在不中斷電力的情況下更換無線閥門定位器中的電源模塊的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開內(nèi)容針對用于更換過程控制設(shè)備中的電源的方法，并且更具體地，針對用 于在不間斷無線過程控制設(shè)備的操作的情況下更換無線過程控制設(shè)備中的電源的方法及 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如無線閥門定位器等無線過程控制設(shè)備可以方便在難以達(dá)到的地方或有線解 決方案不劃算或不實際的地方對閥門以及其它裝備進(jìn)行控制。然而，由于與為無線過程 控制設(shè)備供電的電池的壽命有關(guān)的問題，過程控制工業(yè)遲遲未能采用這種無線過程控制設(shè) 備。如果為閥門定位器供電的電池的電力耗盡，則由定位器控制的閥門將進(jìn)入故障安全模 式并且將不再受控制。
[0003] 雖然改進(jìn)的電池技術(shù)可以增加電池的壽命，但是在無線過程控制設(shè)備的操作期間 需要在某些時間更換為無線過程控制設(shè)備供電的電源這一事實依然存在。即使這種更換發(fā) 生在電池耗盡電力之前，將一個電池更換為另一個電池仍然可以導(dǎo)致無線過程控制設(shè)備的 操作的間斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 過程控制設(shè)備包括接口，接口被配置為與過程控制系統(tǒng)中的其它設(shè)備通信，過程 控制設(shè)備與其它設(shè)備合作來對過程進(jìn)行控制，并且過程控制設(shè)備操作用于：（1)向其它設(shè) 備發(fā)送過程控制信號；和/或（2)從其它設(shè)備接收過程控制信號。過程控制設(shè)備還包括主 電源，主電源被配置為向過程控制設(shè)備的至少一個部件提供電力，其中，部件在未被供電的 情況下將導(dǎo)致對過程的控制的中斷。過程控制設(shè)備還包括端子，端子被配置為將過程控制 設(shè)備電耦合到輔助電源，從而使得在輔助電源連接到端子時，輔助電源向至少一個部件提 供足夠的電力，從而使得在缺少主電源的情況下，過程控制設(shè)備仍然可操作用于對過程進(jìn) 行控制。
[0005] 在另一個實施例中，輔助電源模塊包括連接器，連接器被配置為耦合到在過程工 廠中執(zhí)行過程控制操作的過程控制設(shè)備的輔助電源端子。輔助電源模塊還包括供電電源， 供電電源電耦合到連接器并且被配置為當(dāng)輔助電源模塊耦合到過程控制設(shè)備時，經(jīng)由連接 器向過程控制設(shè)備提供電力，供電電源向過程控制設(shè)備提供的電力足以：（1)維持過程控 制設(shè)備的操作，以及（2)當(dāng)過程控制設(shè)備的主電源被移除時，防止過程工廠發(fā)生中斷。
[0006] 在又一個實施例中，在不間斷過程控制設(shè)備的操作或不中斷過程工廠的操作的情 況下更換在過程工廠中執(zhí)行過程控制操作的過程控制設(shè)備的主電源的方法包括將輔助電 源模塊耦合到過程控制設(shè)備的端子，輔助電源模塊被配置為臨時為過程控制設(shè)備供電。該 方法還包括：當(dāng)輔助電源模塊耦合到過程控制設(shè)備的端子并且向過程控制設(shè)備提供電力 時，將安裝在過程控制設(shè)備中的為過程控制設(shè)備供電的第一主電源更換為第二主電源，以 及，在安裝第二主電源之后，將輔助電源模塊與過程控制設(shè)備的端子分開。
[0007] 在又一個實施例中，系統(tǒng)包括輔助電源模塊以及可耦合到輔助電源模塊的過程控 制設(shè)備。過程控制設(shè)備在過程工廠中執(zhí)行一個或多個過程控制操作，并且包括主電源，主電 源被配置為向執(zhí)行一個或多個過程控制操作的過程控制設(shè)備的至少一個部件提供電力。過 程控制設(shè)備還包括端子，端子被配置為將過程控制設(shè)備電耦合到輔助電源模塊，從而使得 在輔助電源模塊耦合到端子時，輔助電源模塊向部件提供足夠的電力，從而使得當(dāng)輔助電 源模塊被臨時移除并更換時，過程控制設(shè)備在缺少主電源的情況下仍然可操作用于執(zhí)行一 個或多個過程控制操作。
【附圖說明】
[0008] 圖1示出了包括利用偶爾需要被更換的主電源進(jìn)行操作的過程控制設(shè)備的示例 性過程控制系統(tǒng)；
