CN100578949C - 总线供电的无线发送器 - Google Patents

Abstract

过程控制系统(10)利用无线收发器来把现场设备(14，30)从传统布线网络拓扑中分离出来。为现场设备(14，30)装配无线收发器(22)和共享无线收发器(36)来调整布线现场设备(30)，现场设备网络可以适合于任何数量的网络拓扑而不必考虑附加的布线成本。特别地，电源(18，26)能够根据需要提供给每个现场设备(14)或现场设备组。这样，整个网络能够从单独的电源总线(32)中接收电能，而不用昂贵的电源滤波。另外，网络可以是混合网络，部分信息通过有线线路发送和接收，部分信息通过无线通信发送和接收。

Description

总线供电的无线发送器

技术领域

本发明涉及在工业加工厂中用于测量过程变量的过程控制发送器。更具体地，本发明涉及具有无线收发器的现场设备，所述无线收发器通过作为电源的外部公用DC总线或现有的电源电路来供电。

背景技术

在工业环境中，控制系统监控和控制存货、工业或化学过程等。典型地，控制系统使用分布在工业过程中关键位置上的现场设备来执行这些功能，这些现场设备通过过程控制回路连接到控制室中的控制电路。术语“现场设备”是指在分布式控制系统中执行功能的任何设备，包括当前测量和控制领域内所有已知的设备。

通常，每个现场设备都包括换能器。换能器意指基于物理输入产生输出信号或基于输入信号产生物理输出的设备。典型地，换能器将输入转换为不同形式的输出。例如，扬声器是一种将电信号转换为声能的换能器。各类换能器包括多种分析装备、压力传感器、热敏电阻器、热电偶、应变仪、流量变送器、定位器、激励器、螺线管、指示灯等。

典型地，每个现场设备也包括以标准格式放大换能器信号的发送器。这些发送器通常通过过程控制回路和控制室进行通信。典型地，过程控制回路输送已调节的电流和/或电压来给现场设备供电。另外，过程控制回路可以携带编码信号。传统地，模拟现场设备通过两线双绞线电流回路连接到控制室，每个设备都通过一个单独的两线双绞线回路连接到控制室。典型地，在两线之间存在电压差，模拟方式下电压差在12-45伏范围内，数字方式下电压差在9-50伏范围内。模拟现场设备通过将穿过电流回路中的电流调制为与所感知的过程变量成比例的电流，给控制室发送信号。模拟现场设备在控制室的控制下执行动作，并受穿过回路的电流的幅度控制，该电流幅度在控制室控制下，通过过程子系统的端口进行调制。

离散或数字现场设备响应二进制信号并发送二进制信息。典型地，离散设备的操作使用由相同或相似的两线双绞线回路输送的5-30伏的电压信号(AC或DC)、120伏或240伏的AC信号。当然，离散设备可以设计为根据控制环境所需的任何电气规范来工作。

通常，在工业工厂中，单独的现场设备被有线地连接到接线盒，并从接线盒连接到控制室或从接线盒通过内部电缆(home run cable)连接到排列架。因为从现场设备到接线盒之间的电缆距离相对较短，主要的布线成本在于内部电缆。

是一种良好的已制定标准，但是控制系统通常不支持

多路配置；所以，使用

协议进行布线的节省是很少的。少数支持的控制系统通常限制了对设备诊断信息的访问，而且由于速度的限制不使用数字控制信息。

因为典型情况下通信和电能在同一导线上传输，为了获得成功安装，要考虑多个特性，例如适当的噪声屏蔽、低纹波电源、适当的线路和电源阻抗、配线长度和属性、阻抗、端子等。使用同一对布线进行通信和供电也使得设备的电源调节变得更加复杂。简单的低通滤波器不能用于从电源信号中移除噪声，因为通信频率的“陷波”必须被允许通过。特别地，低通滤波器有“提炼”负载电流的趋向，从而减小了AC通信信号中的纹波或陷波。要注意的是发送器基本上是分路调节器，在模拟发送器中在4和20mA之间进行分流。为了分流低端电流(也就是4mA)，发送器必须在低于4mA的供电下工作。

