ПЕРЕДАТЧИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА С БЕСПРОВОДНЫМ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКОМ С ПИТАНИЕМ ОТ КОНТУРА Российский патент 2018 года по МПК G05B19/48 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее раскрытие относится к передатчикам технологических параметров. В частности, настоящее раскрытие относится к передатчикам технологических параметров с беспроводными приемопередатчиками.

[0002] На перерабатывающих заводах, газы и жидкости направляются через различные трубопроводы и баки. Для того, чтобы управлять функционированием завода, следует контролировать текущей статус жидкостей и газов в различных участках завода, также как состояние управляемых устройств, таких как клапаны и горелки. Переменные, контролируемые для определения этих состояний, называются в основном технологическими параметрами (параметрами процесса) и могут включать в себя расходы потока, давления, дифференциальные давления, температуры, уровни в баках, положения клапанов и подобные. Эти технологические параметры предоставляются в комнату управления полевыми устройствами, известными как передатчики технологических параметров. Каждый передатчик технологического параметра включает в себя корпус передатчика, который вмещает по меньшей мере один модуль схемы, используемый для определения значения для технологического параметра. Модуль схемы определяет значение для технологического параметра на основе одного или более сигналов датчика, которые он принимает от одного или более датчиков технологических параметров, которые измеряют состояние флюида процесса или управляемого устройства. Модуль схемы также передает значение технологического параметра в комнату управления с использованием либо беспроводной связи, либо проводной связи. В некоторых случаях, модуль схемы передает технологический параметр с использованием двухпроводного контура управления процессом, который также используется для питания передатчика технологического параметра .

[0003] Одним типом системы беспроводной связи, который был использован в прошлом, является специализированный стандарт беспроводной связи, спроектированный для обеспечения передатчикам технологических параметров возможности осуществления связи со специализированными шлюзами или специализированными карманными устройствами, которые не используются вне индустрии управления процессами. Эти системы минимизируют потребление энергии, так что модуль беспроводной связи может питаться от батареи или другого локального источника или от двухпроводного контура управления процессом без воздействия на производительность передатчиков технологических параметров, соединенных с контуром управления процессом. Примеры таких модулей беспроводной связи включают в себя модули, которые используют стандарт связи WirelessHART® и которые могут быть смонтированы внутри корпуса передатчика или могут быть установлены в порт на корпусе. Другая примерная система показана в публикации заявки на патент US 2010/0145476.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Передатчик технологического параметра включает в себя схему передатчика для определения технологического параметра из сигнала датчика, произведенного с использованием датчика процесса. Схема передатчика имеет по меньшей мере один рабочий параметр. Передатчик технологического параметра также включает в себя модуль беспроводной связи, выполненный с возможностью обеспечения питанием посредством двухпроводного контура управления процессом. Модуль беспроводной связи способен осуществлять связь беспроводным образом с мобильным устройством общего назначения с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения, такого что модуль беспроводной связи может дать команду схеме передатчика изменить значение по меньшей мере одного рабочего параметра на основе беспроводного сообщения, принятого от мобильного устройства общего назначения.

[0005] Полевое устройство для промышленных процессов включает в себя схему, питаемую посредством двухпроводного контура управления процессом, которая осуществляет связь по двухпроводному контуру управления процессом с использованием протокола связи. Полевое устройство также включает в себя схему беспроводной связи, питаемую посредством двухпроводного контура управления процессом и беспроводным образом осуществляющую связь в соответствии со стандартом беспроводной связи общего назначения при использовании протокола связи.

[0006] Способ включает в себя предоставление пользовательского интерфейса на мобильном устройстве общего назначения, который идентифицирует многочисленные передатчики технологических параметров, которые установили линию связи с мобильным устройством. Ввод принимается мобильным устройством для рассылки инструкций для сохранения на многочисленных передатчиках технологических параметров. В ответ, мобильное устройство одновременно рассылает инструкции многочисленным передатчикам технологических параметров.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] Фиг. 1 является общим видом окружения управления процессом.

[0008] Фиг. 2 является видом в поперечном разрезе передатчика технологического параметра .

[0009] Фиг. 3 является блок-схемой передатчика технологического параметра в соответствии с первым вариантом осуществления.

[0010] Фиг. 4 является блок-схемой передатчика технологического параметра в соответствии со вторым вариантом осуществления.

[0011] Фиг. 5 предоставляет пример пользовательского интерфейса на мобильном устройстве общего назначения для осуществления выбора доступных передатчиков технологических параметров.

[0012] Фиг. 6 предоставляет пример пользовательского интерфейса на мобильном устройстве общего назначения для задания рабочих параметров.

[0013] Фиг. 7 предоставляет пример пользовательского интерфейса на мобильном устройстве общего назначения для передачи обновления программного обеспечения передатчикам технологических параметров.

[0014] Фиг. 8 предоставляет пример пользовательского интерфейса на мобильном устройстве общего назначения для считывания значения технологического параметра.

[0015] Фиг. 9 предоставляет схему последовательности операций способа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0016] В описании ниже, сделано различие между устройствами общего назначения и специализированными устройствами. Устройством общего назначения является устройство, которое по существу используется вне индустрии управления процессами и по факту не было спроектировано с учетом индустрии управления процессами. Спроектированными устройствами являются устройства, которые были конкретно спроектированы и изготовлены для использования в индустрии управления процессами. Аналогично, специализированным стандартом связи является стандарт, который был разработан конкретно для индустрии управления процессами, тогда как стандартом связи общего назначения является стандарт, который по существу используется вне индустрии управления процессами.

