專利名稱：用于手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的無線過程通信適配器的制作方法
用于手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的無線過程通信適配器
背景技術(shù)：
手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具為人們所熟知，這種工具在過程控制和測(cè)量業(yè)中 非常有用，用于在指定過程安裝中允許操作者方便地與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信 和/或詢問。這種過程安裝的例子包括石油、制藥、化工、制漿和其他流 體處理安裝。在這種安裝中，過程控制和測(cè)量網(wǎng)絡(luò)可包括幾十甚至幾百種 不同的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其周期性的需要維護(hù)以確保這些設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常和/或己 校準(zhǔn)。此外，當(dāng)檢測(cè)到過程控制和測(cè)量安裝中一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，手持式 現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的使用允許技術(shù)人員快速診斷出現(xiàn)場(chǎng)中的該錯(cuò)誤。
由于至少一些過程安裝可能涉及易揮發(fā)的、或者甚至爆炸性的環(huán)境， 因此使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和用于該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具符合本質(zhì)安全 要求通常是有利的、甚至是必需的。這些要求有助于保證兼容電子設(shè)備甚 至在故障條件下也不會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)火源。本質(zhì)安全要求的一個(gè)例子在以下文獻(xiàn)
中提出APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I， II and III, DIVISION NUMBER 1 HAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATIONS, CLASS NUMBER 3610， 1998年10 月由Factory Mutual Research頒布。符合本質(zhì)安全要求的手持式現(xiàn)場(chǎng)維 護(hù)工具的一個(gè)例子包括以商品名稱型號(hào)375 Field Communicator銷售的 手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具，可以從位于Eden Prairie ， Minnesota的 Fisher-Rosemount Systems公司獲得。
假定考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獨(dú)特的環(huán)境，通信信號(hào)在傳統(tǒng)上已被精心控制。工 業(yè)過程通信協(xié)議的例子包括高速可尋址遠(yuǎn)程換能器(HART°)協(xié)議和 Foundation 現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。
HARTa通信協(xié)議具有由疊加在標(biāo)準(zhǔn)的4一20mA模擬信號(hào)上的數(shù)字通信 信號(hào)組成的混合物理層，數(shù)據(jù)傳輸率為1.2Kbits/sec， HART⑩協(xié)議是工業(yè) 過程中事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。
另一主要工業(yè)過程通信協(xié)議被稱作FOUNDATION 現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議，該協(xié)議基于ISA標(biāo)準(zhǔn)(ISA — S50. 01-1992， 1992年由美國(guó)儀表學(xué)會(huì)頒布)。 實(shí)際實(shí)現(xiàn)由Fieldbus Foundation (FF)規(guī)定。Foundation 現(xiàn)場(chǎng)總線是 具有傳輸率約為31. 25Kbits/sec的全數(shù)字通信協(xié)議。
近來， 一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備被設(shè)計(jì)為進(jìn)行無線通信，因此，這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不 需要任何通信或電源配線，從而簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)配線以及與設(shè)備的交互。然而， 具有被設(shè)計(jì)為與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的配線端物理上耦合的端子的手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù) 工具不能簡(jiǎn)單的與這些新的無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信。

發(fā)明內(nèi)容
提供了 一種無線過程通信適配器，所述適配器包括可耦合至手持式現(xiàn) 場(chǎng)維護(hù)工具的多個(gè)插頭?；芈吠ㄐ拍K可操作的耦合至所述多個(gè)插頭。所 述回路通信模塊被配置為根據(jù)過程回路通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行數(shù)字通信?？刂?器耦合至所述回路通信模塊，并且被配置為將從所述回路通信模塊接收到 的至少一個(gè)消息轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)相應(yīng)的無線協(xié)議分組。無線通信模塊耦合 至該控制器并且被配置為接收至少一個(gè)相應(yīng)的無線協(xié)議分組，以及基于所 述至少一個(gè)無線協(xié)議分組產(chǎn)生無線信號(hào)。


