在不中断电力的情况下更换无线阀门定位器中的电源模块的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容针对用于更换过程控制设备中的电源的方法，并且更具体地，针对用 于在不间断无线过程控制设备的操作的情况下更换无线过程控制设备中的电源的方法及 装置。
【背景技术】
[0002] 诸如无线阀门定位器等无线过程控制设备可以方便在难以达到的地方或有线解 决方案不划算或不实际的地方对阀门以及其它装备进行控制。然而，由于与为无线过程 控制设备供电的电池的寿命有关的问题，过程控制工业迟迟未能采用这种无线过程控制设 备。如果为阀门定位器供电的电池的电力耗尽，则由定位器控制的阀门将进入故障安全模 式并且将不再受控制。
[0003] 虽然改进的电池技术可以增加电池的寿命，但是在无线过程控制设备的操作期间 需要在某些时间更换为无线过程控制设备供电的电源这一事实依然存在。即使这种更换发 生在电池耗尽电力之前，将一个电池更换为另一个电池仍然可以导致无线过程控制设备的 操作的间断。
【发明内容】
[0004] 过程控制设备包括接口，接口被配置为与过程控制系统中的其它设备通信，过程 控制设备与其它设备合作来对过程进行控制，并且过程控制设备操作用于：（1)向其它设 备发送过程控制信号；和/或（2)从其它设备接收过程控制信号。过程控制设备还包括主 电源，主电源被配置为向过程控制设备的至少一个部件提供电力，其中，部件在未被供电的 情况下将导致对过程的控制的中断。过程控制设备还包括端子，端子被配置为将过程控制 设备电耦合到辅助电源，从而使得在辅助电源连接到端子时，辅助电源向至少一个部件提 供足够的电力，从而使得在缺少主电源的情况下，过程控制设备仍然可操作用于对过程进 行控制。
[0005] 在另一个实施例中，辅助电源模块包括连接器，连接器被配置为耦合到在过程工 厂中执行过程控制操作的过程控制设备的辅助电源端子。辅助电源模块还包括供电电源， 供电电源电耦合到连接器并且被配置为当辅助电源模块耦合到过程控制设备时，经由连接 器向过程控制设备提供电力，供电电源向过程控制设备提供的电力足以：（1)维持过程控 制设备的操作，以及（2)当过程控制设备的主电源被移除时，防止过程工厂发生中断。
[0006] 在又一个实施例中，在不间断过程控制设备的操作或不中断过程工厂的操作的情 况下更换在过程工厂中执行过程控制操作的过程控制设备的主电源的方法包括将辅助电 源模块耦合到过程控制设备的端子，辅助电源模块被配置为临时为过程控制设备供电。该 方法还包括：当辅助电源模块耦合到过程控制设备的端子并且向过程控制设备提供电力 时，将安装在过程控制设备中的为过程控制设备供电的第一主电源更换为第二主电源，以 及，在安装第二主电源之后，将辅助电源模块与过程控制设备的端子分开。
[0007] 在又一个实施例中，系统包括辅助电源模块以及可耦合到辅助电源模块的过程控 制设备。过程控制设备在过程工厂中执行一个或多个过程控制操作，并且包括主电源，主电 源被配置为向执行一个或多个过程控制操作的过程控制设备的至少一个部件提供电力。过 程控制设备还包括端子，端子被配置为将过程控制设备电耦合到辅助电源模块，从而使得 在辅助电源模块耦合到端子时，辅助电源模块向部件提供足够的电力，从而使得当辅助电 源模块被临时移除并更换时，过程控制设备在缺少主电源的情况下仍然可操作用于执行一 个或多个过程控制操作。
【附图说明】
[0008] 图1示出了包括利用偶尔需要被更换的主电源进行操作的过程控制设备的示例 性过程控制系统；
[0009] 图2示出了耦合到可以临时为过程控制设备供电的辅助电源模块的示例性过程 控制设备；
[0010] 图3是集成了辅助电源模块的另一个示例性过程控制设备的方框图；
[0011] 图4是可以在图1所示的示例性过程控制系统中实施的用于更换过程控制设备的 电源的示例性方法的流程图；
[0012] 图5示出了辅助电源模块临时为阀门定位器供电的示例性情境；
[0013] 图6A和图6B示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到过程控制设备中的示例 性机械锁定机构；
[0014] 图7A和图7B示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到过程控制设备中的示例 性机电锁定机构；
[0015] 图8示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到无线过程控制设备中的另一个示 例性机电锁定机构；
[0016] 图9示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到过程控制设备中的又一个示例性 机电锁定机构；以及
