СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕНЫ МОДУЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ В БЕСПРОВОДНОМ ПОЗИЦИОНЕРЕ КЛАПАНОВ БЕЗ ПРЕРЫВАНИЯ ПОДАЧИ ПИТАНИЯ Российский патент 2019 года по МПК G05B19/42 G06F1/26 G06F1/30 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу замены источников питания в устройствах управления технологическим процессом и, в частности, к способу и устройству для замены источников питания в беспроводных устройствах управления технологическим процессом без прерывания работы беспроводных устройств управления технологическим процессом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Беспроводные устройства управления технологическим процессом, такие как беспроводные позиционеры клапанов, могут облегчать управление клапанами и другим оборудованием в труднодоступных местах или там, где применение проводных средств экономически невыгодно или непрактично. Однако промышленные предприятия, выпускающие средства управления технологическим процессом, медленно реагируют на необходимость совершенствования таких устройств управления технологическим процессом вследствие трудностей, связанных со сроком службы батарей, являющихся источниками питания беспроводных устройств управления технологическим процессом. Если в батарее, питающей позиционер клапанов, заканчивается энергия, то клапан, управляемый позиционером, переходит в режим безопасной работы при отказе отдельных элементов, и управление им прекращается.

Хотя усовершенствованные батареи могут иметь увеличенный срок службы, источники питания, обеспечивающие энергией беспроводные устройства управления технологическим процессом, в процессе работы устройств управления технологическим процессом все равно необходимо в определенный момент заменять. Даже если такая замена производится до того, как в батарее закончится энергия, замена одной батареи на другую все равно может вызвать прерывание работы устройства управления технологическим процессом.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство управления технологическим процессом содержит интерфейс, выполненный с возможностью связи с другими устройствами в системе управления технологическим процессом, причем устройство управления технологическим процессом и указанные другие устройства взаимодействуют для управления технологическим процессом, а устройство управления технологическим процессом обеспечивает (1) отправку сигналов управления технологическим процессом в указанные другие устройства и/или (2) получение сигналов управления технологическим процессом от указанных других устройств. Устройство управления технологическим процессом дополнительно содержит источник основного питания, выполненный с возможностью обеспечения энергией по меньшей мере одного компонента устройства управления технологическим процессом, который в случае отсутствия питания привел бы к прерыванию управления технологическим процессом. Устройство управления технологическим процессом также дополнительно содержит терминал, выполненный с возможностью электрического соединения устройства управления технологическим процессом с источником вспомогательного питания так, чтобы источник вспомогательного питания обеспечивал указанный по меньшей мере один компонент достаточной энергией при соединении источника вспомогательного питания с терминалом, так чтобы устройство управления технологическим процессом оставалось работоспособным для управления технологическим процессом при отсутствии источника основного питания.

В соответствии с другим вариантом осуществления модуль вспомогательного питания содержит соединитель, выполненный с возможностью соединения с терминалом вспомогательного питания устройства управления технологическим процессом, выполняющим операции управления технологическим процессом в технологической установке. Модуль вспомогательного питания дополнительно содержит источник питания, электрически соединенный с указанным соединителем и выполненный с возможностью обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом через указанный соединитель при соединении модуля вспомогательного питания с устройством управления технологическим процессом, причем указанный источник питания обеспечивает устройство управления технологическим процессом энергией, достаточной для (1) поддержания работы устройства управления технологическим процессом и (2) предотвращения прерывания функционирования технологической установки при удалении источника основного питания устройства управления технологическим процессом.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления способ замены источника основного питания устройства управления технологическим процессом, выполняющего операции управления технологическим процессом в технологической установке, без прерывания работы устройства управления технологическим процессом или прерывания функционирования технологической установки, включает соединение модуля вспомогательного питания, выполненного с возможностью временного обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом, с терминалом устройства управления технологическим процессом. Способ дополнительно включает замену первого источника основного питания, установленного в устройстве управления технологическим процессом для обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом, вторым источником основного питания, когда модуль вспомогательного питания соединен с терминалом устройства управления технологическим процессом и обеспечивает энергией устройство управления технологическим процессом, и отсоединение модуля вспомогательного питания от терминала устройства управления технологическим процессом после установки второго источника основного питания.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления система содержит модуль вспомогательного питания и устройство управления технологическим процессом, выполненное с возможностью соединения с модулем вспомогательного питания. Устройство управления технологическим процессом может выполнять одну или более операций управления технологическим процессом в технологической установке и содержит источник основного питания, выполненный с возможностью обеспечения энергией по меньшей мере одного компонента устройства управления технологическим процессом, выполняющего указанную одну или более операций управления технологическим процессом. Устройство управления технологическим процессом дополнительно содержит терминал, выполненный с возможностью электрического соединения устройства управления технологическим процессом с модулем вспомогательного питания так, чтобы модуль вспомогательного питания обеспечивал указанный компонент достаточной энергией, когда модуль вспомогательного питания соединен с терминалом, так чтобы устройство управления технологическим процессом оставалось работоспособным для выполнения одной или более операций управления технологическим процессом при временном удалении и замене источника основного питания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлен пример системы управления технологическим процессом, содержащей устройства управления технологическим процессом, работающие с источниками основного питания, периодически требующими замены.

На фиг. 2 представлен пример устройства управления технологическим процессом, соединенного с модулем вспомогательного питания, который может временно обеспечивать энергией устройство управления технологическим процессом.

На фиг. 3 представлена структурная схема другого примера устройства управления технологическим процессом со встроенным модулем вспомогательного питания.

На фиг. 4 представлена блок-схема алгоритма примера способа замены источника питания устройства управления технологическим процессом, который может быть реализован в примере системы управления технологическим процессом, представленной на фиг. 1.

На фиг. 5 проиллюстрирован пример ситуации, в которой позиционер клапанов временно получает энергию от модуля вспомогательного питания.

На фиг. 6A и 6B представлен пример механического блокирующего приспособления, которое может блокировать источник основного питания и/или источник вспомогательного питания в устройстве управления технологическим процессом.

На фиг. 7A и 7B представлен пример электромеханического блокирующего приспособления, которое может блокировать источник основного питания и/или источник вспомогательного питания в устройстве управления технологическим процессом.

На фиг. 8 представлен другой пример электромеханического блокирующего приспособления, которое может блокировать источник основного питания и/или источник вспомогательного питания в беспроводном устройстве управления технологическим процессом.

На фиг. 9 представлен еще один пример электромеханического блокирующего приспособления, которое может блокировать источник основного питания и/или источник вспомогательного питания в устройстве управления технологическим процессом.

На фиг. 10A, 10B и 10C представлен пример поворотного блокирующего приспособления, которое может блокировать источник основного питания и/или источник вспомогательного питания в устройстве управления технологическим процессом.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к замене источника основного питания устройства управления технологическим процессом в системе управления технологическим процессом. Конкретно, настоящее изобретение относится к способу и устройству для замены источника основного питания устройства управления технологическим процессом без прерывания работы устройства управления технологическим процессом и без прерывания соответствующего технологического процесса. В частности, устройство управления технологическим процессом для выполнения одной или более функций управления технологическим процессом, в том числе, например, отправки и получения данных, может получать энергию не от источника основного питания устройства управления технологическим процессом, а от модуля вспомогательного питания. Оператор может соединить модуль вспомогательного питания с устройством управления технологическим процессом для временного обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом, пока источник основного питания заменяется, удаляется или иным образом выведен из эксплуатации.

Хотя изначально методики в соответствии с настоящим изобретением относятся к замене батарей беспроводного устройства управления технологическим процессом, которое получает энергию только от этих батарей, указанные методики могут быть применены в других вариантах реализации для замены источников питания любых других подходящих устройств управления технологическим процессом, в том числе устройств управления технологическим процессом, имеющих одно или более проводных соединений. Например, модуль вспомогательного питания может обеспечивать энергией проводное устройство управления технологическим процессом без прерывания технологического процесса, пока неисправное проводное соединение с источником питания (например, сетевого питания) или сам источник питания подвергаются замене или изменению.

