无线装置及其设置方法、传感器单元和无线单元的制作方法
【专利摘要】本发明提供了无线装置及其设置方法、传感器单元和无线单元。一种无线装置包括传感器单元和无线单元。传感器单元包括：输入/输出单元，对过程中的状态量执行测量或操控；第一本地通信单元，进行本地通信以传送/接收输入/输出单元的测量结果或用于输入/输出单元的操控命令；第一供电单元，将电力供给至输入/输出单元和第一本地通信单元。无线单元包括：无线通信单元，传送/接收输入/输出单元的测量结果或用于输入/输出单元的操控命令；第二本地通信单元，与第一本地通信单元进行本地通信以传送/接收输入/输出单元的测量结果或用于输入/输出单元的操控命令；第二供电单元，将电力供给至无线通信单元和第二本地通信单元。
【专利说明】无线装置及其设置方法、传感器单元和无线单元
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年10月30日提交的第2012-238749号日本专利申请以及于2013年8月15日提交的第2013-168897号日本专利申请的优先权，通过引用将这两个日本专利申请的内容合并于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及无线装置、传感器单元、无线单元以及用于设置无线装置的方法。
【背景技术】
[0004]在本申请中将在下文中引用或标识的所有专利、专利申请、专利公布、科技文章等的全部内容在此通过引用全部合并于此，以便更全面地描述本发明所属领域的现有技术。
[0005]通常，为了在工厂、制造厂等实现高自动化程度，构造了分布式控制系统(DCS)，在该分布式控制系统中，被称为现场装置(测量装置和操控装置)的实地装置以及用于控制这些现场装置的控制装置经由通信装置相连接。尽管构成这样的分布式控制系统的现场装置到目前为止已主要为执行有线通信的现场装置，但是近年来，基于工业无线通信标准(诸如ISA100.1la和WirelessHART (注册商标))来执行无线通信的现场装置(无线现场装置)也正被实现。
[0006]在上述无线现场装置中，用于测量并操控工业过程中的状态量(例如，压力、温度、流速等)的传感器单元、用于基于工业无线通信标准来进行无线通信的无线通信单元、以及用于统一地控制无线现场装置的操作的控制器被组装在一个壳体中，并且利用从单个电源供给的电力来进行操作。由于无线现场装置不必连接至通信线路或通信路径，并且基本上在工厂等处被独立安装，因此大多数无线现场装置使用内部电池作为其单个电源。
[0007]在这样的无线现场装置中，执行节电操作以尽可能多地降低电池消耗。具体地，当无线现场装置不需要进行无线通信时，其处于非操作状态(至少是为了降低电力消耗而不发送或接收无线信号的状态)，并且仅当进行无线通信的需要产生时，其才转变为操作状态(能够发送和接收无线信号的状态)并执行发送或接收无线信号的操作。Yamamoto Shuji等人的“World，s First ISA100.1la standard Wireless Field Device，，，YokogawaTechnical Report, Vol.53, N0.2, 2010公开了这样的一种传统的无线现场装置，其中，输入/输出单元(传感器)和无线通信单元设置在单个结构中。
[0008]如上所述，在传统的无线现场装置中，用于测量并操控工业过程中的状态量的传感器单元、用于进行无线通信的无线通信单元等被组装在一个壳体内并利用从单个电源(电池)供给的电力来进行操作。因此，传统的无线现场装置具有以下问题(I)至(3)。
[0009](I)每种类型的无线现场装置都需要装置认证
[0010]进行无线通信的无线装置(不仅仅是无线现场装置)一般必须获得其符合相应国家的法规的认证(无线标准认证)。由于基本上每种类型的无线装置都必须获得该无线标准认证，因此具有例如相同类型的无线通信单元并且仍具有不同类型或形状的输入/输出单元(包括传感器和致动器)的无线现场装置均必须获得无线标准认证。
