲設(shè)備。
[0012]在另一個優(yōu)選形式中，該方法可以包括使得無線地發(fā)送該信號包括:使得通過無線通信信道無線地發(fā)送該信號，其中，該無線通信信道是該無線位置變換器與該電氣氣動控制器之間的唯一的連接。
[0013]在另一個優(yōu)選形式中，該方法可以包括使得無線地發(fā)送該信號包括使得通過無線格型通信網(wǎng)絡(luò)使用HART無線協(xié)議無線地發(fā)送該信號。
[0014]在另一個優(yōu)選形式中，該方法可以包括使得使用無線通信網(wǎng)絡(luò)向過程工廠的控制主機無線地發(fā)送該信號，其中，該過程工廠包括該閥和該電氣氣動控制器。
[0015]在另一個優(yōu)選形式中，可以向該控制設(shè)備的控制器或控制系統(tǒng)主機或該過程控制系統(tǒng)中的至少一個發(fā)送該無線信號。
[0016]在另一個優(yōu)選形式中，該無線信號中所包括的字段的值用于指示該致動器的位置，并且該無線信號的接收方唯一地基于該無線信號中所包括的該字段的值確定該致動器的位置。
[0017]在另一個優(yōu)選形式中，該無線信號符合無線HART協(xié)議，并且/或者該無線通信信道被包括在該過程控制系統(tǒng)的專用無線格型通信網(wǎng)絡(luò)中
[0018]在另一個優(yōu)選形式中，根據(jù)由該無線格型通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器所定義的調(diào)度表來發(fā)送該無線信號。
[0019]在另一個優(yōu)選形式中，該位置傳感器包括電位計、磁傳感器、壓電變換器、霍爾效應(yīng)傳感器或弦線電位計中的至少一種。
[0020]在另一個優(yōu)選形式中，該控制設(shè)備是閥。
[0021]在另一個優(yōu)選形式中，該控制信號可以符合無線HART協(xié)議，該無線位置信號可以符合無線HART協(xié)議，該第一輸入端可以可通信地連接到無線格型網(wǎng)絡(luò)并且根據(jù)由該無線格型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器所生成的調(diào)度表接收該控制信號，并且/或者該第二輸入端可以可通信地連接到該無線格型網(wǎng)絡(luò)并且根據(jù)由該無線格型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器所生成的該調(diào)度表接收該無線位置信號。
[0022]在另一個優(yōu)選形式中，該無線位置信號符合無線HART協(xié)議。
[0023]在另一個優(yōu)選形式中，該無線通信信道包括在無線格型網(wǎng)絡(luò)中。并且其中，根據(jù)由該無線格型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器所生成的調(diào)度表接收該無線位置信號。
[0024]在另一個優(yōu)選形式中，該閥控制器基于在該無線位置信號中所包括的字段的值確定該驅(qū)動信號。
[0025]在另一個優(yōu)選形式中，該無線位置變換器位于與該控制器不同的環(huán)境中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是包括與控制設(shè)備的控制器無線通信的無線位置變換器的示例性過程控制系統(tǒng)的方框圖；
[0027]圖2是圖1的無線位置變換器和控制器的詳細(xì)的方框圖；
[0028]圖3是用于示出利用無線通信網(wǎng)絡(luò)來提供控制設(shè)備、控制器、路由器和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的無線通信的示例性過程控制系統(tǒng)的方框圖；以及
[0029]圖4是用于向控制器提供無線位置信號的示例性方法。
【具體實施方式】
[0030]雖然下文描述了包括在硬件上執(zhí)行的軟件和/或固件以及其他組件的示例性方法和裝置，但是應(yīng)該注意到該系統(tǒng)僅僅是說明性的并且不應(yīng)該被視為用于限制。可以例如設(shè)想僅用硬件、僅用軟件或者用硬件和軟件的任意組合實現(xiàn)這些硬件、軟件和固件組件中的任意一些或全部。因此，雖然下文描述了示例性的方法和裝置，但是所提供的實例不是用于實現(xiàn)該方法和裝置的唯一方式。
[0031]一般而言，在過程控制系統(tǒng)中，控制器(例如電氣氣動控制器)直接耦接到控制設(shè)備(例如控制閥、泵、節(jié)氣閥等等)。耦接到控制設(shè)備的位置傳感器測量耦接到該控制設(shè)備的致動器的移動，并且向該控制設(shè)備的控制器提供用于指示該致動器的行程或位置的電阻性輸出?？刂破骰陔娮栊暂敵鰞啥说碾妷翰顏碛嬎阒聞悠鞯奈恢?，將該位置與希望的控制信號或設(shè)置點進行比較，并且基于該比較來輸出用于控制控制設(shè)備的信號。
[0032]然而，在一些應(yīng)用中，用于發(fā)送位置指示的線路是有噪聲的。這種電噪聲可能損害傳感器的輸出，使得在一些情況中控制設(shè)備可能會在即時沒有被命令時也發(fā)生移動。也就是說，線路上的噪聲可能導(dǎo)致在控制設(shè)備的控制器處接收到錯誤值。因此，由于該錯誤值，正在受到控制設(shè)備控制的過程可能自己變得不受控。
[0033]在其他應(yīng)用中，由于環(huán)境條件如不可接入性、溫度、濕度、輻射、振動等等，位置傳感器與控制器之間的有線連接極其昂貴和困難，甚至不可用。[0034]本文公開的裝置和方法的實施方式提供了一種控制設(shè)備的位置變換器(positiontransducer)可以可通信并且無線地耦接到控制器的方式?？刂破鞯轿恢米儞Q器的無線耦接使得控制器能夠無線地接收來自位置變換器的位置指示信號，因而減輕了由于噪聲線路和不利的環(huán)境條件導(dǎo)致的錯誤信號。另外，本文所述的示例性裝置和方法提供了將控制器安裝并且放置在與位置變換器不同的操作環(huán)境中的靈活性。這樣，過程控制系統(tǒng)的性能可以提高，并且過程控制系統(tǒng)的安裝成本可以降低。
[0035]雖然下文結(jié)合涉及電氣氣動數(shù)字閥控制器和氣動致動閥的實例描述了所公開的方法和裝置，但是可以利用其他類型的、閥以其他方式致動的控制器和/或利用不同于閥的過程控制設(shè)備來實現(xiàn)所公開的方法和裝置。