[0017] В общем, стандарт связи включает в себя совокупность физических и процедурных требований, которые реализованы для обеспечения двум или более устройствам возможности связи. Физические требования могут включать в себя частоты сигнала, число доступных каналов, должно ли быть использовано скачкообразное изменение частоты или скачкообразное изменение канала, эффективный диапазон связи, число одновременных совокупностей, которые могут поддерживаться, и схемы кодирования, например. Процедурные требования включают в себя этапы, которые выполняются для обнаружения устройств, которые доступны для соединения, установления соединения между двумя устройствами, передачи данных между устройствами, идентификации услуг, предоставляемых устройствами, запроса услуги, предоставляемой устройством, и разрыв соединения между устройствами, например. В дополнение, некоторые стандарты связи включают в себя один или более уровней протокола, тогда как каждый уровень описывает размер и содержимое сообщений, отправляемых между устройствами. Протоколы на одном уровне могут быть встроены в протоколы другого уровня.

[0018] Когда передатчик технологического параметра помещен по месту, обычно принято конфигурировать и калибровать передатчик как часть процесса ввода в эксплуатацию. Конфигурация и калибровка передатчиков может быть совершена удаленно из комнаты управления, пропуская инструкции по двухпроводному контуру управления процессом или через специализированную систему беспроводной связи. В качестве альтернативы, передатчик может быть сконфигурирован и/или откалиброван с использованием локального интерфейса оператора (LOI), предусмотренного на самом передатчике. Один примерный LOI является модулем внутри передатчика, который включает в себя LCD-экран и который принимает вводы от двух кнопок, которые обычно покрыты металлической этикеткой на корпусе передатчика.

[0019] Передатчики технологических параметров обычно имеют небольшую величину доступной для них энергии. В частности, для передатчиков технологических параметров, которые питаются посредством двухпроводного контура управления процессом, величина тока, которую передатчик технологического параметра может потребить, ограничена, так как двухпроводной контур управления процессом предоставляет только ток в 4-20мА. Так как LOI является частью передатчика, энергия, доступная для LOI, также ограничена, что приводит к ограниченной величине функциональности для LOI. К тому же, так как LOI и передатчик по существу конкурируют за доступную энергию, новая функциональность LOI требует компромисса с другими улучшениями передатчика в зоне измерительных схем датчика, микроконтроллеров, программных алгоритмов, схем связи и других. Часто, новая функциональность LOI имеет более низкий приоритет по сравнению с другими улучшениями передатчика, и этой связи, новая функциональность LOI не добавляется передатчику.

[0020] Варианты осуществления, описанные ниже, обеспечивают повышенное удобство использования и более широкую функциональность для локальных интерфейсов оператора посредством обеспечения интерфейсам возможности выполнения на мобильных устройствах общего назначения, таких как интеллектуальные телефоны и PDA, например. Приложение LOI, выполняющееся на мобильном устройстве, имеет возможность выполнения команд, характерных для передатчика, для конфигурации, контроля или калибровки передатчика или выполнения любой другой функции, обеспечиваемой передатчиком. Таким образом, приложение LOI исполняется внутри мобильного устройства общего назначения, которое по существу используется вне индустрии управления процессами. Мобильное устройство общего назначения и передатчик технологического параметра осуществляют связь с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения, такого как Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), который задан в протоколе беспроводной связи Bluetooth версии 4.1. Однако, данное изобретение не ограничивается BLE и может быть реализовано с использованием любого стандарта беспроводной связи общего или специального назначения.

[0021] Передатчики технологических параметров вариантов осуществления ниже соединены с двухпроводным контуром управления процессом, который питает передатчик технологического параметра и схему беспроводной связи общего назначения, которая реализует стандарт связи общего назначения, такой как стандарт связи Bluetooth с низким энергопотреблением. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, схема беспроводной связи общего назначения и электроника передатчика для определения значений технологических параметров объединены на одной плате внутри передатчика технологического параметра. В дополнительных вариантах осуществления, схема беспроводной связи общего назначения реализует стандарт беспроводной связи общего назначения на физическом уровне при использовании протокола управления процессами, такого как HART®, Foundation Fieldbus, Profibus и wirelessHART® на уровне приложения. Это обеспечивает беспроводной схеме общего назначения возможность эмуляции промышленных протоколов и предстать в качестве вторичного главного узла для передатчика технологического параметра.

[0022] В дополнительных вариантах осуществления, схема беспроводной связи общего назначения является автономным модулем, питаемым посредством двухпроводного контура управления процессом и соединенным последовательно между двухпроводным контуром управления процессом и модулем передатчика технологического параметра. Схема связи общего назначения управляет активным потреблением тока посредством способов схемы, интегрированных с электроникой передатчика, и в некоторых вариантах осуществления предусматривает накопитель энергии, который заряжается, когда схема связи общего назначения неактивна, и разряжается, когда схема беспроводной связи общего назначения активна.