[0011]除了上述无线标准认证外，在正使用可燃气体的环境中所使用的无线装置(诸如在工厂所安装的无线现场装置)也必须获得其符合防爆标准的认证(防爆认证)。该防爆认证相比于上述的无线标准认证需要更复杂的程序，并且获得该认证所需的时间较长。由于必须分别在各个国家和地区获得无线标准认证和防爆认证，因此对于尝试在世界范围内扩大业务的无线现场装置等的制造者和供应商来说，存在需要大量时间、成本和人力的问题。
[0012](2)当替换电池时脱机
[0013]如上所述，无线现场装置利用从内部电池供给的电力来进行操作。在多数无线现场装置中，由于电池寿命比包含传感器或致动器的输入/输出单元的寿命短，因此，当电池的剩余容量变低时必须替换电池。当正替换电池时，对无线通信单元的电力供给停止，因此，对输入/输出单元的电力供给也停止。因此，存在输入/输出单元在替换电池时不能测量并操控状态量(即，其脱机)的问题。
[0014](3)在工厂运转时不能替换电池
[0015]在安装在必须防爆的位置(防爆区域)的无线现场装置的情况下，在工厂运转时不能替换电池，除非无线现场装置和电池都满足防爆标准。可想到的用于当无线现场装置和电池中的至少一个未能满足防爆标准时替换电池的方法是:(a)在工厂由于检查等而停止了运转并且没有使用可燃气体时替换防爆区域中的所有电池，以及(b)在不是防爆区域的位置移除无线现场装置并替换电池，然后，将无线现场装置重新安装在原位置。
[0016]采用前一种方法，替换电池的机会限于工厂已停止运转的时间，另外，必须在短时间内机械地替换很多电池。因此，存在甚至不可避免地替换了具有足够剩余容量的电池的问题。采用后一种方法，由于必须移除无线现场装置然后重新安装，因此，存在需要相当大量的时间和成本的问题。
【发明内容】
[0017]本发明提供了一种无线装置、传感器单元、无线单元以及用于设置无线装置的方法，其能够极大地减少装置认证并且甚至在工厂正运转时也能容易地在保持联机的同时替换电池。
[0018]一种无线装置，可以包括传感器单元和无线单元。该传感器单元可以包括:输入/输出单元，被配置为对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种；第一本地通信单元，被配置为进行本地通信以传送/接收输入/输出单元的测量结果和用于输入/输出单元的操控命令中的至少一种；以及第一供电单元，被配置为将电力供给至输入/输出单元和第一本地通信单元。无线单元可以包括:无线通信单元，被配置为传送/接收输入/输出单元的测量结果和用于输入/输出单元的操控命令中的至少一种；第二本地通信单元，被配置为与第一本地通信单元进行本地通信以传送/接收输入/输出单元的测量结果和用于输入/输出单元的操控命令中的至少一种；以及第二供电单元，被配置为将电力供给至无线通信单元和第二本地通信单元。
[0019]根据本发明的优选实施例，由传感器单元的输入/输出单元测量出的过程中的状态量经由第一本地通信单元和第二本地通信单元输出到无线单元，并从无线单元的无线通信单元发送到无线网络，同时与经由无线网络发送的过程中的状态量相关的操控命令被无线单元的无线通信单元接收，然后经由第二本地通信单元和第一本地通信单元输出到传感器单元，而且在传感器单元的输入/输出单元中执行基于操控命令的操控。
[0020]第一本地通信单元和第二本地通信单元可以非接触地执行本地通信。
[0021]传感器单元可以包括至少容纳输入/输出单元和第一供电单元的第一壳体。无线单元可以包括至少容纳无线通信单元和第二供电单元的第二壳体。
[0022]第一壳体可以包括第一信号传送单元，该第一信号传送单元被配置为允许将信号传送至容纳在第一壳体中的第一本地通信单元和容纳在第二壳体中的第二本地通信单元以及从第一本地通信单元和第二本地通信单元传送信号。第二壳体可以包括第二信号传送单元，该第二信号传送单元被配置为允许将信号传送至容纳在第一壳体中的第一本地通信单元和容纳在第二壳体中的第二本地通信单元以及从第一本地通信单元和第二本地通信单元传送信号。传感器单元和无线单元可以结合在一起以使得形成在第一壳体中的第一信号传送单元和形成在第二壳体中的第二信号传送单元能够传送和接收信号。