[0036]圖1是包括控制系統(tǒng)2和過程控制區(qū)域4的過程控制系統(tǒng)I的圖。過程控制系統(tǒng)I可以包括在過程工廠，如石油、化工和/或其他類型的工業(yè)過程工廠中，并且過程控制系統(tǒng)I可以控制由過程工廠執(zhí)行的一個或多個過程。控制系統(tǒng)2可以包括工作站、控制器、編組柜、輸入/輸出卡和/或任意其他類型的過程控制系統(tǒng)管理組件(圖1中未顯示)。一般而言，控制系統(tǒng)2位于不同于過程控制區(qū)域4的區(qū)域，例如封閉房間中，以例如防護控制系統(tǒng)2免受噪聲、灰塵、熱力和其他不希望的環(huán)境條件影響?？刂葡到y(tǒng)2可以與位于過程控制區(qū)域4中的電氣氣動控制器12可通信地連接?？刂葡到y(tǒng)2可以向電氣氣動控制器20供電，或者可以由本地能量源，如外部電壓源、太陽能電源、電池電源、電容器等等，向電氣氣動控制器20供電。
[0037]電氣氣動控制器20包括通信接口 22，可以通過一個或多個通信信道10經(jīng)由通信接口 22從控制系統(tǒng)2接收并且/或者向控制系統(tǒng)2發(fā)送信號。一個或多個通信信道10可以包括有線通信信道、無線通信信道或有線通信信道和無線通信信道兩者。因此，接口 22可以是有線接口、無線接口或有線接口和無線接口兩者。接口 22可以被配置為與控制主機、其他控制器和/或控制系統(tǒng)2中所包括的其他元件通信。在一個實施方式中，接口 22被配置為與過程控制區(qū)域4中所包括的其他控制器和/或元件通信。
[0038]在一個實施方式中，接口 22可以通過信道10從控制系統(tǒng)2接收控制信號，該控制信號指定或?qū)?yīng)于位于過程控制區(qū)域4中的閥30的閥狀態(tài)。由電氣氣動控制器20使用接口 22接收的控制信號可以例如導(dǎo)致耦接到閥30的氣動致動器31被打開、關(guān)閉或移動到一些中間位置。
[0039]在接口 22處接收的控制信號(例如輸入信號)可以例如包括4_20mA信號、0-10VDC信號、無線信號和/或數(shù)字命令等等。例如在控制信號是4-20mA信號的情況中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信協(xié)議例如公知的可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道(Highway Addressable RemoteTransducer, HART)協(xié)議可用于通過有線連接10與電氣氣動控制器20通信。在另一個實例中，控制信號可以是使用無線HART協(xié)議通過無線通信信道10接收的無線控制信號。在其他實例中，控制信號可以是0-10VDC信號或其他類型的信號。該數(shù)字通信可以被控制系統(tǒng)2用于從電氣氣動控制器20獲取識別信息、操作狀態(tài)信息和診斷信息。另外地或可替換地，該數(shù)字通信可以被控制系統(tǒng)20用于通過相應(yīng)的控制器20實現(xiàn)閥30的控制。
[0040]圖1的示例性電氣氣動控制器20可以控制致動器31的位置并且從而控制閥30的位置。盡管未示出，但是電氣氣動控制器20可以包括控制單元、電流到氣流(Ι/P)轉(zhuǎn)換器和氣流中繼器。在其他實例中，電氣氣動控制器20可以包括用于控制和/或提供到閥致動器31的壓力的任意其他組件。另外，電氣氣動控制器20可以包括其他信號處理組件，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器、濾波器(例如低通濾波器、高通濾波器和數(shù)字濾波器)、放大器等等。例如，從控制系統(tǒng)2接收的控制信號可以在被電氣氣動控制器20中的控制單元處理之前被濾波(例如使用高通濾波器/低通濾波器)。
[0041]更具體而言，電氣氣動控制器20可以通過將由無線位置變換器32生成的無線反饋或位置信號與從控制系統(tǒng)2生成的控制信號進行比較，來控制致動器31的位置。由無線位置變換器32生成的無線反饋信號可以例如符合無線HART協(xié)議或一些其他合適的無線協(xié)議，并且可以通過一個或多個無線通信信道12從變換器32發(fā)送到控制器20。
[0042]可以由電氣氣動控制器20在耦接到無線信道12的第二通信接口 24處接收由無線位置變換器32生成的無線反饋信號。接口 24可以包括無線收發(fā)器或無線接收器。電氣氣動控制器20可以基于經(jīng)由第二接口 24從無線位置變換器32接收的無線反饋或位置信號，確定反饋信號。在一個實施方式中，第一接口 22和第二接口 24可以集成為單個無線接□。
[0043]由控制系統(tǒng)2提供的控制信號可以被電氣氣動控制器20用作與閥30的希望的操作(例如希望的對應(yīng)于控制閥30操作跨度的百分比的位置)相對應(yīng)的設(shè)置點或參考信號。電氣氣動控制器20中的控制單元(未顯示)可以通過使用該控制信號和無線反饋信號作為用于確定驅(qū)動值的位置控制算法或過程中的值，將無線反饋信號與控制信號進行比較。由控制單元執(zhí)行的位置控制過程可以基于反饋信號與控制信號之間的差來確定(例如計算)驅(qū)動值。在一個實施方式中，該計算的差對應(yīng)于電氣氣動控制器20要將耦接到閥30的致動器31的位置改變的量。在一個實施方式中，所計算的驅(qū)動值還對應(yīng)于由控制單元為了使得電氣氣動控制器20中的Ι/P轉(zhuǎn)換器生成氣動壓力所生成的電流。例如，電氣氣動控制器20經(jīng)由輸出端25輸出驅(qū)動信號以控制閥30。
[0044]在一個實施方式中，電氣氣動控制器20中的Ι/P轉(zhuǎn)換器被包括在輸出端25中。I/P轉(zhuǎn)換器可以是用于基于經(jīng)過螺線管施加的電流來生成磁場的電流到壓力型變換器。該螺線管可以電磁地控制擋板(flapper)，該擋板相對于噴嘴操作以改變經(jīng)過噴嘴/擋板的流量限制以提供基于經(jīng)過螺線管的平均電流而變化的氣動壓力。該氣動壓力可以被氣動中繼器放大并且被施加到與閥30耦接的致動器31。電氣氣動控制器20中的氣動中繼器可以氣動地耦接到致動器31以向致動器31提供氣動壓力(未顯示)。
[0045]例如，用于增加由電氣氣動控制器20中的控制單元生成的電流的驅(qū)動值可以導(dǎo)致氣動中繼器增加施加于氣動致動器31的氣動壓力，以導(dǎo)致致動器31朝向關(guān)閉位置放置閥30。類似地，用于減少由控制單元生成的電流的驅(qū)動值可以導(dǎo)致氣動中繼器減少施加于氣動致動器31的氣動壓力，以導(dǎo)致致動器31朝向打開位置放置閥30。
[0046]在其他實例中，電氣氣動控制器20的輸出端25可以包括電壓到壓力型變換器，在該情況中，驅(qū)動信號是一種進行變化以提供變化的壓力輸出來控制閥30的電壓信號。另夕卜，輸出的其他實例可以實現(xiàn)其他類型的受壓流體，包括受壓氣體、水壓流體等等。
[0047]轉(zhuǎn)到圖1的示例性閥30，在一個實施方式中，閥30可以包括閥座，該閥座限定用于在入口和出口之間提供流體流動通道的孔。閥30可以是例如回轉(zhuǎn)閥、直角回轉(zhuǎn)閥、馬達操作閥、節(jié)氣閘或任意其他控制設(shè)備或裝置。耦接到閥30的氣動致動器31可以經(jīng)由閥桿可操作地耦接到流量控制元件，該閥桿沿第一方向(例如遠(yuǎn)離閥座)移動該流量控制元件以允許入口與出口之間的流體流動，以及沿第二方向(例如朝向閥座)移動該流量控制元件以抑制或防止入口與出口之間的流體流動。
