專利名稱：工業(yè)過程中具有診斷能力的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業(yè)過程控制或監(jiān)視系統(tǒng)，其中使用現(xiàn)場設備監(jiān)視或控制工業(yè)過程。更具體地，本實用新型涉及無線過程控制或監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術：
在工業(yè)過程中使用過程控制或監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視或控制過程的運行。示例的工業(yè)過程包括煉油廠、制造廠等。過程變量傳送器位于現(xiàn)場位置，并用于測量例如壓力、流量、溫度等過程變量，向例如中央控制室等另一位置發(fā)送過程變量。控制現(xiàn)場設備設置在現(xiàn)場，其可以接收來自控制室的命令，以例如控制過程的運行。例如，控制元件可以被配置為改變閥的位置、調(diào)整加熱元件的溫度等，從而控制過程變量。這種系統(tǒng)典型地使用有線連接來操作。一種布線技術是雙線過程控制環(huán)路，其中 使用兩條相同的配線與現(xiàn)場設備通信并向現(xiàn)場設備供能。然而，最近，已經(jīng)使用無線通信技術在過程控制或監(jiān)視系統(tǒng)中進行信息通信。這些技術可以包括例如無線“網(wǎng)狀網(wǎng)絡”通信技術或直接通信鏈路。很多時候希望診斷工業(yè)過程的運行。這種診斷例如包括識別已出現(xiàn)故障或正在發(fā)生故障的過程組件。這允許有可能在組件最終失靈之前修復故障，從而提高可靠性和減少停工時間。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在提供一種工業(yè)過程中具有診斷能力的裝置，該裝置具有無線通信能力和診斷能力來診斷工業(yè)過程的運行。一種工業(yè)過程中具有診斷能力的裝置，包括過程設備，配置為耦接至工業(yè)過程，所述過程設備包括過程接口元件，配置為耦接至工業(yè)過程，所述過程接口元件包括感測或控制工業(yè)過程的過程變量或過程流體的傳感器或控制器，和耦接至過程接口元件的電路，配置為輸出本地過程信號；以及無線適配器，配置為耦接至過程設備并接收來自過程設備的本地過程信號，所述無線適配器包括無線通信電路，配置為接收來自另一過程設備的遠程過程信號；和診斷電路，耦接至無線通信電路，配置為接收遠程過程信號和本地過程信號，并輸出通過基于接收到的過程信號和本地過程信號對工業(yè)過程的運行進行診斷而獲得的診斷信息。過程接口元件包括過程變量傳感器，所述電路輸出包括感測到的過程變量的本地過程信號。過程接口元件包括控制元件，所述電路輸出與設定點有關的本地過程信號。無線通信電路是根據(jù)網(wǎng)狀網(wǎng)絡配置的電路。[0016]診斷電路輸出基于規(guī)則的診斷信息。診斷電路耦接至中央位置并向中央位置輸出診斷信息。診斷電路通過無線通信鏈路耦接至中央位置。診斷電路通過雙線過程控制環(huán)路耦接至中央位置。無線適配器包括配置為與過程設備的所述電路進行通信的電路。 所述電路與過程設備的所述電路根據(jù)數(shù)字通信協(xié)議進行通信。無線適配器配置為耦接至過程設備的端子，所述端子連接至雙線過程控制環(huán)路。
診斷電路輸出識別泄漏的閥的診斷信息。診斷電路輸出識別泄漏的箱槽的診斷信息。過程設備是耦接至無線適配器的閥控制器，所述另一過程設備是耦接至另一無線適配器的流量計，無線適配器接收來自所述另一無線適配器的流速信號，并且所述另一無線適配器接收來自無線適配器的閥位置信號。過程設備和所述另一過程設備是分別耦接至鄰近的閥控制器的過程流量變送器，液位計耦接至箱槽，其中一個過程流量變送器和相應的閥控制器耦接至箱槽的入口，另一過程流量變送器和相應的閥控制器耦接至箱槽的出口，以及無線適配器耦接至所述一個過程流量變送器，另一無線適配器耦接至所述另一個過程流量變送器，這些無線適配器均耦接至液位計。利用本實用新型的裝置，在過程控制和監(jiān)控中能夠進行無線通信，并且能夠診斷工業(yè)過程的運行，以例如允許在過程組件最終失靈之前修復故障，從而提高可靠性和減少停工時間。

