專利名稱：總線供電的無(wú)線發(fā)送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在工業(yè)加工廠中用于測(cè)量過(guò)程變量的過(guò)程控制發(fā)送器。更具體地，本發(fā)明涉及具有無(wú)線收發(fā)器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，所述無(wú)線收發(fā)器通過(guò)作為電源的外部公用DC總線或現(xiàn)有的電源電路來(lái)供電。
背景技術(shù)：
在工業(yè)環(huán)境中，控制系統(tǒng)監(jiān)控和控制存貨、工業(yè)或化學(xué)過(guò)程等。典型地，控制系統(tǒng)使用分布在工業(yè)過(guò)程中關(guān)鍵位置上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來(lái)執(zhí)行這些功能，這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)過(guò)程控制回路連接到控制室中的控制電路。術(shù)語(yǔ)“現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備”是指在分布式控制系統(tǒng)中執(zhí)行功能的任何設(shè)備，包括當(dāng)前測(cè)量和控制領(lǐng)域內(nèi)所有已知的設(shè)備。
通常，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都包括換能器。換能器意指基于物理輸入產(chǎn)生輸出信號(hào)或基于輸入信號(hào)產(chǎn)生物理輸出的設(shè)備。典型地，換能器將輸入轉(zhuǎn)換為不同形式的輸出。例如，揚(yáng)聲器是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲能的換能器。各類換能器包括多種分析裝備、壓力傳感器、熱敏電阻器、熱電偶、應(yīng)變儀、流量變送器、定位器、激勵(lì)器、螺線管、指示燈等。
典型地，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也包括以標(biāo)準(zhǔn)格式放大換能器信號(hào)的發(fā)送器。這些發(fā)送器通常通過(guò)過(guò)程控制回路和控制室進(jìn)行通信。典型地，過(guò)程控制回路輸送已調(diào)節(jié)的電流和/或電壓來(lái)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。另外，過(guò)程控制回路可以攜帶編碼信號(hào)。傳統(tǒng)地，模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)兩線雙絞線電流回路連接到控制室，每個(gè)設(shè)備都通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的兩線雙絞線回路連接到控制室。典型地，在兩線之間存在電壓差，模擬方式下電壓差在12-45伏范圍內(nèi)，數(shù)字方式下電壓差在9-50伏范圍內(nèi)。模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)將穿過(guò)電流回路中的電流調(diào)制為與所感知的過(guò)程變量成比例的電流，給控制室發(fā)送信號(hào)。模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在控制室的控制下執(zhí)行動(dòng)作，并受穿過(guò)回路的電流的幅度控制，該電流幅度在控制室控制下，通過(guò)過(guò)程子系統(tǒng)的端口進(jìn)行調(diào)制。
離散或數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備響應(yīng)二進(jìn)制信號(hào)并發(fā)送二進(jìn)制信息。典型地，離散設(shè)備的操作使用由相同或相似的兩線雙絞線回路輸送的5-30伏的電壓信號(hào)(AC或DC)、120伏或240伏的AC信號(hào)。當(dāng)然，離散設(shè)備可以設(shè)計(jì)為根據(jù)控制環(huán)境所需的任何電氣規(guī)范來(lái)工作。
通常，在工業(yè)工廠中，單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備被有線地連接到接線盒，并從接線盒連接到控制室或從接線盒通過(guò)內(nèi)部電纜(home run cable)連接到排列架。因?yàn)閺默F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到接線盒之間的電纜距離相對(duì)較短，主要的布線成本在于內(nèi)部電纜。HART是一種良好的已制定標(biāo)準(zhǔn)，但是控制系統(tǒng)通常不支持HART多路配置；所以，使用HART協(xié)議進(jìn)行布線的節(jié)省是很少的。少數(shù)支持HART的控制系統(tǒng)通常限制了對(duì)設(shè)備診斷信息的訪問(wèn)，而且由于速度的限制不使用數(shù)字控制信息。
因?yàn)榈湫颓闆r下通信和電能在同一導(dǎo)線上傳輸，為了獲得成功安裝，要考慮多個(gè)特性，例如適當(dāng)?shù)脑肼暺帘?、低紋波電源、適當(dāng)?shù)木€路和電源阻抗、配線長(zhǎng)度和屬性、阻抗、端子等。使用同一對(duì)布線進(jìn)行通信和供電也使得設(shè)備的電源調(diào)節(jié)變得更加復(fù)雜。簡(jiǎn)單的低通濾波器不能用于從電源信號(hào)中移除噪聲，因?yàn)橥ㄐ蓬l率的“陷波”必須被允許通過(guò)。特別地，低通濾波器有“提煉”負(fù)載電流的趨向，從而減小了AC通信信號(hào)中的紋波或陷波。要注意的是發(fā)送器基本上是分路調(diào)節(jié)器，在模擬發(fā)送器中在4和20mA之間進(jìn)行分流。為了分流低端電流(也就是4mA)，發(fā)送器必須在低于4mA的供電下工作。
隨著低功耗無(wú)線通信的到來(lái)，構(gòu)造了許多新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｈ欢?，無(wú)線發(fā)送器的功率約束將過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)限制在傳統(tǒng)的有線拓?fù)?。一個(gè)真正的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包含其自有的電源，例如電池、太陽(yáng)能電池、燃料電池、能量清除電源(energy scavenging power source)等，并且不受傳統(tǒng)有線配置所約束。
然而，這樣的無(wú)線發(fā)送器遇到了低可用功率的基本問(wèn)題，該問(wèn)題趨于限制這種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的效用。特別地，低可用功率強(qiáng)制使用低數(shù)據(jù)速率來(lái)幫助保存能量和/或要求頻繁地、周期地更換電源。發(fā)送功率也限制了發(fā)送距離。

發(fā)明內(nèi)容