[0048]耦接到示例性閥30的致動器31可以包括雙動活塞致動器、單動彈簧回位隔膜或活塞致動器或任意其他合適的致動器或過程控制設(shè)備。為了通過閥30控制流速，該閥耦接到無線位置變換器32。在一個實施方式中，無線位置變換器32包括用于感測耦接到閥30的致動器31的位置的傳感器33，如可以例如包括電位計和/或磁傳感器的位置傳感器和/或壓力傳感器。傳感器33可以包括電位計、磁傳感器、壓電變換器、霍爾效應(yīng)傳感器、弦線電位計等等。術(shù)語“傳感器”和“位置傳感器”在本文可互換使用。
[0049]無線位置變換器32的傳感器33可以檢測致動器31相對于閥座的位置并且從而檢測流量控制元件相對于閥座的位置(例如打開位置、關(guān)閉位置、中間位置等等)。在一個實施方式中，傳感器33允許無線位置變換器32將與致動器31的位置相對應(yīng)的致動器31的線性移動轉(zhuǎn)換成無線反饋信號。在一個實施方式中，傳感器33允許無線位置變換器32將致動器31的位置轉(zhuǎn)換成無線反饋信號。無線位置變換器32可以被配置為向電氣氣動控制器20發(fā)送該無線反饋信號。該無線反饋信號可以表示耦接到閥30的致動器31的位置并且從而表示閥30的位置。本文所述的示例性技術(shù)、方法和裝置使得電氣氣動控制器20能夠接收來自圖1的可以耦接到閥30的任意類型的示例性無線位置變換器32的反饋信號。
[0050]通常，無線位置變換器32的位置傳感器33基本上不受不利的環(huán)境條件影響。無線位置變換器32可以包括電磁抑制電路、噪聲過濾電路、防震組件和/或防輻射組件以進一步隔絕或者保護位置傳感器22免受不利的環(huán)境條件影響。
[0051 ] 無線位置變換器32可以包括用于從本地電源或能量存儲設(shè)備38接收功率的輸入端或連接35。在一個實施方式中，本地電源或能量存儲設(shè)備38被包括在無線位置變換器32中作為一體的單元。在一個實施方式中，本地電源或能量存儲設(shè)備38是可再充電的。本地電源或能量存儲設(shè)備38可以例如是電池、電容器或其他可再充電的能量存儲設(shè)備?？梢允褂萌我庥糜谠俪潆姳镜仉娫椿蚰芰看鎯υO(shè)備38的已知技術(shù)，如獲取太陽能；替換電池；從本地?zé)崃?、振動?或移動中恢復(fù)能量；臨時連接到插入源，如AC電源；使用附近的充電器的感應(yīng)再充電；或其他合適的再充電技術(shù)。
[0052]雖然在圖1中將電氣氣動控制器20和無線位置變換器32顯示為位于過程控制區(qū)域4中，但是電氣氣動控制器20和無線位置變換器32中的每一個可以位于相應(yīng)的不同的操作環(huán)境中并且經(jīng)由一個或多個無線通信信道，如經(jīng)由過程工廠或控制環(huán)境I中的無線通信網(wǎng)絡(luò)中所包括的無線通信信道，可通信地耦接在一起。無線位置變換器32可以例如位于相對高溫和高濕度的環(huán)境(例如90%的濕度和180華氏度(° F))中，而電氣氣動控制器20位于被設(shè)置為10%的濕度和72° F的受控環(huán)境中。
[0053]另外，在一個實施方式中，無線通信信道12是無線位置變換器32與控制器20之間的唯一的連接。具體而言，沒有有線線路連接無線位置變換器32與控制器20。這樣，無線位置變換器32不需要(除了無線通信信道12之外的)任意其他連接來接收功率或者與控制器20通信。事實上，利用本文公開的技術(shù)，不需要電絕緣體來向無線位置變換器32提供功率。相反，由于由本地源38 (在一些實施方式中被包括在無線位置變換器32自身中)為無線位置變換器32供電，所以不需要布設(shè)(并且不需要維持)到變換器32的繁復(fù)的線路以向變換器32供電。此外，由于可以由不同的、獨立的并且有區(qū)別的電源向變換器32和控制器20供電，所以不再需要用于最小化接地回路的電絕緣體。
[0054]此外，利用本文公開的技術(shù)，不需要電絕緣體來施加由變換器32在電阻兩端生成的反饋電流信號以使得控制器20計算變換器32的致動器31的位置。具體而言，控制器20改為僅僅在耦接到無線信道12的輸入端24處接收來自無線位置變換器32的信號(例如分組)，以代替在控制器20處需要兩個輸入來確定電壓差并且需要控制器20基于所確定的電壓差來計算致動器31的位置。控制器20根據(jù)該無線信號從該信號的字段提取所填充的值，其中，所填充的值用于指示致動器31的位置。在一個實施方式中，無線信號中所填充的值是從無線位置變換器32接收的被控制器20使用來確定致動器31的位置的唯一的輸入或值，不需要來自無線位置變換器32的第二輸入或值。因此，利用本文公開的技術(shù)，不僅不需要電絕緣體和用于連接該絕緣體、閥和控制器的線路，而且不需要控制器為了計算致動器31的位置所需要的附加硬件、處理時間和存儲器。
[0055]在圖2中示出了無線位置變換器32的詳細(xì)方框圖。如前文所討論的，無線位置變換器32可以包括耦接到閥30的致動器31的位置傳感器33。無線位置變換器32可以進一步包括耦接到傳感器33和存儲器52的處理器50。存儲器52可以是有形的非易失性存儲器，并且可以包括一個或多個計算機可讀存儲介質(zhì)。存儲器52例如可以被實現(xiàn)為一個或多個半導(dǎo)體存儲器、磁可讀存儲器、光可讀存儲器和/或任意其他合適的有形的非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)。存儲器52可以存儲計算機可執(zhí)行的指令，該計算機可執(zhí)行的指令可以被處理器50執(zhí)行以將傳感器33的輸出轉(zhuǎn)換成用于指示閥30的致動器31的位置的值，并且將該值填充到無線位置信號的字段中。計算機可執(zhí)行指令可以進一步被執(zhí)行以使得經(jīng)由無線接口 55從變換器32發(fā)送無線位置信號。無線接口 55可以可通信地耦接到一個或多個無線通信接口 12，并且無線接口 55可以包括收發(fā)器或者可以包括發(fā)射器和接收器。
[0056]在一個實施方式中，無線位置信號是符合無線HART協(xié)議的分組，無線通信信道12被包括在過程控制系統(tǒng)I的無線格型通信網(wǎng)絡(luò)中，并且分組根據(jù)由無線格型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器生成的調(diào)度表通過無線通信信道12發(fā)送和接收。網(wǎng)絡(luò)管理器可以例如生成用于限定由無線位置變換器32所生成的分組的傳輸時隙的網(wǎng)絡(luò)通信調(diào)度表(例如“網(wǎng)絡(luò)調(diào)度表”)，因而在控制器20處接收分組以準(zhǔn)確地并且安全地控制閥30和將閥30作為一部分的過程。在一個實施方式中，與無線格型變換器32有關(guān)的調(diào)度表的一個或多個部分可以(例如經(jīng)由無線通信網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)絡(luò)管理器)向變換器32傳遞并且存儲在存儲器52中，使得處理器50可以導(dǎo)致根據(jù)所存儲的調(diào)度表向控制器20發(fā)送分組或信號。