[0023] Фиг. 1 предоставляет общий вид окружения 100 управления процессом, включающего в себя передатчики 102, 104, 106 технологических параметров и другое размещение, такое как комната 108 управления. Хотя показана одиночная комната 108 управления, специалисты в данной области техники поймут, что комната 108 управления может быть разделена на отдельные комнаты управления. Каждый из передатчиков 102, 104 и 106 технологических параметров определяет один или более технологических параметров, относящихся к технологической текучей среде, протекающей через соответствующий трубопровод или накапливаемой в соответствующем баке 110, 112 и 114. Передатчики 102, 104 и 106 технологических параметров питаются и осуществляют связь посредством двухпроводных контуров 118, 120 и 122 управления процессом, которые соединены с комнатой 108 управления. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, двухпроводными контурами 118, 120 и 122 управления процессом являются 4-20мА контуры управления, и передатчики технологических параметров осуществляют связь по контурам с использованием одного или более протоколов, таких как HART®, Foundation Fieldbus и Profibus, например. Каждый передатчик 102, 104 и 106 технологического параметра включает в себя схему беспроводной связи и антенну, для того, чтобы осуществлять связь беспроводным образом с мобильным устройством 116 общего назначения с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения, такого как Bluetooth с низким энергопотреблением. Посредством пользовательских интерфейсов на мобильном устройстве 116 общего назначения, возможно взаимодействовать с одним или более из передатчиков технологических параметров одновременно, для того, чтобы задать один или более рабочих параметров, таких как параметры конфигурации и параметры калибровки, для передатчиков технологических параметров. Кроме того, пользовательские интерфейсы на мобильном устройстве 116 общего назначения могут быть использованы для рассылки обновления программного обеспечения одному или более передатчикам технологических параметров одновременно, для того, чтобы менять инструкции, используемые передатчиками технологических параметров. В дополнение, мобильное устройство 116 общего назначения может быть использовано для контроля значений технологических параметров, сгенерированных одним или более передатчиками технологических параметров.

[0024] Фиг. 2 предусматривает вид в поперечном разрезе примера передатчика 200 технологического параметра, который принимает энергию от и осуществляет связь по двухпроводному контуру 202 управления процессом, соединенному с комнатой 204 управления. Передатчик 200 технологического параметра включает в себя электронику датчика или схему 206 датчика, электронику передатчика или схему 208 передатчика, схему 210 беспроводной связи общего назначения и компонент 212 накопителя энергии. Схема 206 датчика соединяется с датчиком 207 технологического параметра, который может быть расположен внутри отсека 217 корпуса 214 датчика или внутри элемента, вставленного в трубопровод. Схема 206 датчика размещается внутри отсека 217 датчика, который изолирован от отсека 218 передатчика из корпуса 216 передатчика для уменьшения вероятности, что флюид процесса попадет в отсек 218 передатчика. Схема 208 передатчика и схема 210 беспроводной связи общего назначения расположены внутри отсека 218 передатчика, и в соответствии с одним вариантом осуществления смонтированы на одной печатной плате 221. В этом примере, схема 208 передатчика соединена со схемой 206 датчика гибким кабелем 222, который переносит энергию в схему 206 датчика и предоставляет считанные значения от схемы 206 датчика.

[0025] Корпус 216 передатчика также включает в себя клеммный отсек 220, который включает в себя клеммный блок 223, имеющий два клеммных соединения для соединения с двухпроводным контуром 202 управления процессом. В дополнение, опциональный компонент 212 накопителя энергии смонтирован внутри клеммного отсека 220. Уплотнительная крышка 224 изолирует клеммный отсек 220 от отсека 218 передатчика чтобы опять уменьшить вероятность попадания флюида процесса в клеммный отсек 220. Сигнал по двухпроводному контуру 202 управления процессом передается в схему 208 передатчика по штырькам 226 и 228, которые выступают через уплотнительную крышку 224. В этом варианте осуществления, штырьки 230 и 232, которые также выступают через уплотнительную крышку 224, соединяют компонент 212 накопителя энергии со схемой 210 беспроводной связи общего назначения. Во время неактивных периодов, когда схема 201 беспроводной связи общего назначения неактивна, часть энергии от контура 202 управления процессом, которая проходит по штырькам 226 и 228, направляется обратно через штырьки 230 и 232 компоненту 212 накопителя энергии. В одной конфигурация, когда схема 210 беспроводной связи общего назначения активна, энергия, накопленная в компоненте 212 накопителя энергии, течет через штырьки 230 и 232 в схему 210 беспроводной связи общего назначения.

[0026] Согласно одному варианту осуществления, Фиг. 3 предоставляет блок-схему элементов передатчика 200 технологического параметра. Как показано на Фиг. 3, схема 206 датчика включает в себя память 300 датчика и обрабатывающие компоненты 302 датчика. Обрабатывающие компоненты 302 датчика и память 300 датчика принимают энергию от схемы 208 передатчика по проводникам 304 и 306 энергии, которые образую часть гибкого кабеля 222. Обрабатывающие компоненты 302 датчика включают в себя один или более компонентов схемы, которые вместе генерируют цифровые значения, представляющие вывод датчика, предоставляемый датчиком 207. Например, изменение в сопротивлении или емкости датчика 207 считывается обрабатывающими компонентами 302 датчика и преобразовывается в цифровое значение. Считанные значения могут храниться в памяти 300 датчика и/или могут быть предоставлены в схему 208 передатчика и/или схему 210 беспроводной связи общего назначения. Аналогично, значения датчика в памяти 300 датчика могут быть предоставлены в схему 208 передатчика и/или схему 210 беспроводной связи общего назначения.