随着低功耗无线通信的到来，构造了许多新的网络拓扑。然而，无线发送器的功率约束将过程控制网络限制在传统的有线拓扑。一个真正的无线现场设备包含其自有的电源，例如电池、太阳能电池、燃料电池、能量清除电源(energy scavenging power source)等，并且不受传统有线配置所约束。

然而，这样的无线发送器遇到了低可用功率的基本问题，该问题趋于限制这种现场设备的效用。特别地，低可用功率强制使用低数据速率来帮助保存能量和/或要求频繁地、周期地更换电源。发送功率也限制了发送距离。

发明内容

一种为多个现场设备供电的系统，具有工厂范围的或基于现场的电源总线来给每个现场设备传输电能。一些现场设备适合于调节它们自身的功率并和控制中心进行无线通信。其它现场设备通过接线盒被连接到网络，接线盒适合于调节现场设备群集的功率。接线盒也可以适合于与控制中心进行共享无线通信。现有过程控制网络可以通过将无线收发器和控制中心集成来适于无线通信。过程控制网络可以是完全的无线网络或可以是混合的有线/无线网络。每一个现场设备都具有机壳、机壳内的换能器和用于从现有电源电路中给电路传输电能的电气接线端。在一些实施例中，每一个现场设备包含用于和控制中心进行无线通信的无线通信接线板。在可选的实施例中，现场设备群集共享放置在接线盒内部、用于和控制中心进行无线通信的无线通信接线板。无线通信接线板利用标准通信协议便于现场设备和控制中心之间以及多个现场设备之间进行通信。在这种方式下，系统可以被组织为传统的过程控制网络或被动态地组织为自组织网络。

附图说明

图1是本发明的无线现场设备过程控制系统的结构图。

图2是图1中的无线现场设备的结构图。

图3是分布式无线过程控制网络的结构图，该无线过程控制网络具有适于给现场设备传输电能和适于通过共享的无线收发器无线发送现场设备数据的接线盒。

图4是分布式无线过程控制网络的结构图，该无线过程控制网络具有适于给现场设备群集提供共享无线收发器的接线盒，每个现场设备都有自己的电源。

图5是根据本发明的自组织无线过程控制网络的结构图。

图6是根据本发明的无线过程控制网络的另一个实施例的结构图。

具体实施方式

本发明利用可用的无线技术将过程控制网络从其传统的连接拓扑中解放出来。无线收发器既能适于现有的过程控制网络提供无线通信能力，也能适于不使用昂贵的内部电缆和电源滤波器的情况下构造过程控制网络。

一般地，无线收发器无线地发送和接收数据，从而把信号传输或通信路径从物理布线中分开。当传统的过程控制网络在相同的一组布线上提供电源和信号传输时，通过运用本发明中电源和信号传输或通信路径分离的方式对现场设备供电，现场设备不再限制于控制网络的物理布线。取而代之的是，数据以无线的方式被发送，采用多种不同的装置对现场设备供电，允许现场设备被动态地配置并以多种方法来部署。

当传统的过程控制网络利用昂贵的电源滤波器来维持紧密控制的电源分布，电源和通信路径的分离允许为现场设备装配它们自有的电源电路，这样的现场设备比传统的系统更便宜且更不被紧密控制。这样，完整的过程控制网络能够不使用昂贵的电源滤波器而被构造，分布式现场设备从不同的来源获得电能。这些来源可以包括电池、现有的内部电缆、标准工厂范围电源(例如提供传统120AC电源的壁装电源插座等)、单独的充电线、太阳能电路和其它多种电源。通常，因为电源不需要被紧密调节且现场设备和控制室中的控制系统之间通过无线的方式进行通信，任何类型的电源都能用来给现场设备供电。考虑到先前的网络拓扑上没有增加明显的电缆上的投资并且考虑到便宜的硬件组件，通过使用分离于通信路径的电源给现场设备供电，过程控制网络架构变得更加通用且成本更低。

