ПРИБОРНОЕ ОСНАЩЕНИЕ ПРОЦЕССА С БЕСПРОВОДНЫМ КОНФИГУРИРОВАНИЕМ Российский патент 2019 года по МПК G08C17/02 H04Q9/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] В промышленных установках системы управления используются для контроля и управления производственными запасами промышленных и химических процессов и т.п. Обычно, система управления выполняет эти функции с использованием полевых (промышленных) устройств, распределенных в ключевых местоположениях в промышленном процессе и соединенных со схемами управления в диспетчерской управляющим контуром или сегментом процесса. Термин «полевое устройство» относится к любому устройству, которое выполняет некоторую функцию в распределенной системе управления или системе контроля процесса, включающему в себя все устройства, используемые в системе контроля и управления измерениями промышленных процессов.

[0002] Полевые устройства используются в контрольно-измерительной индустрии процессов для множества целей. Обычно, такие полевые устройства имеют упрочненную для условий эксплуатации оболочку, поэтому они могут быть установлены вне помещения в относительно жестких условиях эксплуатации и могут выдерживать климатические крайние значения температуры, влажности, вибраций, механических ударов, и т.д. Эти полевые устройства могут также работать с относительно малым энергопотреблением. Например, некоторые полевые устройства способны работать только на энергии, которую они принимают через коммуникационный контур или сегмент процесса, иногда с рабочим током около или меньше 20 миллиампер.

[0003] Некоторые полевые устройства измеряют характеристику процесса и вычисляют и передают переменную процесса, связанную с измерением. Эти передатчики переменных процесса могут быть использованы для обеспечения информации для диспетчерской или станции управления в отношении температуры, давления, расхода, pH, мутности, уровня или любых других подходящих переменных процесса.

[0004] В некоторых примерах, может быть полезным обеспечить указание переменной процесса рядом с конечным управляющим устройством или отобразить информацию от одного или нескольких передатчиков, которые установлены в относительно недоступных местоположениях. В таких примерах используют полевое устройство, известное как дистанционный указатель. Дистанционный указатель может быть расположен где угодно вдоль управляющего контура или сегмента процесса для обеспечения возможности отображения информации повсюду, где она требуется. В некоторых примерах, дистанционный указатель может также выполнить основные арифметические операции в отношении переменной (переменных) процесса, таким образом, указываемая величина может быть вычисленным значением.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Обеспечен способ автоматического конфигурирования дистанционного указателя. Этот способ включает в себя размещение дистанционного указателя в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния работающего полевого устройства. Информация конфигурирования беспроводным способом передается между дистанционным указателем и полевым устройством. Обеспечивают соединение дистанционного указателя для приема информации о процессе. Информацию о процессе принимают через это соединение и отображают на устройстве отображения дистанционного указателя. Обеспечено также полевое устройство и дистанционный указатель.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] Фиг. 1 является схематичным видом системы контроля процесса, с которой варианты осуществления настоящего изобретения являются особенно полезными.

[0007] Фиг. 2 является блок-схемой передатчика переменных процесса согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0008] Фиг. 3 является видом в перспективе дистанционного указателя согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0009] Фиг. 4 является схематичным видом дистанционного указателя, показанного на фиг. 3.

[0010] Фиг. 5А является схематичным видом дистанционного указателя, выполненного с возможностью отображения информации о переменных процесса от полевого устройства согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0011] Фиг. 5В является схематичным видом полевого устройства и дистанционного указателя, соединенного с коммуникационным контуром или сегментом процесса.

[0012] Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа конфигурирования дистанционного указателя согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0013] Фиг. 7 является блок-схемой полевого устройства согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0014] Фиг. 8 является блок-схемой полевого устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0015] Конфигурирование управляющего оборудования процесса может быть устрашающей процедурой, в которой очень вероятны человеческие ошибки. Процедура конфигурирования для дистанционных указателей обычно требует значительного объема знаний, специфических для конкретного продукта. Кроме того, процедура конфигурирования требует, чтобы технический специалист, конфигурирующий дистанционный указатель, точно следовал инструкциям изготовителя полевого устройства и/или дистанционного указателя. Варианты осуществления настоящего изобретения, изложенные ниже, в общем, облегчают конфигурирование дистанционного указателя, даже если одно или несколько полевых устройств, чья информация о переменных процесса будет указываться, в данный момент функционирует в среде управления процессом. Соответственно, поскольку одно или несколько полевых устройств могут быть в данный момент вовлеченными в важные аспекты управления процессом, важно, чтобы функция управления процессом не прерывалась для конфигурирования дистанционного указателя. Дополнительно, поскольку полевое устройство может быть расположено в относительно недоступном местоположении, значительные физические взаимодействия с работающим полевым устройством являются нежелательными.