圖I是根據(jù)本實用新型的工業(yè)過程控制系統(tǒng)的簡化框圖，該工業(yè)過程控制系統(tǒng)包括具有無線適配器的現(xiàn)場設備。圖2是圖I中現(xiàn)場設備的簡化框圖。圖3是與圖I和2中的現(xiàn)場設備耦接的一種類型的無線適配器的簡化框圖。圖4是示出了根據(jù)本實用新型的步驟的簡化框圖。圖5是示出了在過程變量傳送器和閥控制器中實施的本實用新型的圖。圖6是示出了本實用新型用于檢測箱槽(tank)泄漏的圖。
具體實施方式
工業(yè)過程的正確運行很重要，這存在多種原因，包括工廠吞吐量、正常運行時間、質(zhì)量、能量成本、環(huán)境影響、運行和維護成本以及其他。因此，正確地診斷工業(yè)過程的運行很重要。在工業(yè)過程中，典型配置包括現(xiàn)場設備，提供單個過程接口元件，例如過程變量傳感器或控制元件，用于與工業(yè)過程進行交互。現(xiàn)場設備向例如中央位置等另一位置發(fā)送信息或從該另一位置接收信息。存在如下情況可能希望接收來自多于一個的設備的信息。然而，現(xiàn)場設備通常不提供用于對等實時通信的機制。此外，存在可以采用多種配置實現(xiàn)的許多不同類型的現(xiàn)場設備。這使得難以在設備級別上實現(xiàn)能夠利用從其他現(xiàn)場設備接收的信息的應用。[0035]本實用新型提供了一種無線適配器，可以耦接至現(xiàn)場設備，以向現(xiàn)場設備提供無線通信能力。無線適配器包括處理電路，配置為通過無線網(wǎng)絡接收來自所附著的設備的信息、以及來自其他現(xiàn)場設備的信息。處理電路能夠將預配置的規(guī)則(包括設備、自動化、網(wǎng)絡導出的或用戶可定義的規(guī)則)應用于信息，以用于提供診斷信息，確定性能信息或確定其他類型的信息。適配器能夠通過無線網(wǎng)絡向現(xiàn)場設備報告這種信息，或者向現(xiàn)場設備提供這種信息。適配器可以配置為實施規(guī)則，包括警報或事件確定、計算結果、向自動化平臺或工廠人員傳達動作、向商業(yè)應用配置信息、指示過程已偏離期望狀況、效率、成本或剩余壽命，適配器還可以配置為提供安全或環(huán)境影響信息或提供其他類型的信息。本實用新型的無線適配器(無線通信模塊)能夠接收多種類型的數(shù)據(jù)，包括過程變量、控制信號或診斷信號。過程變量典型的是在過程中受到控制的初級變量(primaryvariable)。在本文中，過程變量包括對過程狀況加以描述的任何變量，例如壓力、流量、溫度、產(chǎn)品水平、pH、濁度、振動、位置、電機電流、過程的任何其他特性等?？刂菩盘柊ㄓ糜诳刂七^程的任何信號(不是過程變量)。例如，控制信號包括期望的過程變量值(即，設定點)，例如期望的溫度、壓力、流量、產(chǎn)品水平、PH或濁度等，由控制器調(diào)整或用于控制過程。此外，控制信號可以包括校準值、警報、警報條件、提供給控制元件的信號(例如提供給閥 致動器的閥位置信號)、提供給加熱元件的能量水平、螺線管開/關信號等，或者涉及過程控制的任何其他信號。本文中使用的診斷信號包括與過程控制環(huán)路中的設備和元件的操作有關的信息，但是不包括過程變量或控制信號。例如，診斷信號包括閥桿位置、所施加的扭矩或力、致動器壓力、用于致動閥的加壓氣體的壓力、電壓、電流、功率、電阻、電容、電感、設備溫度、靜摩擦、摩擦、全開和全關位置、行程、頻率、幅度、譜和譜分量、硬度、電或磁場強度、持續(xù)時間、強度、運動、電機反電動勢、電機電流i、、環(huán)路有關參數(shù)(例如控制環(huán)路電阻、電壓或電流)、或者可以在系統(tǒng)中檢測或測量的任何其他參數(shù)。