[0027] Схема 208 передатчика включает в себя обрабатывающие компоненты 310 передатчика и память 312 передатчика. Память 312 передатчика включает в себя сохраненные инструкции 314, которые исполняются обрабатывающими компонентами 310 передатчика для определения технологического параметра из считанных значений, предоставленных обрабатывающими компонентами 302 датчика и/или памятью 300 датчика. В дополнение, инструкции 314 могут включать в себя инструкции для ретрансляции и смены одного или более рабочих параметров, таких как параметры 316 калибровки и параметры 318 конфигурации, которые также хранятся в памяти 312 передатчика. Для того, чтобы определить значения технологического параметра, обрабатывающие компоненты 310 передатчика используют один или более из параметров 316 калибровки и/или один или более из параметров 318 конфигурации. Примеры параметров 316 калибровки включают в себя нулевое значение, которое указывает значение вывода датчика технологического параметра, которое должно быть ассоциировано с минимальным значением технологического параметра, и значение диапазона, которое указывает изменение в значении технологического параметра для изменения в выводе датчика технологического параметра. Обрабатывающие компоненты 310 передатчика предоставляют значения технологического параметра по двухпроводному контуру 202 управления процессом либо как аналоговые значения, либо цифровые значения. Обрабатывающие компоненты 310 передатчика могут в качестве альтернативы или в дополнение предоставить значения технологического параметра в схему 210 беспроводной связи общего назначения по шине 320 данных.

[0028] Согласно этому варианту осуществления, схема 210 беспроводной связи общего назначения реализует стандарт беспроводной связи общего назначения, такой как Bluetooth с низким энергопотреблением. Схема 210 беспроводной связи общего назначения питается частично посредством двухпроводного контура 202 управления процессом. Так как обрабатывающие компоненты 310 передатчика используют двухпроводной контур 202 управления процессом для осуществления связи с блоком 204 управления, величина тока, которую схема 210 беспроводной связи общего назначения может потребить от двухпроводного контура 202 управления процессом, ограничена. Во многих вариантах осуществления, электронные компоненты, требуемые для реализации схемы беспроводной связи общего назначения, когда активны, потребляют больше тока, чем доступно по двухпроводному контуру 202 управления процессом. Чтобы это компенсировать, схема 210 беспроводной связи общего назначения собирает энергию из двухпроводного контура 202 управления процессом, когда схема 210 беспроводной связи общего назначения "неактивна", и накапливает собранную энергию в компоненте 212 накопителя энергии с использованием штырьков 230 и 232. Когда схема 210 беспроводной связи общего назначения "активна", энергия, которая была накоплена в компоненте 212 накопителя энергии, потребляется схемой 210 беспроводной связи общего назначения. Схема 210 беспроводной связи общего назначения считается "активной" при пробуждении, предварительной обработке, предварительном приеме, приеме, переходе, передаче, постобработке и подготовке к спящему режиму и считается "неактивной" или спящей во все другие моменты времени.

[0029] В этом варианте осуществления, схема 210 беспроводной связи общего назначения передает и принимает сообщения с использованием антенны 322, которая может быть напечатана на той же печатной плате 221, как и схема 210 беспроводной связи общего назначения и схема 208 передатчика. В качестве альтернативы, антенна 322 может быть помещена в корпусе антенны, выступающем из корпуса 216 передатчика, где корпус антенны может вращаться относительно корпуса 216 передатчика. Схема 210 беспроводной связи общего назначения принимает значения технологического параметра из схемы 208 передатчика и значения датчика из памяти 300 датчика и/или обрабатывающих компонентов 302 датчика. В дополнение, схема 210 беспроводной связи общего назначения может запросить, чтобы обрабатывающие компоненты 310 передатчика предоставили параметры 316 калибровки и параметры 318 конфигурации, хранящиеся в памяти 312 передатчика. Кроме того, схема 210 беспроводной связи общего назначения может дать команду обрабатывающим компонентам 310 передатчика перезаписать инструкции 314, хранящиеся в памяти 312 передатчика, новыми инструкциями, предоставленными схемой 210 беспроводной связи общего назначения. Эти новые инструкции могут быть приняты посредством антенны 322 с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения.

[0030] Схема 210 беспроводной связи общего назначения может функционировать в последовательности запроса информации запрос-ответ, в которой запросы и команды от мобильного устройства общего назначения принимаются согласно стандарту беспроводной связи общего назначения. Схема 210 беспроводной связи общего назначения интерпретирует принятые запросы/команды и предоставляет соответствующий ответ мобильному устройству общего назначения. Когда запрос является запросом текущего значения параметра 316 калибровки или параметра 318 конфигурации, схема 210 беспроводной связи общего назначения запрашивает, чтобы схема 208 передатчика предоставила конкретные параметры калибровки или параметры конфигурации. Когда запрос является запросом значения переменной управления процесса, схема 210 беспроводной связи общего назначения предоставляет значение технологического параметра, сгенерированное схемой 208 передатчика. Когда запрос является запросом считанного значения, схема 210 беспроводной связи общего назначения предоставляет одно или более из считанных значений, сгенерированных схемой 206 датчика. Когда командой является инструкция для перезаписи инструкций в памяти 312 передатчика в памяти 312, схема 210 беспроводной связи общего назначения отправляет инструкцию обрабатывающему компоненту 310 передатчика для перезаписи инструкций 314 новыми инструкциями, предоставленными схемой 210 беспроводной связи общего назначения. Когда командой является инструкция для смены значения параметра конфигурации или значения параметра калибровки, схема 210 беспроводной связи общего назначения отправляет инструкцию обрабатывающему компоненту 310 передатчика для смены соответствующего значения в памяти 312 передатчика.