[0023]第一信号传送单元和第二信号传送单元之一可以形成在第一壳体和第二壳体中的第一个壳体中，其中该第一信号传送单元被配置为允许传送来自容纳在第一壳体中的第一本地通信单元的信号，该第二信号传送单元被配置为允许传送来自容纳在第二壳体中的第二本地通信单元的信号。第一本地通信单元和第二本地通信单元之一可以经由线缆连接至第一壳体和第二壳体中的第二个壳体，其中第一本地通信单元布置在形成在第一壳体外部且在第二壳体内的第二信号传送单元附近，以及第二本地通信单元布置在形成在第二壳体外部且在第一壳体内的第一信号传送单元附近。
[0024]传感器单元和无线单元可以包括存储单元，该存储单元被配置为存储将要在传感器单元中设置的第一设置信息和将要在无线单元中设置的第二设置信息中的至少一个。
[0025]第一本地通信单元和第二本地通信单元可以被配置为除了传送/接收所述输入/输出单元的测量结果和用于输入/输出单元的操控命令中的至少一个以外，还能够传送/接收第一设置信息和第二设置信息。
[0026]第一供电单元可以包括第一电源，该第一电源被配置为供给要向输入/输出单元和第一本地通信单元供给的电力。第二供电单元可以包括第二电源，该第二电源被配置为供给要向无线通信单元和第二本地通信单元供给的电力。
[0027]第一供电单元可以包括第一电源，该第一电源被配置为供给要向输入/输出单元和第一本地通信单元供给的电力。第二供电单元可以被配置为接收从第一电源供给的电力以将电力供给至无线通信单元和第二本地通信单元。
[0028]第二供电单元可以包括第二电源，该第二电源被配置为供给要向无线通信单元和第二本地通信单元供给的电力。第一供电单元可以被配置为接收从第二电源供给的电力以将电力供给至输入/输出单元和第一本地通信单元。
[0029]第一供电单元可以被配置为将从外部电源供给的电力供给至输入/输出单元和第一本地通信单元。第二供电单元可以被配置为将从外部电源供给的电力供给至无线通信单元和第二本地通信单元。
[0030]外部电源可以被配置为将电力供给至第一供电单元和第二供电单元两者。
[0031 ] 外部电源可以被配置为将电力供给至第一供电单元和第二供电单元中的第一个供电单元。第一供电单元和第二供电单元中外部电源没有向其供给电力的第二个供电单元可以被配置为从第一供电单元和第二供电单元中外部电源向其供给电力的第一个供电单元接收电力。
[0032]传感器单元和无线单元可以包括第一电力传输单元和第二电力传输单元中的至少一个，其中该第一电力传输单元被配置为在第一供电单元与第二供电单元之间非接触地传输电力，第二电力传输单元被配置为从外部电源非接触地接收电力。
[0033]第一电力传输单元可以与第一本地通信单元和第二本地通信单元一起被配置在单个结构中。
[0034]传感器单元和无线单元中的一个可以包括累积单元，该累积单元被配置为累积第一供电单元和第二供电单元之一接收到的电力。
[0035]一种用于对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种的传感器单元，可以包括:输入/输出单元，被配置为对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种；本地通信单元，被配置为能够进行本地通信以传送/接收输入/输出单元的测量结果和用于输入/输出单元的操控命令中的至少一种；第一供电单元，被配置为将来自内部电源的电力和来自外部电源的电力之一供给至输入/输出单元和本地通信单元。
[0036]一种用于经由无线网络进行无线通信的无线单元，可以包括:无线通信单元，被配置为经由无线网络进行无线通信；本地通信单元，被配置为能够进行本地通信以传送/接收要从无线通信单元传送的信号和通过无线通信接收到的信号中的至少一种；以及第二供电单元，被配置为将来自内部电源的电力和来自外部电源的电力之一供给至无线通信单元和本地通信单元。