利用本发明，可以在现有的过程控制网络中集成无线技术。特别地，无线设备可以附加到现有网络中，现有现场设备可以适于发送无线信息。另外，现有布线可以被不同地加以使用来给现场设备传输电能(独自的和在群集中的)，并且允许灵活地扩展或缩小网络的尺寸。

如图1所示，过程控制网络10具有控制系统12和现场设备14，两者分别具有电源16和电源电路18(模型所示)。电源电路18在模型中显示，说明电源电路18可以在现场设备14的内部或外部。在图示中，现场设备14与控制系统12进行无线通信，发送并接收数据和多种信号。

通常，控制系统12是指用于训练控制和/或监控工业过程的一个或多个计算机系统。控制系统12可以被限制在可以横跨多于一个办公室的控制室中，也可以在地理上分开并通过网络(例如电话网络、因特网或任何其它类型的网络)相连接。另外，控制系统12包括自动的控制系统和用户启动的控制系统。

在本实施例中，控制系统12和现场设备14可以由同一电路来供电，也可以由独立的电源来供电。然而，通过给现场设备14装配电源电路18，不再需要昂贵的和紧密控制的滤波，也不再需要较长的布线给设备供电。相对未调整的电源能够用于给现场设备14传输电能，允许现场设备14由简单的、便宜的电源16、18来供电。利用本发明，因为对发送信息进行滤波不涉及布线，电源16、18能够使用简单的滤波技术。

需要重点注意的是，图1假定控制系统12被装备或配置为以无线的方式发送和接收数据和信号。另外，图1的实施例说明了具有无线发送和接收能力的现场设备14。

图2示出了过程控制系统10，它具有控制系统12和现场设备14，两者都能够进行无线通信。如图所示，现场设备14具有为激励器/换能器20(在此之后称为“换能器20”)和无线通信接线板22传输电能的电源电路18。无线通信接线板22是指用于在控制系统12和现场设备14之间无线发送和接收信息的电路。在一些实例中，无线通信接线板22可以执行其它功能，例如在发送信息之前将从换能器20接收到的模拟信息数字化。

换能器20意指任何将输入转换为与输入不同形式的输出的设备(例如基于电输入信号产生物理输出或基于物理输入信号产生电输出)。这样，包含换能器20的现场设备14可以是输入设备、输出设备或两者都具备。现场设备14能够同时包含和通信接线板22通信的输入和输出组件。例如，现场设备14可以包含传感器和指示灯或是LCD显示器，用来感测信息和向无线通信接线板22发送原始数据或原始A/D计数，以及从控制系统12中的收发器24接收显示信号或显示代码并在显示器上显示数值。

考虑到在控制系统12和现场设备14之间需要进行双向无线通信，通常无线通信接线板22和无线收发器24都具有双向无线通信的能力。双向无线通信可以使用无线网络技术(例如Linksys of Irvine，California建立的IEEE802.11b无线接入点和无线组网设备)、蜂窝或数字组网技术(例如Aeris Communications Inc of San Jose，California的

)、超宽频带、自由空间光学、全球移动通信系统(GSM)、通用无线分组业务(GPRS)、码分多址(CDMA)、扩展频谱技术、红外通信技术、SMS(短消息服务/文本消息)或其它任何无线通信技术来完成。更一般地，本发明能够使用任何支持数据发送的无线协议，包括在任何线路交换网络或分组路由网络上进行传输。

再则，模型所示的电源电路18说明了电源电路18可以包含在现场设备14的内部或与现场设备14分开。控制系统12的电源16(图1所示)可以是工厂范围的电源总线、标准的电源电路或任何其它类型的电源。如图所示，现场设备14与控制系统12分开，独自地被供电。现场设备14和控制系统12之间的无线数据发送不影响电源方案。

现场设备14的电源电路18可以是具有变压器的壁挂插座，用来对标准电插座中的电源进行降压和滤波。作为选择，现场设备14中的电源电路18可以是连接到工业范围供电总线的滤波电路，或与太阳能设备相连接的可充电电池，或任何其它电源。通常，电源电路18是指任何需要给现场设备14工作时传输适合的电压和/或电流电平的电路。