[0016] Фиг. 1 является схематичным видом системы контроля процесса, с которой варианты осуществления настоящего изобретения являются особенно полезными. Система 10 включает в себя источник 12 питания, который может быть известным 24-вольтовым источником питания, который питает энергией управляющий контур или сегмент 14 процесса через согласователь 16 электропитания с оконечной нагрузкой. Управляющий контур или сегмент 14 процесса работает согласно известному коммуникационному протоколу процесса, такому как протокол FOUNDATION^TM Fieldbus, протокол «Магистральный адресуемый дистанционный преобразователь» (Highway Addressable Remote Transducer - HART^®), протокол PROFIBUS, или любой другой подходящий коммуникационный протокол процесса. Некоторые коммуникационные протоколы процессов способны эффективно работать в ситуации с ограничением по энергии таким образом, чтобы электрическая энергия контура или сегмента находилась на таком низком уровне, чтобы она могла проходить во взрывоопасные или высоколетучие среды процессов без нарушения безопасности таких сред. Дополнительно, некоторые коммуникационные протоколы процессов также обычно работают более эффективно для решения контрольно-измерительных задач процессов, чем сетевой протокол передачи данных. Наконец, по меньшей мере некоторые коммуникационные протоколы процессов, такие как FOUNDATION^TM Fieldbus и HART^®, способны полностью запитать энергией полевые устройства, присоединенные к таким коммуникационным контурам или сегментам процесса. Соответственно, присоединенные полевые устройства могут быть способными работать только на энергии, принимаемой через среды передачи данных, с которыми они соединены. Более того, по меньшей мере некоторые коммуникационные протоколы процессов используют беспроводную связь, такую как беспроводная связь по стандарту IEC 62591 (Беспроводный HART). В таких вариантах осуществления, в то время как полевое устройство соединено с возможностью связи с беспроводной сетью связи процесса, не существует физического соединения между беспроводной сетью связи процесса и полевым устройством.

[0017] На фиг. 1, многоканальные температурные передатчики 18 и 20 соединены с управляющим контуром или сегментом 14 процесса и обеспечивают информацию, связанную с температурой процесса, через коммуникационный контур или сегмент 14 процесса. Дополнительно, передатчик 22 давления процесса также выполнен с возможностью измерения переменного давления процесса и передачи информации о давлении процесса через управляющий контур или сегмент 14 процесса. Дистанционный указатель 24 также соединен с коммуникационным контуром или сегментом 14 процесса и выполнен с возможностью отображения информации о переменных процесса, связанной с многоканальными температурными передатчиками 18 и 20, а также с передатчиком 22 давления процесса. После надлежащего конфигурирования, дистанционный указатель 24 способен идентифицировать и/или принимать информацию о переменных процесса, доступную в коммуникационном контуре или сегменте 14 процесса, которую дистанционный указатель 24 может отобразить. После детектирования/ приема такой информации, дистанционный указатель 24 отображает информацию, указывающую на переменную (переменные) процесса, на устройстве отображения дистанционного указателя. Обычно, устройство отображения является цифровым устройством отображения сравнительно общего назначения, таким как жидкокристаллический дисплей. Дополнительно, подобно полевым устройствам 18, 20 и 22, дистанционный указатель 24, в некоторых вариантах осуществления, также способен полностью питаться энергией от коммуникационного контура или сегмента 14 процесса.

[0018] Современные технологии для конфигурирования дистанционного указателя 24 обычно требуют, чтобы пользователь или технический специалист вручную сконфигурировал дистанционный указатель 24 для парного соединения или, иначе, связывания дистанционного указателя с одним или несколькими полевыми устройствами, которые присоединены к процессу. Как указано выше, эти ручные операции являются потенциально склонными к ошибкам и могут быть тщетными.

[0019] Варианты осуществления настоящего изобретения, в общем, обеспечивают существенно улучшенную систему и способ для конфигурирования дистанционных указателей. Аспекты настоящего изобретения могут быть реализованы в улучшенных полевых устройствах, а также в улучшенных дистанционных указателях. Дополнительно, варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя способ для парного соединения или, иначе, связывания дистанционного указателя с одним или несколькими полевыми устройствами.

[0020] Фиг. 2 является блок-схемой полевого устройства, такого как передатчик переменных процесса, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Передатчик 50 переменных процесса может быть любым из передатчиков 18, 20 или 22 переменных процесса, показанных на фиг. 1, или любым другим передатчиком переменных процесса. Передатчик 50 переменных процесса включает в себя коммуникационные схемы 52 процесса, которые соединены с коммуникационным контуром или сегментом 14 процесса через множество проводников 54, 56. Дополнительно, модуль 58 питания также соединен с проводниками 54, 56. Модуль 58 питания, в некоторых вариантах осуществления, выполнен с возможностью приема питающей энергии от проводников 54, 56 и обеспечивает подходящую энергию для других компонентов внутри передатчика 50 переменных процесса, что указано стрелкой 60 с обозначением «Ко всем». Передатчик 50 переменных процесса включает в себя контроллер 62, соединенный с коммуникационными схемами 52 процесса таким образом, что контроллер 62 способен передавать информацию о переменных процесса, а также другую информацию, через коммуникационный контур или сегмент процесса с использованием коммуникационных схем 52 процесса. Контроллер 62 может включать в себя подходящую память 64 (или может быть соединен с ней), которая может хранить данные программ, а также данные процесса. Память 64 может включать в себя энергозависимую и/или энергонезависимую память. В одном варианте осуществления, контроллер 62 является микропроцессором с подходящей памятью 64 для программного исполнения ряда шагов программы. Эти шаги выполняются контроллером 62 для обеспечения его функции как передатчика переменных процесса. Дополнительно, в памяти 64 также хранятся дополнительные шаги, подлежащие исполнению контроллером 62 для обеспечения автоматического беспроводного конфигурирования дистанционного указателя согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0021] Передатчик 50 переменных процесса также включает в себя измерительные схемы 66, которые соединены с одним или несколькими датчиками 68 для восприятия переменной процесса. Датчик (датчики) 68 может быть расположен внутри передатчика 50 переменных процесса, например, датчик давления может быть расположен внутри передатчика давления процесса, или может быть расположен за пределами передатчика 50 переменных процесса и соединен с ним через подходящее проводное соединение; например, датчик температуры может быть расположен в термокамере и соединен с измерительными схемами 66 через подходящее проводное соединение. Измерительные схемы 66 включают в себя, в некоторых вариантах осуществления, один или несколько аналого-цифровых преобразователей, а также подходящие схемы линеаризации и/или усиления. Измерительные схемы 66 обеспечивают указание одного или нескольких воспринимаемых аналоговых значений для контроллера 62 в форме цифрового сигнала. Контроллер 62 принимает цифровой сигнал от измерительных схем 66 и программно вычисляет одну или несколько переменных процесса, к которым может быть обеспечен доступ через коммуникационный контур или сегмент 14 процесса.