一種為多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電的系統(tǒng)，具有工廠范圍的或基于現(xiàn)場(chǎng)的電源總線來(lái)給每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳輸電能。一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備適合于調(diào)節(jié)它們自身的功率并和控制中心進(jìn)行無(wú)線通信。其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)接線盒被連接到網(wǎng)絡(luò)，接線盒適合于調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備群集的功率。接線盒也可以適合于與控制中心進(jìn)行共享無(wú)線通信?，F(xiàn)有過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)將無(wú)線收發(fā)器和控制中心集成來(lái)適于無(wú)線通信。過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)可以是完全的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或可以是混合的有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都具有機(jī)殼、機(jī)殼內(nèi)的換能器和用于從現(xiàn)有電源電路中給電路傳輸電能的電氣接線端。在一些實(shí)施例中，每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包含用于和控制中心進(jìn)行無(wú)線通信的無(wú)線通信接線板。在可選的實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備群集共享放置在接線盒內(nèi)部、用于和控制中心進(jìn)行無(wú)線通信的無(wú)線通信接線板。無(wú)線通信接線板利用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議便于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制中心之間以及多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間進(jìn)行通信。在這種方式下，系統(tǒng)可以被組織為傳統(tǒng)的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)或被動(dòng)態(tài)地組織為自組織網(wǎng)絡(luò)。


圖1是本發(fā)明的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備過(guò)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1中的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是分布式無(wú)線過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖，該無(wú)線過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)具有適于給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳輸電能和適于通過(guò)共享的無(wú)線收發(fā)器無(wú)線發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的接線盒。
圖4是分布式無(wú)線過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖，該無(wú)線過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)具有適于給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備群集提供共享無(wú)線收發(fā)器的接線盒，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都有自己的電源。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的自組織無(wú)線過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明利用可用的無(wú)線技術(shù)將過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)從其傳統(tǒng)的連接拓?fù)渲薪夥懦鰜?lái)。無(wú)線收發(fā)器既能適于現(xiàn)有的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)線通信能力，也能適于不使用昂貴的內(nèi)部電纜和電源濾波器的情況下構(gòu)造過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)。
一般地，無(wú)線收發(fā)器無(wú)線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從而把信號(hào)傳輸或通信路徑從物理布線中分開(kāi)。當(dāng)傳統(tǒng)的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)在相同的一組布線上提供電源和信號(hào)傳輸時(shí)，通過(guò)運(yùn)用本發(fā)明中電源和信號(hào)傳輸或通信路徑分離的方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不再限制于控制網(wǎng)絡(luò)的物理布線。取而代之的是，數(shù)據(jù)以無(wú)線的方式被發(fā)送，采用多種不同的裝置對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電，允許現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備被動(dòng)態(tài)地配置并以多種方法來(lái)部署。
當(dāng)傳統(tǒng)的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)利用昂貴的電源濾波器來(lái)維持緊密控制的電源分布，電源和通信路徑的分離允許為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備裝配它們自有的電源電路，這樣的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備比傳統(tǒng)的系統(tǒng)更便宜且更不被緊密控制。這樣，完整的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)能夠不使用昂貴的電源濾波器而被構(gòu)造，分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備從不同的來(lái)源獲得電能。這些來(lái)源可以包括電池、現(xiàn)有的內(nèi)部電纜、標(biāo)準(zhǔn)工廠范圍電源(例如提供傳統(tǒng)120AC電源的壁裝電源插座等)、單獨(dú)的充電線、太陽(yáng)能電路和其它多種電源。通常，因?yàn)殡娫床恍枰痪o密調(diào)節(jié)且現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制室中的控制系統(tǒng)之間通過(guò)無(wú)線的方式進(jìn)行通信，任何類型的電源都能用來(lái)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。考慮到先前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蠜](méi)有增加明顯的電纜上的投資并且考慮到便宜的硬件組件，通過(guò)使用分離于通信路徑的電源給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電，過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變得更加通用且成本更低。
利用本發(fā)明，可以在現(xiàn)有的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)中集成無(wú)線技術(shù)。特別地，無(wú)線設(shè)備可以附加到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以適于發(fā)送無(wú)線信息。另外，現(xiàn)有布線可以被不同地加以使用來(lái)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳輸電能(獨(dú)自的和在群集中的)，并且允許靈活地?cái)U(kuò)展或縮小網(wǎng)絡(luò)的尺寸。