此外，過程信號包括與過程或過程中的元件有關的任何信號，例如過程變量、控制信號或診斷信號。過程設備包括形成過程控制環(huán)路的一部分的任何設備或者耦接至過程控制環(huán)路的任何設備，并用在過程的控制或監(jiān)視中。圖I是示出了工業(yè)過程控制或監(jiān)視系統(tǒng)10的簡化圖，系統(tǒng)10包括現(xiàn)場設備12，示出為通過可選的過程控制環(huán)路16與控制室14通信?？刂剖?4示出為包括與過程控制環(huán)路16耦接的電源18和感測電阻器20(sense resistor)?，F(xiàn)場設備包括過程接口元件22。如果現(xiàn)場設備12配置為作為過程變量傳送器來操作，則過程接口元件可以包括過程變量傳感器，用于感測過程流體的過程變量。類似地，如果現(xiàn)場設備12配置為作為控制器來操作，則過程接口元件22可以包括控制元件，例如閥、加熱器、冷卻器、振動器、泵等?，F(xiàn)場設備12包括根據(jù)本實用新型的無線適配器30。圖I還示出了具有第二現(xiàn)場設備無線適配器42的第二現(xiàn)場設備40。無線適配器30和42配置為形成無線通信鏈路50。在圖I所示示例中，控制室14也包括無線通信電路52。在這種配置中，現(xiàn)場設備12和40可以通過無線通信鏈路50彼此通信，也可以使用通信電路52，通過無線通信鏈路50與控制室14通信。通信鏈路50可以根據(jù)任何所需的標準，包括例如網(wǎng)狀網(wǎng)絡(mesh network)配置，其中可以按照確保魯棒的信息通信的方式，在設備之間傳送數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)到達其最終位置。圖2是過程設備12的簡化圖，示出了經(jīng)由電路62耦接至微處理器60的接口元件22。例如，如果接口元件22配置為控制元件，則電路62可以包括數(shù)字至模擬轉換器，如果接口元件22配置為傳感器，則電路62可以包括模擬至數(shù)字轉換器。微處理器60示出為耦接至存儲器64，存儲器64可以包含編程指令和其他信息。1/0(輸入/輸出)電路66示出為耦接至可選的過程控制回路16?？梢愿鶕?jù)任何適當?shù)呐渲?，將無線適配器30耦接至現(xiàn)場設備12中的電路。在圖2所示示例中，在無線適配器30與微處理器60、I/O電路66或過程控制回路16之間示出了可選的連接器。無線適配器及其與現(xiàn)場設備的示例配置在如下文獻中示出2007年8月28日授予的美國專利號7，262，693，PROCESS FIELDDEVICE WITH RADIO FREQUENCY COMMUNICATION ;2004 年 5 月 21 日提交的美國申請序列號10/850，828，題為 WIRELESS POWER AND COMMUNICATION UNIT FOR PROCESS FIELD DEVICE ；2007年8月21日提交的美國專利序列號11/842，356，題為PROCESS FIELD DEVICE WITHRADIO FREQUENCY COMMUNICATION ;2008年5月 22 日提交的美國專利序列號 12/125，187，題為RF ADAPTER FOR FIELD DEVICE ；2009年6月16日提交的美國專利序列號12，485，169，題為 WIRELESS COMMUNICATION ADAPTER FOR FIELD DEVICES ;2009 年 6 月 16 日提交的美國專利序列號 12/485，189，題為 FORM FACTOR FOR ELECTROMAGNETIC INTERFERENCEPROTECTION FOR PROCESS DEVICE WIRELESS DAPATERS ;2009 年 6 月 17 日提交的美國專利序列號 