RU2574318C2

RU2574318C2 - Wireless field device having detachable power supply

Info

Publication number: RU2574318C2
Application number: RU2014104224/28A
Authority: RU
Inventors: Келли М. ОРТ
Original assignee: Роузмаунт Инк.
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: physics, control.

SUBSTANCE: invention relates to means of controlling engineering processes. A wireless field device (102) for use in controlling or monitoring an industrial process (100) includes an interface for interfacing with a processing plant (110), configured to communicate with a process fluid. The circuit of the field device is connected to the interface for interfacing with the processing plant (110) and is configured to measure or control a process parameter. A wireless communication circuit (154) is configured to provide wireless communication for at least one electrical access terminal configured to provide an electrical connection with the electrical circuit of the field device. The power supply (160) is configured to power the wireless field device. The power supply (160) includes a detachable primary power supply (162) for supplying electrical power for the field device (102) for long periods of time. A secondary power supply (164) is configured to supply electrical power for the field device (102) when the primary power supply (162) is removed.

EFFECT: broader functionality.

19 cl, 2 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Настоящее изобретение относится к полевым устройствам типа, используемого в производственных процессах. Точнее говоря, настоящее изобретение относится к полевому устройству для использования при мониторинге или регулировании промышленного процесса, имеющего съемный источник электропитания.The present invention relates to field devices of the type used in manufacturing processes. More specifically, the present invention relates to a field device for use in monitoring or controlling an industrial process having a removable power source.

Полевые устройства используются в промышленных процессах для операций управления или контроля процесса. Беспроводные полевые устройства могут измерять любое количество характеристик процесса, таких как, например, давление, уровень, скорость потока, расход массы, pH, температуру, плотность и проводимость, или могут контролировать технологическое оборудование на предмет таких явлений, как вибрация, механическое напряжение или коррозия, или могут контролировать общую среду установки на предмет таких вещей, как выявление огня или газа, или могут быть использованы для определения фактического местонахождения обслуживающего персонала и оборудования. Например, датчик технологического параметра является типом полевого устройства, который можно использовать для контроля технологических параметров текучей среды процесса. Примеры технологических параметров включают температуру, давление, уровень, скорость потока и т.д. Контроллер представляет собой тип полевого устройства, который используют для управления эксплуатацией процесса. Например, контроллер может регулировать расход текучей среды процесса путем регулировки местоположения клапана в трубопроводе для транспортировки текучей среды.Field devices are used in industrial processes for process control or monitoring operations. Wireless field devices can measure any number of process characteristics, such as, for example, pressure, level, flow rate, mass flow rate, pH, temperature, density and conductivity, or they can monitor process equipment for phenomena such as vibration, stress or corrosion , or they can monitor the overall installation environment for things such as fire or gas detection, or can be used to determine the actual location of service personnel and equipment Bani. For example, a process parameter sensor is a type of field device that can be used to monitor process parameters of a process fluid. Examples of process parameters include temperature, pressure, level, flow rate, etc. A controller is a type of field device that is used to control process operation. For example, the controller may adjust the flow rate of the process by adjusting the location of the valve in the pipeline for transporting the fluid.

Как правило, полевые устройства соединяют с центральным диспетчерским пунктом через систему электропроводов. В одном типе соединений использованы два электропровода, и он известен как двухпроводной технологический сигнальный контур. При такой конфигурации одни и те же два провода используют для передачи сообщений и энергоснабжения полевого устройства. Совсем недавно были разработаны беспроводные коммуникационные технологии. При такой конфигурации, для соединения полевого устройства с другим местоположением провода не требуются. Одним примером протокола для беспроводного полевого устройства является Международный стандарт по беспроводной связи IEC 62591 International Standard (Wireless HART - беспроводной магистральный адресуемый дистанционный датчик).Typically, field devices are connected to a central control room through a wiring system. In one type of connection, two electrical wires are used, and it is known as a two-wire process signal circuit. With this configuration, the same two wires are used to transmit messages and power the field device. More recently, wireless communication technologies have been developed. With this configuration, no wires are required to connect the field device to a different location. One example of a protocol for a wireless field device is the IEC 62591 International Standard (Wireless HART - Wireless Trunk Addressable Remote Sensor).

