具有改進接線端的現(xiàn)場裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種現(xiàn)場裝置?，F(xiàn)場裝置包括被配置成連接到換能器的現(xiàn)場裝置電子元件。多個接線端連接到現(xiàn)場裝置電子元件并且被配置成將現(xiàn)場裝置連接到過程通信回路以允許現(xiàn)場裝置在過程通信回路上通信。所述多個接線端的每一個被配置為支持多種導(dǎo)體連接類型。
【專利說明】具有改進接線端的現(xiàn)場裝置
【背景技術(shù)】
[0001]在工業(yè)環(huán)境中，控制系統(tǒng)用于監(jiān)視和控制的工業(yè)和化學(xué)過程等中的存量(inventory)。通常情況下，控制系統(tǒng)使用現(xiàn)場裝置執(zhí)行這些功能，現(xiàn)場裝置分布在工業(yè)過程中的關(guān)鍵位置處，并且由過程控制回路連接到在控制室內(nèi)的控制電路。術(shù)語“現(xiàn)場裝置”是指在分布式控制或過程監(jiān)控系統(tǒng)中執(zhí)行功能的任何裝置，包括在測量、控制和監(jiān)測工業(yè)過程中使用的所有裝置。
[0002]現(xiàn)場裝置由過程控制和測量工業(yè)使用，用于各種各樣的目的。一般地，這樣的裝置具有現(xiàn)場硬化外殼，使得它們可以被安裝在室外，在相對惡劣的環(huán)境中，并且能夠承受溫度、濕度、振動、機械沖擊等極端氣候。這些現(xiàn)場裝置典型地可以以相對低的功率工作。例如，目前可使用的現(xiàn)場裝置從已知的4-20mA回路接收它們的全部工作功率。
[0003]一些現(xiàn)場裝置包括換能器。換能器被理解為是指基于物理輸入產(chǎn)生電輸出的裝置或基于電輸入產(chǎn)生物理輸出的裝置。典型地，換能器將輸入變換成具有不同的形式的輸出。換能器的類型包括各種分析裝置、壓力傳感器、熱敏電阻、熱電偶、應(yīng)變計、流量傳感器、定位器、致動器、電磁閥、指示燈和其他類似物。
[0004]典型地，每個現(xiàn)場裝置包括用于與過程控制室或在過程控制回路上的其它電路通信的通信電路。在某些設(shè)施中，過程控制回路也用于傳送穩(wěn)定電流(regulated current)和/或電壓到現(xiàn)場裝置，用于給現(xiàn)場裝置供電。
[0005]傳統(tǒng)上，模擬現(xiàn)場裝置已經(jīng)由二線式過程控制電流回路連接到控制室，每個裝置由單個二線式控制回路連接到控制室。通常情況下，在兩條線之間保持電壓差，對于模擬模式電壓差在12-45伏的電壓范圍內(nèi)，對于數(shù)字模式電壓差在9-50伏的電壓范圍內(nèi)。一些模擬現(xiàn)場裝置通過將通過電流回路的電流調(diào)制成與檢測的過程變量成比例的電流而發(fā)送信號到控制室。其他模擬現(xiàn)場裝置可以在控制室的控制下通過控制通過回路的電流的大小二執(zhí)行動作。一些過程控制回路還載送用于與現(xiàn)場裝置通信的數(shù)字信號。數(shù)字通信允許比模擬通信更大程度的通信。此外，數(shù)字現(xiàn)場裝置不需要用于每個現(xiàn)場裝置的單獨布線鋪設(shè)。此夕卜，進行數(shù)字通信的現(xiàn)場裝置可以對控制室和/或現(xiàn)場裝置作出響應(yīng)和選擇性地與控制室和/或現(xiàn)場裝置進行通信。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]提供一種現(xiàn)場裝置?，F(xiàn)場裝置包括被配置成連接到換能器的現(xiàn)場裝置電子元件。多個接線端連接到現(xiàn)場裝置電子元件并且被配置成將現(xiàn)場裝置連接到過程通信回路以允許現(xiàn)場裝置在過程通信回路上通信。所述多個接線端中的每一個被配置為支持多種導(dǎo)體連接類型。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是特別地用于本發(fā)明的實施例的現(xiàn)場裝置的示意圖。
[0008]圖2是諸如過程變量溫度變送器之類的現(xiàn)場裝置的示意圖，具有根據(jù)本發(fā)明的實施例的改進的過程通信回路接線裝置。