Как показано на фиг. 1, система 10 управления технологическим процессом, созданная в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, содержит одно или более полевых устройств 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 и 71, обменивающихся данными с контроллером 11 технологического процесса, который, в свою очередь, обменивается данными с устройством 12 для хранения данных и одной или более пользовательскими рабочими станциями 13, каждая из которых имеет экран 14 дисплея. Контроллер 11 выполнен с возможностью передачи сигналов в полевые устройства 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 и 71 и рабочие станции 13 и получения от них сигналов для управления системой управления технологическим процессом.

Подробнее, контроллер 11 технологического процесса системы 10 управления технологическим процессом в соответствии с вариантом осуществления, представленным на фиг. 1, соединен с полевыми устройствами 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22 посредством аппаратных коммуникационных соединений при помощи плат 26 и 28 ввода-вывода (I/O). Устройство 12 для хранения данных может представлять собой блок сбора данных любого требуемого типа, который имеет запоминающее устройство любого требуемого типа и любые требуемые или известные программные средства, аппаратные средства или микропрограммы для хранения данных. Кроме того, хотя устройство 12 для хранения данных показано на фиг. 1 как отдельное устройство, оно может быть, вместо этого или дополнительно к этому, частью одной из рабочих станций 13 или другого вычислительного устройства, такого как сервер. Контроллер 11, который может представлять собой, например, контроллер DeltaV™, продаваемый компанией Emerson Process Management, соединен с рабочими станциями 13 и устройством 12 для хранения данных с возможностью передачи данных посредством коммуникационной сети 29, которая может представлять, например, Ethernet-соединение.

Как сказано выше, показано, что контроллер 11 соединен с полевыми устройствами 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22 с возможностью передачи данных при помощи аппаратной коммуникационной схемы, которая может предусматривать использование любых требуемых аппаратных средств, программных средств и/или микропрограмм для реализации аппаратной передачи данных. Аппаратная передача данных может содержать, например, передачу данных стандарта «токовая петля 4–20 мА» и/или любую другую передачу данных при помощи любого высокотехнологичного протокола передачи данных, такого как протокол передачи данных FOUNDATION® Fieldbus, протокол передачи данных HART® и др. Полевые устройства 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22 могут представлять собой устройства любых типов, таких как датчики, регуляторы давления, узлы регулирующих клапанов, передатчики, позиционеры и т. п., а платы 26 и 28 ввода-вывода (I/O) могут представлять собой устройства ввода-вывода (I/O) любых типов, соответствующих любому требуемому протоколу передачи данных или работы контроллера. В соответствии с вариантом осуществления, представленным на фиг. 1, полевые устройства 15, 16, 17 и 18 являются устройствами стандарта «токовая петля 4–20 мА», передающими данные на плату 26 ввода-вывода (I/O) по аналоговым линиям, а цифровые полевые устройства 19, 20, 21 и 22 могут представлять собой высокотехнологичные устройства, такие как устройства, передающие данные по протоколу HART®, и полевые устройства стандарта Fieldbus, передающие данные в плату 28 ввода-вывода (I/O) по цифровой шине при помощи протокола передачи данных Fieldbus. Безусловно, полевые устройства 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22 могут соответствовать любым другим требуемым стандартам или протоколам, в том числе любым стандартам или протоколам, которые будут разработаны в будущем.

Дополнительно, система 10 управления технологическим процессом, представленная на фиг. 1, содержит некоторое количество беспроводных полевых устройств 60 и 71 и некоторое количество других полевых устройств 61, 62, 63 и 64, соединенных с беспроводным роутером или другим модулем 66 с возможностью передачи данных посредством одного или более проводных соединений. Полевые устройства 60, 61, 62, 63 и 64 изображены как передатчики (например, датчики регулируемых технологических параметров), а полевое устройство 71 изображено в виде узла регулирующего клапана, содержащего, например, регулирующий клапан и привод. Между контроллером 11 и полевыми устройствами 60, 61, 62, 63, 64 и 71 может быть установлена беспроводная связь при помощи требуемого оборудования беспроводной передачи данных, в том числе аппаратных средств, программных средств, микропрограмм или их любого сочетания, которые известны в настоящее время или будут разработаны в будущем. В варианте осуществления, представленном на фиг. 1, с передатчиком 60 соединена антенна 65, специально выделенная для осуществления беспроводной передачи данных для этого передатчика, а с передатчиками 61, 62, 63 и 64 соединен беспроводной роутер или другой модуль 66, имеющий антенну 67, для совместного управления беспроводной передачей данных для этих передатчиков. Аналогичным образом, с узлом 71 регулирующего клапана соединена антенна 72 для осуществления беспроводной передачи данных для узла 71 регулирующего клапана. Полевые устройства или связанные аппаратные средства 60, 61, 62, 63, 64, 66 и 71 могут реализовывать операции со стеком протоколов, используемые соответствующими протоколами беспроводной связи, для приема, декодирования, маршрутизации, кодирования и передачи сигналов беспроводной связи посредством антенн 65, 67 и 72 для реализации беспроводной передачи данных между контроллером 11 технологического процесса и передатчиками 60, 61, 62, 63 и 64 и узлом 71 регулирующего клапана.

При необходимости передатчики 60, 61, 62, 63 и 64 могут составлять единственную связь между различными датчиками технологического процесса (передатчиками) и контроллером 11 технологического процесса, и, таким образом, предназначены для передачи точных сигналов в контроллер 11 для обеспечения надлежащих рабочих характеристик технологического процесса. Передатчики 60, 61, 62, 63 и 64, часто называемые передатчиками регулируемых технологических параметров (process variable transmitter, PVT), следовательно, могут выполнять важные функции в организации всего процесса управления. Кроме того, узел 71 регулирующего клапана может обеспечивать результаты измерений, осуществляемые датчиками в узле 71 регулирующего клапана, или может передавать другие данные, создаваемые или вычисляемые узлом 71 регулирующего клапана, в контроллер 11 в ходе его работы. Безусловно, как известно, узел 71 регулирующего клапана также может получать сигналы управления от контроллера 11 для воздействия на физические параметры, например поток, в ходе всего технологического процесса.

Контроллер 11 технологического процесса соединен с одним или более устройствами 73 и 74 ввода-вывода (I/O), соединенными с антеннами 75 и 76 соответственно, и эти устройства 73 и 74 ввода-вывода (I/O) и антенны 75 и 76 выполнены с возможностью работы в качестве передатчиков/приемников для осуществления беспроводной связи с беспроводными полевыми устройствами 61, 62, 63, 64 и 71 посредством одной или более сетей беспроводной связи. Беспроводная связь между полевыми устройствами (например, передатчиками 60, 61, 62, 63 и 64 и узлом 71 регулирующего клапана) может быть осуществлена при помощи одного или более известных протоколов передачи данных, таких как протокол WirelessHART®, протокол Ember, протокол WiFi, стандарт IEEE беспроводной связи и др. Кроме того, устройства 73 и 74 ввода-вывода (I/O) могут реализовывать операции со стеком протоколов, используемые этими протоколами передачи данных для приема, декодирования, маршрутизации, кодирования и передачи сигналов беспроводной связи, посредством антенн 75 и 76 для реализации беспроводной передачи данных между контроллером 11 и передатчиками 60, 61, 62, 63 и 64 и узлом 71 регулирующего клапана.