Некоторые типы беспроводных полевых устройств включают внутренний источник электропитания, вследствие чего они являются пригодными для функционирования без каких-либо внешних электрических соединений. Такие полевые устройства включают такой источник электропитания, как батарея, которая используется для электроснабжения полевого устройства. Для подачи дополнительно электроэнергии к устройству могут быть использованы такие технологии утилизации энергии, как солнечные источники электропитания, термоэлектрические генераторы, поглотители вибрации и т.д. Один пример полевого устройства, который включает несколько источников электропитания, показан в Some types of wireless field devices include an internal power source, which makes them suitable for operation without any external electrical connections. Such field devices include a power source such as a battery that is used to power the field device. To provide additional electricity to the device, energy recovery technologies such as solar power sources, thermoelectric generators, vibration absorbers, etc. can be used. One example of a field device that includes multiple power supplies is shown in

Патенте США №7812480, озаглавленный как УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ЗАМЕНЫ ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ В БЕСПРОВОДНЫХ ПЕРЕДАТЧИКАХ И ДРУГИХ УСТРОЙСТВАХ, от 19 марта 2008 г., поданый Datta и др.US patent No. 7812480, entitled DEVICE AND METHOD FOR REPLACING A POWER SOURCE IN REAL TIME IN WIRELESS TRANSMITTERS AND OTHER DEVICES, dated March 19, 2008, filed by Datta and others.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Беспроводное полевое устройство для использования при управлении или мониторинге технологических процессов включает интерфейс процесса, сконфигурированный для осуществления связи с текучей средой процесса. Беспроводные полевые устройства могут измерять любое количество технологических характеристик, таких как, например, давление, уровень, скорость потока, расход массы, pH, температура, плотность и проводимость, или могут контролировать технологическое оборудование на предмет таких явлений, как вибрация, напряженное состояние или коррозия, или могут контролировать общую среду технологической установки для выявления газа и огня, или могут быть использованы для выявления фактического местоположения персонала и оборудования. Электрическая цепь полевого устройства соединена с интерфейсом процесса и сконфигурирована для измерения или управления технологическими параметрами, которые могут включать физические свойства объекта, который не является частью действующего процесса. Беспроводная коммуникационная цепь сконфигурирована для обеспечения беспроводной связи. Терминал электрического доступа сконфигурирован для обеспечения электрической связи с электрической цепью полевого устройства. Источник электропитания сконфигурирован для электроснабжения беспроводного полевого устройства. Источник электропитания включает съемный первичный источник электропитания для подачи электроэнергии к полевому устройству в течение продолжительных периодов времени. Вторичный источник электропитания сконфигурирован для подачи электроэнергии к полевому устройству, когда первичный источник электропитания удален.A wireless field device for use in controlling or monitoring a process includes a process interface configured to communicate with a process fluid. Wireless field devices can measure any number of process characteristics, such as, for example, pressure, level, flow rate, mass flow rate, pH, temperature, density and conductivity, or can monitor process equipment for phenomena such as vibration, stress, or corrosion , or they can control the general environment of the technological installation to detect gas and fire, or can be used to determine the actual location of personnel and equipment. The electrical circuit of the field device is connected to the process interface and configured to measure or control process parameters, which may include the physical properties of an object that is not part of the current process. The wireless communication circuit is configured to provide wireless communications. The electrical access terminal is configured to provide electrical communication with the electrical circuit of the field device. The power supply is configured to power the wireless field device. The power source includes a removable primary power source for supplying electric power to the field device for extended periods of time. The secondary power source is configured to supply power to the field device when the primary power source is removed.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фигура 1 представляет собой упрощенную диаграмму системы управления промышленного процесса, включающую беспроводные полевые устройства.Figure 1 is a simplified diagram of an industrial process control system including wireless field devices.

Фигура 2 представляет собой упрощенную блок-схему полевого устройства согласно Фигуре 1.Figure 2 is a simplified block diagram of a field device according to Figure 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Настоящее изобретение обеспечивает полевое устройство, имеющее съемный источник электропитания. Съемный источник электропитания сконфигурирован для обеспечения электроэнергии для полевого устройства в течение продолжительных периодов времени. Удаление съемного источника электропитания обеспечивает доступ, по меньшей мере, к одному из терминалов электрического доступа, которые могут быть использованы для создания электрической связи с электрической цепью полевого устройства. Резервный или вторичный источник электропитания обеспечен для электроснабжения полевого устройства, когда съемный источник электропитания был удален. Другие особенности изобретения включают выявление удаления съемного источника электропитания. В ответ на удаление съемного источника электропитания информация может передаваться в другие местоположения. Аналогично, при обнаружении удаления съемного источника электропитания, полевое устройство может вводить режим низкой или пониженной мощности. Устройство также может быть сконфигурировано для приема команды на спящий режим, при которой все устройство переводится в энергосберегающий спящий режим. Такой спящий режим может возникнуть несмотря на доступность электроэнергии от съемного источника электропитания и/или резервного источника электропитания. Это может быть полезным, когда устройство выведено из эксплуатации или иным образом изъято из обслуживания.The present invention provides a field device having a removable power source. The removable power source is configured to provide power to the field device for extended periods of time. Removing the removable power source provides access to at least one of the electrical access terminals, which can be used to create electrical communication with the electrical circuit of the field device. A backup or secondary power source is provided to power the field device when the removable power source has been removed. Other features of the invention include detecting removal of a removable power source. In response to the removal of the removable power source, information may be transmitted to other locations. Similarly, when a removal of a removable power source is detected, the field device may enter a low or low power mode. The device can also be configured to receive a sleep mode command, in which the entire device is put into energy-saving sleep mode. Such sleep mode can occur despite the availability of electricity from a removable power source and / or a backup power source. This can be useful when the device is decommissioned or otherwise taken out of service.