如圖1所示，過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10具有控制系統(tǒng)12和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14，兩者分別具有電源16和電源電路18(模型所示)。電源電路18在模型中顯示，說(shuō)明電源電路18可以在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14的內(nèi)部或外部。在圖示中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14與控制系統(tǒng)12進(jìn)行無(wú)線通信，發(fā)送并接收數(shù)據(jù)和多種信號(hào)。
通常，控制系統(tǒng)12是指用于訓(xùn)練控制和/或監(jiān)控工業(yè)過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)12可以被限制在可以橫跨多于一個(gè)辦公室的控制室中，也可以在地理上分開(kāi)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(例如電話網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)或任何其它類型的網(wǎng)絡(luò))相連接。另外，控制系統(tǒng)12包括自動(dòng)的控制系統(tǒng)和用戶啟動(dòng)的控制系統(tǒng)。
在本實(shí)施例中，控制系統(tǒng)12和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14可以由同一電路來(lái)供電，也可以由獨(dú)立的電源來(lái)供電。然而，通過(guò)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14裝配電源電路18，不再需要昂貴的和緊密控制的濾波，也不再需要較長(zhǎng)的布線給設(shè)備供電。相對(duì)未調(diào)整的電源能夠用于給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14傳輸電能，允許現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14由簡(jiǎn)單的、便宜的電源16、18來(lái)供電。利用本發(fā)明，因?yàn)閷?duì)發(fā)送信息進(jìn)行濾波不涉及布線，電源16、18能夠使用簡(jiǎn)單的濾波技術(shù)。
需要重點(diǎn)注意的是，圖1假定控制系統(tǒng)12被裝備或配置為以無(wú)線的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和信號(hào)。另外，圖1的實(shí)施例說(shuō)明了具有無(wú)線發(fā)送和接收能力的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14。
圖2示出了過(guò)程控制系統(tǒng)10，它具有控制系統(tǒng)12和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14，兩者都能夠進(jìn)行無(wú)線通信。如圖所示，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14具有為激勵(lì)器/換能器20(在此之后稱為“換能器20”)和無(wú)線通信接線板22傳輸電能的電源電路18。無(wú)線通信接線板22是指用于在控制系統(tǒng)12和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14之間無(wú)線發(fā)送和接收信息的電路。在一些實(shí)例中，無(wú)線通信接線板22可以執(zhí)行其它功能，例如在發(fā)送信息之前將從換能器20接收到的模擬信息數(shù)字化。
換能器20意指任何將輸入轉(zhuǎn)換為與輸入不同形式的輸出的設(shè)備(例如基于電輸入信號(hào)產(chǎn)生物理輸出或基于物理輸入信號(hào)產(chǎn)生電輸出)。這樣，包含換能器20的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14可以是輸入設(shè)備、輸出設(shè)備或兩者都具備?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14能夠同時(shí)包含和通信接線板22通信的輸入和輸出組件。例如，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14可以包含傳感器和指示燈或是LCD顯示器，用來(lái)感測(cè)信息和向無(wú)線通信接線板22發(fā)送原始數(shù)據(jù)或原始A/D計(jì)數(shù)，以及從控制系統(tǒng)12中的收發(fā)器24接收顯示信號(hào)或顯示代碼并在顯示器上顯示數(shù)值。
考慮到在控制系統(tǒng)12和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14之間需要進(jìn)行雙向無(wú)線通信，通常無(wú)線通信接線板22和無(wú)線收發(fā)器24都具有雙向無(wú)線通信的能力。雙向無(wú)線通信可以使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(例如Linksys of Irvine，California建立的IEEE802.11b無(wú)線接入點(diǎn)和無(wú)線組網(wǎng)設(shè)備)、蜂窩或數(shù)字組網(wǎng)技術(shù)(例如Aeris Communications Inc of San Jose，California的Microburst)、超寬頻帶、自由空間光學(xué)、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)、通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)(GPRS)、碼分多址(CDMA)、擴(kuò)展頻譜技術(shù)、紅外通信技術(shù)、SMS(短消息服務(wù)/文本消息)或其它任何無(wú)線通信技術(shù)來(lái)完成。更一般地，本發(fā)明能夠使用任何支持?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送的無(wú)線協(xié)議，包括在任何線路交換網(wǎng)絡(luò)或分組路由網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。
再則，模型所示的電源電路18說(shuō)明了電源電路18可以包含在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14的內(nèi)部或與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14分開(kāi)?？刂葡到y(tǒng)12的電源16(圖1所示)可以是工廠范圍的電源總線、標(biāo)準(zhǔn)的電源電路或任何其它類型的電源。如圖所示，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14與控制系統(tǒng)12分開(kāi)，獨(dú)自地被供電。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14和控制系統(tǒng)12之間的無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送不影響電源方案。
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14的電源電路18可以是具有變壓器的壁掛插座，用來(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電插座中的電源進(jìn)行降壓和濾波。作為選擇，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14中的電源電路18可以是連接到工業(yè)范圍供電總線的濾波電路，或與太陽(yáng)能設(shè)備相連接的可充電電池，或任何其它電源。通常，電源電路18是指任何需要給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14工作時(shí)傳輸適合的電壓和/或電流電平的電路。