[0017] 图10A、图10B以及图10C示出了可以将主电源和/或辅助电源锁定到过程控制设 备中的可旋转的锁定机构。
【具体实施方式】
[0018] 本公开内容针对在过程控制系统中更换过程控制设备的主电源。具体而言，本公 开内容针对在不中断过程控制设备的操作并且不中断对应的过程的情况下更换过程控制 设备的主电源的方法及装置。特别地，辅助电源模块可以代替过程控制设备的主电源来为 过程控制设备供电，以执行包括例如发送和接收数据的一个或多个过程控制功能。在主电 源被更换、移除、或以其它方式脱离操作时，操作者可以将辅助电源模块连接到过程控制设 备以临时为过程控制设备供电。
[0019] 在其它实施方式中，当主要针对更换仅由电池供电的无线过程控制设备的电池 时，可以利用本公开内容的技术来更换任何其它适合的过程控制设备（包括具有一个或多 个有线连接的过程控制设备）的电源。例如，在与电源（例如，主电源）的故障有线连接或 电源本身被更换或修改时，辅助电源模块可以在不中断过程的情况下为有线过程控制设备 供电。
[0020] 现在参考图1，根据本公开内容的一种形式所构建的过程控制系统10被描绘为包 括与过程控制器11进行通信的一个或多个现场设备15、16、17、18、19、20、21、22和71，过程 控制器11反过来与数据记录系统12和一个或多个用户工作站13进行通信，每个用户工作 站具有显示屏幕14。通过这样配置，控制器11向现场设备15、16、17、18、19、20、21、22和 71、以及工作站13输送信号并且从现场设备15、16、17、18、19、20、21、22和71、以及工作站 13接收信号，以对过程控制系统进行控制。
[0021] 在额外的细节中，图1中所描绘的形式的过程控制系统10的过程控制器11经由 硬连线通信连接而通过输入/输出（I/O)卡26和28来连接到现场设备15、16、17、18、19、 20、21以及22。数据记录系统12可以是具有用于存储数据的任何期望类型的存储器和任 何期望或已知的软件、硬件、或固件的任何期望类型的数据收集单元。此外，虽然该数据记 录系统12在图1中被示出为单独的设备，但是替代地或另外，它可以是工作站13或诸如服 务器等另一个计算机设备的其中之一的一部分。控制器11经由通信网络29而通信地连接 到工作站13以及数据记录系统12,通过示例的方式，控制器11可以是由艾默生过程管理公 司所售的DeltaV?控制器，通信网络29可以是例如以太网连接。
[0022] 如上所提及的，控制器11被示出为使用硬连线通信机制而通信地连接到现场设 备15、16、17、18、19、20、21以及22,该硬连线通信机制可以包括使用任何期望的硬件、软 件、和/或固件来实施硬连线通信。例如，硬连线通信可以包括标准的4-20mA通信、和/或 使用诸如FOUNDAT丨ΟΝΦ现场总线通信协议、HART?通信协议等任何智能通信协议 的任何通信。现场设备15、16、17、18、19、20、21以及22可以是任何类型的设备，例如传感 器、压力调节器、控制阀门组件、发射机、定位器等，而I/O卡26和I/O卡28可以是符合任 何期望的通信或控制器协议的任何类型的I/O设备。在图1中示出的实施例中，现场设备 15、16、17和18是标准的4-20mA设备，其可以通过模拟线路而与I/O卡26通信，而数字现 场设备19、20、21和22可以是智能设备，例如HART?通信设备和现场总线现场设备，其可 以使用现场总线通信协议经由数字总线来与I/O卡28进行通信。当然，现场设备15、16、 17、18、19、20、21以及22可以符合任何其它期望的标准或协议，包括未来将发展出的任何 标准或协议。
[0023] 另外，在图1中描绘的过程控制系统10包括多个无线现场设备60和71、以及经由 一个或多个有线连接而通信连接到无线路由器或其它模块66的多个其它现场设备61、62、 63和64。现场设备60、61、62、63和64被描绘为发射机（例如，过程可变传感器），而现场 设备71被描绘为包括例如控制阀门和驱动器的控制阀门组件。可以使用包括硬件、软件、 固件、或现在已知的或以后开发的它们的任何组合的任何期望的无线通信装备来在控制器 11与现场设备60、61、62、63、64和71之间建立无线通信。在图1中所示的形式中，天线65 耦合到发射机60,并且专用于为发射机60执行无线通信，而具有天线67的无线路由器或 其它模块66被親合以共同地为发射机61、62、63和64处理无线通信。同样的，天线72親 合到控制阀门组件71，以执行控制阀门组件71的无线通信。现场设备或相关联的硬件60、 61、62、63、64、66和71可以实施由适当的无线通信协议使用的协议栈操作，以经由天线65、 67和72来接收、解码、路由、编码、以及发送无线信号，以在过程控制器11与发射机60、61、 62、63和64以及控制阀