[0031] Схема 210 беспроводной связи общего назначения может также быть выполнена с возможностью периодической передачи значений технологического параметра беспроводному устройству общего назначения. Схема 210 беспроводной связи общего назначения может также быть выполнена с возможностью передачи сигналов тревоги беспроводному устройству общего назначения, когда значения технологического параметра превышают определенные условия тревоги.

[0032] Схема 210 беспроводной связи общего назначения может активно объявлять существование передатчика технологического параметра посредством периодической передачи идентификатора или адреса, который уникально идентифицирует передатчик технологического параметра внутри окружения управления процессом. В качестве альтернативы, схема 210 беспроводной связи общего назначения может периодически сканировать на предмет мобильных устройств общего назначения, которые объявляют идентификатор при попытке установления линия связи. Когда мобильное устройство общего назначения желает установить линию связи с передатчиком 200 технологического параметра, схема 210 беспроводной связи общего назначения исполняет инструкции для установления такой линии связи. Эти инструкции могут включать в себя инструкции безопасности, которые верифицируют, что мобильному устройству общего назначения разрешено установить линию связи с передатчиком технологического параметра. Такие инструкции безопасности уровня линии связи могут требовать, простой идентификационной информации мобильного устройства и сравнения этой идентификационной информации со списком мобильных устройств, которые считаются доверенными и которым вследствие этого разрешено образовать линию связи с передатчиком 200 технологического параметра. В качестве альтернативы, схема 210 беспроводной связи общего назначения может требовать зашифрованный ключ от мобильного устройства, для того, чтобы аутентифицировать мобильное устройство до разрешения мобильному устройству связаться со схемой 210 беспроводной связи общего назначения.

[0033] Услуги, предоставляемые схемой 210 беспроводной связи общего назначения, могут также быть назначены трем разным уровням безопасности, включающих в себя услуги, которые требуют авторизации и аутентификации, услуги, которые требуют только аутентификации, и услуги, которые открыты всем устройствам. Например, доступ к текущим значениям технологического параметра может быть открыт всем устройствам, в то же время доступ к параметрам конфигурации и параметрам калибровки передатчика 200 технологического параметра может требовать аутентификацию устройства. Кроме того, смена параметров конфигурации, параметров калибровки или инструкций, используемых схемой передатчика, может требовать, чтобы устройство было аутентифицировано, и чтобы устройство было авторизовано для внесения таких изменений в этот конкретный передатчик технологического параметра.

[0034] В вариантах осуществления, где схема 210 беспроводной связи общего назначения использует стандарт связи Bluetooth с низким энергопотреблением, используется общий профиль атрибутов (GATT), который предоставляет правила сообщений, так что сообщения, отправленные схемой 210 беспроводной связи общего назначения эмулируют существующий промышленный протокол управления связью, такой как RS232, SPI, HART®, Foundation Fieldbus, Profibus и т.д. Используя профиль GATT, промышленные протоколы встроены в стандарт связи Bluetooth с низким энергопотреблением, такой что сообщения согласно промышленным протоколам могут быть переданы на передатчик 200 технологического параметра и приняты от него. Это обеспечивает схеме 208 передатчика возможность осуществления связи посредством схемы 210 беспроводной связи общего назначения с мобильным устройством общего назначения с использованием того же протокола, который схема 208 передатчика использует для осуществления связи с блоком 204 управления по двухпроводному контуру 202 управления процессом.

[0035] Как показано на Фиг. 3, схема 210 беспроводной связи общего назначения соединена параллельно со схемой 208 передатчика по двухпроводному контуру 202 управления процессом. На Фиг. 4, предоставлена альтернативная схема соединения, в которой схема 210 беспроводной связи общего назначения соединена последовательно со схемой 208 передатчика, так что схема беспроводной связи 210 расположена между двухпроводным контуром 202 управления процессом и схемой 208 передатчика, и вторичный двухпроводной контур 400 управления процессом предоставлен между схемой 208 передатчика и схемой 210 беспроводной связи общего назначения. На Фиг. 4, схема 210 беспроводной связи общего назначения может быть предоставлена как отдельный модуль, который вставлен между двухпроводным контуром 202 управления процессом и схемой 208 передатчика.

[0036] В конфигурации по Фиг. 4, сообщения между комнатой 204 управления и схемой 208 передатчика проходят и по двухпроводному контуру 202 управления процессом, и по вторичному двухпроводному контуру 400 управления процессом. Схема 210 беспроводной связи общего назначения пересылает сигналы между двухпроводным контуром 202 управления процессом и двухпроводным контуром 400 управления процессом. В идеальном варианте, схема 210 беспроводной связи общего назначения не модифицирует значения при их пересылке между двухпроводными контурами управления процессом.