Фигура 1 представляет собой упрощенную диаграмму, показывающую промышленный процесс 100, включающий полевые устройства 102 и 104. Полевые устройства 102 и 104 проиллюстрированы как связанные, соответственно, с системой трубопроводов 106 и 108. Полевые устройства 102 и 104 включают элементы интерфейса процесса, соответственно, 110 и 112. Эти элементы интерфейса процесса могут содержать датчик, который используют для зондирования технологических параметров текучей среды процесса. Примерные технологические параметры включают температуру, давление, расход потока, pH и т.д. Аналогично, элементы 110, 112 интерфейса процесса могут содержать управляющие элементы, которые используют для управления технологическим процессом. Примерные управляющие элементы включают клапан, нагревательный элемент, насос и т.д. Беспроводные полевые устройства могут измерять любое количество технологических характеристик, таких как, например, давление, уровень, скорость потока, расход массы, pH, температура, плотность и проводимость, или могут контролировать технологическое оборудование на предмет таких вещей, как вибрация, механическое напряжение или коррозия, или может контролировать общее состояние среды установки на предмет таких вещей, как обнаружение огня и газа, или могут быть использованы для выявления фактического местоположения персонала и оборудования. Полевые устройства 102 и 104 сконфигурированы для создания беспроводной связи по всей беспроводной сети 117 и включают антенны, соответственно, 116 и 118. Посредством этой беспроводной связи полевые устройства 116, 118 могут устанавливать связь друг с другом, или могут устанавливать связь со шлюзом (121), находящимся в удаленных местоположениях, таких как диспетчерская 120, которая проиллюстрирована как включающая главный компьютер 124, связанный со шлюзом 121. Эта беспроводная связь может быть установлена в соответствии с любыми технологиями беспроводной связи, например, в соответствии со стандартным протоколом для беспроводных связей IEC 62591.Figure 1 is a simplified diagram showing an industrial process 100 including field devices 102 and 104. Field devices 102 and 104 are illustrated as being associated with a piping system 106 and 108, respectively. Field devices 102 and 104 include process interface elements 110, respectively and 112. These process interface elements may include a sensor that is used to probe the process fluid process parameters. Exemplary process parameters include temperature, pressure, flow rate, pH, etc. Similarly, process interface elements 110, 112 may include control elements that are used to control the process. Exemplary control elements include a valve, a heating element, a pump, etc. Wireless field devices can measure any number of process characteristics, such as, for example, pressure, level, flow rate, mass flow rate, pH, temperature, density and conductivity, or they can monitor process equipment for things such as vibration, stress or corrosion , or can monitor the general condition of the installation environment for things such as fire and gas detection, or can be used to identify the actual location of personnel and equipment tions. Field devices 102 and 104 are configured to provide wireless communications throughout wireless network 117 and include antennas 116 and 118, respectively. Through this wireless communication, field devices 116, 118 can communicate with each other, or can communicate with a gateway (121) located in remote locations, such as a control room 120, which is illustrated as including a host computer 124 connected to a gateway 121. This wireless communication can be established in accordance with any wireless technology communication, for example, in accordance with the standard protocol for wireless communications IEC 62591.

Как обсуждается более подробно ниже, полевые устройства 102 и 104 включают источники электропитания, имеющие съемный первичный источник электропитания. Удаление первичного источника электропитания может обеспечить, например, доступ, по меньшей мере, к одному из терминалов электрического доступа, которые можно использовать для доступа к электрической цепи внутри полевого устройства 102 или 104. Когда первичный источник электропитания удален, он может быть заменен на сменный первичный источник электропитания. Когда первичный источник электропитания удален, электроснабжение, подаваемое к полевому устройству, можно поддерживать с использованием вторичного источника электропитания.As discussed in more detail below, field devices 102 and 104 include power supplies having a removable primary power source. Removing the primary power source can provide, for example, access to at least one of the electrical access terminals that can be used to access the electrical circuit inside the field device 102 or 104. When the primary power source is removed, it can be replaced by a replaceable primary power source. When the primary power source is removed, power supply to the field device can be maintained using a secondary power source.