重點(diǎn)需要知道的是，傳統(tǒng)的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)使用內(nèi)部電纜將控制中心和分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連接。典型地，內(nèi)部電纜從控制中心擴(kuò)展到接線盒，接線盒又依次直接連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制中心之間的通信橫穿來(lái)自控制中心的路徑，穿過(guò)接線盒并到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息在同一路徑相反的方向上被發(fā)送。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程控制系統(tǒng)10的實(shí)施例，它可能通過(guò)使用無(wú)線發(fā)送能力來(lái)制造。特別地，過(guò)程控制系統(tǒng)10具有本身不具有無(wú)線通信能力的控制系統(tǒng)12。然而，控制系統(tǒng)12與無(wú)線收發(fā)器24相連，無(wú)線收發(fā)器24可以具有自有電源26(在無(wú)線收發(fā)器24的內(nèi)部或外部)。無(wú)線收發(fā)器24使控制系統(tǒng)12適于無(wú)線地發(fā)送和接收信息。這樣，具有最小附加裝置，控制系統(tǒng)12能夠無(wú)線地發(fā)布和接收信號(hào)。
過(guò)程控制系統(tǒng)10還具有一個(gè)或更多個(gè)接線盒28，接線盒28與幾個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30相連接并與電源34和/或電源電路16相連接。在本實(shí)例中，與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14(圖1和圖2所示)本身就具有無(wú)線能力不同，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30不能直接無(wú)線地發(fā)送和接收信息。然而，接線盒28能夠適于提供共享的無(wú)線收發(fā)器，這樣數(shù)據(jù)可以通過(guò)布線從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30發(fā)送到接線盒28，然后從接線盒28無(wú)線地發(fā)送到無(wú)線收發(fā)器24并到達(dá)控制系統(tǒng)12。
至于電能傳輸，在本實(shí)施例中，接線盒28給每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30傳輸電能。能夠給接線盒28裝配外部電源34和/或電源電路16來(lái)調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30的電能。另外，接線盒28可以從工廠范圍供電總線32或任何其它電源中獲得電能，包括電源插座。
通過(guò)使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)適于無(wú)線地發(fā)送和接收信息，在傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖峡梢垣@得許多優(yōu)勢(shì)。首先，附加的連有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30和無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14(圖2)能夠在沒(méi)有內(nèi)部電纜成本附加的情況下得到擴(kuò)充。
另外，“智能設(shè)備“(例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14或30，它們能夠給控制系統(tǒng)12發(fā)送診斷信息、設(shè)備失敗信息等)能夠附加到過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10而不需要對(duì)控制系統(tǒng)12做出改變。特別地，當(dāng)能夠給傳統(tǒng)過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)附加智能設(shè)備時(shí)，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)可能不會(huì)注意或不能利用發(fā)送的診斷信息。調(diào)整控制系統(tǒng)12以無(wú)線收發(fā)器24發(fā)送和接收無(wú)線信息，確保了診斷信息到達(dá)控制系統(tǒng)12而不被濾掉。另外，如果控制系統(tǒng)12不能利用智能設(shè)備發(fā)送的信息，當(dāng)數(shù)據(jù)被無(wú)線收發(fā)器24接收到時(shí)不需要被丟棄，并被可編程地轉(zhuǎn)移到控制室內(nèi)能夠利用該診斷信息的計(jì)算機(jī)上。這樣，以最小限度的裝備和軟件投資，就能使控制系統(tǒng)適于成為控制和監(jiān)控系統(tǒng)。
最后，因?yàn)樾畔⑼ㄟ^(guò)無(wú)線收發(fā)器24在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30和控制系統(tǒng)12之間無(wú)線發(fā)送，考慮到更便宜的電源，對(duì)電源調(diào)整的需求得到了最小化。如前所述，傳統(tǒng)的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)要求對(duì)電源的緊密控制，因?yàn)橥徊季€經(jīng)常同時(shí)攜帶電能和信號(hào)。因?yàn)橥ㄐ藕碗娔艽┻^(guò)同一布線，設(shè)備端的電能調(diào)整是復(fù)雜的，所以設(shè)備是昂貴的。典型地，特殊的電能調(diào)節(jié)器和/或終端端子被安裝到設(shè)備上來(lái)允許進(jìn)行這種信號(hào)傳輸。而且，電纜是昂貴的因?yàn)樗仨毷瞧帘尉€、必須與選定的阻抗匹配等等。不能使用簡(jiǎn)單的低通濾波器，因?yàn)橥ㄐ蓬l率的“陷波”必須被允許通過(guò)。此外，傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不包括功率調(diào)整電路或信號(hào)濾波電路，這些電路足夠復(fù)雜以處理布線上的攜帶有未調(diào)整電壓的信號(hào)傳輸。
利用本發(fā)明，工廠范圍供電總線32可以是寬松調(diào)整的電能線，不需要涉及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30，因?yàn)楸镜仉娫?4或電源電路16能夠執(zhí)行必需的濾波。這樣，工廠范圍供電總線32可以是承載電壓電勢(shì)的單獨(dú)的布線。例如，工廠范圍供電總線32能夠傳輸24伏或48伏的交流電(AC)或直流電(DC)。
可選擇地，多個(gè)設(shè)備能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電源插座從墻壁中的現(xiàn)有電源電路中獲得電能，它可能是120V或240V AC電路，例如給辦公室內(nèi)的插頭和開(kāi)關(guān)供電的電路。在工業(yè)背景下，這種電源電路可以是480V，在美國(guó)以外的國(guó)家，還可以使用其它的電壓幅度。
如前所述，還可以根據(jù)特殊的信號(hào)需求使用電池或太陽(yáng)能來(lái)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30、14供電。例如，在設(shè)備30、14必須頻繁傳輸信號(hào)的環(huán)境下，使用電池供電的效率就比較差，因?yàn)殡姵貙?huì)很快耗盡，需要頻繁更換。然而，如果電池是可充電的并且在它們能夠?qū)ψ陨磉M(jìn)行充電(通過(guò)太陽(yáng)能電池板)或在不經(jīng)常使用的地方使用，那么這樣的電源還是可以得到利用。