[0037]—种用于设置无线装置的方法，其中该无线装置包括被配置为对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种的传感器单元以及被配置为经由无线网络执行无线通信的无线单元，该方法可以包括:进行无线单元与传感器单元之间的本地通信，以将已预先存储在无线单元中且将要在传感器单元中设置的第一设置信息从无线单元传送至传感器单元；以及在传感器单元中设置第一设置信息。
[0038]一种用于设置无线装置的方法，其中该无线装置包括被配置为对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种的传感器单元以及被配置为经由无线网络执行无线通信的无线单元，该方法可以包括:在无线单元中登记将要在传感器单元中设置的第一设置信息以及将要在无线单元中设置的第二设置信息；在传感器单元中登记在无线单元中所登记的第一设置信息和第二设置信息；以及如果已替换了无线单元，则在新的无线单元中设置在传感器单元中所登记的第二设置信息。
[0039]根据本发明的优选实施例，无线装置由两个单元(S卩，用于测量流体的流量的传感器单元以及用于经由无线网络进行无线通信的无线单元)构成，并且经由在设置在传感器单元中的第一本地通信单元与设置在无线单元中的第二本地通信单元之间的本地通信来在这两个单元(即，传感器单元和无线单元)之间发送和接收各种类型的信息。因此，能够极大地减少装置认证，并且即使当工厂运转时也能够在保持联机的同时容易地替换电池。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]根据以下结合附图所进行的对某些优选实施例的描述，本发明的上述特征和优点将变得显而易见，在附图中:[0041]图1是示出根据本发明的第一优选实施例的无线装置的主要单元的配置的框图；
[0042]图2A至图2C是示出根据本发明的第一优选实施例的无线装置的示意性外部透视图；
[0043]图3是用于说明当附接根据本发明的第一优选实施例的无线装置时所执行的操作的时序图；
[0044]图4是用于说明当替换根据本发明的第一优选实施例的无线装置时所执行的操作的时序图；
[0045]图5是示出根据本发明的第一优选实施例的无线装置的另一操作示例的时序图；
[0046]图6A至图6C是示出根据本发明的第一优选实施例的无线装置的变型例的示图；
[0047]图7是示出根据本发明的优选实施例的无线装置的另一变型例的示图；
[0048]图8是示出根据本发明的优选实施例的无线装置的另一变型例的示图；
[0049]图9是示出根据本发明的优选实施例的无线装置的另一变型例的示图；以及
[0050]图10是示出根据本发明的优选实施例的无线装置的另一变型例的示图。
【具体实施方式】
[0051]现在，本文中将参照说明性的优选实施例来描述本发明。本领域的技术人员将认识到，可以使用本发明的教导来实现许多替选的优选实施例，并且本发明不限于本文中为了说明目的而示出的优选实施例。
[0052]将详细描述根据本发明的第一优选实施例的无线装置、传感器单元、无线单元和用于设置无线装置的方法。图1是示出根据本发明的第一优选实施例的无线装置的主要单元的配置的框图。如图1所示，第一优选实施例的无线装置I包括传感器单元10和无线单元20。无线装置I测量工业过程中的状态量并且将测量结果传送至无线网络(未示出)。在第一优选实施例中，为了便于理解，无线装置I是测量流体的流量作为工业过程中的状态量并遵照ISA100.1la来进行无线通信的现场装置。
[0053]传感器单元10包括内传感器Ila (输入/输出单元)、外传感器lib、传感器接口(传感器I/F)llc (输入/输出单元)、控制器12、本地通信单元13 (本地通信单元，第一本地通信单元)、非易失性存储器14 (存储单元)以及电源单元15 (第一供电单元)。传感器单元10测量流体的流量并将测量结果输出至无线单元20。传感器单元10的除了外传感器Ilb以外的构成单元(内传感器lib、传感器接口 11c、控制器12、本地通信单元13、非易失性存储器14和电源单元15)容纳于满足防爆标准的盒状壳体Cl中。