[0057]可以經(jīng)由無線接口 55向電氣氣動控制器20發(fā)送無線位置信號以控制閥30。在一個實施方式中，可以另外地或可替換地經(jīng)由無線接口 55向控制系統(tǒng)2發(fā)射無線位置信號以用于位置監(jiān)視或其他目的。例如，無線位置信號可以發(fā)送給控制系統(tǒng)2的控制系統(tǒng)主機。可以直接地或者經(jīng)由過程控制工廠或系統(tǒng)I的無線通信網(wǎng)絡(luò)中所包括的一個或多個中間節(jié)點向控制系統(tǒng)2發(fā)送該無線位置信號。在一個實施方式中，處理器可以使得根據(jù)存儲器55中所存儲的調(diào)度表向控制系統(tǒng)2發(fā)送分組或信號，其中該調(diào)度表是由耦接到無線接口 55的無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器生成的。
[0058]圖2還包括圖1的電氣氣動控制器20的詳細(xì)方框圖。如前文所討論的，控制器20包括用于接收來自控制系統(tǒng)2的控制信號的第一輸入端或接口 22和用于接收來自無線位置變換器32的無線位置信號的第二輸入端或接口 24。無線接口 24可以可通信地耦接到一個或多個無線通信信道12，其中，通過該一個或多個無線通信信道12接收由無線位置變換器32生成的無線位置信號。無線接口 24可以包括收發(fā)器或者可以包括發(fā)射器和接收器。
[0059]第一接口 22可以是耦接到一個或多個通信信道10的有線接口、無線接口或有線和無線接口。在第一接口 22包括無線接口的實施方式中，第一接口 22和第二接口 24可以是單個集成的無線接口。在一個實施方式中，一個或多個通信信道10和/或一個或多個通信信道12被包括在過程工廠或系統(tǒng)I的無線格型通信網(wǎng)絡(luò)中。
[0060]電氣氣動控制器20進一步包括耦接到存儲器62、輸入端22、24和輸出端25的控制單元或處理器60。存儲器62可以是有形的非易失性存儲器并且可以包括一個或多個計算機可讀存儲介質(zhì)。例如，存儲器62可以被實現(xiàn)為一個或多個半導(dǎo)體存儲器、磁可讀存儲器、光可讀存儲器和/或任意其他合適的有形的非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)。存儲器62可以存儲計算機可執(zhí)行的指令，該計算機可執(zhí)行的指令可以被處理器60執(zhí)行以基于從第二接口 24接收的無線位置信號和從第一接口 22接收的控制信號，確定將要經(jīng)由輸出端25發(fā)送以控制閥30的驅(qū)動信號的值。用于確定驅(qū)動信號的計算機可執(zhí)行指令例如包括在配置期間和/或?qū)崟r地從控制系統(tǒng)2下載的位置控制算法或過程。
[0061]在一個實施方式中，無線位置信號是符合無線HART協(xié)議的分組，無線通信信道12被包括在過程控制系統(tǒng)I的無線格型網(wǎng)絡(luò)中，并且分組根據(jù)由無線格型通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器生成的調(diào)度表通過無線通信信道12發(fā)送和接收。網(wǎng)絡(luò)管理器可以例如生成用于限定在控制器20處從無線位置變換器32接收的分組的接收時隙的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度表，以準(zhǔn)確地并且安全地控制閥30和將閥30作為一部分的過程。在一個實施方式中，與控制器20有關(guān)的調(diào)度表的一個或多個部分可以(例如經(jīng)由無線通信網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)絡(luò)管理器)向控制器20傳遞并且存儲在存儲器62中，使得控制器20根據(jù)所存儲的調(diào)度表從無線位置變換器32接收分組或信號。
[0062]圖3示出了可以包括無線位置變換器32的示例性過程控制網(wǎng)絡(luò)100。在一個實施方式中，過程控制網(wǎng)絡(luò)100包括在圖1的控制系統(tǒng)I中。具體而言，網(wǎng)絡(luò)100可包括工廠自動化網(wǎng)絡(luò)112和通信網(wǎng)絡(luò)114。在圖1中所示的過程控制網(wǎng)絡(luò)100的實施方式中，通信網(wǎng)絡(luò)114被示為無線格型通信網(wǎng)絡(luò)。在一個實施方式中，通信網(wǎng)絡(luò)114支持無線HART (可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道)協(xié)議，例如“無線HART網(wǎng)絡(luò)”。然而，在網(wǎng)絡(luò)100的一些實施方式中，通信網(wǎng)絡(luò)114可以支持有線HART協(xié)議，例如“有線HART網(wǎng)絡(luò)”。在一些實施方式中，在網(wǎng)絡(luò)100中可以包括有線和無線HART網(wǎng)絡(luò)114。
[0063]工廠自動化網(wǎng)絡(luò)112可以包括通過通信骨干網(wǎng)120連接的一個或多個固定工作站116和一個或多個便攜式工作站118。工作站116、118在本文可以可互換地被稱為過程控制網(wǎng)絡(luò)100的“工作站”、“控制系統(tǒng)主機”、“控制主機”或“主機”?？梢酝ㄟ^以太網(wǎng)、RS-485、Profibus DP或其他合適的通信協(xié)議實現(xiàn)骨干網(wǎng)120。
[0064]可以經(jīng)由網(wǎng)關(guān)122連接工廠自動化網(wǎng)絡(luò)112和無線HART網(wǎng)絡(luò)114。具體而言，網(wǎng)關(guān)122可以用有線方式連接到骨干網(wǎng)120并且可以使用任意合適的已知協(xié)議與工廠自動化網(wǎng)絡(luò)112通信。可以將網(wǎng)關(guān)122實現(xiàn)為獨立的設(shè)備，作為可插入到主機或工作站116或118的擴展槽中的卡，或者作為基于PLC或基于DCS的系統(tǒng)的IO子系統(tǒng)的一部分，或任意其他方式。網(wǎng)關(guān)122可以向運行在網(wǎng)絡(luò)112上的應(yīng)用提供到無線HART網(wǎng)絡(luò)114的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通路。除了協(xié)議和命令轉(zhuǎn)換之外，網(wǎng)關(guān)122還可以提供由無線HART網(wǎng)絡(luò)114的調(diào)度方案的時隙和超幀(在時間上等間隔的通信時隙的集合)使用的同步時鐘。