圖1A和1B是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的耦合至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具 的示圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信的手持式現(xiàn)場(chǎng)
維護(hù)工具的示圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線過程通信適配器的示圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線過程通信適配器的電子電路的示圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的無線過程通信適配器的電子電路的示圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用無線過程通信適配器的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1A和1B是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的耦合至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具
22的示圖。如圖1A所示，手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具22包括一對(duì)端子25、 27， 該端子分別耦合至測(cè)試引線30、 32，該引線接著耦合至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備20的端 子24。端子24可以是專用端子以允許該手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具耦合至設(shè)備 20并且與設(shè)備20進(jìn)行交互。
附圖1B示出了另一可選設(shè)置，其中手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具22直接耦合 至與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備23相耦合的過程控制回路34。任一情況下，手持式現(xiàn)場(chǎng)維 護(hù)工具與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的有線連接允許該手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具與期望的 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備20、 23進(jìn)行交互。
在根據(jù)HART"通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信應(yīng)用中，手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具 在通信設(shè)置中將作為HA^主控器。例如設(shè)備22的手持式HARf主控器如 今廣泛的用于工廠中。HARr主控器具有一對(duì)通信端子，當(dāng)該通信端子經(jīng) 過有線引線連接至HART⑧回路或者直接連接至HARr設(shè)備時(shí)，使得能夠與所 連接的設(shè)備進(jìn)行有線通信。然而，由于硬件的限制，例如手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù) 設(shè)備22的HARTa主控器不能與無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(例如壓力變送器、閥門定位 器，等等)進(jìn)行無線通信。
附圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行交互的手持式現(xiàn) 場(chǎng)維護(hù)工具的示圖。系統(tǒng)100包括與無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備104進(jìn)行通信的手持式 現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具102。無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備104被描述為工業(yè)過程流體壓力變送器， 該變送器具有與其耦合的壓力集流管106的和電子外殼108。該電子外殼 108進(jìn)一步耦合至能量源(太陽(yáng)能電池IIO)并且包括通過天線112進(jìn)行 無線通信的無線通信模塊。提供無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備104只是用于解釋的目的。 實(shí)際上，無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備104可以是任何工業(yè)設(shè)備，例如過程流體壓力變送 器、過程流體溫度變送器、過程流體液位變送器、過程流體流量變送器、 閥門控制器、或用于工業(yè)過程測(cè)量和/或控制的任何其他設(shè)備。
無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備104根據(jù)無線過程通信協(xié)議進(jìn)行通信。該協(xié)議的一個(gè)例 子是新的無線HART標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)使用2. 4GHz頻率的無線通信，但是在其 他方面采用與在有線HARf通信中所使用的相同的命令結(jié)構(gòu)。雖然無線 HART"協(xié)議是無線過程通信協(xié)議的一個(gè)例子，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例也可以 釆用其他標(biāo)準(zhǔn)。手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具102是被設(shè)計(jì)為通過有線連接與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行