Как показано на фиг. 1, контроллер 11, как правило, содержит процессор 77, реализующий и контролирующий одну или более программ управления технологическим процессом (или их модуль, блок или подпрограмму), хранящихся в запоминающем устройстве 78. Программы управления технологическим процессом, хранящиеся в запоминающем устройстве 78, могут содержать контуры управления или быть связанными с контурами управления, реализуемыми в технологической установке. В общем случае, как известно, контроллер 11 управления технологическим процессом предназначен для выполнения одной или более программ управления и связи с полевыми устройствами 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71, пользовательскими рабочими станциями 13 и устройством 12 для хранения данных с целью управления технологическим процессом любым требуемым образом.

Кроме того, любое из полевых устройств 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71, показанных на фиг. 1, и/или полевые устройства других типов, используемые в технологической установке, могут содержать один или более терминалов вспомогательного питания в соответствии с принципами настоящего изобретения. Терминалы вспомогательного питания, которые могут быть расположены снаружи или внутри корпусов полевых устройств 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71, позволяют посредством модуля вспомогательного питания временно обеспечивать энергией соответствующее одно из полевых устройств 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71, когда источник основного питания удален, заменяется или иным образом выведен из эксплуатации.

В частности, одно или более из полевых устройств 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71 могут работать полностью или частично на энергии батареи. Другими словами, источник основного питания по меньшей мере некоторых из полевых устройств 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71 может содержать одну или более батарей, которые периодически необходимо заменять. Когда требуется замена батарей, которые полностью или частично обеспечивают энергией одно из полевых устройств 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71, с полевым устройством 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71 может быть соединен модуль вспомогательного питания, как описано ниже, для временного обеспечения энергией полевого устройства 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71, пока производится замена батарей. Таким образом, работа указанного одного из полевых устройств 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71 для управления технологическим процессом и ход самого технологического процесса не нарушаются из-за замены источника основного питания.

В нижеприведенном описании определенные примеры устройств и ситуаций относятся к беспроводным устройствам управления технологическим процессом, таким как полевое устройство 71 и, в частности, позиционерам клапанов. Однако модули вспомогательного питания могут быть использованы для временного обеспечения энергией любых подходящих типов проводных и/или беспроводных устройств управления технологическим процессом, содержащих внутренние или внешние терминалы вспомогательного питания, с которыми могут быть соединены модули вспомогательного питания. Например, модули вспомогательного питания могут временно обеспечивать энергией аппаратные полевые устройства, такие как полевые устройства 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22, контроллеры, рабочие станции и/или передатчики (например, датчики регулируемых технологических параметров), такие как полевые устройства 60, 61, 62, 63 и 64. В действительности, модули вспомогательного питания могут временно обеспечивать энергией компоненты системы управления технологическим процессом, отличные от «полевых устройств», рабочих станций и контроллеров. Например, определенные взаимосвязи между компонентами системы 10 управления технологическим процессом, такими как переключатели, концентраторы, средства сетевой защиты, платы ввода-вывода (I/O) или шлюзы, могут частично или полностью получать энергию от батарей, и, таким образом, могут временно получать энергию от модуля вспомогательного питания, пока заменяются батареи.

Как показано на фиг. 2, пример системы 100 содержит устройство 102 управления технологическим процессом и модуль 104 вспомогательного питания. Устройство 102 управления технологическим процессом может содержать один или более компонентов 106 устройства для выполнения одной или более операций или функций управления технологическим процессом, таких как управление положением клапана, передача значений температуры или давления, регулирование давление на выходе и т. п. К примеру, компоненты устройства могут содержать процессоры (или микропроцессоры), запоминающие устройства для долговременного хранения информации, специализированные интегральные схемы (application-specific integrated circuit, ASIC), программируемые пользователем вентильные матрицы (field-programmable gate array, FPGA), электрические цепи проводных и/или беспроводных интерфейсов и/или датчики (например, датчики давления, температуры, уровня или расхода). К примеру, устройство 102 управления технологическим процессом может представлять собой цифровой контроллер клапана для управления давлением, положением клапана и/или потоком при помощи компонентов 106 устройства 102 управления технологическим процессом. Устройство 102 управления технологическим процессом может получать значения уставок и/или другие сигналы управления, такие как сигналы обратной связи, посредством проводного и/или беспроводного интерфейса 107. В другом варианте или дополнительно устройство 102 управления технологическим процессом может получать сигналы управления посредством одного или более проводных соединений.

Беспроводной интерфейс 107 устройства 102 управления технологическим процессом может содержать любое подходящее сочетание компонентов аппаратных и/или программных средств, выполненных с возможностью отправки и получения сигналов, связанных с управлением технологическим процессом (например, значений уставок), и/или отправки сигналов, связанных с управлением технологическим процессом, в другие компоненты 106 устройства и получения сигналов, связанных с управлением технологическим процессом, от других компонентов 106 устройства. К примеру, беспроводной интерфейс 107 может содержать радиопередатчики, радиоприемники, микропроцессоры и/или антенны, позволяющие передавать (например, отправлять и получать) посредством устройства управления технологическим процессом информацию, такую как численные значения, коды, данные, сообщения и т. п., по сети 110. Сеть 110 может содержать одну или более локальных или глобальных сетей, таких как Интернет. В соответствии с некоторыми вариантами реализации сеть 110 может содержать одну или более беспроводных измерительных сетей, использующих стандарты или протоколы, специально созданные для беспроводных вариантов применения управления технологическим процессом, такие как протокол WirelessHART® (Wireless Highway Addressable Remote Transducer). Устройство 102 управления технологическим процессом также может осуществлять связь посредством сети 110 с одним или несколькими другими беспроводными устройствами 120 управления технологическим процессом и/или одним или несколькими другими проводными устройствами 122 управления технологическим процессом.

Устройство 102 управления технологическим процессом, содержащее компоненты 106 устройства, может получать энергию, по меньшей мере частично, от источника 112 основного питания. Источник 112 основного питания может содержать одну или более неперезаряжаемых батарей или перезаряжаемых батарей, благодаря которым устройство 102 управления технологическим процессом может работать, по меньшей мере частично, без проводного соединения с сетевым питанием, обеспечивающим энергией устройство 102 управления технологическим процессом. В некоторых случаях сам источник 112 основного питания может обеспечивать рабочими напряжениями другие цепи и компоненты, такие как компоненты 106 устройства. Однако в других случаях источник 112 основного питания может быть функционально соединен, посредством одного или более проводов, с выходной цепью 114 рабочего напряжения для подачи рабочих напряжений на компоненты 106 устройства. Выходная цепь 114 рабочего напряжения может преобразовывать сигнал питания (например, 24 В) в определенные напряжения (например, ±3,3 В, ±10 В), которые, в свою очередь, прикладываются к шинам компонентов 106 устройства. Положительное и отрицательное напряжения обозначены на фиг. 1 как +V и –V соответственно, но следует понимать, что к одной из шин компонентов 106 устройства может быть приложено положительное напряжение, а остальные шины могут быть заземлены.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, в которых источник 112 основного питания содержит одну или более батарей, периодически может появляться необходимость замены и зарядки источника 112 основного питания. Для обеспечения энергией устройства 102 управления технологическим процессом (например, содержащего беспроводной интерфейс) во время замены источника 112 питания устройство 102 управления технологическим процессом может быть соединено с модулем 104 вспомогательного питания посредством терминала 116 вспомогательного питания. Соединение 117 между модулем 104 вспомогательного питания и терминалом 116 вспомогательного питания может содержать один или более проводов, зажимов, соединителей и т. п. для соединения с одним или более штекерами, гнездами, зажимами и т. п. терминала 116 вспомогательного питания. Кроме того, терминал 116 вспомогательного питания может содержать одно или более блокирующих приспособлений (не показаны) для надежного соединения модуля 104 вспомогательного питания с устройством 102 управления технологическим процессом перед удалением источника 112 основного питания, и наоборот. Такие блокирующие приспособления описаны ниже со ссылками на фиг. 6A, 6B, 7A, 7B, 8, 9, 10A, 10B и 10C.