[0054]内传感器Ila和外传感器Ilb在控制器12的控制下测量正被测量的流体的流量。例如，通过正被测量的流体传送超声波信号并在流体的另一侧接收该超声波信号，并且根据该接收到的信号确定流体的流量。根据正测量的对象，可以省略内传感器Ila和外传感器Ilb中的任一个。传感器接口 Ilc设置在内传感器Ila和外传感器Ilb与控制器12之间，并将内传感器Ila和外传感器Ilb连接至控制器12。
[0055]控制器12协调并控制传感器单元10的操作。具体地，控制器12控制内传感器Ila和外传感器11b，以使它们在预定周期内测量流体的流量并将传感器数据D存储在非易失性存储器14或易失性存储器(未示出)中，该传感器数据D包含表示与表示进行测量的时间的信息相关联的测量结果的信息。在替换了无线传感器之后表示该时间的信息是有用的，如稍后所述。控制器12还控制本地通信单元13以使其在预定定时将存储在非易失性存储器14中的传感器数据D输出至无线单元20。控制器12还可以使本地通信单元13将输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2 (稍后详细描述)发送至无线单元20以及从无线单元20接收输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2。
[0056]为了降低电源单元15的电力消耗，控制器12控制传感器单元10的各单元并使它们执行电力消耗操作。例如，当存在测量流体的流量的需求时，控制器12将内传感器Ila和外传感器I Ib控制为活动模式(操作模式)，并在所有其他时间将它们保持在睡眠模式(非操作模式)下。在一些情况下，控制器12本身转变至节电模式(待机模式等)。在除了附接或替换无线单元20之外的正常操作期间，当存在将传感器数据D输出至无线单元20的需求时，控制器12将本地通信单元13控制为活动模式，并在所有其他时间基本上将其保持在睡眠模式下。
[0057]在控制器12的控制下，本地通信单元13与设置在无线单元20中的本地通信单元23进行本地通信(例如，在大约几米的半径内的通信)。具体地，本地通信单元13包括用于使用红外线来进行通信的红外线通信电路、用于使用可变光进行通信的可变光通信电路或者用于进行近场通信的无线通信电路，并且与本地通信单元23进行非接触式本地通信。如果可以与无线单元20进行非接触通信，则通信终端等不暴露于外部，并且因此无线装置I在安装在防爆区域中时是有效的。在第一优选实施例中，为了便于理解，本地通信单元13使用红外线进行本地通信。
[0058]非易失性存储器14是闪存式只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)等，并且存储作为内传感器Ila和外传感器Ilb的测量结果而获得的传感器数据D以及在传感器单元10中所设置的输入/输出单元设置信息Ql (第一设置信息)。输入/输出单元设置信息Ql定义传感器单元10的操作，并且包含例如表示用于测量流体的流量的间隔、条件等的信息。顺便提及，尽管图1仅示出一个非易失性存储器14，但是提供多个非易失性存储器并将传感器数据D和输入/输出单元设置信息Ql存储在不同的非易失性存储器中是可接受的。
[0059]电源单元15包括供给电力的电源PSl (第一电源)以及将来自电源PSl的电力转换为适合于传感器单元10使用的电力的电源电路(未示出)。在控制器12的控制下，电源单元15将电力供给至传感器单元10的每个单元。电源PSl是电池(例如，具有极低自放电的一次电池，诸如锂亚硫酰氯电池)或执行所谓的能量采集的发电电路(诸如太阳能电池等)。