重点需要知道的是，传统的过程控制网络使用内部电缆将控制中心和分布式现场设备相连接。典型地，内部电缆从控制中心扩展到接线盒，接线盒又依次直接连接现场设备。现场设备和控制中心之间的通信横穿来自控制中心的路径，穿过接线盒并到达现场设备。来自现场设备的信息在同一路径相反的方向上被发送。

图3示出了根据本发明的过程控制系统10的实施例，它可能通过使用无线发送能力来制造。特别地，过程控制系统10具有本身不具有无线通信能力的控制系统12。然而，控制系统12与无线收发器24相连，无线收发器24可以具有自有电源26(在无线收发器24的内部或外部)。无线收发器24使控制系统12适于无线地发送和接收信息。这样，具有最小附加装置，控制系统12能够无线地发布和接收信号。

过程控制系统10还具有一个或更多个接线盒28，接线盒28与几个现场设备30相连接并与电源34和/或电源电路16相连接。在本实例中，与现场设备14(图1和图2所示)本身就具有无线能力不同，现场设备30不能直接无线地发送和接收信息。然而，接线盒28能够适于提供共享的无线收发器，这样数据可以通过布线从现场设备30发送到接线盒28，然后从接线盒28无线地发送到无线收发器24并到达控制系统12。

至于电能传输，在本实施例中，接线盒28给每个现场设备30传输电能。能够给接线盒28装配外部电源34和/或电源电路16来调整现场设备30的电能。另外，接线盒28可以从工厂范围供电总线32或任何其它电源中获得电能，包括电源插座。

通过使现有网络适于无线地发送和接收信息，在传统有线网络拓扑上可以获得许多优势。首先，附加的连有线现场设备30和无线现场设备14(图2)能够在没有内部电缆成本附加的情况下得到扩充。

另外，“智能设备“(例如现场设备14或30，它们能够给控制系统12发送诊断信息、设备失败信息等)能够附加到过程控制网络10而不需要对控制系统12做出改变。特别地，当能够给传统过程控制网络附加智能设备时，传统的控制系统可能不会注意或不能利用发送的诊断信息。调整控制系统12以无线收发器24发送和接收无线信息，确保了诊断信息到达控制系统12而不被滤掉。另外，如果控制系统12不能利用智能设备发送的信息，当数据被无线收发器24接收到时不需要被丢弃，并被可编程地转移到控制室内能够利用该诊断信息的计算机上。这样，以最小限度的装备和软件投资，就能使控制系统适于成为控制和监控系统。

最后，因为信息通过无线收发器24在现场设备30和控制系统12之间无线发送，考虑到更便宜的电源，对电源调整的需求得到了最小化。如前所述，传统的过程控制网络要求对电源的紧密控制，因为同一布线经常同时携带电能和信号。因为通信和电能穿过同一布线，设备端的电能调整是复杂的，所以设备是昂贵的。典型地，特殊的电能调节器和/或终端端子被安装到设备上来允许进行这种信号传输。而且，电缆是昂贵的因为它必须是屏蔽线、必须与选定的阻抗匹配等等。不能使用简单的低通滤波器，因为通信频率的“陷波”必须被允许通过。此外，传统现场设备不包括功率调整电路或信号滤波电路，这些电路足够复杂以处理布线上的携带有未调整电压的信号传输。

利用本发明，工厂范围供电总线32可以是宽松调整的电能线，不需要涉及现场设备30，因为本地电源34或电源电路16能够执行必需的滤波。这样，工厂范围供电总线32可以是承载电压电势的单独的布线。例如，工厂范围供电总线32能够传输24伏或48伏的交流电(AC)或直流电(DC)。

可选择地，多个设备能够通过标准电源插座从墙壁中的现有电源电路中获得电能，它可能是120V或240V AC电路，例如给办公室内的插头和开关供电的电路。在工业背景下，这种电源电路可以是480V，在美国以外的国家，还可以使用其它的电压幅度。