Модуль 104 вспомогательного питания может содержать (например, в переносном корпусе модуля 104 вспомогательного питания) источник 118 питания модуля. В некоторых случаях источник 118 питания модуля может содержать одну или более батарей, по существу таких же, как и батареи в источнике 112 основного питания, таких как литиевые батареи, гелевые батареи, батареи с абсорбированным электролитом (absorbent glass mat, AGM), свинцово-кислотные батареи с регулирующими клапанами (valve-regulated lead-acid, VLRA) и др. В других случаях источник 118 питания модуля может содержать компоненты для подачи и/или генерации энергии, отличные от компонентов источника 112 основного питания. Например, источник 118 питания модуля может быть соединен (например, посредством одного или более электрических выводов) с источником сетевого питания или источником питания другого устройства управления технологическим процессом, и/или источник 118 питания модуля может содержать один или более топливных элементов, конденсаторов, солнечных панелей, электрических генераторов (например, пневмоэлектрических генераторов) или может быть подключен к ним. В соответствии с одним вариантом осуществления источник 118 питания модуля может содержать одну или более батарей, которые можно заряжать от солнечных элементов или пневмоэлектрогенераторов, соединенных с источником 118 питания модуля. Показано, что модуль 104 вспомогательного питания содержит один источник 118 питания модуля, однако модуль 104 вспомогательного питания может содержать любое количество (два, три четыре и т. д.) и сочетание батарей, топливных элементов, проводных соединений с сетевым питанием или другими устройствами управления технологическим процессом, конденсаторов, солнечных панелей, генераторов (например, пневмоэлектрических) и т. д.

Когда источник 118 питания модуля соединен с терминалом 116 вспомогательного питания, источник 118 питания модуля может обеспечивать энергией компоненты 106 устройства, беспроводной интерфейс устройства 102 управления технологическим процессом и другие компоненты устройства 102 управления технологическим процессом. В соответствии с одним вариантом реализации источник питания модуля может подавать на выходную цепь 114 рабочего напряжения сигнал питания, аналогичный сигналу, обеспечиваемому источником основного питания (например, 24 В). В связи с этим терминал 116 вспомогательного питания может соединять источник 118 питания модуля в параллель с источником 112 основного питания посредством одной или более шин питания устройства управления технологическим процессом. Источник 118 питания модуля и источник 112 основного питания могут обеспечивать энергией компоненты 106 устройства без перебоев (например, без прерывания подачи питания на компоненты 106 устройства), когда один или второй (но не оба) из источника 118 питания модуля и источника 112 основного питания удален из устройства 102 управления технологическим процессом.

Хотя модуль 104 вспомогательного питания показан на фиг. 2 отдельно от устройства 102 управления технологическим процессом (например, в отдельном корпусе), в некоторых случаях модули вспомогательного питания могут быть встроены в устройства управления технологическим процессом. На фиг. 3 представлена структурная схема другого примера устройства 200 управления технологическим процессом со встроенным модулем 202 вспомогательного питания. К примеру, устройство 200 управления технологическим процессом может реализовывать одну или более функций управления технологическим процессом посредством одного или более компонентов 204 устройства, а модуль 202 вспомогательного питания может быть заключен в такой же корпус, что и компоненты 204 устройства.

Изначально компоненты устройства, в том числе беспроводной интерфейс 210, могут получать энергию от источника 206 основного питания, функционально соединенного с выходной цепью 208 рабочего напряжения. Однако когда количество энергии, хранящейся в батарее источника 206 основного питания, падает ниже определенного уровня, и/или когда происходит отказ источника 206 основного питания, устройство 200 управления технологическим процессом может активировать источник 202 вспомогательного питания для обеспечения энергией компонентов 204 устройства. Такая активация может быть запущена в результате регистрации (например, посредством одного или более датчиков) уровней батарей в источнике 206 основного питания, в результате ручного «перекидывания» переключателя или другого аналогового и/или механического компонента оператором, на основании ошибок, регистрируемых логическими схемами управления, реализованными в программных средствах, выполняемых на устройстве 200 управления технологическим процессом, на основании сигналов управления, получаемых беспроводным образом посредством беспроводного интерфейса 210, и т. п. Когда источник 206 основного питания заменен или иным образом восстановлен, устройство 200 управления технологическим процессом может снова использовать источник 206 основного питания для обеспечения энергией компонентов 204 устройства.

На фиг. 4 приведена блок-схема алгоритма примера способа 400 замены источника питания устройства управления технологическим процессом без прерывания работы устройства управления технологическим процессом и/или без осуществления связи между устройством управления технологическим процессом и другим устройством. Способ 400 может быть реализован, например, в системе 100. Описание способа 400, к примеру, может быть приведено со ссылкой на фиг. 5, на котором проиллюстрирована ситуация 450 применительно к позиционеру 454 клапана. Позиционер 454 клапана функционально соединен (например, посредством одного или более пневматических соединений) с узлом 456 привода/клапана для регулирования потока или давления на выходе 458 узла 456 привода/клапана. Позиционер 454 клапана может регулировать указанный поток или давление на основании значений уставок, получаемых беспроводным образом от контроллера посредством сети 462, и на основании значений обратной связи, получаемых от источника 464 обратной связи посредством одного или более проводных или беспроводных соединений. Однако в целом способ 400 может быть использован для замены источника питания любых подходящих проводных или беспроводных полевых устройств или других компонентов системы управления технологическим процессом, таких как любого из полевых устройств 17, 18, 19, 20, 21, 22, 60, 61, 62, 63, 64 и 71 системы 10 управления технологическим процессом.

Источник 468 основного питания позиционера 454 клапана может изначально обеспечивать энергией позиционер 454 клапана (например, это может быть «источник основного питания» позиционера 454 клапана) для управления узлом 456 привода/клапана посредством одного или более компонентов 467 устройства. Однако в некоторых случаях может потребоваться замена источника 468 основного питания (например, в случае неперезаряжаемой батареи). Таким образом, позиционер 454 клапана может беспроводным образом передавать сигналы в одно или более вычислительных устройств, таких как контроллер, посредством сети 462, причем сигналы указывают на то, что уровни энергии батареи ниже/выше порогового значения, на абсолютные уровни батареи, на ненормальное состояние источника 468 основного питания, на ошибки устройства, относящиеся к источнику 468 основного питания, и др. В ответ операторы принимающих вычислительных устройств могут начинать или планировать замену источника 468 основного питания в соответствии с примером способа 400.

В соответствии со способом 400 с устройством управления технологическим процессом соединяют модуль вспомогательного питания (этап 402). Например, модуль 452 вспомогательного питания может быть соединен с позиционером 454 клапана при помощи соединительного средства 472 (например, одного или более кабелей питания). В некоторых случаях такое соединение может разблокировать источник 468 основного питания устройства 454 управления технологическим процессом. Кроме того, когда модуль 452 вспомогательного питания соединен с позиционером 454 клапана, модуль 452 вспомогательного питания может обеспечивать энергией позиционер 454 клапана, в том числе компоненты 467 устройства.

Пока подсоединен модуль вспомогательного питания, из устройства управления технологическим процессом удаляют источник основного питания (например, источник 468 основного питания) устройства управления технологическим процессом (этап 404). Когда источник 468 основного питания позиционера 454 клапана представляет собой заменяемую батарею, оператор может удалить батарею из одного или более батарейных отсеков, держателей, терминалов и т. п. позиционера 454 клапана.

Пока подсоединен модуль вспомогательного питания, вместо удаленного источника основного питания устанавливают новый источник основного питания (этап 406). В ситуации 450 оператор может заменить одну или более батарей источника 468 основного питания на батареи, практические идентичные удаленным батареям. Однако в соответствии с другими вариантами реализации устройства управления технологическим процессом могут получать энергию от множества источников основного питания. В соответствии с такими вариантами реализации источник питания одного типа, такого как солнечная панель с установленной батареей, может быть заменен на источник питания других типов, таких как неперезаряжаемая батарея. Кроме того, новый источник основного питания, заменяющий удаленный источник основного питания, может представлять собой заряженный или восстановленный вариант первого источника основного питания. Таким образом, источник основного питания может быть удален из устройства управления технологическим процессом, заряжен и повторно установлен в беспроводном устройстве управления технологическим процессом.