Фигура 2 представляет собой упрощенную блок-схему полевого устройства 102. Полевое устройство 102 включает микропроцессор 150, который связан с помощью технологической электрической цепи 152 с элементом 110 интерфейса процесса. Микропроцессор сконфигурирован для установления связи с использованием беспроводной коммуникационной цепи 154, которая связана с антенной 116. Микропроцессор 150 функционирует в соответствии с командами, хранящимися в памяти 156. Память 156 также можно использовать для хранения информации, например, для следующего поиска информации. Цепь управления электропитанием используют для поддержания в надлежащем состоянии электроснабжение, подаваемое к электрической цепи внутри полевого устройства 102. Между цепью управления электропитанием и микропроцессором 150 также может быть обеспечено коммуникационное соединение (не обязательное). Цепь управления электропитанием обеспечивает стабильное электроснабжение для электрической цепи с использованием электроэнергии от первичного источника электропитания 162. Вторичный источник электропитания 164 также связан с цепью управления электропитанием и может быть использован для обеспечения электроснабжения, когда первичный источник электропитания (или съемный источник электропитания) 162 удален. Как проиллюстрировано на Фигуре 2, обеспечен локальный порт ввода/вывода 168, а связанный с микропроцессором 150, по меньшей мере, один терминал доступа 170 используется для связи с локальным портом ввода/вывода 168 с использованием, например, портативного коммуникатора или другого тестового оборудования. Дополнительно, по меньшей мере, один терминал доступа 170 может быть использован для связи с датчиком технологических параметров элемента управления технологическим процессом или с другой электрической цепью.Figure 2 is a simplified block diagram of a field device 102. Field device 102 includes a microprocessor 150 that is coupled through process electrical circuit 152 to a process interface element 110. The microprocessor is configured to communicate using a wireless communication circuit 154, which is connected to the antenna 116. The microprocessor 150 operates in accordance with the commands stored in the memory 156. The memory 156 can also be used to store information, for example, for the next information search. The power control circuit is used to maintain the power supply to the electrical circuit inside the field device 102 in proper condition. A communication connection (optional) can also be provided between the power control circuit and the microprocessor 150. The power control circuit provides a stable power supply for the circuit using electric power from the primary power source 162. The secondary power source 164 is also connected to the power control circuit and can be used to provide power when the primary power source (or removable power source) 162 is removed. As illustrated in FIG. 2, a local I / O port 168 is provided, and associated with the microprocessor 150, at least one access terminal 170 is used to communicate with the local I / O port 168 using, for example, a portable communicator or other test equipment. Additionally, at least one access terminal 170 may be used to communicate with a process sensor of a process control element or with another electrical circuit.

Как правило, в беспроводных полевых устройствах согласно уровню техники был использован первичный источник электропитания, который нельзя перезаряжать и который должен быть заменен, когда он полностью истратил полезную энергию. Когда первичный источник электропитания удален, полевое устройство временно теряет энергию и должно быть отключено. Это может принести вред, состоящий в том, что устройство не сможет больше функционировать, и поэтому становится непригодным для передачи какой-либо информации центральной системе, такой как распределенная система управления, система регистрации данных или система управления активами. Информация, хранящаяся в энергозависимой памяти, также может быть утеряна. Кроме того, если беспроводное полевое устройство является частью архитектуры беспроводной связи многоскачковой сети, потери полевого устройства могут ухудшить функционирование сети и могут вызвать отключение от сети других устройств, рассматриваемых в качестве устройств-наследников. При замене первичного источника электропитания полевое устройство подключается и должно быть повторно соединено с сетью. Это повторное соединение требует длительного периода времени, и устройство функционирует не в полной мере, вплоть до завершения этого процесса. Устройства-наследники могут не иметь никаких каналов для прохождения их сигналов считывания по сети в течение этого времени. Кроме того, в некоторых беспроводных полевых устройствах терминалы электрического доступа перекрываются, или иным образом испытывают помехи со стороны первичного источника электропитания. Для получения доступа, по меньшей мере, к одному терминалу доступа 170 первичный источник электропитания 162 должен быть удален, что вызывает отключение электроснабжения устройства, как было описано выше.Typically, in a wireless field device according to the prior art, a primary power source has been used, which cannot be recharged and which must be replaced when it has completely consumed useful energy. When the primary power source is removed, the field device temporarily loses energy and must be turned off. This can be harmful, in that the device can no longer function, and therefore becomes unsuitable for transmitting any information to the central system, such as a distributed control system, data recording system or asset management system. Information stored in volatile memory may also be lost. In addition, if the wireless field device is part of a multi-hop network wireless communication architecture, loss of the field device can degrade network performance and can disconnect other devices considered as heir devices from the network. When replacing the primary power source, the field device is connected and must be reconnected to the network. This reconnection requires a long period of time, and the device does not function fully until the completion of this process. Heir devices may not have any channels for their read signals to pass through the network during this time. In addition, in some wireless field devices, the electrical access terminals overlap or otherwise interfere with the primary power source. To gain access to at least one access terminal 170, the primary power source 162 must be removed, which causes a power outage of the device, as described above.