[0009] 圖2示出了耦合到可以臨時為過程控制設(shè)備供電的輔助電源模塊的示例性過程 控制設(shè)備；
[0010] 圖3是集成了輔助電源模塊的另一個示例性過程控制設(shè)備的方框圖；
[0011] 圖4是可以在圖1所示的示例性過程控制系統(tǒng)中實施的用于更換過程控制設(shè)備的 電源的示例性方法的流程圖；
[0012] 圖5示出了輔助電源模塊臨時為閥門定位器供電的示例性情境；
[0013] 圖6A和圖6B示出了可以將主電源和/或輔助電源鎖定到過程控制設(shè)備中的示例 性機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)；
[0014] 圖7A和圖7B示出了可以將主電源和/或輔助電源鎖定到過程控制設(shè)備中的示例 性機(jī)電鎖定機(jī)構(gòu)；
[0015] 圖8示出了可以將主電源和/或輔助電源鎖定到無線過程控制設(shè)備中的另一個示 例性機(jī)電鎖定機(jī)構(gòu)；
[0016] 圖9示出了可以將主電源和/或輔助電源鎖定到過程控制設(shè)備中的又一個示例性 機(jī)電鎖定機(jī)構(gòu)；以及
[0017] 圖10A、圖10B以及圖10C示出了可以將主電源和/或輔助電源鎖定到過程控制設(shè) 備中的可旋轉(zhuǎn)的鎖定機(jī)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0018] 本公開內(nèi)容針對在過程控制系統(tǒng)中更換過程控制設(shè)備的主電源。具體而言，本公 開內(nèi)容針對在不中斷過程控制設(shè)備的操作并且不中斷對應(yīng)的過程的情況下更換過程控制 設(shè)備的主電源的方法及裝置。特別地，輔助電源模塊可以代替過程控制設(shè)備的主電源來為 過程控制設(shè)備供電，以執(zhí)行包括例如發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的一個或多個過程控制功能。在主電 源被更換、移除、或以其它方式脫離操作時，操作者可以將輔助電源模塊連接到過程控制設(shè) 備以臨時為過程控制設(shè)備供電。
[0019] 在其它實施方式中，當(dāng)主要針對更換僅由電池供電的無線過程控制設(shè)備的電池 時，可以利用本公開內(nèi)容的技術(shù)來更換任何其它適合的過程控制設(shè)備（包括具有一個或多 個有線連接的過程控制設(shè)備）的電源。例如，在與電源（例如，主電源）的故障有線連接或 電源本身被更換或修改時，輔助電源模塊可以在不中斷過程的情況下為有線過程控制設(shè)備 供電。
[0020] 現(xiàn)在參考圖1，根據(jù)本公開內(nèi)容的一種形式所構(gòu)建的過程控制系統(tǒng)10被描繪為包 括與過程控制器11進(jìn)行通信的一個或多個現(xiàn)場設(shè)備15、16、17、18、19、20、21、22和71，過程 控制器11反過來與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)12和一個或多個用戶工作站13進(jìn)行通信，每個用戶工作 站具有顯示屏幕14。通過這樣配置，控制器11向現(xiàn)場設(shè)備15、16、17、18、19、20、21、22和 71、以及工作站13輸送信號并且從現(xiàn)場設(shè)備15、16、17、18、19、20、21、22和71、以及工作站 13接收信號，以對過程控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0021] 在額外的細(xì)節(jié)中，圖1中所描繪的形式的過程控制系統(tǒng)10的過程控制器11經(jīng)由 硬連線通信連接而通過輸入/輸出（I/O)卡26和28來連接到現(xiàn)場設(shè)備15、16、17、18、19、 20、21以及22。數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)12可以是具有用于存儲數(shù)據(jù)的任何期望類型的存儲器和任 何期望或已知的軟件、硬件、或固件的任何期望類型的數(shù)據(jù)收集單元。