Возвращаясь к схеме на фиг. 4, от бесконтактного устройства управления технологическим процессом отсоединяют модуль вспомогательного питания (этап 408). Оператор может удалять соединительное средство 472 (например, один или более кабелей) из терминала 470 вспомогательного питания и, в некоторых случаях, может заблокировать замещающий источник основного питания на месте.

Пока производят замену источника 468 основного питания позиционера 454 клапана в соответствии с примером способа 400, компоненты 467 позиционера 454 клапана продолжают работать, регулируя поток или давление на выходе 458 узла 456 привода/клапана. Кроме того, пока производят замену источника 468 основного питания позиционера 454 клапана, позиционер 454 клапана может продолжать принимать сигналы управления (например, значения уставок от контроллера) от сети 462 и/или сигналы обратной связи (например, значения давления) от источника 464 обратной связи (например, преобразователя давления). Таким образом, работа позиционера 454 клапана и технологический процесс, управляемые системой управления технологическим процессом, частью которой является позиционер 454 клапана, во время замены источника 468 основного питания не нарушаются.

Как было сказано со ссылкой на фиг. 2, терминалы вспомогательного питания или другие соединения устройств управления технологическим процессом с модулями вспомогательного питания могут содержать одно или более блокирующих приспособлений. Эти блокирующие приспособления могут обеспечивать следующее: (i) функциональное соединение модулей вспомогательного питания с соответствующими устройствами управления технологическим процессом до того, как источники основного питания будут удалены или иным образом выведены из эксплуатации; и/или (ii) замену или ввод в эксплуатацию источников основного питания до того, как модули вспомогательного питания будут отсоединены от соответствующих устройств управления технологическим процессом. Примеры блокирующих приспособлений представлены на фиг. 6A, 6B, 7A, 7B, 8, 9, 10A, 10B и 10C. Однако для блокировки источников основного питания и/или источников вспомогательного питания в устройствах управления технологическим процессом может быть использовано любое сочетание примеров блокирующих приспособлений, проиллюстрированных на фиг. 6A, 6B, 7A, 7B, 8, 9, 10A, 10B и 10C вместе с другими подходящими электрическими и/или механическими блокирующими приспособлениями, такими как механические замки и ключи, аналоговые переключатели, биометрические датчики и т. п. Кроме того, хотя на фиг. 6A, 6B, 7A, 7B, 8, 9, 10A, 10B и 10C не показано для упрощения объяснения, терминалы вспомогательного питания могут содержать любое количество электрических соединений, компонентов управления параметрами питания и т. п. для обеспечения подачи сигнала напряжения или тока от модуля вспомогательного питания на различные компоненты устройства управления технологическим процессом.

На фиг. 6A и 6B представлен пример терминала 480 вспомогательного питания, содержащего механическое приспособление для блокировки источника основного питания в устройстве управления технологическим процессом в зависимости от наличия соединения с модулем вспомогательного питания. Терминал 480 вспомогательного питания может содержать один или более рычагов 482, выполненных с возможностью поворота или иного перемещения (как показано на фиг. 6B) при вставке соединителя от модуля вспомогательного питания в терминал 480 вспомогательного питания. В частности, рычаги 482 могут перемещаться для высвобождения одного или более колец 404 или стержней, блокирующих основной источник или источник основного питания (например, батарею) на месте и/или препятствующих доступу к источнику основного питания со стороны оператора.

Когда оператор вставляет конец соединителя (например, кабеля питания) в терминал 480 вспомогательного питания, сила вставки соединителя может сжимать одну или более пружин 486, которые препятствуют высвобождению кольца 484, удерживаемого рычагом 402. После удаления указанного соединителя пружины 486 могут возвращать рычаг 402 в почти равновесное положение, блокируя кольцо 484 на месте.

Хотя на фиг. 6A и 6B не показано, терминал 480 вспомогательного питания может содержать аналогичные или отличающиеся блокирующие приспособления для блокировки соединителя от модуля вспомогательного питания в терминале 480 вспомогательного питания при отсутствии основного источника или источника основного питания. Например, оператор может вставить соединитель от модуля вспомогательного питания в терминал 480 вспомогательного питания (разблокируя источник основного питания) и удалить источник основного питания соответствующего устройства управления технологическим процессом. После удаления источника основного питания из устройства управления технологическим процессом блокирующее приспособление может блокировать присоединенный соединитель от модуля вспомогательного питания в терминале 480 вспомогательного питания. Таким образом, устройство управления технологическим процессом может получать энергию во время замены источника основного питания, такого как батарея, без прерывания.

На фиг. 7A и 7B представлен другой пример терминала 500 вспомогательного питания, содержащего электромеханическое приспособление 502 для блокировки источника основного питания в устройстве управления технологическим процессом. Аналогично терминалу 480 вспомогательного питания, представленному на фиг. 6A и 6B, терминал 500 вспомогательного питания может содержать рычаг 504, выполненный с возможностью блокировки кольца 506 или стержня на месте, причем кольцо 506, когда оно заблокировано, препятствует удалению источника основного питания или препятствует доступу к источнику основного питания. Однако в варианте реализации, показанном на фиг. 7A и 7B, рычаг 504 может высвобождать кольцо 506, только когда будет сформировано электрическое соединение 508.

В примере ситуации оператор может присоединить кабель от модуля вспомогательного питания к терминалу 500 вспомогательного питания. Сила от присоединения кабеля модуля вспомогательного питания может замыкать выключатель, формирующий электрическое соединение 508. Когда электрическое соединение 508 сформировано, один или более компонентов электромеханического блокирующего приспособления 502 могут перемещать рычаг 504, в результате чего отпускается кольцо 506 и высвобождается соответствующий источник основного питания, такой как батарея, как показано на фиг. 7B. В соответствии с некоторыми вариантами реализации при отсоединении модуля вспомогательного питания от терминала 500 вспомогательного питания электрическое соединение 508 также могут замыкать одна или более пружин или других компонентов электромеханического приспособления 502.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления электрические компоненты электромеханического приспособления 502 (например, цепь, содержащая электрическое соединение 508) могут получать энергию от источника основного питания, обеспечивающего энергией другие компоненты устройства управления технологическим процессом при отсутствии модуля вспомогательного питания. В соответствии с другими вариантами осуществления электрические компоненты электромеханических приспособлений 502 могут получать энергию от любых других подходящих источников питания, встроенных в устройство управления технологическим процессом, таких как батареи или конденсаторы, специально выполненные с возможностью обеспечения энергией электромеханического приспособления 502.

Хотя в примерах терминалов 480 и 500 вспомогательного питания используются конкретные блокирующие приспособления, приводимые в действие механически или электрически, в терминалах вспомогательного питания для блокировки/разблокировки источников основного питания могут в общем случае использоваться любой подходящий электронный сигнал, электронное соединение, магнитное соединение или механическое воздействие. В частности, на фиг. 8 представлен другой пример терминала 600 вспомогательного питания, в котором оператор может перекинуть тумблерный переключатель для формирования электрического соединения 602. Когда электрическое соединение 604 сформировано, один или более электромеханических компонентов 602 высвобождают источник основного питания. На фиг. 9 представлен еще один пример терминала 700 вспомогательного питания, в котором оператор может вводить определенную последовательность чисел, букв или других символов на клавиатуре 702 и/или вставлять в клавиатуру 702 ключ-карту. После получения электрических сигналов от клавиатуры 702, указывающих на наличие ключ-карты или последовательности символов, один или более электромеханических компонентов 704 могут высвобождать источник основного питания, такой как батарея.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления соединительное средство 1000 между модулем вспомогательного питания и соответствующим терминалом 1002 вспомогательного питания может содержать одно или более поворотных блокирующих приспособлений, как показано на фиг. 10A, 10B и 10C. Соединительное средство 1000 может быть частью кабеля или другой взаимосвязи между модулем вспомогательного питания, таким как один из модулей 104, 202 или 452 вспомогательного питания и терминалом 1002 вспомогательного питания устройства управления технологическим процессом. Соединительное средство 1000 может содержать охватываемый конец 1006 соединения питания от источника питания соответствующего модуля вспомогательного питания, окруженный поворотным блокирующим приспособлением 1004.