交互的設(shè)備。手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具102包括一對(duì)端子112、 114，該端子 經(jīng)測(cè)試引線將工具102耦合至有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。然而，如上所述，這種與例 如設(shè)備104的無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的有線連接是不可能的。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具102的端子112和114耦 合至無線過程通信適配器116。因此，通過其有線連接端子112、 114，手 持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具102借助于采用無線過程通信適配器116能夠與無線現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備104進(jìn)行信號(hào)發(fā)送和接收。根據(jù)有線過程通信協(xié)議的命令，例如 HA尺r通信協(xié)議，由設(shè)備102發(fā)出，經(jīng)過端子112、 114,并由無線過程通 信適配器116接收。如有必要，無線過程通信適配器116將該通信轉(zhuǎn)換為 適合的無線通信信號(hào)，并且發(fā)送該信號(hào)至無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備104。相反，當(dāng)無 線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備104發(fā)出數(shù)據(jù)、或者一些其他形式的響應(yīng)作為無線傳輸時(shí)，由 無線過程通信適配器116內(nèi)的射頻電路接收該傳輸。如有必要，然后轉(zhuǎn)換 該傳輸成為根據(jù)有線過程通信協(xié)議的適當(dāng)?shù)挠芯€信號(hào)，并且通過端子112、 114發(fā)送至手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具102。如上所述，認(rèn)為無線HART，辦議使用 了與有線HART⑩協(xié)議相同的命令結(jié)構(gòu)。因此，在一些實(shí)施例中，無線過程 通信適配器116不需要在產(chǎn)生相應(yīng)的無線/有線信號(hào)前對(duì)數(shù)據(jù)或命令進(jìn)行 轉(zhuǎn)換。
附圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線過程通信適配器116的示圖。適配 器116包括一對(duì)插頭120、 122，其尺寸和間距與手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的 引線端相匹配。如附圖3所示，插頭120、 122的優(yōu)選形式為香蕉狀插頭。 另外，優(yōu)選地，設(shè)備116的操作所需的電子設(shè)備124全部包含在模制 (molded)部分126之中，該模制部分大體上適合于端子120和122之間 的距離寬度。然而，這只是優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的其他實(shí)施例可以使用明 顯更大的殼體或模制部分126和/或?qū)o線過程通信適配器116耦合至相 關(guān)的手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的單獨(dú)引線來實(shí)現(xiàn)。
電子設(shè)備124耦合至天線128以允許電子設(shè)備124進(jìn)行無線交互。另 外，在一實(shí)施例中，提供一對(duì)測(cè)試引線端子130、 132并且耦合至插頭120、 122，從而當(dāng)適配器116配置在手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具上時(shí)，有線測(cè)試引線 仍然能夠插入端子130、 132之中。
8圖4是殼體126內(nèi)的電子設(shè)備124的示意圖。電子設(shè)備124包括耦合 至無線收發(fā)機(jī)152和回路通信模塊154的控制器150。控制器150能耦合 至可選的用戶接口 156，其設(shè)置或定位在臨近的無線過程通信適配器116 上。進(jìn)一步地，電子設(shè)備124優(yōu)選地包括如電池158所示的內(nèi)部電源，該 內(nèi)部電源耦合至無線收發(fā)機(jī)152、控制器150、回路通信模塊154、和可 選的用戶接口 156 (如需要的話)。
無線收發(fā)機(jī)152耦合至天線128并且被配置為與無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和/或 其他手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具通過射頻通信進(jìn)行交互。該射頻通信優(yōu)選地根據(jù) 無線過程通信協(xié)議，例如由Hart通信基金會(huì)公布的無線HART，范。無線 HAirr規(guī)范的有關(guān)部分包括HCF—Specl3， 7.0版本；HART規(guī)范65-無線物 理層規(guī)范；HART規(guī)范75-TDMA數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范(TDMA指的是時(shí)分多址)； HART規(guī)范85-網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范；HART規(guī)范155-無線命令規(guī)范；以及HAR丁規(guī) 范290-無線設(shè)備規(guī)范。