[0060]无线单元20包括无线通信单元21、控制器22、本地通信单元23 (本地通信单元，第二本地通信单元)、非易失性存储器24 (存储单元)以及电源单元25 (第二供电单元)，并且将来自传感器单元10的传感器数据D发送到无线网络(未示出)。无线单元20将上述配置(无线通信单元21、控制器22、本地通信单元23、非易失性存储器24和电源单元25)容纳在满足防爆标准的盒状壳体C2中。
[0061]在控制器22的控制下，无线通信单元21经由无线网络(未示出)进行无线通信。具体地，其遵照ISA100.1la执行无线通信。尽管在第一优选实施例的描述中，无线通信单元21仅仅将来自传感器单元10的传感器数据D发送到无线网络，但是无线通信单元21还可以经由无线网络接收向其发送的各种数据。
[0062]控制器22协调并控制无线单元20的操作。具体地，控制器22控制无线通信单元21并使其将来自传感器单元10的传感器数据D发送到无线网络。控制器22控制本地通信单元23并使其接收从传感器单元10的本地通信单元13输出的传感器数据D。控制器22还可以控制本地通信单元23，并使其将输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2 (稍后详述)发送到传感器单元10以及从传感器单元10接收输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2。
[0063]以与设置在传感器单元10中的控制器12类似的方式，为了降低电源单元25的电力消耗，控制器22控制无线单元20的各单元并使它们执行电力消耗操作。例如，在除了附接或替换无线单元20之外的正常操作期间，当存在发送传感器数据D的需求时，控制器22将无线通信单元21和本地通信单元23控制为活动模式(操作模式)，并且在所有其他时间基本上将它们保持在睡眠模式(非操作模式)下。在一些情况下，控制器22本身转变至节电模式(待机模式等)。
[0064]在控制器22的控制下，本地通信单元23与设置在传感器单元10中的本地通信单元13进行本地通信。具体地，以与本地通信单元13类似的方式，本地通信单元23包括用于使用红外线进行通信的红外线通信电路、用于使用可变光进行通信的可变光通信电路或者用于进行近场通信的无线通信电路，并且与本地通信单元13进行非接触式本地通信。如果可以与无线单元20进行非接触式通信，则通信终端等不暴露于外部，并且因此无线装置I在安装在防爆区域中时是有效的。如同本地通信单元13 —样，假设本地通信单元23使用红外线进行本地通信。
[0065]非易失性存储器24类似于设置在传感器单元10中的非易失性存储器14，并且存储将要在传感器单元10中设置的输入/输出单元设置信息Ql和将要在无线单元20中设置的无线单元设置信息Q2 (第二设置信息)。无线单元设置信息Q2限定无线单元20的操作，并包含例如表示用于进行无线通信的定时、通信参与方等的信息。
[0066]电源单元25包括供给电力的电源PS2 (第二电源)以及将来自电源PS2的电力转换为适合于无线单元20使用的电力的电源电路(未示出)。在控制器22的控制下，电源单元25将电力供给至无线单元20的每个单元。电源PS2是电池(例如，具有极其低自放电的一次电池，诸如锂亚硫酰氯电池)或执行所谓的能量采集的发电电路(诸如太阳能电池等)。
[0067]图2A至图2C是示出根据本发明的第一优选实施例的无线装置的示意性外部透视图。图2A是处于结合状态的传感器单元10和无线单元20的外部透视图。图2B是传感器单元10的平面透视图。图2C是无线单元20的底部透视图。如图2A所示，无线装置I是通过将无线单元20层叠在传感器单元10上并将它们一起结合在单个结构中而形成的。尽管该示例是传感器单元10和无线单元20在上下方向上层叠的示例，但是它们可以在任意方向上层叠。
[0068]如图2B所示，矩形窗Wl (第一信号传送单元)形成在构成传感器单元10的一个单元的壳体Cl的顶面Pl的中心。类似地，如图2C所示，矩形窗W2 (第二信号传送单元)形成在构成无线单元20的一个单元的壳体C2的底面P2的中心。这些窗Wl和W2允许在容纳于壳体Cl中的本地通信单元13与容纳于壳体C2中的本地通信单元23之间发送和接收的红外线的传输。