其實(shí)，接線盒28允許無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14群集或布線設(shè)備30附加到過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10，而并不需要額外的內(nèi)部布線。這種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備群集可以通過(guò)簡(jiǎn)單的本地電力網(wǎng)或單獨(dú)的電源來(lái)供電。因?yàn)楣S典型地使用AC電源來(lái)給設(shè)備供電，與住宅類似，便宜的電源能夠通過(guò)接進(jìn)現(xiàn)有AC電源并降低電壓來(lái)給發(fā)送器群集提供DC電源。
圖4說(shuō)明了可選的本發(fā)明實(shí)施例，其中為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30裝備了自有電源18。在本實(shí)例中，接線盒28和控制系統(tǒng)12都由工廠范圍的供電總線來(lái)供電?？刂葡到y(tǒng)12適于通過(guò)無(wú)線收發(fā)器24進(jìn)行無(wú)線發(fā)送。另外，為接線盒28裝備了共享無(wú)線收發(fā)器36(模型所示)使得有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30群集適于進(jìn)行無(wú)線傳輸。
這樣，用于接線盒28(未顯示)的獨(dú)立電源和布線以及用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30的電源18非常便宜，為多個(gè)組件中的每一個(gè)都提供了適合的功率電平而不必考慮信號(hào)濾波。再一次地，因?yàn)闊o(wú)線傳送用于在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30和控制系統(tǒng)12之間進(jìn)行通信，電源裝置本質(zhì)上是“專用”的(ad hoc)，含意是需要適合特殊的環(huán)境且不需要考慮更廣的應(yīng)用。
因此，通過(guò)把電能傳輸和信號(hào)傳輸分開(kāi)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30、14可以通過(guò)接進(jìn)現(xiàn)有電源電路而被嵌入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，例如標(biāo)準(zhǔn)的AC電源電路(例如通過(guò)墻壁電源插座)。電源18可以是具有變壓器的標(biāo)準(zhǔn)插頭?？蛇x地，電源18可以是連接有太陽(yáng)能電池板或其它環(huán)保電源的可充電電池。在另一個(gè)實(shí)施例中，電源18可以是連接到標(biāo)準(zhǔn)墻壁式插座或不間斷電源(UPS)的可充電電池，類似于(不小于)在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計(jì)用于電源故障恢復(fù)的設(shè)備等。
更重要的，因?yàn)殡妷汗?yīng)不需要被緊密調(diào)整，簡(jiǎn)單的低通濾波器或其它類型的濾波器能夠用來(lái)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備18或接線盒28中提供電源調(diào)整。這樣，過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10全部的安裝和擴(kuò)充成本減小了。部分是因?yàn)楦郊拥默F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14、30和接線盒28能夠被附加到網(wǎng)絡(luò)10中而不需要昂貴的內(nèi)部電纜14。
通常，通過(guò)把供電和信號(hào)傳輸分開(kāi)以及為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14和30提供多種輸送電能的方法，過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10能夠利用其它方面并不靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜团渲?，在多種方式下進(jìn)行配置。特別地，附加的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14和30(與共享無(wú)線收發(fā)器36一同)能夠附加到過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10，而不必根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)布線考慮單獨(dú)的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14或適合的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30的地理位置上的鄰近。使用與現(xiàn)有電源電路相連的、標(biāo)準(zhǔn)的且便宜的電源，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30(具有共享無(wú)線收發(fā)器36)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14(具有內(nèi)置的無(wú)線通信接線板)能夠和控制系統(tǒng)12進(jìn)行無(wú)線通信，而不管它們相對(duì)控制系統(tǒng)12的物理位置。
本發(fā)明提出了比傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)有優(yōu)勢(shì)的幾點(diǎn)。首先，通過(guò)把供電和信號(hào)傳輸路徑分開(kāi)，本發(fā)明允許對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行便宜的擴(kuò)展，因?yàn)橐坏┛刂葡到y(tǒng)12適合于無(wú)線傳輸，新的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14能夠按照需要得以附加而不需要額外的布線。另外，依賴現(xiàn)有電源網(wǎng)絡(luò)給單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14或30的組供電，網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14、30的數(shù)目不受電纜的限制，允許對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)10進(jìn)行容易的擴(kuò)展。此外，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14、30不再?gòu)耐宦窂将@得電能和信號(hào)，可能顯著地和/或動(dòng)態(tài)地改變通信。特別地，在確定的情況下，希望使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14、30或它們與控制系統(tǒng)12的通信成為自組織的。
圖5說(shuō)明了包含自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)組件和涉及圖1-4所討論的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的混合網(wǎng)絡(luò)。如圖所示，控制系統(tǒng)12適合于通過(guò)無(wú)線收發(fā)器24無(wú)線地發(fā)送和接收信息。控制系統(tǒng)12由工廠范圍供電總線32供電，該總線可以是單獨(dú)的電壓傳輸線、現(xiàn)有電源電路或任何其它電能傳輸機(jī)制。依賴工廠范圍供電總線32的電能傳輸機(jī)制的類型，可以根據(jù)需要為控制系統(tǒng)12和接線盒28裝配電源濾波電路(未顯示)。