控制器150可包括能夠執(zhí)行程序指令以實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)果的任何設(shè)備。優(yōu) 選地，控制器150簡(jiǎn)單地是微處理器。控制器150將通過回路通信模塊 154從HART⑧主控器(手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具)接收的輸入HART7肖息轉(zhuǎn)換為 無線協(xié)議分組，并且將從例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備104的無線HART"現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接收的 輸入無線HART①分組轉(zhuǎn)換為傳輸至手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的有線HART⑨消息。 無線電收發(fā)機(jī)154發(fā)送和接收無線HARr協(xié)議分組。回路通信模塊154通 過插頭120、 122發(fā)送和接收有線HART⑧消息。
回路通信模塊154耦合至插頭120、 122和控制器150。回路通信模 塊154適用于根據(jù)有線過程通信協(xié)議進(jìn)行通信。例如，如果無線過程通信 適配器116是HART⑩主控器無線過程通信適配器，那么回路通信模塊154 簡(jiǎn)單地是HARTe M0DAC。 HART8 M0DAC是將調(diào)制解調(diào)器的功能和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 的功能結(jié)合在一起的現(xiàn)有設(shè)備。在一實(shí)施例中，回路通信模塊154中的 MODAC可包括由位于Chanhassen， Minnesota的Rosemount公司研發(fā)的專 用集成電路(ASIC)，其包括HAR^兼容調(diào)制解調(diào)器(調(diào)制器和解調(diào)器)和 數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器。該M0DAC可被任意適當(dāng)?shù)恼{(diào)制解調(diào)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 以及適合的控制邏輯一起來代替。MODAC中的調(diào)制解調(diào)器解調(diào)通過插頭 120、 122從手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具接收的數(shù)字消息，并且提供該數(shù)字消息至控制器150。數(shù)字通信電路154也接收來自控制器150的數(shù)字消息和過 程變量測(cè)量，將過程變量測(cè)量和/或數(shù)字消息轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)?-20mA模擬信 號(hào)，并且將數(shù)字消息調(diào)制到模擬信號(hào)上，從而建立與手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具 的雙向通信。此處的術(shù)語"過程變量"指的是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用的變量，例如 壓力、溫度、流量、液位、比重，等等。
在根據(jù)不同的過程通信協(xié)議執(zhí)行有線過程通信的實(shí)施例中，例如在 F0UNDATI0NTM現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)施例中，回路通信模塊154在該實(shí)施例中適用 于這樣的過程通信。這些實(shí)施例中，根據(jù)FOUNDATION 現(xiàn)場(chǎng)總線過程通信 協(xié)議的有線通信的現(xiàn)有技術(shù)可用于回路通信模塊154。另外，可通過設(shè)計(jì) 無線過程通信適配器116使其具有適合的回路通信模塊154，來適應(yīng)任意 適當(dāng)?shù)挠芯€過程通信協(xié)議。
無線過程通信適配器116優(yōu)選地包括其自有電源。特別地，附圖4示 出了優(yōu)選地為可再充電的電池158。電池158可包括己知的化學(xué)電池，例 如鎳鎘電池、鎳氫電池、或鋰離子電池。進(jìn)一步地，任何適當(dāng)?shù)暮髞硌兄?的化學(xué)電池也可以使用。電池158耦合至無線收發(fā)機(jī)152、控制器150、 回路通信模塊154和用戶接口 156 (如果存在這樣的接口 156)，并向這些 組件供電。
可選的用戶接口 156包括能夠接收用戶或技術(shù)人員的本地輸入、或者 向技術(shù)人員提供有用信息的任何設(shè)備。用戶輸入的適當(dāng)例子包括按鈕、鍵 盤、麥克風(fēng)、或指向設(shè)備。另外，用戶輸出的適當(dāng)例子包括指示燈，例如 多個(gè)LED，或者甚至字符顯示器，例如液晶顯示器。提供給適配器116的 特定用戶輸入的例子包括技術(shù)人員按壓按鈕以開啟適配器；技術(shù)人員按 壓按鈕以進(jìn)行無線通信；技術(shù)人員按壓按鈕以開始或結(jié)束與特定無線現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備的通信會(huì)話；技術(shù)人員按壓按鈕或使用鍵盤以選擇用于通信的無線過 程通信設(shè)備；和/或者用戶按壓按鈕以關(guān)閉適配器。呈現(xiàn)給技術(shù)人員的輸 出或顯示的例子包括指示適配器開啟的指示(無論通過指示燈還是字符 顯示器來提供)；適配器正在可接受的電池電量水平上操作的指示；與存 儲(chǔ)在適配器內(nèi)部的電池電量有關(guān)的指示；無線通信模塊工作的指示；無線 通信模塊識(shí)別出一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的指示；列舉單獨(dú)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的特殊指 示；與技術(shù)人員通過按鈕或鍵盤輸入有關(guān)的反饋；更正耦合至手持式現(xiàn)場(chǎng)