[0037] В конфигурации по Фиг. 4, мобильное устройство общего назначения может также осуществлять связь со схемой 208 передатчика посредством схемы 210 беспроводной связи общего назначения. В частности, мобильное устройство общего назначения осуществляет связь со схемой 210 беспроводной связи общего назначения с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения, тогда как схема 210 беспроводной связи общего назначения осуществляет связь со схемой 208 передатчика по двухпроводному контуру 400 управления процессом с использованием промышленного протокола управления процессами, такими как HART®, Foundation Fieldbus или Profibus, например. В конфигурации по Фиг. 4, схема 208 передатчика не знает, исходит ли сообщение из мобильного устройства общего назначения или из блока 204 управления. В этой связи, блок 204 управления действует как первичный главный узел для схемы 208 передатчика, и схема 210 беспроводной связи общего назначения действует как вторичный главный узел для схемы 208 передатчика. Оставшиеся компоненты по Фиг. 4 идентичны компонентам по Фиг. 3 и не рассматриваются отдельно применительно к Фиг. 4.

[0038] Мобильное устройство 116 общего назначения включает в себя память, которая содержит одно или более мобильных приложений, которые могут быть выбраны для исполнения пользователем. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, одно или более мобильных приложений, хранящихся на мобильном устройстве 116 общего назначения, обеспечивают пользователю возможность взаимодействия с одним или более передатчиками технологических параметров. Такие мобильные приложения могут быть загружены с использованием беспроводного или проводного соединения между мобильным устройством 116 общего назначения и одним или более серверами. Мобильные приложения могут быть обновлены автоматически или по запросу от пользователя, так что когда создаются новые передатчики технологических параметров, передатчикам технологических параметров добавляется новая функциональность, или для передатчиков технологических параметров принимаются новые стандарты связи, мобильные приложения будут продолжать иметь возможность осуществления связи с передатчиками технологических параметров и использования преимущества любой новой функциональности, предоставляемой передатчиками технологических параметров. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, мобильные приложения предоставляют по меньшей мере такую же функциональность, предоставляемую локальным интерфейсом оператора (LOI) на передатчике технологического параметра. В дополнительных вариантах осуществления, мобильное приложение обеспечивает пользователям возможность исполнения команд для конфигурирования, контроля, калибровки или любой другой функции, допускаемой передатчиком. В некоторых вариантах осуществления, одиночное мобильное приложение предоставляет общий пользовательский интерфейс для многочисленных разных типов передатчиков.

[0039] Мобильное устройство 116 общего назначения включает в себя операционную систему, такую как Android или iOS, например, которая предоставляет инструменты визуализации, которые могут быть использованы мобильными приложениями.

[0040] Фиг. 5 предоставляет пример пользовательского интерфейса 500, предоставленного мобильным приложением на мобильном устройстве 116 общего назначения. В пользовательском интерфейсе 500, предоставлена совокупность выбираемых пиктограмм 502, 504, 506, 508, 510 и 512. Каждая пиктограмма представляет отдельный передатчик технологического параметра, который установил линию связи с мобильным устройством 116 общего назначения с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения. В пользовательском интерфейсе 500, одна или более из выбираемых пиктограмм могут быть выбраны в одно и то же время.

[0041] Фиг. 6 предоставляет пример пользовательского интерфейса 600, предоставленного мобильным приложением на мобильном устройстве 116 общего назначения, который может быть использован для задания значений для конфигурации или параметров калибровки для передатчиков, выбранных в пользовательском интерфейсе по Фиг. 5.

[0042] На Фиг. 6, поле 602 указывает, какие передатчики технологических параметров были выбраны, и поле 604 предоставляет список параметров и их ассоциированные значения, такие как параметры 606, 608 и 610, и их соответствующие значения 612, 614 и 616. Значения 612, 614 и 616 первоначально отражают значение этих параметров в выбранных передатчиках, если значение является одинаковым во всех передатчиках. Если значение не одинаково во всех передатчиках, значение оставляется пустым. Значения 612, 614 и 616 являются редактируемыми, и пользователь может ввести новые значения посредством осуществления выбора поля соответствующего значения и либо набора нового значения, либо проговаривания нового значения. Когда пользователь удовлетворен значением, заданным для каждого из параметров, новая конфигурация или калибровка значения может быть разослана выбранным передатчикам с использованием кнопки 618 "Разослать изменения". Следует отметить, что если в поле 602 выбран более, чем один передатчик, мобильное устройство 116 общего назначения будет рассылать конфигурацию или параметры калибровки на все из выбранных передатчиков технологических параметров одновременно. Рассылаемые значения отправляются вместе с командой, указывающей, что значения для конфигурации и параметров калибровки должны быть сохранены в памяти передатчика вместо существующей конфигурации/параметров калибровки. После приема этой команды, схема 210 беспроводной связи общего назначения дает команду обрабатывающим компонентам 310 передатчика сохранить новую калибровку/параметры конфигурации в памяти 312 передатчика.