如前所述，还可以根据特殊的信号需求使用电池或太阳能来给现场设备30、14供电。例如，在设备30、14必须频繁传输信号的环境下，使用电池供电的效率就比较差，因为电池将会很快耗尽，需要频繁更换。然而，如果电池是可充电的并且在它们能够对自身进行充电(通过太阳能电池板)或在不经常使用的地方使用，那么这样的电源还是可以得到利用。

其实，接线盒28允许无线现场设备14群集或布线设备30附加到过程控制网络10，而并不需要额外的内部布线。这种现场设备群集可以通过简单的本地电力网或单独的电源来供电。因为工厂典型地使用AC电源来给设备供电，与住宅类似，便宜的电源能够通过接进现有AC电源并降低电压来给发送器群集提供DC电源。

图4说明了可选的本发明实施例，其中为现场设备30装备了自有电源18。在本实例中，接线盒28和控制系统12都由工厂范围的供电总线来供电。控制系统12适于通过无线收发器24进行无线发送。另外，为接线盒28装备了共享无线收发器36(模型所示)使得有线现场设备30群集适于进行无线传输。

这样，用于接线盒28(未显示)的独立电源和布线以及用于现场设备30的电源18非常便宜，为多个组件中的每一个都提供了适合的功率电平而不必考虑信号滤波。再一次地，因为无线传送用于在现场设备30和控制系统12之间进行通信，电源装置本质上是“专用”的(ad hoc)，含意是需要适合特殊的环境且不需要考虑更广的应用。

因此，通过把电能传输和信号传输分开，现场设备30、14可以通过接进现有电源电路而被嵌入到现有网络中，例如标准的AC电源电路(例如通过墙壁电源插座)。电源18可以是具有变压器的标准插头。可选地，电源18可以是连接有太阳能电池板或其它环保电源的可充电电池。在另一个实施例中，电源18可以是连接到标准墙壁式插座或不间断电源(UPS)的可充电电池，类似于(不小于)在网络中设计用于电源故障恢复的设备等。

更重要的，因为电压供应不需要被紧密调整，简单的低通滤波器或其它类型的滤波器能够用来在现场设备18或接线盒28中提供电源调整。这样，过程控制网络10全部的安装和扩充成本减小了。部分是因为附加的现场设备14、30和接线盒28能够被附加到网络10中而不需要昂贵的内部电缆14。

通常，通过把供电和信号传输分开以及为现场设备14和30提供多种输送电能的方法，过程控制网络10能够利用其它方面并不灵活的网络拓扑和配置，在多种方式下进行配置。特别地，附加的现场设备14和30(与共享无线收发器36一同)能够附加到过程控制网络10，而不必根据现有网络布线考虑单独的无线现场设备14或适合的现场设备30的地理位置上的邻近。使用与现有电源电路相连的、标准的且便宜的电源，现场设备30(具有共享无线收发器36)和现场设备14(具有内置的无线通信接线板)能够和控制系统12进行无线通信，而不管它们相对控制系统12的物理位置。

本发明提出了比传统控制网络有优势的几点。首先，通过把供电和信号传输路径分开，本发明允许对现有网络进行便宜的扩展，因为一旦控制系统12适合于无线传输，新的现场设备14能够按照需要得以附加而不需要额外的布线。另外，依赖现有电源网络给单独的现场设备14或现场设备14或30的组供电，网络中现场设备14、30的数目不受电缆的限制，允许对现有网络10进行容易的扩展。此外，因为现场设备14、30不再从同一路径获得电能和信号，可能显著地和/或动态地改变通信。特别地，在确定的情况下，希望使现场设备14、30或它们与控制系统12的通信成为自组织的。

图5说明了包含自组织无线通信网络组件和涉及图1-4所讨论的无线通信网络的混合网络。如图所示，控制系统12适合于通过无线收发器24无线地发送和接收信息。控制系统12由工厂范围供电总线32供电，该总线可以是单独的电压传输线、现有电源电路或任何其它电能传输机制。依赖工厂范围供电总线32的电能传输机制的类型，可以根据需要为控制系统12和接线盒28装配电源滤波电路(未显示)。