Настоящее изобретение обращается к исправлению этих недостатков за счет включения вторичного источника электропитания 164 для подачи электроэнергии к цепи управления электропитанием, когда первичный источник электропитания 162 отключен и/или удален из полевого устройства 102. Вторичный источник электропитания 164 может содержать перезаряжаемую батарею, высокоемкостной конденсатор, например «суперконденсатор» или «ультраконденсатор», или сочетание одного или более конденсаторов и суперконденсаторов. Емкость аккумулятора вторичного источника электропитания 164 может быть относительно мала, например при удалении источника электропитания 162 может хватать мощности для подачи электроэнергии для полевого устройства 102 только в течение от нескольких минут до одного часа. Сразу после замены первичного источника электропитания вторичный источник электропитания 164 можно перезаряжать с использованием электроснабжения от первичного источника электропитания 162.The present invention addresses these shortcomings by turning on a secondary power source 164 to supply electric power to the power control circuit when the primary power source 162 is turned off and / or removed from the field device 102. The secondary power source 164 may include a rechargeable battery, a high capacity capacitor, for example “Supercapacitor” or “ultracapacitor”, or a combination of one or more capacitors and supercapacitors. The battery capacity of the secondary power source 164 may be relatively small, for example, when removing the power source 162, there may be enough power to supply power to the field device 102 for only a few minutes to one hour. Immediately after replacing the primary power source, the secondary power source 164 can be recharged using power from the primary power source 162.

Вторичный источник электропитания 164 может быть применен в соответствии с любой подходящей технологией. Хотя для аккумулирования электроэнергии могут быть использованы конденсаторы с большой емкостью, они имеют ограничения по сроку службы, также как и температурные ограничения. Также могут быть использованы определенные типы перезаряжаемых батарей, но они могут иметь слишком много недостатков. Например, ионно-литиевые батареи имеют ограниченный срок службы, и они также являются термочувствительными. Кроме того, перезарядка ионно-литиевых батарей может быть сложной. Может быть использована перезаряжаемая твердотельная литий-оксинитрид-фосфорная батарея (Li-PON), такая как батарея Thinergy, выпускаемая компанией Infinite Power Solutions, Inc. (IPF), Литлтон, Колорадо (www.infinitepowersolutions.com). Такая батарея может быть встроена в печатную плату, которая содержит электрическую цепь полевого устройства, такую как беспроводная коммуникационная цепь 154, цепь управления электропитанием 160, электрическая цепь, относящаяся к микропроцессору 150, и т.д. Такие батареи могут иметь номинальную мощность 0,2-2,5 мА·ч в зависимости от их размера и конфигурации.Secondary power supply 164 may be applied in accordance with any suitable technology. Although large capacitors can be used to store electricity, they have lifetime limits as well as temperature limits. Certain types of rechargeable batteries may also be used, but they may have too many disadvantages. For example, lithium-ion batteries have a limited life and are also thermally sensitive. In addition, recharging lithium-ion batteries can be difficult. A rechargeable solid state lithium oxynitride phosphorus (Li-PON) battery such as a Thinergy battery manufactured by Infinite Power Solutions, Inc. can be used. (IPF), Littleton, Colorado (www.infinitepowersolutions.com). Such a battery may be integrated in a printed circuit board that contains an electrical circuit of a field device, such as a wireless communication circuit 154, a power control circuit 160, an electrical circuit related to microprocessor 150, etc. Such batteries may have a rated power of 0.2-2.5 mAh depending on their size and configuration.