Поворотное блокирующее приспособление 1004 соединительного средства 1000 может содержать один или более каналов 1008, а терминал 1002 вспомогательного питания может содержать один или более блокирующих язычков 1010. Когда охватываемый конец 1006 соединения питания вставляют в охватывающий конец 1012 терминала 1002 вспомогательного питания для временного обеспечения энергией соответствующего устройства управления технологическим процессом, блокирующие язычки 1010 могут перемещаться по каналам 1008. Затем оператор может поворачивать соединительное средство 1000 так, чтобы блокирующие язычки 1010 расположились под кромкой 1014 поворотного блокирующего приспособления 1004 для блокировки соединительного средства 1000 на месте.

В соответствии с некоторыми вариантами реализации в терминалах вспомогательного питания устройств управления технологическим процессом могут использоваться электрические и/или механические соединения и блокирующие приспособления, как описано выше, для соответствия требованиям безопасности устройства (например, требованиям обеспечения искробезопасности). Например, для предотвращения электрического разряда терминал 600 вспомогательного питания может не обеспечивать напряжения и токи от модуля вспомогательного питания для компонентов соответствующего устройства управления технологическим процессом, пока не сформировано электрическое соединение 602 (например, при помощи тумблерного переключателя). В соответствии с одним сценарием: (i) оператор может присоединить кабель от модуля вспомогательного питания к терминалу 600 вспомогательного питания, встроенному в устройство управления технологическим процессом; (ii) оператор может изменить положение тумблерного переключателя для формирования электрического соединения 602; и (iii) после формирования электрического соединения 602 электромеханические компоненты 604 могут высвободить батарею из устройства управления технологическим процессом и обеспечивать энергией компоненты устройства управления технологическим процессом от модуля вспомогательного питания. Таким образом, может быть в значительной степени минимизирована опасность возникновения искрового разряда. В соответствии с некоторыми вариантами реализации модули вспомогательного питания, такие как модули 104, 202 и 452 вспомогательного питания, также могут быть выполнены с возможностью хранения запаса энергии при помощи компонентов модулей вспомогательного питания, количество которой меньше порогового значения, регламентированного стандартом искробезопасности.

Хотя терминалы вспомогательного питания, такие как терминалы 116, 470, 480, 500, 600 и 700, были проиллюстрированы как встроенные в соответствующие устройства управления технологическим процессом, эти терминалы вспомогательного питания могут быть расположены отдельно от устройств управления технологическим процессом и/или устройств вспомогательного питания. Например, терминалы вспомогательного питания могут быть расположены в корпусе отдельно от корпуса устройств управления технологическим процессом и модулей вспомогательного питания. В таких случаях операторы могут соединять устройства управления технологическим процессом и модули вспомогательного питания с отдельным терминалом вспомогательного питания посредством одного или более соединений. В соответствии с другими вариантами осуществления некоторые или все компоненты терминалов вспомогательного питания, такие как блокирующие приспособления, могут быть встроенными в модули вспомогательного питания.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на конкретные примеры, приведенные только в иллюстративных целях и не ограничивающие изобретение, специалисту в данной области будет понятно, что в отношении раскрытых вариантов осуществления могут быть предприняты изменения, добавления или исключения без отклонения от сущности и объема изобретения.

Нижеприведенные аспекты представляют собой примеры вариантов осуществления раскрытых в настоящем документе способов и систем. Перечень аспектов не является ограничивающим, поскольку в контексте настоящего описания явным образом предусмотрены и другие варианты осуществления изобретения.

1. Устройство управления технологическим процессом, содержащее:

интерфейс, выполненный с возможностью связи с другими устройствами в системе управления технологическим процессом, причем устройство управления технологическим процессом и указанные другие устройства взаимодействуют для управления технологическим процессом, а устройство управления технологическим процессом обеспечивает (1) отправку сигналов управления технологическим процессом на указанные другие устройства и/или (2) получение сигналов управления технологическим процессом от указанных других устройств;

источник основного питания, выполненный с возможностью обеспечения энергией по меньшей мере одного компонента устройства управления технологическим процессом, который в случае отсутствия питания привел бы к прерыванию управления технологическим процессом; и

терминал, выполненный с возможностью электрического соединения устройства управления технологическим процессом с источником вспомогательного питания так, чтобы источник вспомогательного питания обеспечивал указанный по меньшей мере один компонент достаточной энергией при соединении источника вспомогательного питания с указанным терминалом так, чтобы устройство управления технологическим процессом оставалось работоспособным для управления технологическим процессом при отсутствии источника основного питания.

2. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с аспектом 1, дополнительно содержащее блокирующее приспособление, выполненное с возможностью предотвращения удаления источника основного питания из устройства управления технологическим процессом при отсутствии соединения источника вспомогательного питания с терминалом.

3. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с аспектом 2, в котором блокирующее приспособление выполнено с возможностью предотвращения удаления источника основного питания из устройства управления технологическим процессом, когда указанное устройство не получает достаточно энергии от источника вспомогательного питания.

4. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с аспектом 2, в котором блокирующее приспособление выполнено с возможностью приведения в действие электрическим или механическим образом в результате соединения источника вспомогательного питания с терминалом.

5. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с аспектом 2, в котором блокирующее приспособление выполнено с возможностью поддержания соединения между терминалом и источником вспомогательного питания, когда источник основного питания отсоединен от устройства управления технологическим процессом.

6. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, выполненное с возможностью управления клапаном на основании сигналов управления технологическим процессом, причем источник вспомогательного питания выполнен с возможностью обеспечивать энергией устройство управления технологическим процессом для регулирования положения клапана, когда источник вспомогательного питания электрически соединен с терминалом, а источник основного питания удален.

7. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, дополнительно содержащее устройство беспроводного интерфейса, выполненное с возможностью:

получения энергии от источника основного питания,

получения энергии от источника вспомогательного питания, когда источник вспомогательного питания соединен с устройством управления технологическим процессом посредством терминала, и

поддержания коммуникационного соединения с одним или более из указанных других устройств при получении энергии от источника вспомогательного питания.

8. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, в котором источник основного питания представляет собой перезаряжаемую батарею.

9. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, в котором источник основного питания представляет собой неперезаряжаемую батарею.

10. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, в котором источник основного питания представляет собой перезаряжаемую батарею.

11. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, причем источник вспомогательного питания является переносным и причем источник основного питания содержит проводное соединение со стационарным источником питания.

9. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, причем источник вспомогательного питания целиком содержится в устройстве управления технологическим процессом.

10. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, причем источник вспомогательного питания представляет собой переносной источник питания.

11. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, причем источник вспомогательного питания представляет собой конденсатор.

12. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с аспектом 10 или аспектом 11, в котором источник вспомогательного питания содержит солнечный элемент для поддержания зарядки источника вспомогательного питания.

13. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с аспектом 10 или аспектом 11, в котором источник вспомогательного питания содержит генератор, соединенный со средством пневмообеспечения, для зарядки источника вспомогательного питания.

14. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из аспектов 1–10, в котором источник вспомогательного питания представляет собой батарею.

15. Устройство управления технологическим процессом в соответствии с любым из предшествующих аспектов, в котором указанный по меньшей мере один компонент устройства управления технологическим процессом содержит процессор, ASIC или FPGA.