12/486，253，題為 RF ADAPTER FOR FIELD DEVICE WITH LOOP CURRENT BYPASS ；2009年6月17日提交的美國專利序列號12，486，269，題為RF ADAPTER FOR FIELD DEVICE WITH LOW VOLTAGE INTRINSIC SAFETY CLAMPING ;2009 年 6 月 17 日提交的美國專利序列號 12/486，282，題為 RFADAPTER FOR FIELD DEVICE WITH VARIABLE VOLTAGE DROP，這些文獻的全部內(nèi)容作為參考合并在此。圖3是適配器300的簡化框圖，示出了多種電路塊。示出了超級電容器(supercapacitor) 320，設備300配置用于HART 有線通信、以及例如根據(jù)無線HART⑧標準(IEC標準62591)的無線通信。如圖3所示，適配器300包括微控制器340，微控制器340也包括存儲器和用于通信的調(diào)制解調(diào)器。存儲器用于存儲編程指令、配置數(shù)據(jù)、變量等。HART⑧:模擬電路342配置為通過DC阻擋(DC blocking)電容器346耦接至過程變量傳送器308。提供了無線電模塊344，使得適配器300能夠使用RF通信技術進行通信。提供了串聯(lián)的穩(wěn)壓器(regulator) 348,配置為DC至DC轉換器。電流分路(current shunt)電路350與穩(wěn)壓器348并聯(lián)連接，并包括由OP放大器354控制的旁路晶體管352。OP放大器354基于基準電壓(Vref)與施加至穩(wěn)壓器348的電壓之間的差來操作。穩(wěn)壓器348提供2. 3伏特輸出至低失落(low dropout,LD0)穩(wěn)壓器360。低失落(LDO)穩(wěn)壓器360提供調(diào)節(jié)后的2伏特電源輸出至微處理器340、HART模擬電路342、復位電路382和ADC 380。經(jīng)過旁路晶體管325的電流用于對超級電容器320充電。使用箝壓器370來設置超級電容器320上的電壓。例如，箝壓器可以設置為2. 2伏特。另一 DC至DC轉換器372配置為升壓(step up)轉換器，向低失落(LDO)穩(wěn)壓器374提供調(diào)節(jié)后的3伏特電壓輸出。低失落(LDO)穩(wěn)壓器374的輸出設置為2. 8伏特，并用于向無線電模塊344提供調(diào)節(jié)后的電力。微處理器340連接至模擬至數(shù)字轉換器380，模擬至數(shù)字轉換器380用于監(jiān)視超級電容器320的電壓。微處理器340也連接至復位電路382。微處理器340通過電平移動電路384向無線電模塊344提供數(shù)據(jù)。[0043]優(yōu)選地，上述電路能夠支持最大量的無線通信活動，同時在環(huán)路302中降低最小量的電壓。因此，適配器300優(yōu)選地配置為以非常高效的方式使用來自環(huán)路302的電能。在一種具體配置中，這通過使用低功率微控制器340 (例如，Texas InstrumentsMSP430F1481)和使用低功率模擬電路組件來實現(xiàn)。可以通過低電源電壓對這些組件供能，以進一步最小化總電路功耗。此外，微控制器340可以配置為，在不需要某些功能(例如，通信功能)時，如果希望，則可以進入“睡眠”模式。在圖3所示的配置中，不使用分離的調(diào)制解調(diào)器。而是，使用微控制器340來提供調(diào)制解調(diào)功能。還優(yōu)選的是向無線電模塊344提供大量功率。這允許更頻繁的通信和提高的可靠性?？梢允褂酶郊庸β蕘砉紒碜宰兯推?08的信息、允許將適配器300用作針對其他過程變送器的路由器(例如在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中)、以及允許使用更高的傳輸功率。