В одной конфигурации, по меньшей мере, один терминал доступа 170 содержит два электрических соединения для использования с двухпроводным сигнальным контуром процесса. При такой конфигурации используется уровень тока, отображающий технологический процесс. В некоторых конфигурациях может быть смодулирована цифровая информация, которую также можно передавать по той же двухпроводной системе. Одним примером этого является коммуникационный стандарт HART®. Эти терминалы связи могут быть использованы для соединения диагностического устройства с полевым устройством 102. Примерное диагностическое устройство 180 проиллюстрировано на Фигуре 2. Диагностическое устройство 180 включает контакт 182 двухпроводного сигнального контура процесса для соединения, по меньшей мере, с одним терминалом доступа 170. В некоторых конфигурациях полевое устройство 102 может снабжаться электроэнергией, передаваемой по двухпроводному сигнальному контуру процесса, связанному с помощью двух электрических контактов, по меньшей мере, с одним терминалом доступа 170. Диагностическое устройство 180 может быть сконфигурировано для подачи команды задания конфигурации на электрическую цепь полевого устройства 102, по меньшей мере, через один терминал электрического доступа 170. Аналогично, полевое устройство 102 может передавать информацию диагностическому устройству 180, по меньшей мере, через один терминал электрического доступа 170. Такая информация может включать диагностическую информацию, информацию, относящуюся к зондируемым технологическим процессам, и т.д.In one configuration, the at least one access terminal 170 comprises two electrical connections for use with a two-wire process signal circuit. With this configuration, a current level representing the process is used. In some configurations, digital information can be modulated, which can also be transmitted over the same two-wire system. One example of this is the HART® communication standard. These communication terminals can be used to connect the diagnostic device to the field device 102. An exemplary diagnostic device 180 is illustrated in Figure 2. The diagnostic device 180 includes a contact 182 of a two-wire process signal circuit for connecting to at least one access terminal 170. In some configurations field device 102 may be supplied with electric power transmitted through a two-wire signal circuit of the process connected by two electrical contacts at least with one access terminal 170. Diagnostic device 180 may be configured to issue a configuration command to an electrical circuit of field device 102 via at least one electric access terminal 170. Similarly, field device 102 may transmit information to diagnostic device 180, at least one electric access terminal 170. Such information may include diagnostic information, information related to probed processes, etc.

Для соединения диагностического устройства 180, по меньшей мере, с одним терминалом доступа 170 первичный источник электропитания 162 может быть удален для обеспечения лучшего доступа. Когда этот источник электропитания удален, дополнительная электроэнергия обеспечивается вторичным источником электропитания 164, вследствие чего полевое устройство не отключается и не перезапускается иным образом.To connect the diagnostic device 180 to at least one access terminal 170, the primary power source 162 can be removed to provide better access. When this power source is removed, additional electric power is provided by the secondary power source 164, whereby the field device does not turn off and does not restart otherwise.

В другой примерной конфигурации, по меньшей мере, один терминал доступа 170 используется для связи с элементом интерфейса процесса. В такой конфигурации элемент 180 содержит элемент интерфейса процесса. Например, элемент 180 может содержать датчик технологических параметров, такой как датчик температуры. Электрические соединения с датчиком температуры обеспечены, по меньшей мере, для одного терминала доступа 170. Для обеспечения этого соединения оператор должен удалить первичный источник электропитания 162 при создании соединения. Соединители могут содержать терминалы, в которых использована винтовая или другая соединительная технология для обеспечения электропроводки, соединенной с датчиком температуры. Соединение проводов, в которых использованы эти соединители, может занимать несколько минут, в течение которых полевое устройство снабжается электроэнергией от вторичного источника электропитания 164.In another exemplary configuration, at least one access terminal 170 is used to communicate with a process interface element. In such a configuration, element 180 comprises a process interface element. For example, element 180 may comprise a process sensor, such as a temperature sensor. Electrical connections to the temperature sensor are provided for at least one access terminal 170. To provide this connection, the operator must remove the primary power source 162 when creating the connection. The connectors may include terminals that use screw or other connection technology to provide wiring connected to a temperature sensor. The connection of the wires in which these connectors are used may take several minutes, during which the field device is supplied with electricity from the secondary power source 164.

Когда первичный источник электропитания 162 удален, цепь управления электропитанием может подавать сигнал к микропроцессору 150 для управления работой электрической цепи внутри полевого устройства 102. Например, при использовании данных соединение с микропроцессором 150 можно использовать, чтобы заставить электрическую цепь в устройстве перейти в режим пониженной мощности или «спящий» режим. Эту конфигурацию можно использовать для удлинения периода времени, в течение которого вторичный источник электропитания 164 будет пригоден для энергоснабжения электрической цепи полевого устройства 102. Выявление удаления первичного источника электропитания 162 может быть осуществлено путем использования, например, детектора 163, такого как датчик напряжения, сконфигурированный для выявления напряжения первичного источника электропитания 162. В одной конфигурации информация, относящаяся к отключению первичного источника электропитания 162, может быть передана по адресу 117 сети беспроводной связи с использованием беспроводной коммуникационной цепи 154. Эту информацию можно контролировать в удаленном местоположении. При работе в режиме с низким энергопотреблением поток информационных сообщений, проходящий через полевое устройство 102 в конфигурации ячеистой сети, может быть направлен в другие полевые устройства для снижения энергопотребления полевого устройства 102.When the primary power source 162 is removed, the power control circuit may provide a signal to the microprocessor 150 to control the operation of the electrical circuit inside the field device 102. For example, when using data, the connection to the microprocessor 150 can be used to cause the electrical circuit in the device to go into low power mode or "Sleep" mode. This configuration can be used to extend the period of time during which the secondary power source 164 will be suitable for powering the electrical circuit of the field device 102. Detecting the removal of the primary power source 162 can be accomplished by using, for example, a detector 163 such as a voltage sensor configured to detecting voltage of the primary power source 162. In one configuration, information related to disconnecting the primary power source 1 62 can be transmitted to address 117 of the wireless network using wireless communication circuit 154. This information can be monitored at a remote location. When operating in a low power mode, the information message flow passing through the field device 102 in the mesh configuration can be directed to other field devices to reduce the power consumption of the field device 102.