[0022] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, передатчик 50 переменных процесса включает в себя приемопередатчик 70 радиосвязи на короткие расстояния (NFC). NFC-приемопередатчик 70 соединен с контроллером 62 таким образом, что контроллер 62 способен обмениваться данными согласно известным технологиям радиосвязи на короткие расстояния. NFC-приемопередатчик 70, в некоторых вариантах осуществления, выполнен с возможностью питания энергией пассивной NFC-метки или устройства, которое расположено в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния NFC-приемопередатчика 70. Соответственно, такая пассивная метка может не получать независимого электропитания тогда, когда она обменивается данными с NFC-приемопередатчиком 70. Дополнительно, NFC-приемопередатчик 70 может обеспечить возможность взаимодействия с передатчиком 50 переменных процесса через другие устройства с радиосвязью на короткие расстояния, такие как смартфоны, планшеты, или портативные конфигураторы. В то время как варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны, в общем, в отношении активного NFC-приемопередатчика, питающего энергией пассивную NFC-метку, определенно предполагается, что варианты осуществления могут быть применены на практике с использованием двух «активных» NFC-приемопередатчиков, обменивающихся данными друг с другом. Дополнительно, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены на практике, когда NFC-приемопередатчик полевого устройства является пассивным и питается энергией от активной NFC в другом устройстве, таком как беспроводной шлюз, что позволяет обеспечить некоторый тип конфигурирования полевого устройства через беспроводный шлюз.

[0023] В некоторых вариантах осуществления, передатчик 50 переменных процесса может включать в себя дополнительный беспроводный коммуникационный модуль 72, который может обеспечить передатчику 50 переменных процесса возможность связи с большей дальностью действия, чем дальность действия, возможная с использованием NFC-приемопередатчика 70. Например, дополнительный беспроводной коммуникационный модуль 72, в некоторых вариантах осуществления, может обмениваться данными на частоте 2,4 ГГц с другим беспроводным устройством. Примеры технологий беспроводной связи, которые используют частоту 2,4 ГГц, включают в себя известные протоколы Bluetooth и WiFi. Использование как NFC-приемопередатчика 70, так и дополнительного беспроводного коммуникационного модуля 72 обеспечивает передатчику 50 переменных процесса возможность парного соединения или, иначе, надежного конфигурирования связи с внешним устройством, таким как дистанционный указатель, и, затем, обмена данными со спаренным внешним устройством с использованием дополнительного беспроводного коммуникационного модуля.

[0024] Фиг. 3 является видом в перспективе дистанционного указателя согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Однако следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы на практике с любым устройством, способным дистанционно указывать информацию о процессе от полевого устройства или из управляющего контура или сегмента процесса. Дополнительно, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы на практике с использованием любого устройства, которое использует NFC-взаимодействие для упрощения более сложного взаимодействия. Например, сложная конфигурация/ система может быть упрощена там, где полевое устройство обменивается данными с другим полевым устройством, системой управления, или портативным конфигуратором, и т.д. В еще одном примере, полевое устройство с аналоговым входом (analog input - AI) может быть выполнено с возможностью использования аналогового выхода (analog output - AO) другого устройства в качестве этого аналогового входа. Такая конфигурация может быть несколько сложной, но эта сложность может быть уменьшена посредством совместного использования NFC-данных такими полевыми устройствами.