[0065]在一些情況中，網(wǎng)絡(luò)可以具有多個網(wǎng)關(guān)122。這些多個網(wǎng)關(guān)可用于通過提供用于無線HART網(wǎng)絡(luò)與工廠自動化網(wǎng)絡(luò)112或外部世界之間的通信的附加帶寬，改善網(wǎng)絡(luò)的有效吞吐量和可靠性。另一方面，網(wǎng)關(guān)設(shè)備122可以根據(jù)無線HART網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)通信需求，向合適的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)請求帶寬。網(wǎng)關(guān)122可以進一步在系統(tǒng)正在操作時重新估計所需帶寬。例如，網(wǎng)關(guān)122可以從位于無線HART網(wǎng)絡(luò)114外部的主機接收請求以獲取大量數(shù)據(jù)。網(wǎng)關(guān)設(shè)備122然后可以向?qū)Ｓ梅?wù)(如網(wǎng)絡(luò)管理器)請求附加帶寬以便滿足該交易。網(wǎng)關(guān)122然后可以在該交易完成之后請求釋放不必要的帶寬。
[0066]在一些實施方式中，網(wǎng)關(guān)122在功能上被分割為虛擬網(wǎng)關(guān)124和一個或多個網(wǎng)絡(luò)接入點125a、125b。網(wǎng)絡(luò)接入點125a、125b可以是與網(wǎng)關(guān)122有線地通信的獨立的物理設(shè)備，以增加無線HART網(wǎng)絡(luò)114的帶寬和總體可靠性。然而，雖然圖1示出了物理上獨立的網(wǎng)關(guān)122與接入點125a、125b之間的有線連接26，但是可以理解，也可以將元件122-126作為完整的器件來提供。因為網(wǎng)絡(luò)接入點125a、125b可以與網(wǎng)關(guān)設(shè)備122在物理上獨立，所以接入點125a、125b中的每一個可以在戰(zhàn)略上位于多個不同位置中。除了增加帶寬之外，多個接入點125a、125b可以通過在一個或多個其他接入點處補償在一個接入點處的潛在的差信號質(zhì)量來提高網(wǎng)絡(luò)的總體可靠性。如果在接入點125a、125b中的一個或多個處發(fā)生故障，則具有多個接入點125a、125b還提供了冗余。
[0067]網(wǎng)關(guān)設(shè)備122可以另外包括網(wǎng)絡(luò)管理器軟件模塊127(例如“網(wǎng)絡(luò)管理器”)和安全管理器軟件模塊128(例如“安全管理器”)。在另一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)管理器127和/或安全管理器128可以運行在工廠自動化網(wǎng)絡(luò)112的過程控制主機116、118中的一個上。例如，網(wǎng)絡(luò)管理器127可以運行在主機116上并且安全管理器128可以運行在主機118上。網(wǎng)絡(luò)管理器127可以負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)114的配置；網(wǎng)絡(luò)114中所包括的設(shè)備(如無線HART設(shè)備)之間的配置(即配置超幀)；確定網(wǎng)絡(luò)通信調(diào)度表并且使得它的至少一部分被傳遞到接收方設(shè)備和控制器；管理路由表；以及監(jiān)視并且報告無線HART網(wǎng)絡(luò)114的健康狀況。雖然支持冗余的網(wǎng)絡(luò)管理器127，但是可以設(shè)想每個無線HART網(wǎng)絡(luò)114僅存在一個活動的網(wǎng)絡(luò)管理器127。在一個可能的實施方式中，網(wǎng)絡(luò)管理器127分析關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的布局、每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的容量和更新速率的信息以及其他相關(guān)信息。網(wǎng)絡(luò)管理器127然后可以考慮到這些因素來定義來自網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信的路由和調(diào)度表。在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)管理器127可以包括在控制主機116、118中的一個中。
[0068]再次參考圖1，無線HART網(wǎng)絡(luò)114可以包括一個或多個現(xiàn)場設(shè)備或控制設(shè)備130-140?？傮w而言，過程控制系統(tǒng)，如在化工、石油或其他過程工廠中使用的過程控制系統(tǒng)，包括諸如閥、閥定位器、開關(guān)、傳感器(例如溫度、壓力和流速傳感器)、泵、風(fēng)扇之類的現(xiàn)場設(shè)備。現(xiàn)場設(shè)備可以執(zhí)行受過程控制網(wǎng)絡(luò)100控制的過程中的過程控制功能。過程控制功能可以包括例如打開或關(guān)閉閥和/或監(jiān)視或測量過程參數(shù)。在無線HART通信網(wǎng)絡(luò)114中，現(xiàn)場設(shè)備130-140是無線HART分組的生產(chǎn)者和消費者。
[0069]外部主機141可以連接到外部網(wǎng)絡(luò)143，外部網(wǎng)絡(luò)143又可以經(jīng)由路由器144連接至IJ工廠自動化網(wǎng)絡(luò)112。外部網(wǎng)絡(luò)143可以是例如萬維網(wǎng)(WWW)。雖然外部主機141不屬于工廠自動化網(wǎng)絡(luò)112或無線HART網(wǎng)絡(luò)114中的任意一個，但是外部主機141可以經(jīng)由路由器144接入兩個網(wǎng)絡(luò)112、114上的設(shè)備。因此，過程控制系統(tǒng)100的通信網(wǎng)絡(luò)144和工廠自動化網(wǎng)絡(luò)112可以是專用網(wǎng)絡(luò)，因而保護到網(wǎng)絡(luò)112、114的通路。例如，希望連接到網(wǎng)絡(luò)112和/或網(wǎng)絡(luò)114的設(shè)備可能需要被授權(quán)。類似地，外部主機141可以控制用于來自外部網(wǎng)絡(luò)143的通信的安全網(wǎng)絡(luò)通路。