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的回路接線裝置的示意性分解圖。
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、被修改以提供增強的導(dǎo)線夾緊的螺紋緊固件的示意圖。
【具體實施方式】
[0011]圖1是特別地用于本發(fā)明的實施例的現(xiàn)場裝置的示意圖。現(xiàn)場裝置10包括現(xiàn)場硬化外殼12，在現(xiàn)場硬化外殼12內(nèi)設(shè)置回路通信模塊14、電源模塊16、控制器18和換能器電路20。在現(xiàn)場裝置10是過程變量變送器的實施例中，換能器電路20可以包括測量電路，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器。換能器電路20能夠操作地連接到換能器22。換能器22可以設(shè)置為遠離現(xiàn)場裝置10，或者可以設(shè)置在現(xiàn)場裝置10的外殼12之內(nèi)。在一些實施例中，換能器22是傳感器，該傳感器提供與諸如過程流體溫度或壓力之類的過程變量有關(guān)的傳感器輸出。
[0012]回路通信模塊14連接到多個導(dǎo)體接線裝置(conductor termination)或接線端24,26,導(dǎo)體接線裝置或接線端24、26使現(xiàn)場裝置10能夠連接到過程通信回路28。過程通信回路28是在現(xiàn)場裝置10和其他裝置之間在至少一個方向上提供通信的任何導(dǎo)體布置。現(xiàn)場裝置10可以包括附加的接線端，如接線端30，以允許用于增強的局部相互作用的附加功能，如測試或診斷。在一些實施例中，回路通信模塊14被配置成與過程通信回路28上的信號相互作用，并且將表示這種信號的信息提供給控制器18。此外，在一些實施例中，現(xiàn)場裝置10能夠完全由通過過程控制回路28接收到的能量供電。電源模塊16被配置成接收這樣的電源和調(diào)節(jié)該電源，用于供給到現(xiàn)場裝置10的其他組件，如回路通信模塊14、控制器18和換能器電路20。
[0013]控制器18優(yōu)選是微處理器，微處理器被配置為執(zhí)行編程指令以提供現(xiàn)場裝置功能性。在現(xiàn)場裝置10是過程變量變送器的實施例中，通過硬件、軟件或兩者將控制器18配置成與換能器電路20周期性相互作用以獲得周期性過程變量測量值，并且提供關(guān)于這種測量值的信息到回路通信模塊14，用于在過程控制回路28上通信。
[0014]目前，按照用于現(xiàn)場裝置將被安裝的位置的適當(dāng)?shù)臉藴蔬M行導(dǎo)體到現(xiàn)場裝置10的連接。例如，如果現(xiàn)場裝置將被安裝在如美國的管轄區(qū)，采用第一類型的導(dǎo)體連接類型。例如，平接線片(spade lug)連接到導(dǎo)線的剝離端(stripped end)。平接線片然后連接到現(xiàn)場裝置上的螺紋接線端。然而，如果現(xiàn)場裝置將被安裝在另一個管轄區(qū)，如歐洲，則采用第二類型的導(dǎo)體連接類型。例如，在歐洲，導(dǎo)線的剝離端被簡單地插入到接線端中，并且由固定螺絲夾在其中。由于用于不同管轄區(qū)的導(dǎo)體連接類型的不同要求，必須提供多個不同類型的現(xiàn)場裝置連接。其結(jié)果是，為了本質(zhì)上相同的目的，制造商提供具有不同類型導(dǎo)體連接類型的現(xiàn)場裝置。這增加復(fù)雜性和成本，同時降低提供給終端用戶的服務(wù)水平。此外，如果終端用戶訂購現(xiàn)場裝置并且沒有指定導(dǎo)線連接類型，或指定錯誤的導(dǎo)線連接類型，則用戶會收到在遵守適用的管轄區(qū)的審批標準的同時不能物理連接到他們的有線過程控制回路的現(xiàn)場裝置。
[0015]本發(fā)明的實施例提供具有多個回路接線裝置(loop termination)的現(xiàn)場裝置,其中每個回路接線裝置具有多種導(dǎo)體連接類型。因此，制造商可以簡單地提供具有根據(jù)本發(fā)明的實施例的回路接線裝置的現(xiàn)場裝置，并且終端用戶不可能接收到對于其管轄區(qū)來說是錯誤的導(dǎo)體連接類型。這不僅提高用戶的滿意度，而且可以降低制造成本，因為在提供兩種導(dǎo)體連接類型的單個設(shè)計上使設(shè)計標準化。