[0025] Согласно одному варианту осуществления, дистанционный указатель 100 включает в себя прочный корпус 102, который делает дистанционный указатель 100 подходящим для использования вне помещения. Дистанционный указатель 100 включает в себя устройство 103 отображения, которое обеспечивает информацию, связанную с одним или несколькими полевыми устройствами, обменивающимися данными через управляющий контур или сегмент процесса или другую сеть контроля процесса. В одном варианте осуществления, дистанционный указатель 100 способен указывать информацию, связанную с множеством полевых устройств, указывая такую информацию в связи с меткой устройства или идентификатором полевого устройства и выбираемыми техническими единицами. В таких вариантах осуществления, данные могут прокручиваться или, иначе, отображаться последовательно, по желанию. Более того, дистанционный указатель 100 может выполнить некоторые элементарные операции в отношении выбранной информации о полевых устройствах, например, вычисление общего расхода, общей массы, или объема, с течением времени. Дополнительно, посредством тщательного проектирования схем внутри дистанционного указателя 100 и корпуса 102, дистанционный указатель 100 может быть аттестован для множества потенциально опасных местоположений. Такие аттестации включают в себя аттестацию по стандарту организации factory mutual (E5), а также аттестацию по стандарту искробезопасности I5/IE для класса 1, часть 1. Дополнительные аттестации включают в себя аттестацию E6 Канадской ассоциации стандартизации (Canadian Standards Association - CSA) по взрывобезопасности для класса 1, часть 1, а также аттестацию по стандарту искробезопасности I6/IF для класса 1, часть 1. Кроме того, также может быть обеспечена аттестация по европейским стандартам, таким как стандарт взрывобезопасности Atex E1. Соответственно, пользователи дистанционного указателя 100 могут специфицировать дистанционный указатель 100 для использования во множестве воспринимающих местоположений. Дистанционный указатель 100 предпочтительно включает в себя пару резьбовых торцевых заглушек 105, 107, которые обеспечивают доступ к внутренней части дистанционного указателя 100. Дополнительно, обеспечена одна или несколько трубок 109 электропроводки для приема электропроводки процесса, в проводных вариантах осуществления процесса.

[0026] Фиг. 4 является схематичным видом дистанционного указателя 100 (показанного на фиг. 3). Дистанционный указатель 100 включает в себя корпус 102, содержащий коммуникационные схемы 104 процесса, модуль 106 питания, контроллер 108, и память 110. В то время как эти компоненты могут быть такими же или подобными компонентам, используемым в передатчике 50 переменных процесса, они не обязательно являются такими же, и поэтому используются отдельные ссылочные позиции. Однако в показанном варианте осуществления, коммуникационные схемы 104 процесса дистанционного указателя 100 выполнены с возможностью соединения с переменным контуром или сегментом процесса через множество проводников 112, 114. Конечно, в вариантах осуществления, которые используют беспроводную связь, проводники 112, 114 могут быть ненужными. Дополнительно, модуль 106 питания также соединен с проводниками 112, 114 для обеспечения рабочей энергии для компонентов дистанционного указателя 100, как указано стрелкой с обозначением «Ко всем». В беспроводном варианте осуществления, модуль питания может включать в себя аккумуляторную батарею или другое устройство электропитания. Контроллер 108, в некоторых вариантах осуществления, является микропроцессором, который выполнен с возможностью использования коммуникационных схем 104 процесса для идентификации или приема информации о переменных процесса, обеспечиваемой в управляющем контуре или сегменте процесса, которую дистанционный указатель 100 может отобразить. Контроллер 108 может включать в себя подходящую память 110 (или может быть соединен с ней) для хранения программных команд, а также информации конфигурирования, связанной с информацией о переменных процесса, которую дистанционный указатель 100 может отобразить. Дополнительно, дистанционный указатель 100 включает в себя устройство 120 отображения, соединенное с контроллером 108, таким образом, дистанционный указатель 100 может обеспечить визуальное указание информации о переменных процесса. В некоторых вариантах осуществления, устройство 120 отображения может быть жидкокристаллическим дисплеем. Однако варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены на практике с использованием любой подходящей технологии отображения, в том числе светодиодных (LED) устройств отображения, электронных чернил, вакуумных люминесцентных дисплеев (vacuum fluorescent display - VFD), технологии органических светодиодов (organic light-emitting diode - OLED) или любой другой подходящей технологии.

[0027] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, дистанционный указатель 100 включает в себя метку 130 радиосвязи на короткие расстояния (NFC). В одном варианте осуществления, метка 130 радиосвязи на короткие расстояния является пассивной меткой, которая выполнена с возможностью приема энергии не от источника внутри дистанционного указателя 100, а от внешнего источника, такого как NFC-приемопередатчик 70 (показан на фиг. 2). В таком варианте осуществления, пассивная NFC-метка 130 содержит идентифицирующую информацию, связанную с дистанционным указателем 100, таким образом, обеспечение идентифицирующей информации для полевого устройства обеспечит то, что полевое устройство автоматически сконфигурирует обмен данными процесса с дистанционным указателем 100 после соответствующего присоединения дистанционного указателя 100 к тому же самому коммуникационному контуру или сегменту процесса (проводному или беспроводному), к которому присоединено полевое устройство. Альтернативно, полевой указатель может быть выполнен с возможностью прямого соединения (т.е. беспроводным способом) с полевым устройством для отображения информации о процессе полевого устройства. Однако варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя обеспечение полностью активного приемопередатчика радиосвязи на короткие расстояния внутри дистанционного указателя 100. В таком варианте осуществления, NFC-приемопередатчик может быть, в общем, соединен с контроллером 108, и это указано пунктирной линией 132. Таким образом, контроллер 108 может иметь доступ к информации, хранимой внутри NFC-приемопередатчика. Дополнительно, дистанционный указатель 100 может включать в себя дополнительный беспроводный коммуникационный модуль 140, обеспечивающий дистанционному указателю 100 возможность связи согласно беспроводной технологии связи с большей дальностью действия, такой как технология связи, работающая на частоте 2,4 ГГц, такая как Bluetooth или Wi-Fi. Такая связь может быть полезной в вариантах осуществления, где обмен данными между одним или несколькими полевыми устройствами и дистанционным указателем 100 является ограниченным.