10維護(hù)工具的有線端子的指示；或者任何其他適當(dāng)?shù)闹甘尽?br> 附圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的無線過程通信適配器的電子設(shè) 備的示圖。電子設(shè)備224類似于電子設(shè)備124 (如圖4所示)并且相同元 件的標(biāo)號(hào)也相同。附圖5中所示的實(shí)施例與附圖4中所示的實(shí)施例的不同 之處在于電路224包括可選的檢測(cè)電路226。雖然電路224沒有被示出為 包括可選的用戶接口 156 (如圖4所示)，然而本發(fā)明的實(shí)施例的確包括 使用可選的用戶接口 156和可選的檢測(cè)電路226。
檢測(cè)電路226耦合至電池158和控制器150以及插頭120、 122。檢 測(cè)電路226包括適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路以監(jiān)測(cè)端子120、 122兩端上的電壓或流 過端子120、 122的電流。檢測(cè)電路226與能根據(jù)兩個(gè)或更多個(gè)有線過程
通信協(xié)議進(jìn)行通信的手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的組合特別有用。這些工具包括 以商品名稱型號(hào)375 Field Communicator銷售的工具，可以從位于Eden Prairie, Minnesota的Fisher-Rosemount Systems公司獲得。該特定工 具包括根據(jù)有線HART⑧協(xié)議進(jìn)行通信的一對(duì)端子，和根據(jù)F0UNDATI0Ntm現(xiàn) 場(chǎng)總線協(xié)議進(jìn)行通信的一對(duì)端子。兩對(duì)端子共享公共地，因此該工具上提 供有三個(gè)端子。假設(shè)該過程通信適配器116包括單獨(dú)一對(duì)插頭120、 122， 那么該適配器116可能錯(cuò)誤的布置在手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的錯(cuò)誤端子上， 或者以不正確的極性而布置。
用于確定設(shè)備耦合到哪種類型的有線過程通信協(xié)議的方法是己知的。 具體的，美國(guó)專利7， 027， 952公開了一種用于多協(xié)議手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具 的數(shù)據(jù)傳輸方法。因此，檢測(cè)電路226可包括能吸收過程通信端子上的小 幅度、短持續(xù)時(shí)間的電流的電路。該檢測(cè)電路可進(jìn)一步包括測(cè)量直流電壓、 通信信號(hào)幅度的電路，也包括適合的信號(hào)調(diào)整電路。如果控制器150借助 其通過檢測(cè)電路226的連接來測(cè)量插頭120、 122兩端上的非零電壓，那 么控制器150首先確定該電壓的幅度。HARr過程控制回路產(chǎn)生約12 — 50V 之間的直流電壓用于測(cè)量，而F0UNDATI0NTM現(xiàn)場(chǎng)總線回路連接將產(chǎn)生約9 一32V之間的直流電壓用于測(cè)量。 一旦識(shí)別出直流電壓，則測(cè)量極性來確 定插頭120、 122是否以正確的極性耦合至手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具。如果極 性不正確，則通過用戶接口 156產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹甘尽Ｈ欢?，?duì)于HART"連接， 極性無關(guān)緊要。如上所述，HART，P現(xiàn)場(chǎng)總線過程通信回路上使用的直流工作電壓之
間存在重疊。因此，單獨(dú)的直流電壓不能用于可靠地指示無線過程通信適
配器116所連接的過程通信端子的類型。為了確定端子的回路類型，檢測(cè) 電路226測(cè)量該連接的直流阻抗。電路226通過吸收一短持續(xù)時(shí)間(例如 5毫秒)的一毫安電流來測(cè)量直流阻抗。這種擾動(dòng)產(chǎn)生與有線連接自身的 直流阻抗成比例的電壓脈沖。HART①和FOUNDATION 現(xiàn)場(chǎng)總線過程連接之間 的阻抗范圍存在明顯區(qū)別。額外地或可選擇地，在采用不同有線過程通信 協(xié)議的實(shí)施例中，用于測(cè)量和明確回路協(xié)議類型的各種技術(shù)是可以想到 的。如果所檢測(cè)的通信協(xié)議類型符合回路通信模塊154所設(shè)計(jì)的有線過程 通信的類型，那么操作正常開始。然而如果不符合，則通過適配器116上 的指示器或者通過工具102自身，在本地產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹甘尽?br> 附圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有無線過程通信適配器的手持式現(xiàn) 場(chǎng)維護(hù)工具的操作方法的流程圖。方法300開始于塊302，其中無線過程 通信適配器開始RF掃描。步驟302可以在適配器實(shí)際耦合至手持式現(xiàn)場(chǎng) 維護(hù)工具之前、或者兩者已經(jīng)耦合在一起之后開始執(zhí)行。步驟302產(chǎn)生無 線信號(hào)，用于識(shí)別適配器116的無線通信范圍之內(nèi)的任何和/或所有無線 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。接著，在塊304中，顯示無線過程通信適配器的范圍內(nèi)的已識(shí) 別的無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能通過可選的用戶接口 156或者通過手 持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具102上的用戶接口顯示。如果顯示多個(gè)這樣的現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備，則該方法在塊306中能接收來自用戶或者技術(shù)人員關(guān)于技術(shù)人員想要 與之通信的無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的選擇。 