這可以得到更可靠的網(wǎng)狀網(wǎng)絡，因為從另一無線設備經(jīng)過適配器300到主機的路徑可能比從該設備直接到主機的路徑更可靠。在圖3實施例中，由超級電容器320對無線電模塊340供能。因此，為了增大提供 給無線電模塊344的電能，優(yōu)選的是增大超級電容器320存儲的電能。在圖3的配置中，這通過如下來實現(xiàn)將超級電容器320布置作為針對穩(wěn)壓器348的分路元件，其中穩(wěn)壓器348結合OP放大器354和分路晶體管352對耦接至環(huán)路302的端子上的電壓降進行調(diào)節(jié)。在圖3中，將耦接至過程控制環(huán)路302的環(huán)路端子上的電壓調(diào)節(jié)為I伏特。這通過使用OP放大器354和分路晶體管352對流向超級電容器的電流進行調(diào)整來實現(xiàn)。在該配置中，穩(wěn)壓器348與環(huán)路302串行操作，并且在由OP放大器354形成的反饋環(huán)路中。在效率較低的配置中，可以實現(xiàn)分離的I伏特分路穩(wěn)壓器和超級電容器充電電路。然而，這需要附加組件和附加功率來操作。相反，在圖3所示配置中，將適配器300的電路不使用的任何環(huán)路電流引導至分路電容器320，以提高效率。這得到可用于無線電模塊344的最大量功率。箝壓器370確定將電容器320充電至的電壓。一旦超級電容器320達到箝壓器370設置的電壓，過量電流就流經(jīng)箝壓器370而不是流入電容器320。DC至DC轉換器348配置為低功率“升壓”開關穩(wěn)壓器，以I伏特的輸入電壓操作。穩(wěn)壓器348將I伏特輸入電壓升高到足夠高的電壓，以對其他電路供能。在圖3示例中，是
2.3伏特。該轉換器可以是開關電容器類型的轉換器、基于電感器的升壓轉換器、基于變壓器的轉換器或其他適合的配置。LDO穩(wěn)壓器360將穩(wěn)壓器348輸出的2. 3伏特調(diào)節(jié)到2. O伏特，并去除來自穩(wěn)壓器348的任何開關噪聲。LDO穩(wěn)壓器360的輸出用于對微處理器340、HART 模擬電路342、存儲器、復位電路382和模擬至數(shù)字轉換器380供能。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(fā)送電路。優(yōu)選地，這些電路配置為具有低功率需求，同時保持可接受的通信完整性。微處理器340中的存儲器可以用于存儲編程代碼和臨時變量。微處理器340內(nèi)部的計時器可以用于提供“軟件”調(diào)制解調(diào)器功能。微處理器340的存儲器可以包括內(nèi)部閃速存儲器、RAM以及EEPROM或者其他非易失性存儲器。微控制器340可以配置為使用模擬至數(shù)字轉換器380來監(jiān)視電壓接入(voltage access)超級電容器320,其中模擬至數(shù)字轉換器380向微控制器340提供對電容電壓進行表示的數(shù)字輸出。如果希望，微控制器340可以用于確定電容器是否具有足夠電壓來支持無線電傳輸。復位電路382可以用于確保微控制器340在電壓不足時不操作。例如，復位電路382可以配置為在來自LDO穩(wěn)壓器360的電源電壓達到足夠的電壓電平時，將微控制器340復位或開啟。該電路也可以用于在發(fā)生電能“小故障(glitch)”時將微控制器340復位。無線電模塊344操作在LDO穩(wěn)壓器374提供的2. 8伏特穩(wěn)定電壓上。如上所述，如果將超級電容器320充電至2. 2伏特，則DC至DC轉換器穩(wěn)壓器372將該電壓升高至3伏特。在使用期間，超級電容器上的電壓將降低并且需要升壓轉換器。LDO穩(wěn)壓器374用于向無線電模塊344提供穩(wěn)定的2. 8伏特。優(yōu)選地，穩(wěn)壓器372配置為操作偏離大約I伏特的最小電壓直到大約2. 