[0028] Фиг. 5А является схематичным видом дистанционного указателя, выполненного с возможностью отображения информации о переменных процесса от полевого устройства согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Полевое устройство 200 может быть в данный момент вовлеченным в восприятие и обеспечение информации о переменных процесса в работающем коммуникационном контуре или сегменте процесса. Как показано в блоке 202, такой обмен данными процесса может включать в себя протоколы FOUNDATION^TM Fieldbus, HART^®, или любой другой проводной или беспроводной коммуникационный протокол процесса. Дистанционный указатель 204 сначала находится в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния полевого устройства 200. Например, эта близость в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния может составлять порядка одного фута (0,305 м) или менее. Соответственно, дистанционный указатель 204 не является физически соединенным с коммуникационным контуром или сегментом процесса и, соответственно, не питается энергией. После достижения требуемой близости, приемопередатчик радиосвязи на короткие расстояния полевого устройства 200 питает энергией и взаимодействует с пассивной меткой радиосвязи на короткие расстояния дистанционного указателя 204. В некоторых вариантах осуществления, полевое устройство 200 может обеспечить визуальное указание того, что обмен данными происходит через приемопередатчик радиосвязи на короткие расстояния. Например, один или несколько указателей на полевом устройстве 200, например, светодиоды 206, 208, могут вспыхивать, указывая на статус. Например, вспыхивающий красный свет на полевом устройстве может указывать на то, что полевое устройство в данный момент обменивается данными с использованием приемопередатчика радиосвязи на короткие расстояния. Альтернативно, вспыхивающий красный свет может указывать на то, что полевое устройство в данный момент подвергается конфигурированию. Зеленый указатель может указывать на то, что полевое устройство завершило обмен данными с использованием радиосвязи на короткие расстояния и полностью вовлечено в решение задачи контроля и/или обмена данными процесса. Альтернативно, зеленый указатель может просто указывать на то, что устройство полностью сконфигурировано.

[0029] После достижения близости в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния, метка радиосвязи на короткие расстояния или приемопередатчик дистанционного указателя 204 будет обеспечивать информацию конфигурирования для полевого устройства 200. Эта информация конфигурирования интерпретируется полевым устройством 200, таким образом, полевое устройство 200 может сконфигурировать само себя для трансляции информации о переменных процесса к этому конкретному дистанционному указателю 204. Однако варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя обратный обмен данными, в котором полевое устройство 200 взаимодействует через свой приемопередатчик радиосвязи на короткие расстояния для записи или, иначе, сохранения информации, указывающей на него самого, в дистанционном указателе 204. Таким образом, дистанционный указатель 204 может затем идентифицировать информацию в управляющем контуре или сегменте процесса, передаваемую этим конкретным полевым устройством, таким образом, эта информация может быть отображена локально на дистанционном указателе 204. В любом случае, близость NFC используется для вовлечения в совместный обмен данными между полевым устройством и дистанционным указателем, таким образом, когда дистанционный указатель соединится затем с тем же самым коммуникационным контуром или сегментом процесса, с которым также соединено полевое устройство 200, дистанционный указатель 204 будет автоматически отображать информацию о переменных процесса от полевого устройства 200. Альтернативно, полевой индикатор может соединяться беспроводным способом с полевым устройством и отображать информацию о процессе полевого устройства.

[0030] Фиг. 5В является схематичным видом полевого устройства 200 и дистанционного указателя 204, соединенных с коммуникационным контуром или сегментом 14 процесса. После NFC-конфигурирования, показанного на фиг. 5А, на фиг. 5В дистанционный указатель 204 является теперь полностью сконфигурированным. Дистанционный указатель 204 будет теперь принимать трансляции от полевого устройства 200, а также от любых других устройств, для которых дистанционный указатель 204 был сконфигурирован. Это конфигурирование дистанционного указателя 204, таким образом, произошло без необходимости какого-либо ввода техническим специалистом информации, связанной с полевым устройством 200 или какими-либо другими конфигурируемыми полевыми устройствами.