[0070]無線HART網(wǎng)絡(luò)114可以使用用于提供類似于有線HART設(shè)備所經(jīng)歷的操作性能的協(xié)議。該協(xié)議的應(yīng)用可以包括過程數(shù)據(jù)監(jiān)視、(具有多個嚴(yán)格的性能要求的)關(guān)鍵數(shù)據(jù)監(jiān)視、校準(zhǔn)、設(shè)備狀態(tài)和診斷監(jiān)視、現(xiàn)場設(shè)備問題解決、試運轉(zhuǎn)和監(jiān)管過程控制。這些應(yīng)用需要無線HART網(wǎng)絡(luò)114使用這樣一種協(xié)議，該協(xié)議可以在必要時提供快速更新，在需要時提供大量數(shù)據(jù)并且支持僅臨時加入無線HART網(wǎng)絡(luò)114以進行試運轉(zhuǎn)和維護工作的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
[0071]在一個實施方式中，用于支持無線HART網(wǎng)絡(luò)114的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的無線協(xié)議是HART的擴展，HART是一種用于維持有線環(huán)境的簡單工作流和實施的廣泛接受的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通過增強HART技術(shù)以支持無線過程自動化應(yīng)用，無線HART協(xié)議可用于建立過程應(yīng)用的無線通信標(biāo)準(zhǔn)并且可以進一步擴展HART通信的應(yīng)用以及它所提供給工業(yè)的效益。
[0072]再次參考圖3，現(xiàn)場或控制設(shè)備130-136可以是無線HART設(shè)備。換句話說，可以將現(xiàn)場設(shè)備130、132a、132b、134或136作為用于支持無線HART協(xié)議棧的所有層的完整的單元來提供。在網(wǎng)絡(luò)100中，現(xiàn)場設(shè)備130可以是無線HART流量計，現(xiàn)場設(shè)備132b可以是無線HART壓力傳感器，并且現(xiàn)場設(shè)備136可以是無線HART壓力傳感器。
[0073]具體而言，現(xiàn)場設(shè)備134可以是包括無線位置變換器(如圖1的無線位置變換器32)的閥或閥定位器，并且現(xiàn)場設(shè)備132a可以是用于從現(xiàn)場設(shè)備134接收位置指示的控制器(如圖1的控制器20)。在一個實施方式中，控制主機116和/或控制主機118中的每一個例如經(jīng)由無線格型通信網(wǎng)絡(luò)114、網(wǎng)關(guān)122和工廠自動化網(wǎng)絡(luò)120，從現(xiàn)場設(shè)備134接收至少一些位置指示。
[0074]另外，無線HART網(wǎng)絡(luò)114可以包括路由器設(shè)備160。路由器設(shè)備160可以是從一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向另一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)分組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。作為路由器設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以使用內(nèi)部路由表來決定它應(yīng)該將特定分組轉(zhuǎn)發(fā)給哪個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在無線HART網(wǎng)絡(luò)114上的全部設(shè)備都支持路由的那些情況中，可能不需要獨立的路由器，如路由器160。然而，向網(wǎng)絡(luò)增加專用路由器160應(yīng)該是有益的(以便例如擴展網(wǎng)絡(luò)或者節(jié)省網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場設(shè)備的功率)。
[0075]所有直接連接到無線HART網(wǎng)絡(luò)114的設(shè)備可以被稱為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。具體而言，無線HART現(xiàn)場或控制設(shè)備130-136、路由器160、網(wǎng)關(guān)122和接入點125a、125b用于路由和調(diào)度的目的，都是無線HART網(wǎng)絡(luò)114的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或節(jié)點。為了提供非常健壯并且容易擴展的網(wǎng)絡(luò)，設(shè)想所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以支持路由并且可以由每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的HART地址來全局地識別它。另外，每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以存儲與更新速率、連接會話和設(shè)備資源相關(guān)的信息。簡而言之，每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維持與路由和調(diào)度相關(guān)的最新的信息。每當(dāng)新設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)時或者每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理器檢測到或者發(fā)起無線HART網(wǎng)絡(luò)114的拓?fù)浠蛘{(diào)度的改變時，網(wǎng)絡(luò)管理器127在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化或重新初始化之后向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送該信息。