2伏特的最大電壓。在一些配置中，微控制器340配置為，如果超級電容器320上的電壓小于I伏特，則關閉無線電模塊344的電路。微控制器340可以配置為通過經(jīng)由無線電模塊344與微控制器340之間的數(shù)字通信線路進行通信，來使用無線電模塊344無線地傳輸信息。當微控制器操作在2伏特電能供應，同時無線電模塊操作在2. 8伏特電能供應時，必須使用電平移動電路384對兩個組件之間的數(shù)字通信線路進行電平移動。例如，這可以使用諸如TexasInstrumentsSN74LVC2T4roCU等功率非常低的電平移動器電路來執(zhí)行。在一種配置中，微控制器340可以配置為調(diào)整耦接至環(huán)路302的環(huán)路端子上的電壓降。例如，可以將來自微控制器340的可選的控制線路354耦接至分路電路350的OP放大器354的反相輸入。在這種配置中，可以通過在適當條件下增大環(huán)路電壓降，來使得附加功率可用于無線電模塊。類似地，如果需要減小對適配器300電路的過程控制環(huán)路的影響，則可以減小電壓降。然而，這會提供較少功率給適配器300的無線電模塊和其他電路，并可能降低性能。圖4是示出了根據(jù)本實用新型一個示例實施例的步驟的簡化流程圖400。流程圖400開始于開始框402，并且控制傳遞給可選框404。在框404，將無線適配器配置為從其耦接至的現(xiàn)場設備接收本地過程信號。在框406，無線適配器30經(jīng)由通信鏈路50接收來自遠程設備的過程信號。在框408，基于遠程過程信號和可選的本地信號，執(zhí)行診斷步驟。該診斷可以基于任意數(shù)目的本地和/或遠程過程信號。在框408，確定診斷信息，并將控制傳遞給框410。在框410，無線適配器30提供診斷輸出。該診斷輸出可以在本地提供給現(xiàn)場設備12，或者可以例如經(jīng)由無線通信鏈路50或經(jīng)由雙線過程控制環(huán)路16發(fā)送至遠程位置。在停止框413該過程完成并終止。圖4所示步驟可以是基于檢測到的事件發(fā)生(例如在過程中檢測到的事件發(fā)生)而自動致動的，或者是周期性致動的，或者是在無線適配器30接收到開始執(zhí)行診斷的命令時遠程發(fā)起的。圖4所示步驟可以在現(xiàn)場適配器30的微處理器4中實現(xiàn)。這些步驟可以根據(jù)存儲器64中存儲的編程指令。這種配置提供了使用來自多個設備的數(shù)據(jù)在現(xiàn)場設備中執(zhí)行診斷的能力。這允許單個設備為了診斷目的而訪問來自多個其他設備的過程信號。一個示例應用是檢測完全閉合的閥周圍的泄漏過程流體。在這種示例配置中，將流量傳感器定位在控制閥的上游。當閥完全閉合時，應該沒有流體流量流過流量傳感器。如果閥完全閉合并且有足夠壓力抵住閥座，則流動應該完全停止。然而，閥和閥座隨時間磨損。該磨損可能造成在“完全閉合”位置，閥不完全地抵靠住閥座，導致流體流經(jīng)閥。圖5是示出了耦接至過程管道444的閥控制器440和流量計442。在該配置中，控制器440和變送器442各自均包括無線適配器30。每一個無線適配器30都可以接收來自另一設備的無線適配器30的無線信號(流速或閥位置)。在這種配置中，圖4所示框408中實施的診斷規(guī)則可以如下如果閥閉合，閥座壓力在X與Y之間，并且流量>0，則閥是泄漏的或者流量傳感器出錯。當閥完全閉合了較短時間段時，流量可能繼續(xù)經(jīng)過流量計?？梢詫嵤┥鲜鲆?guī)則，以說明該延遲。可以基于設備之間的通信滯后來調(diào)整該規(guī)則。該通信滯后可以通過監(jiān)視經(jīng)由無線通信鏈路50的通信來確定，可以基于時間戳來確定，可以由操作者來編程等等。圖6是本實用新型的另一示例實施方式。在圖6中，提供過程流量變送器452和454，兩者分別耦接至鄰近的閥控制器456和458。液位計460耦接至箱槽462。