[0031] Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа конфигурирования дистанционного указателя согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Способ 300 начинается в блоке 302, где дистанционный указатель доставляют на расстояние близости в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния от полевого устройства. Близость в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния является любой дальностью, которая является достаточной для обеспечения возможности радиосвязи на короткие расстояния между дистанционным указателем и полевым устройством. В одном примере, эта близость составляет один фут или менее. Однако в вариантах осуществления, где оба NFC-устройства являются активными, возможны большие дальности. Далее, в блоке 304, информация конфигурирования передается между полевым устройством и дистанционным указателем. Как указано выше, в одном варианте осуществления, полевое устройство будет считывать информацию конфигурирования с дистанционного указателя и затем конфигурировать само себя для трансляции информации через коммуникационный контур или сегмент процесса, с которым оно соединено, к дистанционному указателю. В блоке 306, соединение радиосвязи на короткие расстояния прекращается. Это разъединение происходит обычно просто в форме перемещения дистанционного указателя за пределы близости в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния. Однако варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя нажатие или иное взаимодействие технического специалиста с элементом пользовательского интерфейса полевого устройства или дистанционного указателя для подтверждения окончания сеанса. Далее, в блоке 308, дистанционный указатель соединяется с коммуникационным контуром или сегментом процесса. В одном варианте осуществления, это тот же самый коммуникационный контур или сегмент процесса, что и коммуникационный контур или сегмент процесса, в котором работает полевое устройство. Однако в вариантах осуществления, где дистанционный указатель включает в себя возможности дополнительных протоколов беспроводной связи, таких как Bluetooth или Wi-Fi, дистанционный указатель может не соединяться с тем же самым коммуникационным контуром или сегментом процесса, с которым соединено полевое устройство, а может просто соединиться с любым коммуникационным контуром или сегментом процесса, который может обеспечить достаточную энергию для работы дистанционного указателя, или указатель может иметь собственный источник энергии (т.е. аккумуляторную батарею). Конечно, в таком варианте осуществления может также потребоваться, чтобы само полевое устройство включало в себя подходящий беспроводной коммуникационный модуль (или имело с ним соединение), чтобы информация о переменных процесса могла передаваться к дистанционному указателю посредством протокола Bluetooth или Wi-Fi. Далее, в блоке 310, отображают информацию о переменных процесса, для которой дистанционный указатель был сконфигурирован. Как указано выше, дистанционный указатель может отображать информацию о переменных процесса, связанную с множеством полевых устройств, а также обеспечить элементарные операции в отношении такой информации о переменных процесса для отображения вычисленных значений, таких как массовый расход или общий объем в единицу времени.

[0032] Дополнительным признаком вариантов осуществления настоящего изобретения, где дистанционный указатель включает в себя необязательный дополнительный модуль беспроводного протокола, такого как Bluetooth или Wi-Fi, является то, что дополнительные устройства могут быть использованы для взаимодействия с дистанционным указателем. Например, смартфон или планшет с возможностями радиосвязи на короткие расстояния может быть использован для взаимодействия с дистанционным указателем для автоматического парного соединения дистанционного указателя со смартфоном или планшетом, таким образом, могут быть выполнены дополнительные операции, связанные с дистанционным указателем, без обмена данными через коммуникационный контур или сегмент процесса. Например, может быть настроено вычисление, выполняемое дистанционным указателем, могут быть изменены единицы, выбранные для отображения, или может быть выполнена любая другая подходящая модификация с использованием пользовательского интерфейса смартфона или планшета для взаимодействия с процессором дистанционного указателя. Дополнительно, смартфон или планшет может быть также использован для отображения информации о процессе, для которой сконфигурирован дистанционный указатель. Более того, смартфон или планшет может быть использован для диагностики и/или ремонта указателя или приборного оснащения процесса с использованием беспроводных протоколов с большей дальностью действия.

[0033] Обеспечение NFC-приемопередатчика в полевом устройстве обеспечивает дополнительные признаки кроме автоматического конфигурирования дистанционных указателей. Например, смартфон, планшет или другое подходящее устройство с возможностями радиосвязи на короткие расстояния могут быть использованы для взаимодействия с полевым устройством для отображения информации о процессе от полевого устройства. Дополнительно, смартфон, планшет или другое подходящее устройство могут быть использованы для конфигурирования, подготовки, диагностики, ремонта или другой настройки полевого устройства с использованием NFC-связи.

[0034] Схемы и метки радиосвязи на короткие расстояния могут быть объединены с полевыми устройствами или дополнительными устройствами или добавлены к ним любым подходящим способом. В одном варианте осуществления, показанном на фиг. 7, множественные схемы 402, 404, и 406 радиосвязи на короткие расстояния встроены в соответствующие подкомпоненты 408, 410, и 412 полевого устройства 400. После полной сборки полевого устройства 400 у изготовителя и подключения электропитания, контроллер 62, через NFC-приемопередатчик 70, обменивается данными с каждым подкомпонентом 408, 410, и 412 для определения того, соответствуют ли подкомпоненты, присутствующие в полевом устройстве 400, конфигурации, которая была специфицирована для полевого устройства 400. Например, подкомпонент 408 может быть коммуникационным подкомпонентом процесса, который обеспечивает обмен данными процесса согласно протоколу FOUNDATION^TM Fieldbus. Соответственно, схема 402 радиосвязи на короткие расстояния будет указывать, что подкомпонент 408 является коммуникационным подкомпонентом процесса, и что подкомпонент 408 сконфигурирован для протокола FOUNDATION^TM Fieldbus. Если полевое устройство было специфицировано для обмена данными согласно другому протоколу, и после включения электропитания было определено, что подкомпонент 408 не является надлежащим подкомпонентом, то полевым устройством может быть сгенерирована ошибка или другое подходящее указание для его переоборудования или иной адресации. Таким образом, соответствие NFC-идентификаторов подкомпонентов может быть использовано для обеспечения того, чтобы корректные подкомпоненты были использованы для создания полевого устройства. Другим способом, в котором NFC-технология вариантов осуществления настоящего изобретения может быть эффективно использована для дополнительных целей, является электронная экспертиза. Например, схема радиосвязи на короткие расстояния может быть обеспечена в функциональной плате, расположенной внутри полевого устройства и/или дистанционного указателя.