一旦接收到該選擇(優(yōu)選地，通過可選 的用戶接口 156接收)，控制傳遞到塊308，在這里無線過程通信適配器 產(chǎn)生從有線端口經(jīng)端子120、 122至所選無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的鏈路。在這方面， 無線過程通信適配器能夠通過其與手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的有線連接來模 擬所選無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在通過有線連接而連接的情況下所產(chǎn)生的準(zhǔn)確的有 線信號(hào)。這種情況下，在至少一些本發(fā)明的實(shí)施例中，手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工 具102甚至并不知曉它不是通過與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的直接的有線連接而通信。然 而，可以明確想到并且優(yōu)選地，手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工組102可具有、或接收 軟件更新，以對(duì)用于與有線過程通信相對(duì)的無線過程通信的不同的數(shù)據(jù)鏈 路層計(jì)時(shí)器進(jìn)行尋址。例如，關(guān)于HARr協(xié)議，與有線HART"通信相比，無線HART⑧通信需要不同的數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)時(shí)器。
本發(fā)明的實(shí)施例通常允許以前僅能通過其有線過程通信端口進(jìn)行通信的手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具與新一代無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)在的無線通信。另外，這樣的手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具仍然能夠進(jìn)行以前能進(jìn)行的所有有線連接和交互。
盡管本發(fā)明參考優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，形式和細(xì)節(jié)上所做的改變并不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1、一種無線過程通信適配器，包括多個(gè)插頭，能耦合至手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具；回路通信模塊，可操作地耦合至所述多個(gè)插頭，所述回路通信模塊被配置為根據(jù)過程回路通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行數(shù)字通信；控制器，耦合至所述回路通信模塊，所述控制器被配置為將從所述回路通信模塊接收的至少一個(gè)消息轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)相應(yīng)的無線協(xié)議分組；以及無線通信模塊，耦合至所述控制器，并且被配置為接收所述至少一個(gè)相應(yīng)的無線協(xié)議分組并基于所述至少一個(gè)無線協(xié)議分組產(chǎn)生無線信號(hào)。
2、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，其中，所述無線通信 模塊被配置為接收射頻信號(hào)并向所述控制器提供指示所述信號(hào)的數(shù)據(jù)，并 且其中所述控制器被配置為產(chǎn)生有線過程通信消息并將該消息傳輸?shù)剿?述回路通信模塊，并且其中所述回路通信模塊被配置為基于所述消息、根 據(jù)有線過程通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議產(chǎn)生通過所述多個(gè)插頭的數(shù)字信號(hào)。
3、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，還包括配置在所述適 配器內(nèi)部的電源，所述電源耦合至所述無線通信模塊、所述控制器和所述 回路通信模塊。
4、 如權(quán)利要求3所述的無線過程通信適配器，其中，所述電源是電池。
5、 如權(quán)利要求4所述的無線過程通信適配器，其中，所述電池可再 充電。
6、 權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，還包括耦合至所述控制 器的用戶接口。
7、 如權(quán)利要求6所述的無線過程通信適配器，還包括耦合至所述控 制器和所述多個(gè)插頭的檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路被配置為檢測(cè)耦合至所述 多個(gè)插頭的設(shè)備的回路類型。
8、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，還包括耦合至所述控 制器和所述多個(gè)插頭的檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路被配置為檢測(cè)耦合至所述多個(gè)插頭的設(shè)備的回路類型。
9、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，還包括耦合至所述控 制器和所述多個(gè)插頭的檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路被配置為檢測(cè)所述多個(gè)插 頭的連接的極性。
10、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，其中，所述回路通信 模塊被配置為通過在模擬電流上疊加數(shù)字信號(hào)而進(jìn)行通信，并且以大約 1.2千比特/秒的速率進(jìn)行通信。
11、 如權(quán)利要求10所述的無線過程通信適配器，其中，所述過程通 信模塊被配置為根據(jù)HART協(xié)議進(jìn)行通信。