[0043] Фиг. 7 предусматривает пример пользовательского интерфейса 700, предоставленного мобильным приложением на мобильном устройстве 116 общего назначения, который может быть использован для рассылки обновления программного обеспечения одному или более передатчикам технологических параметров. На Фиг. 7, поле 702 выбранных передатчиков включает в себя список передатчиков технологических параметров, которые были выбраны в пользовательском интерфейсе 500 по Фиг. 5. Поле 704 обновлений программного обеспечения включает в себя список доступных обновлений программного обеспечения для выбранного передатчика технологического параметра. Например, на Фиг. 7, доступны два обновления 706 и 708. Флажки 710 и 712 обеспечивают пользователю возможность осуществления выбора, какое из обновлений программного обеспечения должно быть разослано выбранным передатчикам технологических параметров. Когда пользователь выбирает кнопку 714 "Разослать обновления", мобильное устройство 116 общего назначения передает обновления программного обеспечения с самым ранним обновлением, которое было передано первым, и последним обновлением, которое было передано последним. Обновления программного обеспечения передаются вместе с командой, дающей команду схеме 210 беспроводной связи общего назначения пропустить обновления в схему 208 передатчика и дать команду обрабатывающим компонентам 310 передатчика сохранить обновления поверх существующих инструкций 314 в памяти 312 передатчика. Когда выбрана кнопка 714 "Разослать обновления", мобильное устройство 116 общего назначения рассылает обновления программного обеспечения каждому из выбранных передатчиков в поле 702 одновременно, тем самым обеспечивая многочисленным передатчикам технологических параметров возможность обновления с помощью одиночной рассылки от мобильного устройства 116 общего назначения.

[0044] Фиг. 8 предоставляет пример пользовательского интерфейса 800, предоставленного мобильным приложением на вычислительном устройстве 116 общего назначения, которое отображает значение одного или более технологических параметров, которые определены выбранным передатчиком. На Фиг. 8, поле 802 выбранных передатчиков указывает идентификатор передатчика технологического параметра, выбранного в пользовательском интерфейсе по Фиг. 5. Поле 804 технологического параметра включает в себя одтн или более технологических параметров, таких как технологический параметр 806 и его ассоциированное значение 808, которые последними определены выбранным передатчиком технологического параметра. Пользовательский интерфейс 800 может быть динамическим, таким что значение 808 изменяется на основе новых значений, переданных схемой 210 беспроводной связи общего назначения. Таким образом, посредством пользовательского интерфейса 800, мобильное устройство 116 общего назначения может быть использовано для контроля передатчика технологического параметра.

[0045] Фиг. 9 предоставляет способ рассылки обновлений программного обеспечения многочисленным передатчикам технологических параметров одновременно. На этапе 900, мобильное устройство общего назначения осуществляет поиск передатчиков технологических параметров, которые находятся в диапазоне мобильного устройства. Этот поиск может предусматривать прослушивание на предмет передатчиков технологических параметров, которые объявляют свой уникальный идентификатор, или посредством передачи запроса для передатчиков технологических параметров идентифицировать себя, и прослушивание на предмет ответов на этот запрос.

[0046] На этапе 902, мобильное устройство общего назначения устанавливает линию связи с каждым передатчиком технологического параметра, который он обнаружил, с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения. На этапе 904, мобильное устройство 116 предоставляет пользовательский интерфейс, который идентифицирует все из доступных передатчиков технологических параметров, такой как пользовательский интерфейс 500 по Фиг. 5.

[0047] На этапе 906, мобильное устройство 116 принимает ввод, выбирающий один или более передатчиков технологических параметров, и на этапе 908, мобильное устройство 116 отображает пользовательский интерфейс, который предоставляет список с возможностью выбора доступных обновлений программного обеспечения, такой как пользовательский интерфейс 700 по Фиг. 7. На этапе 910, мобильное устройство 116 принимает ввод, выбирающий один или более из обновлений программного обеспечения, и на этапе 912, мобильное устройство 116 рассылает выбранные обновления программного обеспечения всем из выбранных передатчиков технологических параметров одновременно. Таким образом, все из выбранных передатчиков технологических параметров принимают те же сигналы, содержащие обновления программного обеспечения, в одно и то же время.

[0048] Хотя варианты осуществления выше были описаны применительно к карманному мобильному устройству, предполагается, что для осуществления связи с передатчиком технологического параметра с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения могут быть использованы другие устройства. Эти другие устройства включают в себя устройства, которые носит пользователь, такие как очки со встроенными дисплеями и часы. В дополнение, вместо мобильных устройств для осуществления связи с передатчиком технологического параметра с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения могут быть использованы стационарные вычислительные устройства.

[0049] В дополнительных вариантах осуществления, каждый передатчик технологического параметра может иметь свои координаты размещения установки, хранящиеся в памяти 312 передатчика, и размещение и статус передатчика технологического параметра могут быть переданы мобильному устройству общего назначения и могут быть показаны пользователю посредством одного или более пользовательских интерфейсов.

[0050] В варианте осуществления выше, была описана сеть с топологией "звезда", с мобильным устройством общего назначения в качестве центрального узла в сети. В дополнительных вариантах осуществления, многосвязная сеть образована посредством образования многочисленных сетей с топологией "звезда", использующих многочисленные мобильные или стационарные устройства общего назначения, которые осуществляют связь друг с другом и передатчиками технологических параметров с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения.

[0051] В вариантах осуществления выше, были рассмотрены передатчики технологических параметров. Однако, варианты осуществления могут быть реализованы в других полевых устройствах промышленного процесса, таких как устройства управления клапанами, такие как мобильное устройство общего назначения могут быть использованы для управления состоянием полевого устройства посредством осуществления связи со схемой беспроводной связи общего назначения в полевом устройстве с использованием стандарта беспроводной связи общего назначения.