流量變送器452和閥控制器456耦接至箱槽462的入口，流量變送器454和閥控制器458耦接至箱槽462的出口。如果無線適配器30耦接至變送器452和454并耦接至液位計460，則可以實施規(guī)則來識別箱槽462中的潛在泄漏。這一規(guī)則可以如下如果箱槽流入等于0，箱槽流出等于0，并且箱槽液位在下降，則箱槽可能具有漏洞。如果閥控制器456和458包括無線適配器30，則可以執(zhí)行附加的診斷。例如，可以識別泄漏的閥。除了執(zhí)行診斷，本實用新型的適配器30還可以用于提高效率。例如，閥在操作于大致70%打開時，提供精確的流量控制和低能量損失的組合。如果例如如圖5所示，無線適配器安裝在閥控制器和關聯(lián)的流量變送器上，則可以監(jiān)視閥位置相對于流速?？梢宰R別在高效操作的優(yōu)選范圍之外操作的閥?？梢圆扇⌒Ｕ齽幼鳎鐪p小關聯(lián)的泵的尺寸，以降低能量消耗。此外，如果向無線適配器30提供能量成本信息，則可以計算和報告過量能量消耗的實時能量成本。如果現(xiàn)場設備包括配備有無線適配器的泵電機，則可以實時監(jiān)視和管理電機速度和功耗，以增加能量節(jié)省和提高關聯(lián)的控制閥的性能。本實用新型可以在大型工業(yè)過程中實施。例如，多種不同類型的現(xiàn)場設備和配置可以實現(xiàn)在工業(yè)過程中，并配置為使用不同協(xié)議進行通信。本實用新型的無線適配器30可以耦接至這些現(xiàn)場設備中的任何設備，從而提供不同類型現(xiàn)場設備之間的過程信號通信，以用于實施診斷或用于其他目的。此外，無線適配器30可以用于翻新已有現(xiàn)場設備。雖然參照優(yōu)選實施例描述了本實用新型，但是本領域技術人員將認識到，在不背離本實用新型的精神和范圍的前提下，可以進行形式和細節(jié)上的改變。診斷輸出可以通過無線通信鏈路提供或者通過雙線過程控制環(huán)路傳輸。無線適配器可以使用模擬或數(shù)字協(xié)議與過程設備通信。診斷可以基于本地過程信號和從另一過程設備接收的過程信號。本實用新型可以與本文具體示出或論述的現(xiàn)場設備和配置不同的其他現(xiàn)場設備和配置一起使用。此外，可以實施更加復雜的診斷規(guī)則，包括基于統(tǒng)計參數(shù)、模糊邏輯、加權函數(shù)等的規(guī)則。診斷可以基于對過程信號的進一步分析，包括時域或頻域中的分析。本地過程信號是源自本地位置(例如過程設備)的過程信號。遠程過程信號是從例如另一過程設備等另一位置接收的過程信號?？梢允褂萌我饨M合的有線或無線通信技術，將包括但不限于邏輯、數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)用戶或其他類型的診斷規(guī)則發(fā)送至現(xiàn)場設備，對規(guī)則進行編輯，刪除，或從一個或多個現(xiàn)場設備拷貝至其他現(xiàn)場設備。這允許按需創(chuàng)建、刪除、修改或再使用診斷。
權利要求1.一種工業(yè)過程中具有診斷能力的裝置，包括 過程設備，配置為耦接至工業(yè)過程，所述過程設備包括 過程接口元件，配置為耦接至工業(yè)過程，所述過程接口元件包括感測或控制工業(yè)過程的過程變量或過程流體的傳感器或控制器，和 耦接至過程接口元件的電路，配置為輸出本地過程信號；以及 無線適配器，配置為耦接至過程設備并接收來自過程設備的本地過程信號，所述無線適配器包括 無線通信電路，配置為接收來自另一過程設備的遠程過程信號；和 診斷電路，耦接至無線通信電路，配置為接收遠程過程信號和本地過程信號，并輸出通過基于接收到的過程信號和本地過程信號對工業(yè)過程的運行進行診斷而獲得的診斷信息。
2.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中過程接口元件包括過程變量傳感器，所述電路輸出包括感測到的過程變量的本地過程信號。