如圖所示，通過(guò)共享無(wú)線收發(fā)器36，接線盒28適合于提供布線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30和控制系統(tǒng)12之間的無(wú)線通信。接線盒28與控制系統(tǒng)12一樣，從工廠范圍供電總線32中獲取電能。
最后，在實(shí)施例中，控制網(wǎng)絡(luò)10的自組織部分包括裝配有無(wú)線收發(fā)器40A和無(wú)線收發(fā)器40B的接線盒38。接線盒38由其自有電源26供電。圖中示出了兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14之間互相通信，并和接線盒38中的無(wú)線收發(fā)器40B通信。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14都裝配有自有電源18。
在這個(gè)實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14包括無(wú)線收發(fā)器和換能器/激勵(lì)器(未顯示)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14(在本實(shí)例中)中的無(wú)線收發(fā)器可以是短距離或802.11(b)類型的通信(或任何其它類型的無(wú)線通信)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14能夠中繼來(lái)自另一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的消息或直接和接線盒38和它的無(wú)線收發(fā)器40B通信。接線盒38中繼控制中心12和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14之間的信息。特別地，由無(wú)線收發(fā)器40B接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14發(fā)送的信息并將信息傳輸?shù)綗o(wú)線收發(fā)器40A，通過(guò)無(wú)線收發(fā)器24傳輸?shù)娇刂浦行?2。從控制中心12發(fā)出的信號(hào)沿同一路徑反方向傳輸。如果由于某些原因，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14不能直接發(fā)送信息給接線盒38，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14可以通過(guò)另一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14來(lái)向接線盒38傳輸數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)易地找到不同的路徑。
如圖所示，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14和接線盒38之間的信號(hào)類型與接線盒38和控制系統(tǒng)12之間的信號(hào)類型是不同的，標(biāo)志著不同類型的收發(fā)器插件。然而，整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)10能夠被實(shí)現(xiàn)為自組織網(wǎng)絡(luò)，這樣，通過(guò)無(wú)線地中繼信息，數(shù)據(jù)能夠反向和前向地穿過(guò)網(wǎng)絡(luò)。本質(zhì)上，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14能夠被實(shí)現(xiàn)用來(lái)形成松散結(jié)構(gòu)的、變化的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10，控制網(wǎng)絡(luò)10適于通過(guò)任何可用的數(shù)據(jù)路徑發(fā)送和接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14和控制系統(tǒng)12之間的信息。這種類型的網(wǎng)絡(luò)可以利用802.11(b)型、短距離無(wú)線通信、紅外的或任何類型的無(wú)線通信。
利用自組織的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10，新附加的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14簡(jiǎn)單地識(shí)別無(wú)線信號(hào)并開(kāi)始通信。如果由于某些原因現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備26離線了，通過(guò)自組織網(wǎng)絡(luò)，傳輸可以立即被調(diào)整到在不同的信號(hào)路徑上進(jìn)行。如圖所示，信號(hào)可以根據(jù)需要選擇不同的路徑。而且，新的通信路徑可以根據(jù)需要被建立或拆除，以便控制系統(tǒng)12和單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14之間進(jìn)行通信。
自組織網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是很多的，一種可以預(yù)見(jiàn)的趨勢(shì)是工廠的大部分可能需要被“設(shè)置”為這種架構(gòu)來(lái)工作。隨著無(wú)線連接的使用變得更加便宜和容易，能夠?qū)ΜF(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單而有效的改裝。同樣，如果選定的通信協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議(例如IEEE 802.15.4等)，連接主機(jī)變得非常簡(jiǎn)單。這種架構(gòu)的成本優(yōu)勢(shì)非常大，而且無(wú)線組件的價(jià)格很便宜，使得對(duì)傳統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)的改裝花費(fèi)的成本很低。
系統(tǒng)10另外的優(yōu)勢(shì)是當(dāng)前用于給無(wú)線傳感器或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14供電的電源可以被刪除，借此減小例如電池的消耗電源的環(huán)境蘊(yùn)涵。使用現(xiàn)有電源電路給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14供電，不需要新的基礎(chǔ)布線，且不產(chǎn)生新的電源消耗。而且，單是布線一項(xiàng)節(jié)省的成本就是顯著的，特別是在大型工廠或過(guò)程顯著變化的控制過(guò)程中。
圖6示出了具有控制系統(tǒng)12的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10?？刂葡到y(tǒng)12通過(guò)無(wú)線收發(fā)器24適于進(jìn)行無(wú)線通信。接線盒28裝配有用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30的共享無(wú)線收發(fā)器36?？刂葡到y(tǒng)12和接線盒28A從相同工廠范圍的供電總線32上獲得電能。為第二個(gè)接線盒28B裝配了單獨(dú)的電源26和電源電路42，用來(lái)把電能從電源26傳輸?shù)綗o(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14。如圖所示，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14單獨(dú)接地(地46)，通過(guò)單一的布線44允許把電能傳輸?shù)揭粋€(gè)或更多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14。