[0035] Фиг. 8 является блок-схемой полевого устройства 500 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Многие компоненты полевого устройства 500 являются такими же, как компоненты передатчика 50 переменных процесса (показанного на фиг. 2), и одинаковые компоненты пронумерованы одинаково. В отличие от передатчика 50 переменных процесса, приемопередатчик 70 радиосвязи на короткие расстояния передатчика 50 переменных процесса расположен на функциональной плате 502. Функциональная плата является дополнительным компонентом полевого устройства, который имеет соответствующие размеры для установки внутри корпуса полевого устройства и обеспечения дополнительного «признака». Функциональная плата является монтажной платой, которая содержит центральный процессор и вспомогательные компоненты. Функциональная плата также обычно определенным образом соединяется с электропроводкой полевого устройства. В примере, показанном на фиг. 8, функциональная плата 502 используется для регистрации диагностической информации или другой подходящей информации в энергонезависимой памяти 504, встроенной в схему 506 радиосвязи на короткие расстояния, которая расположена внутри полевого устройства 500, но электрически изолирована от него. Однако на практике могут быть применены варианты осуществления настоящего изобретения, где схема радиосвязи на короткие расстояния является частью функциональной платы 502 или находится на своей собственной отдельной монтажной плате. Функциональная плата 502 транслирует беспроводной сигнал 508 и питает энергией микросхему 506 радиосвязи на короткие расстояния, беспроводным способом обеспечивая диагностическую информацию, которая полностью изолирована и защищена от электронных отказов, независимо от условий отказов. Эта энергонезависимая память 504 может быть использована по существу как «черный ящик», который содержит существенную информацию, используемую в диагностике условий отказов непосредственно перед отказом полевого устройства 500.

[0036] Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть реализованы изменения в форме и деталях, не выходя за рамки сущности и объема настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к средствам автоматического конфигурирования приборов автоматизации. Технический результат – обеспечение конфигурирования дистанционного указателя, связанного с работающим полевым прибором. Для этого предложен способ автоматического конфигурирования дистанционного указателя, который включает в себя этап размещения дистанционного указателя в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния работающего полевого устройства. Информацию конфигурирования беспроводным способом передают между дистанционным указателем и полевым устройством. Обеспечивают соединение дистанционного указателя для приема информации о процессе. Информацию о процессе принимают и отображают на устройстве отображения дистанционного указателя. Также обеспечено полевое устройство и дистанционный указатель. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ автоматического конфигурирования искробезопасного дистанционного указателя, связанного с работающим полевым устройством, причем способ содержит этапы, на которых:

размещают дистанционный указатель в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния работающего полевого устройства; причем работающее полевое устройство сконфигурировано для измерения характеристики процесса и передачи переменной процесса;

беспроводным способом передают информацию конфигурирования между дистанционным указателем и работающим полевым устройством;

обеспечивают соединение дистанционного указателя для приема информации о процессе через коммуникационный модуль процесса дистанционного указателя;

принимают информацию о процессе, указывающую переменную процесса, через это соединение; и

отображают информацию о процессе от работающего полевого устройства на дистанционном указателе,

и при этом беспроводной обмен информацией о конфигурировании включает в себя предоставление информации от дистанционного указателя к работающему полевому устройству, чтобы обеспечить возможность работающему полевому устройству подвергаться реконфигурации, так что работающее полевое устройство передает информацию о процессе дистанционному указателю.

2. Способ по п. 1, в котором дальность действия радиосвязи на короткие расстояния является меньшей или равной приблизительно одному футу (0,305 м).

3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором питают энергией схему радиосвязи на короткие расстояния дистанционного указателя с использованием приемопередатчика радиосвязи на короткие расстояния полевого устройства.

4. Способ по п. 3, в котором информация о процессе передается через коммуникационный контур или сегмент процесса.

5. Способ по п. 4, в котором полевое устройство соединяют с коммуникационным контуром или сегментом процесса.

6. Способ по п. 5, в котором информацию о процессе передают согласно коммуникационному протоколу процесса.

7. Способ по п. 3, в котором информация о процессе передается посредством другого беспроводного коммуникационного протокола.

8. Способ по п. 1, в котором дистанционный указатель полностью питается энергией от коммуникационного контура или сегмента процесса.