[0016]圖2是諸如過程變量溫度變送器之類的現(xiàn)場裝置100的示意圖，該現(xiàn)場裝置100具有根據(jù)本發(fā)明的實施例的改進的通信回路接線端。過程變量溫度變送器100包括變送器主體102，在變送器主體102內(nèi)設(shè)置過程變量變送器電子元件，如上文關(guān)于圖1描述的那些。變送器電子兀件可以容納在殼體102內(nèi)，殼體102然后可以設(shè)置在堅固的外殼內(nèi)，如頭戴式外殼(head-mount enclosure)。如圖2中所示,三個不同接線端設(shè)置在過程變量變送器100上。每一個這樣的接線端包括兩個可能的接線端類型。具體而言，螺紋緊固件104、106、108被設(shè)置為靠在夾板110和引線終端支架112上。每個這樣的螺紋緊固件104、106、108還穿入對應(yīng)的橫向孔114、116、118中。這樣的布置提供在根據(jù)本發(fā)明的實施例中非常有用的引線接線裝置。具體來說，需要平接線片的導(dǎo)線接線裝置可以連接在夾板110和引線連接支架102之間。代替地，如果管轄區(qū)要求歐洲風(fēng)格的接線裝置，則剝離線可以簡單地插入橫向孔114、116、118中，并且然后對應(yīng)的螺紋緊固件104、106、108可以旋轉(zhuǎn)以靠在剝離線上并保持剝離線。以這種方式，每個這樣的螺紋緊固件用于平接線片和剝離線接線裝置。此外，本發(fā)明的實施例提供非常緊湊的弓I線連接裝置，這在現(xiàn)場裝置安裝在現(xiàn)場硬化外殼內(nèi)時對于具有小的額外空間的現(xiàn)場裝置是重要的。
[0017]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的導(dǎo)線接線裝置的示意的分解圖。接線裝置200包括導(dǎo)電塊部件202，導(dǎo)電塊部件202被焊接、焊合或以其他方式固定到電路板相鄰表面204。塊部件202包括橫向孔206和螺紋通道208。螺紋通道208與橫向孔206相交差，并且具有內(nèi)螺紋以接收螺紋緊固件212的外螺紋210。圖3還示出引線連接支架112，引線連接支架112具有基部214和向上延伸的、傾斜的引線連接部216。向上延伸的、傾斜的引線連接部216包括一對孔218、220，該對孔被構(gòu)造為接收諸如來自測試儀器或手持通信器的夾具。接線裝置200還包括夾板222，夾板222具有從其向下延伸的一對傾斜臂224、226。夾板222包括孔228，孔228的尺寸形成為使螺紋緊固件212的外螺紋通過。在其中現(xiàn)場裝置將平接線片一起使用的應(yīng)用中，平接線片被夾緊在基部214和向下延伸的傾斜臂224、226之間。代替地，在導(dǎo)線是剝離線的實施例中，剝離線如箭頭230所示插入橫向孔206中。然后，螺紋緊固件212旋轉(zhuǎn)使得底表面232被驅(qū)動以與剝離線接觸。以這種方式，可以以極其緊湊的形狀因素適應(yīng)平接線片連接和剝離線連接二者。
[0018]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被修改以提供增強的導(dǎo)線夾緊的螺紋緊固件的示意圖。緊固件350具有緊固件頭部352，緊固件頭部352被構(gòu)造成接合合適的工具，如螺絲刀。緊固件350還包括外螺紋部354，外螺紋部354被螺紋地容納在內(nèi)螺紋孔208內(nèi)。但是，緊固件350還具有連接在底表面232處的可變形引線接合構(gòu)件356。引線接合構(gòu)件356被構(gòu)造為接合引線，并且在緊固件350完全插入時在引線上提供相對固定的量的壓力。引線接合構(gòu)件356優(yōu)選地由金屬形成，并且是導(dǎo)電的。優(yōu)選地，引線接合構(gòu)件356由與形成緊固件350的其余部分相同的材料形成。此外，如果緊固件350的表面358在引線接合構(gòu)件356被完全折疊之前靠在其最終位置上，則施加到剝離線的壓力的量可以被保持在相對固定的范圍內(nèi)。這與底面232僅僅直接地靠在剝離線上的實施例相反。在這樣的情況下，靠著剝離線所施加的作用力更高，因為作用力與施加到螺紋緊固件的轉(zhuǎn)矩直接地相關(guān)。在其中使用引線接合構(gòu)件356并且表面358在引線接合構(gòu)件356被完全折疊之前到位(findhome)的實施例中，則由構(gòu)件356施加在剝離線上的壓力的量與構(gòu)件356的變形量、構(gòu)建構(gòu)件356的材料的楊氏模量及其幾何形狀相關(guān)。