如上所示，通過(guò)把通信路徑和供電分開(kāi)，過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)10不再需要受限于布線(或受限于內(nèi)部電纜)。通過(guò)利用無(wú)線通信，根據(jù)需要，不用經(jīng)過(guò)昂貴的重新布線就可以使現(xiàn)有過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)能夠適于應(yīng)用，并且新的過(guò)程控制和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)能夠被構(gòu)造、改變和擴(kuò)展。特別地，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14能夠自由地插入和附加到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上。有線設(shè)備30能夠適于通過(guò)共享無(wú)線收發(fā)器36提供無(wú)線通信，可以插入智能設(shè)備，每一種智能設(shè)備都能根據(jù)可用的電源電路來(lái)被供電。如果周?chē)袎Ρ陔娫床遄O(shè)備可以插入墻壁電源插座?？蛇x地，單一的電壓傳輸線(相對(duì)于更加昂貴的內(nèi)部電纜)能夠貫穿工廠的各種設(shè)施，在單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14、30或接線盒中可以進(jìn)行電源濾波來(lái)傳輸必需的電能。
盡管已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種分布式控制和/或監(jiān)控系統(tǒng)，包括控制/監(jiān)控中心；多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，與控制/監(jiān)控中心和在彼此之間沒(méi)有硬布線的通信線路，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括換能器；用于無(wú)線通信的無(wú)線收發(fā)器；以及供電總線，用來(lái)給每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳輸電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式系統(tǒng)，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還包括電源電路，用來(lái)控制從供電總線到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部的換能器和無(wú)線收發(fā)器的電能傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式系統(tǒng)，其中每個(gè)供電總線都是承載電壓的單獨(dú)布線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式系統(tǒng)，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都與控制/監(jiān)控中心進(jìn)行無(wú)線通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式系統(tǒng)，其中一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備被安置于彼此緊密靠近的群集中，所述系統(tǒng)還包括電源電路，用來(lái)控制提供給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備群集的電能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式系統(tǒng)，其中電源電路還包括連接到地的地線回路，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備群集中的每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都電氣接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式系統(tǒng)，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都單獨(dú)地接地。
8.一種用來(lái)監(jiān)控工業(yè)過(guò)程的分布式系統(tǒng)，包括控制/監(jiān)控中心；多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，用來(lái)感測(cè)或改變工業(yè)過(guò)程，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有換能器和無(wú)線收發(fā)器，用來(lái)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制/監(jiān)控中心之間傳送信號(hào)；以及攜帶有未濾波的電壓電勢(shì)的布線，用來(lái)把電壓電勢(shì)傳輸給每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分布式系統(tǒng)，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還包括電壓調(diào)節(jié)器，用來(lái)控制傳輸給無(wú)線收發(fā)器的電能。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分布式系統(tǒng)，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還包括接地的直接連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分布式系統(tǒng)，其中兩個(gè)或更多個(gè)彼此緊密靠近的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成了一個(gè)組，還包括電源，用來(lái)將現(xiàn)有的交流或直流電壓降低到更低的電壓，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都通過(guò)單獨(dú)的布線連接到電源。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分布式系統(tǒng)，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還包括電源調(diào)節(jié)電路，用來(lái)對(duì)現(xiàn)有的交流或直流電壓進(jìn)行降壓以得到電壓電勢(shì)通過(guò)布線傳輸給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電壓電勢(shì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分布式系統(tǒng)，其中電壓電勢(shì)小于5伏。