[0076]再次參考圖3，在由直接無線連接165所連接的一對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，每個設(shè)備將彼此識別為鄰居。因此，無線HART網(wǎng)絡(luò)114的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以形成大量連接165。由多個因素，如節(jié)點之間的物理距離、節(jié)點之間的障礙、在兩個節(jié)點中的每個節(jié)點處的信號強度等等，確定在兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立直接無線連接165的可能性和愿望。此外，兩個或更多個直接無線連接165可以形成不能形成直接無線連接165的節(jié)點之間的路徑。例如，無線HART手持設(shè)備155與無線HART設(shè)備136之間的直接無線連接165以及無線HART設(shè)備136與路由器160之間的第二直接無線連接165形成設(shè)備155與160之間的通信路徑。
[0077]每個無線連接165的特征在于與傳輸?shù)念l率、接入到無線資源的方法等等相關(guān)的參數(shù)的大的集合。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到無線通信協(xié)議通?？梢圆僮髟谥付ǖ念l率，如由美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)指定的頻率上，或者操作在無線頻譜的未許可的部分(2.4GHz)中。雖然本文討論的系統(tǒng)和方法可以應(yīng)用于操作在任意指定的頻率或頻率范圍上的無線網(wǎng)絡(luò)，但是下文討論的實施方式涉及操作在無線頻譜的未許可的或共享的部分中。根據(jù)該實施方式，可以容易地激活并且調(diào)整無線HART網(wǎng)絡(luò)114以根據(jù)需要操作在特定的未許可頻率范圍中。
[0078]圖4是用于向控制設(shè)備的控制器提供無線位置信號的示例性方法200的流程圖。方法200可以結(jié)合示例性電氣氣動控制器20、示例性無線位置變換器32、圖1、2和/或3中的示例性配置和/或其他合適的控制器、控制設(shè)備和/或配置來操作。在一個實施方式中，由無線位置變換器32執(zhí)行方法200的一個或多個部分。
[0079]可以使用任意前述技術(shù)的任意組合，例如固件、軟件、離散邏輯和/或硬件的任意組合，來實現(xiàn)方法200。此外，可以采用許多其他用于實現(xiàn)圖4的示例性操作的方法。例如，可以改變方框的執(zhí)行次序，或者可以改變、再分割或者組合一個或多個方框。另外，可以例如由獨立的處理線程、處理器、設(shè)備、離散邏輯、電路等等按順序地并且/或者并行地執(zhí)行任意或所有方法200。
[0080]方法200包括將閥的致動器的運動轉(zhuǎn)換成信號(方框202)。例如，無線位置變換器32耦接到閥30，并且變換器32將閥30的致動器31的運動轉(zhuǎn)換成用于指示致動器的運動或位置的值?？梢詫⒂糜谥甘局聞悠鞯倪\動或位置的值填充到無線位置信號的字段中。在一個實施方式中，無線位置信號符合無線HART協(xié)議。
[0081]方法200還包括由無線位置變換器使得使用無線協(xié)議將無線位置信號無線地發(fā)送給閥的電氣氣動控制器以控制該閥(方框205)。例如，無線位置變換器32使得將無線位置信號無線地發(fā)送給電氣氣動控制器20以控制閥30。在一個實施方式中，無線位置信號是控制器20為了控制閥30所需要的、從閥30接收的唯一的輸入。在一個實施方式中，無線位置信號符合無線HART協(xié)議。在一個實施方式中，通過無線格型通信網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，如根據(jù)由無線格型通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器所生成的調(diào)度表，向電氣氣動控制器無線地發(fā)送該無線位置信號。在一個實施方式中，用來發(fā)送信號的無線通信信道是無線位置變換器與控制器之間的唯一的連接。
[0082]方法200還可以包括使得該信號無線地發(fā)送給包括該閥和電氣氣動控制器的過程工廠或過程控制系統(tǒng)的控制主機(方框208)。例如，可以向過程控制系統(tǒng)100的控制系統(tǒng)主機116、118發(fā)送無線位置信號。在一個實施方式中，根據(jù)由無線格型通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器所生成的調(diào)度表，通過無線格型通信網(wǎng)絡(luò)向控制系統(tǒng)主機發(fā)送該無線位置信號。
[0083]方法200的一些實施方式可以僅包括方框205和208中的一個，并且方法200的一些實施方式可以包括方框205和208兩者。
[0084]在一個實施方式中，方法200包括由電源向無線位置變換器供電(方框210)。例如，可以由電源向無線位置變換器32(例如無線位置變換器32的處理器50和/或通信接口 55)供電。一般而言，電源是物理上靠近無線位置變換器的本地電源，如到電源、電池、電容器或其他合適的本地電源的直接本地有線連接。在一些實施方式中，本地電源被包括在無線位置變換器中作為完整的單元。
[0085]在一些實施方式中，電源是可再充電能量存儲設(shè)備，并且方法200包括使用任何已知的再充電技術(shù)來再充電該可再充電能量源，如太陽能的獲取和轉(zhuǎn)換、電池替換、本地?zé)崃康哪芰炕謴?fù)、振動和/或移動、到插入式的源(如DC電源)的臨時連接、使用附近的充電器的感應(yīng)或者任意其他合適的再充電裝置或機制。
[0086]可以用硬件、用于執(zhí)行固件和/或軟件指令的處理器或它們的任意組合實現(xiàn)上述各種方框、操作和技術(shù)中的至少一些。例如，可以用硬件、用于執(zhí)行固件和/或軟件指令的處理器或它們的任意組合實現(xiàn)無線位置變換器32的至少一部分。另外，可以用硬件、用于執(zhí)行固件和/或軟件指令的處理器或它們的任意組合實現(xiàn)圖4的方框的至少一部分。
[0087]當(dāng)利用用于執(zhí)行軟件或固件指令的處理器來實現(xiàn)時，可以將軟件或固件指令存儲在非暫態(tài)的有形的計算機可讀存儲介質(zhì)，如磁盤、光盤、RAM或ROM或閃存、磁帶驅(qū)動器等等中。軟件或固件指令可以包括存儲在存儲器或其他非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)上的機器可讀指令，當(dāng)該機器可讀指令被處理器執(zhí)行時使得處理器執(zhí)行各種動作。
[0088]當(dāng)用硬件來實現(xiàn)時，硬件可以包括離散組件、集成電路、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件等等中的一個或多個。