此外，雖然該數(shù)據(jù)記 錄系統(tǒng)12在圖1中被示出為單獨的設(shè)備，但是替代地或另外，它可以是工作站13或諸如服 務(wù)器等另一個計算機(jī)設(shè)備的其中之一的一部分?？刂破?1經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)29而通信地連接 到工作站13以及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)12,通過示例的方式，控制器11可以是由艾默生過程管理公 司所售的DeltaV?控制器，通信網(wǎng)絡(luò)29可以是例如以太網(wǎng)連接。
[0022] 如上所提及的，控制器11被示出為使用硬連線通信機(jī)制而通信地連接到現(xiàn)場設(shè) 備15、16、17、18、19、20、21以及22,該硬連線通信機(jī)制可以包括使用任何期望的硬件、軟 件、和/或固件來實施硬連線通信。例如，硬連線通信可以包括標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA通信、和/或 使用諸如FOUNDAT丨ΟΝΦ現(xiàn)場總線通信協(xié)議、HART?通信協(xié)議等任何智能通信協(xié)議 的任何通信?，F(xiàn)場設(shè)備15、16、17、18、19、20、21以及22可以是任何類型的設(shè)備，例如傳感 器、壓力調(diào)節(jié)器、控制閥門組件、發(fā)射機(jī)、定位器等，而I/O卡26和I/O卡28可以是符合任 何期望的通信或控制器協(xié)議的任何類型的I/O設(shè)備。在圖1中示出的實施例中，現(xiàn)場設(shè)備 15、16、17和18是標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA設(shè)備，其可以通過模擬線路而與I/O卡26通信，而數(shù)字現(xiàn) 場設(shè)備19、20、21和22可以是智能設(shè)備，例如HART?通信設(shè)備和現(xiàn)場總線現(xiàn)場設(shè)備，其可 以使用現(xiàn)場總線通信協(xié)議經(jīng)由數(shù)字總線來與I/O卡28進(jìn)行通信。當(dāng)然，現(xiàn)場設(shè)備15、16、 17、18、19、20、21以及22可以符合任何其它期望的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，包括未來將發(fā)展出的任何 標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。
[0023] 另外，在圖1中描繪的過程控制系統(tǒng)10包括多個無線現(xiàn)場設(shè)備60和71、以及經(jīng)由 一個或多個有線連接而通信連接到無線路由器或其它模塊66的多個其它現(xiàn)場設(shè)備61、62、 63和64。現(xiàn)場設(shè)備60、61、62、63和64被描繪為發(fā)射機(jī)（例如，過程可變傳感器），而現(xiàn)場 設(shè)備71被描繪為包括例如控制閥門和驅(qū)動器的控制閥門組件?？梢允褂冒ㄓ布?、軟件、 固件、或現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的它們的任何組合的任何期望的無線通信裝備來在控制器 11與現(xiàn)場設(shè)備60、61、62、63、64和71之間建立無線通信。在圖1中所示的形式中，天線65 耦合到發(fā)射機(jī)60,并且專用于為發(fā)射機(jī)60執(zhí)行無線通信，而具有天線67的無線路由器或 其它模塊66被親合以共同地為發(fā)射機(jī)61、62、63和64處理無線通信。同樣的，天線72親 合到控制閥門組件71，以執(zhí)行控制閥門組件71的無線通信?，F(xiàn)場設(shè)備或相關(guān)聯(lián)的硬件60、 61、62、63、64、66和71可以實施由適當(dāng)?shù)臒o線通信協(xié)議使用的協(xié)議棧操作，以經(jīng)由天線65、 67和72來接收、解碼、路由、編碼、以及發(fā)送無線信號，以在過程控制器11與發(fā)射機(jī)60、61、 62、63和64以及控制閥