12、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，其中，所述回路通信 模塊被配置為以大約31. 25千比特/秒的速率進(jìn)行通信。
13、 如權(quán)利要求12所述的無線過程通信回路，其中，所述過程通信 模塊被配置為根據(jù)FOUNDATION現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議進(jìn)行通信。
14、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，其中，所述適配器符 合至少一種本質(zhì)安全規(guī)范。
15、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，其中，所述適配器是 本質(zhì)安全的。
16、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，其中，所述無線通信 模塊以大約2.4千兆赫茲(GHz)的頻率進(jìn)行通信。
17、 如權(quán)利要求1所述的無線過程通信適配器，其中，所述多個(gè)插頭 的尺寸和間距與手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的引線端子相匹配。
18、 一種手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)系統(tǒng)，包括手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具，具有鍵盤、顯示器和多個(gè)引線端子；以及 無線過程通信適配器，具有多個(gè)插頭，耦合至所述手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的各個(gè)引線端子； 回路通信模塊，可操作地耦合至所述多個(gè)插頭，所述回路通信模塊被配置為根據(jù)過程回路通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行數(shù)字通信；控制器，耦合至所述回路通信模塊，所述控制器被配置為將從所述回路通信模塊接收的至少一個(gè)消息轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)相應(yīng)的無線協(xié)議分組；以及無線通信模塊，耦合至所述控制器，并且配置為接收所述至少一個(gè)相 應(yīng)的無線協(xié)議分組并基于所述至少一個(gè)無線協(xié)議分組產(chǎn)生無線信號(hào)。
19、 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具和 所述無線過程通信適配器是本質(zhì)安全的。
20、 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具和 所述無線過程通信模塊根據(jù)有線過程通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行通信。
21、 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述協(xié)議是HART協(xié)議。
22、 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述協(xié)議是FOUNDATION現(xiàn)場(chǎng) 總線協(xié)議。
23、 一種操作手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的方法，所述方法包括 使無線過程通信適配器連接至所述手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具，以掃描所述無線過程通信適配器范圍內(nèi)的無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；在所述手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具上向技術(shù)人員顯示在掃描期間識(shí)別的至 少一個(gè)無線設(shè)備；接收對(duì)掃描期間識(shí)別的所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中所選擇的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行指示 的技術(shù)人員指示；以及利用所述過程通信適配器，創(chuàng)建從所述手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具的有線端 口至所選擇的無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的鏈路。
全文摘要
提供了一種無線過程通信適配器(116)。該適配器(116)包括耦合至手持式現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工具(102)的多個(gè)插頭(120、122)。回路通信模塊(154)可操作的耦合至所述多個(gè)插頭(120、122)?；芈吠ㄐ拍K(154)被配置為根據(jù)過程回路通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行數(shù)字通信。控制器(150)耦合至該回路通信模塊(154)，并且被配置為將從該回路通信模塊(154)接收到至少一個(gè)消息轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)相應(yīng)的無線協(xié)議分組。無線通信模塊(152)耦合至該控制器(150)，并且被配置為接收該至少一個(gè)相應(yīng)的無線通信協(xié)議分組，并且基于該至少一個(gè)無線協(xié)議分組產(chǎn)生無線信號(hào)。
文檔編號(hào)G08C17/00GK101669153SQ200880011865
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者克里斯托弗·坎茨, 奧爾登·C·拉塞爾, 布拉德·N·馬蒂奧維茨 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾-羅斯蒙德系統(tǒng)公司