3.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中過程接口元件包括控制元件，所述電路輸出與設定點有關的本地過程信號。
4.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中無線通信電路是根據(jù)網(wǎng)狀網(wǎng)絡配置的電路。
5.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中診斷電路輸出基于規(guī)則的診斷信息。
6.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中診斷電路耦接至中央位置并向中央位置輸出診斷信息。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其中診斷電路通過無線通信鏈路耦接至中央位置。
8.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其中診斷電路通過雙線過程控制環(huán)路耦接至中央位置。
9.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中無線適配器包括配置為與過程設備的所述電路進行通信的電路。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其中所述電路與過程設備的所述電路根據(jù)數(shù)字通信 議進行通信。
11.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中無線適配器配置為耦接至過程設備的端子，所述端子連接至雙線過程控制環(huán)路。
12.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中診斷電路輸出識別泄漏的閥的診斷信息。
13.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中診斷電路輸出識別泄漏的箱槽的診斷信息。
14.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其中，過程設備是耦接至無線適配器的閥控制器，所述另一過程設備是耦接至另一無線適配器的流量計， 無線適配器接收來自所述另一無線適配器的流速信號，并且所述另一無線適配器接收來自無線適配器的閥位置信號。
15.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中，過程設備和所述另一過程設備是分別耦接至鄰近的閥控制器的過程流量變送器， 液位計耦接至箱槽， 其中一個過程流量變送器和相應的閥控制器耦接至箱槽的入口，另一過程流量變送器和相應的閥控制器耦接至箱槽的出口，以及 無線適配器耦接至所述一個過程流量變送器，另一無線適配器耦接至所述另一個過程流量變 送器，這些無線適配器均耦接至液位計。
專利摘要一種工業(yè)過程中具有診斷能力的裝置，包括過程設備，耦接至工業(yè)過程。過程設備包括過程接口元件，耦接至工業(yè)過程，并包括感測或控制工業(yè)過程的過程變量或過程流體的傳感器或控制器。過程設備包括耦接至過程接口元件的電路，輸出本地過程信號。無線適配器耦接至過程設備并接收來自過程設備的本地過程信號。無線適配器包括無線通信電路，接收來自另一過程設備的遠程過程信號；診斷電路，耦接至無線通信電路，接收遠程過程信號和本地過程信號，并輸出通過基于接收到的過程信號和本地過程信號對工業(yè)過程的運行進行診斷而獲得的診斷信息。
文檔編號G05B19/418GK202563314SQ201120270538
公開日2012年11月28日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權日2010年8月12日
發(fā)明者托馬斯·C·華萊士 申請人:羅斯蒙德公司