如图所示，通过共享无线收发器36，接线盒28适合于提供布线现场设备30和控制系统12之间的无线通信。接线盒28与控制系统12一样，从工厂范围供电总线32中获取电能。

最后，在实施例中，控制网络10的自组织部分包括装配有无线收发器40A和无线收发器40B的接线盒38。接线盒38由其自有电源26供电。图中示出了两个现场设备14之间互相通信，并和接线盒38中的无线收发器40B通信。每个现场设备14都装配有自有电源18。

在这个实施例中，现场设备14包括无线收发器和换能器/激励器(未显示)。现场设备14(在本实例中)中的无线收发器可以是短距离或802.11(b)类型的通信(或任何其它类型的无线通信)。现场设备14能够中继来自另一个现场设备的消息或直接和接线盒38和它的无线收发器40B通信。接线盒38中继控制中心12和现场设备14之间的信息。特别地，由无线收发器40B接收现场设备14发送的信息并将信息传输到无线收发器40A，通过无线收发器24传输到控制中心12。从控制中心12发出的信号沿同一路径反方向传输。如果由于某些原因，现场设备14不能直接发送信息给接线盒38，现场设备14可以通过另一个现场设备14来向接线盒38传输数据，简易地找到不同的路径。

如图所示，在现场设备14和接线盒38之间的信号类型与接线盒38和控制系统12之间的信号类型是不同的，标志着不同类型的收发器插件。然而，整个控制网络10能够被实现为自组织网络，这样，通过无线地中继信息，数据能够反向和前向地穿过网络。本质上，现场设备14能够被实现用来形成松散结构的、变化的过程控制网络10，控制网络10适于通过任何可用的数据路径发送和接收现场设备14和控制系统12之间的信息。这种类型的网络可以利用802.11(b)型、短距离无线通信、红外的或任何类型的无线通信。

利用自组织的过程控制网络10，新附加的现场设备14简单地识别无线信号并开始通信。如果由于某些原因现场设备26离线了，通过自组织网络，传输可以立即被调整到在不同的信号路径上进行。如图所示，信号可以根据需要选择不同的路径。而且，新的通信路径可以根据需要被建立或拆除，以便控制系统12和单独的现场设备14之间进行通信。

自组织网络架构的优势是很多的，一种可以预见的趋势是工厂的大部分可能需要被“设置”为这种架构来工作。随着无线连接的使用变得更加便宜和容易，能够对现有系统进行简单而有效的改装。同样，如果选定的通信协议是标准通信协议(例如IEEE 802.15.4等)，连接主机变得非常简单。这种架构的成本优势非常大，而且无线组件的价格很便宜，使得对传统主机系统的改装花费的成本很低。

系统10另外的优势是当前用于给无线传感器或现场设备14供电的电源可以被删除，借此减小例如电池的消耗电源的环境蕴涵。使用现有电源电路给现场设备14供电，不需要新的基础布线，且不产生新的电源消耗。而且，单是布线一项节省的成本就是显著的，特别是在大型工厂或过程显著变化的控制过程中。

图6示出了具有控制系统12的过程控制网络10。控制系统12通过无线收发器24适于进行无线通信。接线盒28装配有用于现场设备30的共享无线收发器36。控制系统12和接线盒28A从相同工厂范围的供电总线32上获得电能。为第二个接线盒28B装配了单独的电源26和电源电路42，用来把电能从电源26传输到无线现场设备14。如图所示，现场设备14单独接地(地46)，通过单一的布线44允许把电能传输到一个或更多个现场设备14。