9. Полевое устройство, содержащее:

коммуникационные схемы процесса, выполненные с возможностью обмена данными согласно коммуникационному протоколу процесса;

модуль питания, выполненный с возможностью обеспечения энергии для компонентов полевого устройства;

измерительные схемы, в рабочем состоянии соединяемые по меньшей мере с одним датчиком, причем измерительные схемы выполнены с возможностью измерения аналогового сигнала упомянутого по меньшей мере одного датчика и обеспечения указания измерения;

контроллер, соединенный с коммуникационными схемами процесса, модулем питания, и измерительными схемами, причем контроллер выполнен с возможностью приема указания измерения от измерительных схем и вычисления переменной процесса, и передачи информации о переменных процесса с использованием коммуникационных схем процесса; и

приемопередатчик радиосвязи на короткие расстояния, соединенный с контроллером, для обеспечения контроллеру возможности обмена данными с устройствами радиосвязи на короткие расстояния, расположенными в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния полевого устройства, причем приемопередатчик радиосвязи на короткие расстояния расположен на функциональной плате полевого устройства, и

схему радиосвязи на короткие расстояния, имеющую энергонезависимую память, причем схема радиосвязи на короткие расстояния выполнена с возможностью обмена данными с приемопередатчиком радиосвязи на короткие расстояния, расположенным на функциональной плате, но электрически изолирована от других компонентов полевого устройства.

10. Полевое устройство по п. 9, в котором коммуникационные схемы процесса и модуль питания выполнены с возможностью соединения с коммуникационным контуром или сегментом процесса.

11. Полевое устройство по п. 10, в котором приемопередатчик радиосвязи на короткие расстояния выполнен с возможностью питания энергией метки радиосвязи на короткие расстояния, расположенной в пределах дальности действия радиосвязи на короткие расстояния полевого устройства.

12. Полевое устройство по п. 10, дополнительно содержащее беспроводной коммуникационный модуль, соединенный с контроллером.

13. Полевое устройство по п. 12, в котором контроллер выполнен с возможностью парного соединения с устройством, использующим приемопередатчик радиосвязи на короткие расстояния и, затем, обмена данными со спаренным устройством с использованием беспроводного коммуникационного модуля.

14. Полевое устройство по п. 13, в котором беспроводной коммуникационный модуль работает на частоте 2,4 ГГц.

15. Полевое устройство по п. 14, в котором беспроводной коммуникационный модуль является модулем Bluetooth.

16. Полевое устройство по п. 14, в котором беспроводной коммуникационный модуль является модулем WiFi.

17. Дистанционный указатель, содержащий:

коммуникационные схемы процесса, выполненные с возможностью соединения с коммуникационным контуром или сегментом процесса и обмена данными согласно коммуникационному протоколу процесса;

модуль питания, выполненный с возможностью соединения с коммуникационным контуром или сегментом процесса и обеспечения энергии для компонентов дистанционного указателя;

устройство отображения, выполненное с возможностью визуального указания информации о переменных процесса;

контроллер, соединенный с коммуникационными схемами процесса, модулем питания, и устройством отображения, причем контроллер выполнен с возможностью приема информации о переменных процесса от полевого устройства, соединенного с коммуникационным контуром или сегментом процесса, причем контроллер сконфигурирован с возможностью предписания устройству отображения показывать информацию о переменных процесса; и

схему радиосвязи на короткие расстояния, хранящую информацию конфигурирования, сконфигурированную с возможностью обмена с полевым устройством, причем информация конфигурирования обеспечивает возможность полевому устройству подвергаться реконфигурации, так что работающее полевое устройство передает информацию о процессе через коммуникационный контур или сегмент процесса на дистанционный указатель.

18. Дистанционный указатель по п. 17, дополнительно содержащий дополнительный беспроводной коммуникационный модуль, соединенный с контроллером.

19. Дистанционный указатель по п. 18, в котором информация о переменных процесса принимается через дополнительный беспроводной коммуникационный модуль.

20. Дистанционный указатель по п. 19, в котором дополнительный беспроводной коммуникационный модуль обменивается данными на частоте приблизительно 2,4 ГГц.

21. Дистанционный указатель по п. 17, в котором информация о переменных процесса принимается через коммуникационные схемы процесса.

22. Полевое устройство, содержащее:

множество подкомпонентов, причем каждый подкомпонент имеет соответствующую метку радиосвязи на короткие расстояния подкомпонента;

приемопередатчик радиосвязи на короткие расстояния, расположенный внутри полевого устройства и выполненный с возможностью обмена данными с меткой радиосвязи на короткие расстояния каждого из множества подкомпонентов; и

контроллер, соединенный с приемопередатчиком радиосвязи на короткие расстояния и выполненный с возможностью идентификации каждого из множества подкомпонентов с использованием приемопередатчика радиосвязи на короткие расстояния и сравнения идентифицированных подкомпонентов с заданной конфигурацией для определения того, имеет ли полевое устройство корректные подкомпоненты.

23. Способ работы полевого устройства, причем способ содержит этапы, на которых:

обеспечивают искробезопасный приемопередатчик радиосвязи на короткие расстояния внутри полевого устройства;

обеспечивают искробезопасную схему радиосвязи на короткие расстояния внутри полевого устройства, но электрически изолированную от полевого устройства; и

передают диагностическую информацию, касающуюся работы полевого устройства от приемопередатчика радиосвязи на короткие расстояния к изолированной схеме радиосвязи на короткие расстояния для сохранения диагностической информации в энергонезависимой памяти схемы радиосвязи на короткие расстояния.