[0089]雖然前文描述了大量不同的實施方式的詳細(xì)說明，但是應(yīng)該理解本專利的范圍是由本專利所附的權(quán)利要求的詞語和它們的等同形式來限定的。將詳細(xì)說明理解為僅僅是說明性的而不是描述每個可能的實施方式，因為描述每個可能的實施方式將是不可能的也是不實際的。使用當(dāng)前技術(shù)或在本申請的遞交日之后開發(fā)的技術(shù)可以實現(xiàn)的大量可替換的實施方式仍然落入權(quán)利要求的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 將閥的致動器的運動轉(zhuǎn)換成用于指示所述致動器的位置的值，其中， 由無線位置變換器執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換，并且 所述無線位置變換器耦接到所述閥 利用所述用于指示所述致動器的位置的值來填充信號的字段，其中， 由所述無線位置變換器執(zhí)行所述填充；并且 使得無線地發(fā)送所述信號給所述閥的電氣氣動控制器，其中， 由所述無線位置發(fā)射器執(zhí)行所述無線地發(fā)送所述信號， 所述閥的電氣氣動控制器唯一地基于所述信號中所包括的填充值來確定所述致動器的位置，并且 所述閥的電氣氣動控制器基于所確定的所述致動器的位置控制所述閥。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括:由在所述無線位置變換器中包括的或在所述無線位置變換器附近的能量存儲設(shè)備對所述無線位置變換器供電。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括:通過使用太陽能、所述能量存儲設(shè)備到能量源的臨時連接、從本地振動或移動恢復(fù)的能量或者來自附近的充電器的感應(yīng)中的至少一個，對所述能量存儲設(shè)備進行再充電。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使得無線地發(fā)送所述信號包括:使得通過無線通信信道無線地發(fā)送所述信號，其中所述無線通信信道是所述無線位置變換器與所述電氣氣動控制器之間的唯一的連接。`
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使得無線地發(fā)送所述信號包括:使得使用HART無線協(xié)議通過無線格型通信網(wǎng)絡(luò)無線地發(fā)送所述信號。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括:使得使用無線通信網(wǎng)絡(luò)向過程工廠的控制主機無線地發(fā)送所述信號，其中所述過程工廠包括所述閥和所述電氣氣動控制器。
7.—種在過程控制系統(tǒng)中使用的位置變換器，包括: 用于檢測耦接到控制設(shè)備的致動器的位置的位置傳感器，所述控制設(shè)備用于控制在所述過程控制系統(tǒng)中操作的過程； 用于發(fā)送用于指示所述致動器的位置的無線信號的通信接口； 所述通信接口耦接到無線通信信道； 所述無線通信信道形成所述位置變換器與所述控制設(shè)備的控制器之間的唯一的連接；以及 用于向所述通信接口供電的可再充電的能量存儲設(shè)備。
8.如權(quán)利要求7所述的位置變換器，其中，向所述控制設(shè)備的控制器或控制系統(tǒng)主機或所述過程控制系統(tǒng)中的至少一個發(fā)送所述無線信號。
9.如權(quán)利要求7所述的位置變換器，其中，所述無線信號中所包括的字段的值用于指示所述致動器的位置，并且其中，所述無線信號的接收方唯一地基于所述無線信號中所包括的所述字段的值確定所述致動器的位置。
10.如權(quán)利要求7所述的位置變換器，其中所述無線信號符合無線HART協(xié)議。
11.如權(quán)利要求7所述的位置變換器，其中所述無線通信信道被包括在所述過程控制系統(tǒng)的專用無線格型通信網(wǎng)絡(luò)中。
12.如權(quán)利要求11所述的位置變換器，其中根據(jù)由所述無線格型通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器所定義的調(diào)度表來發(fā)送所述無線信號。
13.如權(quán)利要求7所述的位置變換器，其中所述位置傳感器包括電位計、磁傳感器、壓電變換器、霍爾效應(yīng)傳感器或弦線電位計中的至少一種。
14.如權(quán)利要求7所述的位置變換器，其中所述控制設(shè)備是閥。
15.—種閥控制器,包括: 用于接收與閥相對應(yīng)的控制信號的第一輸入端； 用于經(jīng)由無線通信信道從無線位置變換器接收無線位置信號的第二輸入端，所述無線位置信號用于指示所述閥的致動器的位置； 用于發(fā)送驅(qū)動信號以控制所述閥的所述致動器的輸出端，由所述閥控制器基于所述控制信號和所述無線位置信號確定所述驅(qū)動信號；并且 其中所述無線通信信道是所述無線位置變換器與所述閥控制器之間的唯一的連接。
16.如權(quán)利要求15所述的閥控制器，其中，滿足以下至少一個: 所述控制信號符合無線HART協(xié)議； 所述無線位置信號符合無線HART協(xié)議； 所述第一輸入端可通信地連接到無線格型網(wǎng)絡(luò)并且根據(jù)由所述無線格型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器所生成的調(diào)度表接收所述控制信號；或者 所述第二輸入端可通信 地連接到所述無線格型網(wǎng)絡(luò)并且根據(jù)由所述無線格型網(wǎng)絡(luò)的所述網(wǎng)絡(luò)管理器所生成的所述調(diào)度表接收所述無線位置信號。
17.如權(quán)利要求15所述的閥控制器，其中所述無線位置信號符合無線HART協(xié)議。
18.如權(quán)利要求15所述的閥控制器，其中所述無線通信信道包括在無線格型網(wǎng)絡(luò)中，并且其中根據(jù)由所述無線格型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器所生成的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度表接收所述無線位置信號。
19.如權(quán)利要求15所述的閥控制器，其中所述閥控制器基于在所述無線位置信號中所包括的字段的值確定所述驅(qū)動信號。
20.如權(quán)利要求15所述的閥控制器，其中所述無線位置變換器位于與所述控制器不同的環(huán)境中。
【文檔編號】F16K31/02GK103851247SQ201310597094
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】L·D·米勒 申請人:費希爾控制國際公司