如上所示，通过把通信路径和供电分开，过程控制网络10不再需要受限于布线(或受限于内部电缆)。通过利用无线通信，根据需要，不用经过昂贵的重新布线就可以使现有过程控制网络能够适于应用，并且新的过程控制和监控网络能够被构造、改变和扩展。特别地，现场设备14能够自由地插入和附加到现有网络上。有线设备30能够适于通过共享无线收发器36提供无线通信，可以插入智能设备，每一种智能设备都能根据可用的电源电路来被供电。如果周围有墙壁电源插座，设备可以插入墙壁电源插座。可选地，单一的电压传输线(相对于更加昂贵的内部电缆)能够贯穿工厂的各种设施，在单独的现场设备14、30或接线盒中可以进行电源滤波来传输必需的电能。

尽管已经参考优选实施例描述了本发明，本领域的技术人员将会意识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。

Claims (28)

1.一种用于在工业工厂内进行控制、监控或同时进行控制和监控的分布式系统，包括：

控制或监控中心，包括用于无线通信的无线收发器；

位于所述工业工厂内的多个现场设备，与控制或监控中心没有布线的通信线路，而且每个现场设备与其他任意的现场设备没有布线的通信线路，每个现场设备包括：

换能器；

用于无线通信的无线收发器；以及

所述分布式系统还包括工厂范围供电总线，用来给每个现场设备传输电能，其中所述工厂范围供电总线不包括控制或监控中心与现场设备之间的任何通信信号路径，并且所述工厂范围供电总线与所述任何通信信号路径分离。

2.根据权利要求1所述的分布式系统，其中每个现场设备还包括：

电源电路，用来控制从工厂范围供电总线到现场设备内部的换能器和无线收发器的电能传输。

3.根据权利要求1所述的分布式系统，其中每个工厂范围供电总线都是承载电压的单独布线。

4.根据权利要求1所述的分布式系统，其中每个现场设备都与控制或监控中心进行无线通信。

5.根据权利要求1所述的分布式系统，其中一些现场设备被安置于彼此紧密靠近的群集中，所述系统还包括：

与工厂范围供电总线相连的电源电路，用来控制提供给现场设备群集的电能。

6.根据权利要求5所述的分布式系统，其中电源电路还包括：

连接到地的地线回路，将现场设备群集中的每个现场设备都电气接地。

7.根据权利要求5所述的分布式系统，其中每个现场设备都单独地接地。

8.一种用来对工业工厂内的工业过程进行控制、监控或同时进行控制和监控的分布式系统，包括：

控制或监控中心，包括用于无线通信的无线收发器；

多个现场设备，用来感测或改变工业过程，每个现场设备具有换能器和无线收发器，用来在现场设备和控制或监控中心之间传送信号；以及

工厂范围供电总线，包括携带有未滤波的电压电势的布线，用来把电压电势传输给每个现场设备，其中所述工厂范围供电总线不包括控制或监控中心与现场设备之间的任何通信信号路径，并且所述工厂范围供电总线与所述任何通信信号路径分离。

9.根据权利要求8所述的分布式系统，其中每个现场设备还包括：

电压调节器，用来控制从工厂范围供电总线传输给无线收发器的电能。

10.根据权利要求9所述的分布式系统，其中每个现场设备还包括：

接地的直接连接。

11.根据权利要求8所述的分布式系统，其中两个或更多个彼此紧密靠近的现场设备组成了一个组，还包括：

电源，用来将来自工厂范围供电总线的交流或直流电压降低到更低的电压，其中每个现场设备都通过单独的布线连接到电源。

12.根据权利要求8所述的分布式系统，其中至少一个现场设备还包括：

电源调节电路，用来对来自工厂范围供电总线的交流或直流电压进行降压以得到传输给现场设备的电压电势。

13.根据权利要求8所述的分布式系统，其中电压电势小于5伏。

14.一种用于在工业工厂内进行控制、监控或同时进行控制和监控的分布式系统，包括：

控制或监控中心，包括用于无线通信的无线收发器；

多个现场设备，每个现场设备都具有换能器；

多个无线收发器，每个无线收发器都用来在控制或监控中心和一个或更多个现场设备之间发送和接收无线信号，每个无线收发器都和至少一个现场设备电气通信；以及

电源，用来从工厂范围供电总线向无线收发器和多个现场设备供电，其中所述工厂范围供电总线不包括控制或监控中心与现场设备之间的任何通信信号路径，并且所述工厂范围供电总线与所述任何通信信号路径分离。