16. Модуль вспомогательного питания, содержащий:

соединитель, выполненный с возможностью соединения с терминалом вспомогательного питания устройства управления технологическим процессом, выполняющим операции управления технологическим процессом в технологической установке;

источник питания, электрически соединенный с указанным соединителем и выполненный с возможностью обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом через указанный соединитель при соединении модуля вспомогательного питания с устройством управления технологическим процессом, причем указанный источник питания выполнен с возможностью обеспечивать устройство управления технологическим процессом энергией, достаточной для (1) поддержания работы устройства управления технологическим процессом и (2) предотвращения прерывания функционирования технологической установки при удалении источника основного питания устройства управления технологическим процессом.

17. Модуль вспомогательного питания в соответствии с аспектом 16, в котором источник питания, при его соединении с указанным соединителем, выполнен с возможностью обеспечения энергией модуля беспроводной связи устройства управления технологическим процессом.

18. Модуль вспомогательного питания в соответствии с аспектом 16 или аспектом 17, в котором указанный соединитель выполнен с возможностью приведения в действие блокирующего приспособления на устройстве управления технологическим процессом.

19. Модуль вспомогательного питания в соответствии с аспектом 18, в котором указанный соединитель выполнен с возможностью приведения в действие блокирующего приспособления для высвобождения источника основного питания беспроводного устройства управления технологическим процессом.

20. Модуль вспомогательного питания в соответствии с аспектом 18 или аспектом 19, в котором указанный соединитель выполнен с возможностью приведения в действие блокирующего приспособления для блокировки модуля вспомогательного питания на месте, пока удален источник основного питания беспроводного устройства управления технологическим процессом.

21. Способ замены источника основного питания устройства управления технологическим процессом, выполняющего операции управления технологическим процессом в технологической установке, без прерывания работы устройства управления технологическим процессом или прерывания функционирования технологической установки, включающий:

соединение модуля вспомогательного питания, выполненного с возможностью временного обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом, с терминалом устройства управления технологическим процессом;

замену первого источника основного питания, установленного в устройстве управления технологическим процессом для обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом, вторым источником основного питания, когда модуль вспомогательного питания соединен с терминалом устройства управления технологическим процессом и обеспечивает энергией устройство управления технологическим процессом; и

отсоединение модуля вспомогательного питания от терминала устройства управления технологическим процессом после установки второго источника основного питания.

22. Способ в соответствии с аспектом 21, в котором устройство управления технологическим процессом представляет собой беспроводное устройство управления технологическим процессом, и в котором беспроводное устройство управления технологическим процессом поддерживает связь с другим устройством в технологической установке, когда устройство управления технологическим процессом соединено с источником вспомогательного питания, а первый и второй источники основного питания отсоединены от устройства управления технологическим процессом.

23. Способ в соответствии с аспектом 21 или аспектом 22, дополнительно включающий активацию модуля вспомогательного питания для временного обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом путем приведения в действие переключателя устройства управления технологическим процессом или путем приведения в действие переключателя модуля вспомогательного питания перед заменой первого источника основного питания вторым источником основного питания.

24. Способ в соответствии с аспектом 21, в котором соединение модуля вспомогательного питания с терминалом беспроводного устройства управления технологическим процессом включает присоединение соединителя модуля вспомогательного питания к терминалу беспроводного устройства управления технологическим процессом, и в котором блокирующее приспособление беспроводного устройства управления технологическим процессом высвобождают путем присоединения соединителя модуля вспомогательного питания к терминалу беспроводного устройства управления технологическим процессом, причем блокирующим приспособлением блокируют первый источник питания в беспроводном устройстве управления технологическим процессом.

25. Система, содержащая:

модуль вспомогательного питания; и

устройство управления технологическим процессом, выполненное с возможностью соединения с модулем вспомогательного питания и осуществления одной или более операций управления технологическим процессом в технологической установке и содержащее:

источник основного питания, выполненный с возможностью обеспечения энергией по меньшей мере одного компонента устройства управления технологическим процессом, осуществляющего указанную одну или более операций управления технологическим процессом; и

терминал, выполненный с возможностью электрического соединения устройства управления технологическим процессом с модулем вспомогательного питания так, чтобы указанный модуль вспомогательного питания обеспечивал указанный компонент достаточной энергией при соединении модуля вспомогательного питания с терминалом, так чтобы устройство управления технологическим процессом оставалось работоспособным для выполнения указанной одной или более операций управления технологическим процессом при временном удалении и замене источника основного питания.

26. Система в соответствии с аспектом 25, в которой устройство управления технологическим процессом представляет собой беспроводное устройство управления технологическим процессом, и в которой указанное беспроводное устройство управления технологическим процессом поддерживает связь с другим устройством в технологической установке при соединении устройства управления технологическим процессом с источником вспомогательного питания и при отсутствии источника основного питания.

27. Система в соответствии с аспектом 25 или аспектом 26, в которой устройство управления технологическим процессом дополнительно содержит блокирующее приспособление, выполненное с возможностью предотвращения удаления источника основного питания из устройства управления технологическим процессом, когда источник вспомогательного питания не соединен с терминалом.

28. Система в соответствии с аспектом 27, в которой блокирующее приспособление выполнено с возможностью предотвращения удаления источника основного питания из устройства управления технологическим процессом, когда указанное устройство не получает достаточно энергии от источника вспомогательного питания.

29. Система в соответствии с аспектом 27 или аспектом 28, в которой блокирующее приспособление выполнено с возможностью поддержания соединения между терминалом и источником вспомогательного питания при отсоединении источника основного питания от устройства управления технологическим процессом.

Изобретение относится к технологическим процессам. Устройство управления технологическим процессом содержит интерфейс связи с другими устройствами в системе управления технологическим процессом для обмена сигналами управления; источник основного питания и терминал. Терминал выполнен с возможностью электрического соединения устройства управления технологическим процессом с источником вспомогательного питания так, чтобы источник вспомогательного питания обеспечивал по меньшей мере один компонент достаточной энергией и приводил в действие блокирующее приспособление при соединении источника вспомогательного питания с указанным терминалом так, чтобы устройство управления технологическим процессом оставалось работоспособным для управления технологическим процессом при отсутствии источника основного питания. Не допускается прерывание подачи питания. 4 н. и 27 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство управления технологическим процессом, содержащее: интерфейс, выполненный с возможностью связи с другими устройствами в системе управления технологическим процессом, причем устройство управления технологическим процессом и указанные другие устройства взаимодействуют для управления технологическим процессом, а устройство управления технологическим процессом обеспечивает (1) отправку сигналов управления технологическим процессом на указанные другие устройства и/или (2) получение сигналов управления технологическим процессом от указанных других устройств; источник основного питания, выполненный с возможностью обеспечения энергией по меньшей мере одного компонента устройства управления технологическим процессом, который в случае отсутствия питания привел бы к прерыванию управления технологическим процессом; и терминал, выполненный с возможностью электрического соединения устройства управления технологическим процессом с источником вспомогательного питания так, чтобы источник вспомогательного питания обеспечивал указанный по меньшей мере один компонент достаточной энергией и приводил в действие блокирующее приспособление при соединении источника вспомогательного питания с указанным терминалом так, чтобы устройство управления технологическим процессом оставалось работоспособным для управления технологическим процессом при отсутствии источника основного питания.

2. Устройство управления технологическим процессом по п. 1, в котором указанное блокирующее приспособление выполнено с возможностью предотвращения удаления источника основного питания из устройства управления технологическим процессом при отсутствии соединения источника вспомогательного питания с терминалом.

3. Устройство управления технологическим процессом по п. 1, в котором блокирующее приспособление выполнено с возможностью предотвращения удаления источника основного питания из устройства управления технологическим процессом, когда указанное устройство не получает достаточно энергии от источника вспомогательного питания.