[0052] Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что изменения могут быть сделаны в форме и деталях без отступления от сущности и объема данного изобретения.

Передатчик технологического параметра включает в себя схему передатчика для определения технологического параметра из сигнала датчика, произведенного с использованием датчика процесса. Схема передатчика имеет рабочий параметр. Передатчик технологического параметра также включает в себя модуль беспроводной связи, выполненный с возможностью обеспечения питанием посредством двухпроводного контура управления процессом и связи с мобильным устройством. Модуль беспроводной связи может дать команду схеме передатчика изменить значение рабочего параметра на основе сообщения, принятого от мобильного устройства. Компонент накопителя энергии накапливает энергию из двухпроводного контура управления процессом, когда схема беспроводной связи неактивна, и предоставляет дополнительную энергию для схемы беспроводной связи, когда она активна. Обеспечивается возможность питания схемы беспроводной связи. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Передатчик технологического параметра, содержащий:

схему передатчика для определения технологического параметра из сигнала датчика, сформированного с использованием датчика процесса, причем схема передатчика имеет по меньшей мере один рабочий параметр;

модуль беспроводной связи, выполненный с возможностью питания посредством двухпроводного контура управления процессом и способный осуществлять связь беспроводным образом с мобильным устройством с использованием стандарта беспроводной связи, так что модуль беспроводной связи может дать команду схеме передатчика изменить значение по меньшей мере одного рабочего параметра на основе беспроводного сообщения, принятого от мобильного устройства;

причем передатчик технологического параметра дополнительно содержит компонент накопителя энергии, обеспечивающий дополнительное питание к модулю беспроводной связи; и

причем компонент накопителя энергии накапливает энергию из двухпроводного контура управления процессом, когда схема беспроводной связи неактивна, и предоставляет дополнительную энергию схеме беспроводной связи, когда схема беспроводной связи активна.

2. Передатчик технологического параметра по п. 1, дополнительно содержащий корпус, при этом схема передатчика и модуль беспроводной связи находятся внутри корпуса.

3. Передатчик технологического параметра по п. 1, в котором модуль беспроводной связи соединен последовательно между двухпроводным контуром управления процессом и схемой передатчика.

4. Передатчик технологического параметра по п. 1, в котором стандарт беспроводной связи разрешает множеству передатчиков технологических параметров осуществлять связь с мобильным устройством в одно и то же время.

5. Передатчик технологического параметра по п. 4, дополнительно содержащий память, хранящую операционные инструкции для определения значений технологического параметра из значений датчика и инструкции для перезаписи операционных инструкций новыми операционными инструкциями, принятыми с использованием стандарта беспроводной связи.

6. Передатчик технологического параметра по п. 5, причем передатчик технологического параметра принимает новые операционные инструкции, когда новые операционные инструкции рассылаются мобильным устройством к множеству передатчиков технологических параметров в одно и то же время.

7. Передатчик технологического параметра по п. 1, в котором стандарт беспроводной связи предоставляет уровень протокола, который обеспечивает возможность эмуляции протокола связи, используемого в двухпроводном контуре управления процессом.

8. Передатчик технологического параметра по п. 1, в котором по меньшей мере один рабочий параметр содержит нулевое значение.

9. Передатчик технологического параметра по п. 1, в котором по меньшей мере один рабочий параметр содержит значение диапазона.

10. Полевое устройство для промышленных процессов, содержащее:

схему, питаемую посредством двухпроводного контура управления процессом, которая осуществляет связь по двухпроводному контуру управления процессом с использованием протокола связи; и

схему беспроводной связи, питаемую посредством двухпроводного контура управления процессом и беспроводным образом осуществляющую связь в соответствии со стандартом беспроводной связи при использовании протокола связи;

причем полевое устройство для промышленных процессов содержит передатчик технологического параметра и упомянутая схема определяет значение технологического параметра на основании сигналов, генерируемых датчиком;

полевое устройство для промышленных процессов дополнительно содержит компонент накопителя энергии, расположенный в передатчике технологического параметра и предоставляющий дополнительную энергию схеме беспроводной связи; и

причем компонент накопителя энергии накапливает энергию из двухпроводного контура управления процессом, когда схема беспроводной связи неактивна, и предоставляет дополнительную энергию схеме беспроводной связи, когда схема беспроводной связи активна.

11. Полевое устройство для промышленных процессов по п. 10, в котором протокол связи является характерным для систем управления процессом.

12. Полевое устройство для промышленных процессов по п. 11, в котором стандарт беспроводной связи содержит стандарт, который используется беспроводными устройствами, которые по существу используются вне систем управления процессом.

13. Полевое устройство для промышленных процессов по п. 10, в котором схема содержит память, содержащую параметры калибровки для калибровки передатчика технологического параметра, и в котором схема беспроводной связи может задать параметры калибровки на основе беспроводных сигналов, принятых с использованием стандарта беспроводной связи.

14. Полевое устройство для промышленных процессов по п. 10, в котором схема содержит память, содержащую инструкции для определения значений технологического параметра, и в котором схема беспроводной связи может сменить инструкции в памяти на основе сообщений, одновременно рассылаемых множеству передатчиков технологических параметров с использованием стандарта беспроводной связи.