14.一種分布式控制和/或監(jiān)控系統(tǒng)，包括控制/監(jiān)控中心；多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都具有換能器；多個(gè)無(wú)線收發(fā)器，每個(gè)無(wú)線收發(fā)器都用來(lái)在控制/監(jiān)控中心和一個(gè)或更多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間發(fā)送和接收無(wú)線信號(hào)，每個(gè)無(wú)線收發(fā)器都和至少一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電氣通信；以及電源，用來(lái)從現(xiàn)有電源電路中向無(wú)線收發(fā)器和多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分布式系統(tǒng)，其中現(xiàn)有電源電路是標(biāo)準(zhǔn)的AC或DC電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分布式系統(tǒng)，其中現(xiàn)有電源電路是四線總線，包括兩線電源總線；以及兩線通信總線。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分布式系統(tǒng)，還包括四線總線，包括兩線電源總線，與每個(gè)電源進(jìn)行電氣通信；以及兩線通信總線，連接控制中心和每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。其中無(wú)線換能器將來(lái)自每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)無(wú)線地發(fā)送到控制中心，該數(shù)據(jù)不在兩線通信總線上發(fā)送。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分布式系統(tǒng)，還包括兩線總線，連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制/監(jiān)控中心；以及其中無(wú)線收發(fā)器無(wú)線地發(fā)送來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)不在兩線總線上發(fā)送。
19.一種改進(jìn)現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行無(wú)線通信的方法，該方法包括安裝和控制/監(jiān)控中心通信的第一無(wú)線收發(fā)器；在現(xiàn)有電源總線上安裝第二無(wú)線收發(fā)器，和一個(gè)或更多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信；以及配置第二無(wú)線發(fā)送器來(lái)和一個(gè)或更多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信，并且除了在現(xiàn)有通信線路上發(fā)送數(shù)據(jù)外，還把來(lái)自一個(gè)或更多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)無(wú)線地發(fā)送給控制/監(jiān)控中心。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上安裝“智能”現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，“智能”現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有無(wú)線收發(fā)器，“智能”現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用來(lái)給控制中心提供診斷信息。
21.一種分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備系統(tǒng)，包括單線電源總線；以及多個(gè)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，每個(gè)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括換能器；無(wú)線收發(fā)器，用來(lái)把來(lái)自換能器的信息發(fā)送到控制中心；以及電源電路，用來(lái)從單線電源總線中獲得足夠的電能來(lái)給換能器和無(wú)線收發(fā)器供電。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備系統(tǒng)，其中每個(gè)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都電氣接地。
23.一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，包括換能器；無(wú)線收發(fā)器；電源接線端，用來(lái)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與電源總線相連；接地連接，用來(lái)把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電氣接地；以及內(nèi)部電源電路，與電源接線端和接地連接相連，用來(lái)給換能器和無(wú)線收發(fā)器供電。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中電源總線是攜帶非零電壓電勢(shì)的單線。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)接地連接直接連接到地。
26.一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，包括機(jī)殼；放置在機(jī)殼內(nèi)部的電路，該電路包括無(wú)線收發(fā)器，用來(lái)和控制/監(jiān)控中心無(wú)線通信；換能器；以及電氣接線端，用來(lái)從現(xiàn)有電源電路中給無(wú)線收發(fā)器和換能器傳輸電能。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中現(xiàn)有電源電路是AC或DC電路。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，還包括接地連接，用來(lái)將電路接地。
29.一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，包括換能器和/或激勵(lì)器；無(wú)線收發(fā)器；以及電源電路，用來(lái)給換能器和/或激勵(lì)器和無(wú)線收發(fā)器傳輸電能。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中電源電路和標(biāo)準(zhǔn)電源插座相連接。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備無(wú)線地和網(wǎng)絡(luò)相連接。
全文摘要
過(guò)程控制系統(tǒng)(10)利用無(wú)線收發(fā)器來(lái)把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(14，30)從傳統(tǒng)布線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲蟹蛛x出來(lái)。為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(14，30)裝配無(wú)線收發(fā)器(22)和共享無(wú)線收發(fā)器(36)來(lái)調(diào)整布線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(30)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)可以適合于任何數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠槐乜紤]附加的布線成本。特別地，電源(18，26)能夠根據(jù)需要提供給每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(14)或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組。這樣，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠從單獨(dú)的電源總線(32)中接收電能，而不用昂貴的電源濾波。另外，網(wǎng)絡(luò)可以是混合網(wǎng)絡(luò)，部分信息通過(guò)有線線路發(fā)送和接收，部分信息通過(guò)無(wú)線通信發(fā)送和接收。
文檔編號(hào)H04B1/16GK101036304SQ200480041544
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月12日
發(fā)明者羅伯特·J·卡斯克里亞, 馬考斯·佩魯松, 馬克·G·羅莫 申請(qǐng)人:羅斯蒙德公司