4. Устройство управления технологическим процессом по п. 1, в котором блокирующее приспособление выполнено с возможностью приведения в действие электрическим или механическим образом в результате соединения источника вспомогательного питания с терминалом.

5. Устройство управления технологическим процессом по п. 1, в котором блокирующее приспособление выполнено с возможностью поддержания соединения между терминалом и источником вспомогательного питания, когда источник основного питания отсоединен от устройства управления технологическим процессом.

6. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, выполненное с возможностью управления клапаном на основании сигналов управления технологическим процессом, причем источник вспомогательного питания выполнен с возможностью обеспечивать энергией устройство управления технологическим процессом для регулирования положения клапана, когда источник вспомогательного питания электрически соединен с терминалом, а источник основного питания удален.

7. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее устройство беспроводного интерфейса, выполненное с возможностью: получения энергии от источника основного питания, получения энергии от источника вспомогательного питания, когда источник вспомогательного питания соединен с устройством управления технологическим процессом посредством терминала, и поддержания коммуникационного соединения с одним или более из указанных других устройств при получении энергии от источника вспомогательного питания.

8. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, в котором источник основного питания представляет собой батарею.

9. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, причем источник вспомогательного питания целиком содержится внутри устройства управления технологическим процессом.

10. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, в котором источник вспомогательного питания представляет собой переносной источник питания.

11. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, в котором источник вспомогательного питания представляет собой конденсатор.

12. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, в котором источник вспомогательного питания содержит солнечный элемент для поддержания зарядки источника вспомогательного питания.

13. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, в котором источник вспомогательного питания содержит генератор, соединенный со средством пневмообеспечения, для зарядки источника вспомогательного питания.

14. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, в котором источник вспомогательного питания представляет собой батарею.

15. Устройство управления технологическим процессом по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный по меньшей мере один компонент устройства управления технологическим процессом содержит процессор, специализированную интегральную схему (ASIC) или программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA).

16. Устройство по п. 4, в котором блокирующее приспособление выполнено с возможностью приведения в действие механическим образом в результате соединения источника вспомогательного питания с терминалом.

17. Устройство по п. 1, в котором блокирующее приспособление выполнено с возможностью приведения в действие электромеханическим образом в результате соединения источника вспомогательного питания с терминалом.

18. Модуль вспомогательного питания, содержащий: соединитель, выполненный с возможностью соединения с терминалом вспомогательного питания устройства управления технологическим процессом, выполняющим операции управления технологическим процессом в технологической установке; источник питания, электрически соединенный с указанным соединителем и выполненный с возможностью обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом через указанный соединитель при соединении модуля вспомогательного питания с устройством управления технологическим процессом, причем указанный источник питания выполнен с возможностью обеспечивать устройство управления технологическим процессом энергией, достаточной для

(1) поддержания работы устройства управления технологическим процессом и

(2) предотвращения прерывания функционирования технологической установки при удалении источника основного питания устройства управления технологическим процессом, при этом данный модуль вспомогательного питания выполнен с возможностью приведения в действие блокирующего приспособления, предусмотренного в устройстве управления технологическим процессом.

19. Модуль вспомогательного питания по п. 18, в котором источник питания при его соединении с указанным соединителем выполнен с возможностью обеспечения энергией модуля беспроводной связи устройства управления технологическим процессом.

20. Модуль вспомогательного питания по любому из пп. 18-19, в котором указанный соединитель выполнен с возможностью приведения в действие блокирующего приспособления на устройстве управления технологическим процессом.

21. Модуль вспомогательного питания по любому из пп. 18-20, в котором указанный соединитель выполнен с возможностью приведения в действие блокирующего приспособления для высвобождения источника основного питания беспроводного устройства управления технологическим процессом.

22. Модуль вспомогательного питания по любому из пп. 18-21, в котором указанный соединитель выполнен с возможностью приведения в действие блокирующего приспособления для блокировки модуля вспомогательного питания на месте, пока удален источник основного питания беспроводного устройства управления технологическим процессом.

23. Способ замены источника основного питания устройства управления технологическим процессом, выполняющего операции управления технологическим процессом в технологической установке, без прерывания работы устройства управления технологическим процессом или прерывания функционирования технологической установки, включающий: соединение модуля вспомогательного питания, выполненного с возможностью приведения в действие блокирующего приспособления и с возможностью временного обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом, с терминалом устройства управления технологическим процессом; замену первого источника основного питания, установленного в устройстве управления технологическим процессом для обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом, вторым источником основного питания, когда модуль вспомогательного питания соединен с терминалом устройства управления технологическим процессом и обеспечивает энергией устройство управления технологическим процессом; и отсоединение модуля вспомогательного питания от терминала устройства управления технологическим процессом после установки второго источника основного питания.

24. Способ по п. 23, в котором устройство управления технологическим процессом представляет собой беспроводное устройство управления технологическим процессом и в котором беспроводное устройство управления технологическим процессом поддерживает связь с другим устройством в технологической установке, когда устройство управления технологическим процессом соединено с источником вспомогательного питания, а первый и второй источники основного питания отсоединены от устройства управления технологическим процессом.

25. Способ по любому из пп. 23-24, дополнительно включающий активацию модуля вспомогательного питания для временного обеспечения энергией устройства управления технологическим процессом путем приведения в действие переключателя устройства управления технологическим процессом или путем приведения в действие переключателя модуля вспомогательного питания перед заменой первого источника основного питания вторым источником основного питания.

26. Способ по любому из пп. 23-25, в котором соединение модуля вспомогательного питания с терминалом беспроводного устройства управления технологическим процессом включает присоединение соединителя модуля вспомогательного питания к терминалу беспроводного устройства управления технологическим процессом и в котором указанное блокирующее приспособление беспроводного устройства управления технологическим процессом высвобождают путем присоединения соединителя модуля вспомогательного питания к терминалу беспроводного устройства управления технологическим процессом, причем блокирующим приспособлением блокируют первый источник питания в беспроводном устройстве управления технологическим процессом.

27. Система управления технологическим процессом, содержащая: модуль вспомогательного питания; и устройство управления технологическим процессом, выполненное с возможностью соединения с модулем вспомогательного питания и осуществления одной или более операции управления технологическим процессом в технологической установке и содержащее: источник основного питания, выполненный с возможностью обеспечения энергией по меньшей мере одного компонента устройства управления технологическим процессом, осуществляющего указанную одну или более операцию управления технологическим процессом; и терминал, выполненный с возможностью электрического соединения устройства управления технологическим процессом с модулем вспомогательного питания так, чтобы указанный модуль вспомогательного питания обеспечивал указанный компонент достаточной энергией и приводил в действие блокирующее приспособление при соединении модуля вспомогательного питания с терминалом, так чтобы устройство управления технологическим процессом оставалось работоспособным для выполнения указанной одной или более операции управления технологическим процессом при временном удалении и замене источника основного питания.

28. Система по п. 27, в которой устройство управления технологическим процессом представляет собой беспроводное устройство управления технологическим процессом и в которой указанное беспроводное устройство управления технологическим процессом поддерживает связь с другим устройством в технологической установке при соединении устройства управления технологическим процессом с источником вспомогательного питания и при отсутствии источника основного питания.

29. Система по любому из пп. 27-28, в которой указанное блокирующее приспособление выполнено с возможностью предотвращения удаления источника основного питания из устройства управления технологическим процессом, когда источник вспомогательного питания не соединен с терминалом.

30. Система по п. 27, в которой блокирующее приспособление выполнено с возможностью предотвращения удаления источника основного питания из устройства управления технологическим процессом, когда указанное устройство не получает достаточно энергии от источника вспомогательного питания.

31. Система по п. 27, в которой блокирующее приспособление выполнено с возможностью поддержания соединения между терминалом и источником вспомогательного питания при отсоединении источника основного питания от устройства управления технологическим процессом.