Когда первичный источник электропитания 162 удален, также могут быть использованы другие технологии для снижения энергопотребления. Например, может быть снижено время обновления данных зондируемого технологического процесса, может быть снижена рабочая частота микропроцессора 150, может быть снижено количество данных, передаваемых по беспроводной коммуникационной цепи 154, определенная электрическая цепь внутри полевого устройства 102 может быть переведена в режим работы с низким энергопотреблением, или даже отключена, и т.д. Другая технология снижения энергопотребления состоит в мониторинге изменений в зондируемом технологическом параметре и в передаче только обновленных данных, если скорость загрузки технологического параметра больше заданного порогового значения, или если технологический параметр был изменен больше, чем на заданную величину.When the primary power source 162 is removed, other technologies may also be used to reduce power consumption. For example, the update time of the probed process data can be reduced, the operating frequency of the microprocessor 150 can be reduced, the amount of data transmitted over the wireless communication circuit 154 can be reduced, a certain electrical circuit inside the field device 102 can be put into low-power operation mode, or even disconnected, etc. Another technology for reducing energy consumption is to monitor changes in the probed technological parameter and to transmit only updated data if the download speed of the technological parameter is greater than a predetermined threshold value, or if the technological parameter has been changed more than a predetermined value.

В другой примерной конфигурации полевое устройство 102 сконфигурировано для приема команды на отключение, которая предписывает отключить его от электрической цепи, несмотря на то, что в источниках электропитания 162, 164 остается электроэнергия. Это позволяет вывести устройство из эксплуатации, или иным образом выключить его, не удаляя ни один из источников электропитания 162, 164. Эта команда может быть получена через беспроводную коммуникационную цепь 154, локальное устройство ввода/вывода 168 и т.д. Ввод может содержать, например, устройство ручного ввода данных, такое как кнопка, которая расположена внутри или снаружи устройства, и т.д.In another exemplary configuration, the field device 102 is configured to receive a shutdown command that instructs to disconnect it from the electrical circuit, despite the fact that electricity remains in the power sources 162, 164. This allows you to take the device out of service, or otherwise turn it off without removing any of the power sources 162, 164. This command can be received through the wireless communication circuit 154, local input / output device 168, etc. The input may comprise, for example, a manual data input device, such as a button, which is located inside or outside the device, etc.

В другой примерной конфигурации первичный источник электропитания 162 содержит устройство утилизации энергии, такое как солнечный элемент, элемент термоэлектрического генератора, поглотитель вибрации и т.д. В такой конфигурации вторичный источник электропитания 164 может подавать электроэнергию на полевое устройство 102, когда первичный источник электропитания 162 недостаточно генерирует электроэнергию. Например, это может происходить в течение периодов времени отсутствия солнечного света, тепла, вибрации, и т.д. В некоторых конфигурациях полевое устройство 102 переходит в режим работы с низким энергопотреблением, в котором электрическая цепь в устройстве 102 периодически проверяется на входящие сообщения. Когда процесс приводится в действие, или когда желательно, чтобы полевое устройство 102 было переведено в нормальный рабочий режим, на полевое устройство 102 может быть отправлена команда, предписывающая устройству 102 выйти из режима работы с низким энергопотреблением и начать нормальное функционирование. Например, если первичный источник электропитания 162 генерирует электричество с использованием тепла в качестве источника электроэнергии, то при прекращении процесса никакое тепло не будет доступно для генерирования электричества, и устройство 102 может перейти в режим работы с низким энергопотреблением и использования электроэнергии от вторичного источника электропитания 164. В такой конфигурации, перед перезапуском процесса, на полевое устройство 102 может быть отправлена команда, предписывающая полевому устройству 102 начать нормальное функционирование, несмотря на наличие недостаточного количества тепла, пригодного для энергоснабжения устройства 102. Как только устройство 102 функционирует нормально, процесс может быть перезапущен. Поскольку процесс функционирует и начинает генерировать тепло, первичный источник электропитания 162 может быть использован для подачи электроэнергии для полевого устройства 102.In another exemplary configuration, the primary power source 162 comprises an energy recovery device such as a solar cell, thermoelectric generator element, vibration absorber, etc. In such a configuration, the secondary power source 164 can supply electricity to the field device 102 when the primary power source 162 does not generate enough electricity. For example, this may occur during periods of time without sunlight, heat, vibration, etc. In some configurations, the field device 102 enters a low power mode of operation in which an electrical circuit in the device 102 is periodically checked for incoming messages. When the process is activated, or when it is desired that the field device 102 is brought into normal operating mode, a command may be sent to the field device 102 instructing the device 102 to exit the low power operation mode and start normal operation. For example, if the primary power source 162 generates electricity using heat as the source of electricity, then upon termination of the process, no heat will be available to generate electricity, and the device 102 can go into low-power mode and use power from the secondary power source 164. In this configuration, before restarting the process, a command may be sent to the field device 102 instructing the field device 102 to start normally operation, despite the presence of insufficient quantities of heat which is suitable for powering the device 102. Once the device 102 is operating normally, the process can be restarted. Since the process is functioning and begins to generate heat, the primary power source 162 can be used to supply electricity to the field device 102.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты воплощения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в их форме и деталях могут быть сделаны изменения без отступления от сущности и объема изобретения. По меньшей мере, один терминал электрического доступа не является тем же самым, что и для соединителей, используемых для установления контакта с первичным источником электропитания. В целях настоящей работы технологическая переменная включает любую характеристику вещества, а термин «процесс» включает природные и промышленные процессы.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that changes can be made in their form and details without departing from the spirit and scope of the invention. At least one electrical access terminal is not the same as for connectors used to establish contact with a primary power source. For the purposes of this work, a technological variable includes any characteristic of a substance, and the term “process” includes natural and industrial processes.