[0019]雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)上作出更改。
【權(quán)利要求】
1.一種現(xiàn)場裝置，包括: 被配置成連接到換能器的現(xiàn)場裝置電子元件； 多個接線端，連接到現(xiàn)場裝置電子元件，并且被配置成將現(xiàn)場裝置連接到過程通信回路以允許現(xiàn)場裝置在過程通信回路上通信； 其中，所述多個接線端中的每一個被配置為支持多種導(dǎo)體連接類型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場裝置，其中，所述多個接線端中的每一個包括螺紋緊固件，該螺紋緊固件能夠被螺紋地接收在具有橫向孔的塊部件中，所述橫向孔的尺寸形成為接收剝離線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場裝置，其中，所述塊部件是導(dǎo)電的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場裝置，其中，所述塊部件連接到印刷電路板。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場裝置，進一步包括設(shè)置在螺紋緊固件的頭部和所述塊部件之間的引線連接支架。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的現(xiàn)場裝置，進一步包括設(shè)置在所述頭部和引線連接支架之間的夾板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的現(xiàn)場裝置，其中，引線連接支架以一角度向上延伸，并且具有用于接收測試夾具的至少一個孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場裝置，其中，螺紋緊固件具有被配置成接合剝離線的底表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的現(xiàn)場裝置，其中，所述螺紋緊固件包括引線接合構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的現(xiàn)場裝置，其中，所述引線接合構(gòu)件被構(gòu)造成在螺紋緊固件擰緊在剝離線上時偏轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的現(xiàn)場裝置，其中，引線接合構(gòu)件是半圓形的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場裝置，其中，現(xiàn)場裝置完全通過所述多個接線端被供電。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場裝置，其中換能器是過程變量傳感器，并且其中現(xiàn)場裝置包括回路通信模塊，回路通信模塊能夠操作地連接到所述多個接線端以在過程通信回路上傳送來自過程變量傳感器的表示過程變量測量值的信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場裝置，進一步包括包含現(xiàn)場電子元件的現(xiàn)場硬化外殼。
【文檔編號】H05K7/00GK103687398SQ201210504831
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】馬克·S·舒馬赫 申請人:羅斯蒙德公司