15.根据权利要求14所述的分布式系统，其中工厂范围供电总线是不仅向分布式系统供电、还向该分布式系统之外的系统或设备供电的AC或DC电路。

16.一种改进工业工厂中的现场设备网络来进行无线通信的方法，该方法包括：

安装与控制或监控中心进行通信的第一无线收发器，控制或监控中心进行控制、监控或同时进行控制和监控；

在工厂范围电源总线上安装第二无线收发器，和一个或更多个现场设备通信；以及

配置第二无线发送器来和一个或更多个现场设备通信，并且除了在布线的通信线路上发送数据外，还把来自一个或更多个现场设备的数据无线地发送给控制或监控中心；

其中所述工厂范围电源总线不包括控制或监控中心与现场设备之间的任何通信信号路径，并且所述工厂范围电源总线与所述任何通信信号路径分离。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

在现场设备网络上安装智能现场设备，智能现场设备具有无线收发器，智能现场设备用来给控制或监控中心提供诊断信息。

18.一种分布式现场设备系统，包括：

单线工厂范围电源总线；以及

多个无线现场设备，每个无线现场设备包括：

换能器；

无线收发器，用来把来自换能器的信息发送到控制或监控中心，控制或监控中心进行控制、监控或同时进行控制和监控；以及

电源电路，用来从单线工厂范围电源总线中获得足够的电能来给换能器和无线收发器供电；

其中所述工厂范围电源总线不包括去往或来自现场设备的任何通信信号路径，并且所述工厂范围电源总线与所述任何通信信号路径分离。

19.根据权利要求18所述的分布式现场设备系统，其中每个无线现场设备都电气接地。

20.一种现场设备，用于具有工厂范围电源总线的工业工厂中，所述现场设备包括：

换能器；

无线收发器；

电源接线端，用来将现场设备与所述工厂范围电源总线相连；

接地连接，用来把现场设备电气接地；以及

内部电源电路，与电源接线端和接地连接相连，用来给换能器和无线收发器供电；

其中所述工厂范围电源总线不包括去往或来自现场设备的任何通信信号路径，并且所述工厂范围电源总线与所述任何通信信号路径分离。

21.根据权利要求20所述的现场设备，其中所述工厂范围电源总线是携带非零电压电势的单线，而且电源接线端能够与所述单线相连。

22.根据权利要求20所述的现场设备，其中现场设备能够通过接地连接直接连接到地。

23.一种现场设备，用于具有工厂范围电源总线的工业工厂中，所述现场设备包括：

机壳；

放置在机壳内部的电路，该电路包括：

无线收发器，用来与控制或监控中心进行无线通信，控制或监控中心进行控制、监控或同时进行控制和监控；

换能器；以及

能够连接到工厂范围电源总线的电气接线端，用来从所述工厂范围电源总线给无线收发器和换能器传输电能；

其中所述工厂范围电源总线不包括控制或监控中心与现场设备之间的任何通信信号路径，并且所述工厂范围电源总线与所述任何通信信号路径分离。

24.根据权利要求23所述的现场设备，其中所述工厂范围电源总线是AC或DC电路。

25.根据权利要求23所述的现场设备，还包括：

接地连接，用来将电路接地。

26.一种现场设备，用于具有工厂范围电源总线的工业工厂中，所述现场设备包括：

换能器或激励器；

无线收发器；以及

能够连接到工厂范围电源总线的电源电路，用来给换能器或激励器和无线收发器传输电能；

其中所述工厂范围电源总线不包括去往或来自现场设备的任何通信信号路径，并且所述工厂范围电源总线与所述任何通信信号路径分离。

27.根据权利要求26所述的现场设备，其中电源电路能够和工厂范围电源总线的电源插座相连接，工厂范围电源总线不仅向现场设备供电，还向现场设备之外的系统或设备供电。

28.根据权利要求26所述的现场设备，其中现场设备无线地和网络相连接。

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