Claims

1. A wireless field device for use in the regulation or monitoring of an industrial process, industrial process equipment or plant for an industrial process, comprising:
- a process interface configured to control or register a process variable of a process fluid of an industrial process;
- a field device circuit associated with a process interface configured to measure or control a process parameter;
- a wireless communication circuit configured to provide wireless communications;
- a power source configured to power a wireless field device, comprising:
- removable primary power source;
- a secondary power source configured to provide power to the field device when the primary power source is removed, and
- at least one electrical access terminal is configured to provide electrical connection to the electrical circuit of the field device, and wherein the electrical access terminal is at least partially blocked by a removable primary power source.

2. The wireless field device according to claim 1, comprising a detector configured to detect removal of the primary power source or insufficient power supply to the primary power source.

3. The wireless field device according to claim 1, wherein the electrical circuit of the field device is configured to introduce a low power mode of operation when detecting a removal of the primary power source or insufficient power supply of the primary power source.

4. The wireless field device according to claim 1, wherein the at least one electrical access terminal comprises two connections for coupling to a two-wire process signal circuit.

5. The wireless field device according to claim 1, in which at least one access terminal is configured to communicate with a diagnostic device.

6. The wireless field device according to claim 5, in which the diagnostic device provides configuration commands with the wireless field device through at least one electric access terminal.

7. The wireless field device according to claim 5, in which the diagnostic device is configured to receive information related to the measured process parameter through at least one electric access terminal.

8. The wireless field device according to claim 1, comprising a process parameter sensor coupled to an electrical circuit of the wireless field device through at least one electric access terminal.

9. The wireless field device according to claim 1, wherein the primary power source comprises a battery.

10. The wireless field device of claim 1, wherein the secondary power source comprises a battery.

11. The wireless field device according to claim 1, wherein the secondary power source comprises a capacitor or supercapacitor, or a combination thereof.

12. The wireless field device according to claim 1, in which the wireless communication circuit is configured to transmit information related to the removal of the primary power source or insufficient power supply to the primary power source.

13. The wireless field device according to claim 1, containing an electrical circuit configured to enter sleep mode in response to a power outage command.

14. The wireless field device according to claim 1, wherein the secondary power source is charged from the primary power source.

15. The method of power supply of a wireless field device for use in the regulation or monitoring of an industrial process, comprising the steps of:
- providing a process interface configured to communicate with a process fluid of an industrial process;
- measuring or controlling a process parameter using a process interface;
- wireless communication with a wireless field device using a wireless communication circuit;
- power supply circuit of a wireless field device using a primary power source;
- removing the primary power source from the field device, and
- powering the field device using a secondary power source when the primary power source is removed;
- connecting the two-wire signal circuit of the process to at least one electric access terminal;
- connecting the diagnostic device to at least one access terminal.

16. The method according to clause 15, comprising detecting the removal of the primary power source or insufficient power supply by the primary power source.

17. The method according to clause 15, containing the introduction of a mode of operation with low power consumption when detecting the removal of the primary power source or insufficient power supply of the primary power source.

18. The method according to clause 15, containing the establishment of the connection of the sensor of technological parameters, at least one terminal of electrical access.

19. The method according to clause 15, containing the transfer of information related to the removal of the primary power source or to insufficient power supply to the primary power source.