[0069]具体地，窗Wl包括形成在壳体Cl的顶面Pl的中心的矩形开口中所设置的透明构件(例如，玻璃或增强塑料)，该透明构件用于允许传输红外线。类似地，窗W2包括形成在壳体C2的底面P2的中心的矩形开口中所设置的透明构件(例如，玻璃或增强塑料)，该透明构件用于允许传输红外线。当这些透明构件以该方式设置在壳体Cl的顶面Pl和壳体C2的底面P2中所形成的开口中时，壳体Cl和C2的内单元被密封，从而满足防爆标准。
[0070]图2B所示的传感器单元10和图2C所示的无线单元20结合在一起，其中壳体Cl的顶面Pl面向壳体C2的底面P2，以及其中形成在壳体Cl的顶面Pl中的窗Wl与形成在壳体C2的底面P2中的窗W2相对立。因此，从容纳于壳体Cl中的本地通信单元13发射的红外线以从Wl到W2的顺序通过窗Wl和W2并在容纳于壳体C2中的本地通信单元23中被接收，而从容纳于壳体C2中的本地通信单元23发射的红外线以从W2到Wl的顺序通过窗W2和Wl并在容纳于壳体Cl中的本地通信单元13中被接收。还能够防止来自外部的红外光通过窗Wl和W2进入。
[0071]除了用于测量空气温度等的基本输入/输出单元之外，传感器单元10附接于一件要测量的设备(例如，流体流过的管道)或者与该设备配置在单个结构中。因此，可以假设在安装设备或执行改造时暂停工厂的运转的同时附接大多数输入/输出单元10。相反，如以上在图2A所述，无线单元20与传感器单元10结合，并且两者都满足防爆标准。因此，可以在工厂运转的同时自由地附接和替换无线单元20。
[0072]随后，将描述上述配置的无线装置的操作。将按顺序描述当将新的无线单元20附接至已附接至设备的传感器单元10时所执行的操作(附接操作)以及当替换附接至传感器单元10的无线单元20时所执行的操作(替换操作)。
[0073](附接操作)
[0074]图3是用于说明当附接根据本发明的第一优选实施例的无线装置时所执行的操作的时序图。图3中的管理控制系统30是用于管理无线网络(未示出)并控制无线装置I的操作的系统，并且包括例如由ISA100.1la限定的分布式控制系统的系统管理器和控制装置。在该示例中，尽管图1所示的输入/输出单元设置信息Ql没有存储在传感器单元10的非易失性存储器14中，但是图1所示的输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2都预先存储在无线单元20的非易失性存储器24中。在初始状态下，传感器单元10处于睡眠模式。
[0075]当新的无线单元20在处于睡眠模式时附接至传感器单元10时，首先，从无线单元20向传感器单元10发送用于取消传感器单元10的睡眠模式的唤醒(uprising)请求(步骤SlD0当从无线单元20接收到唤醒请求时，在传感器单元10中，控制器12执行控制以取消睡眠模式并转变为活动模式(步骤S12)。当转变为活动模式完成时，从传感器单元10向无线单元20发送表示模式已转变为活动模式的唤醒通知(步骤S13)。传感器单元10的本地通信单元13和无线单元20的本地通信单元23发送和接收唤醒请求和唤醒通知。
[0076]然后，从无线单元20向传感器单元10发送用于获得标识传感器单元10的信息(输入/输出单元信息)的输入/输出单元信息询问(步骤S14)。输入/输出单元信息表示例如传感器单元10的型号、名称、标识符等。当在传感器单元10接收到该输入/输出单元信息询问时，从传感器单元10向无线单元20发送包含输入/输出单元信息的输入/输出单元信息通知(步骤S15)。在传感器单元10的本地通信单元13与无线单元20的本地通信单元23之间以上述方式发送和接收输入/输出单元信息询问和输入/输出单元信息通知。
[0077]当在无线单元20处接收到输入/输出单元信息通知时，控制器22确定存储在非易失性存储器24中的输入/输出单元设置信息Ql是否适合于传感器单元10。具体地，基于输入/输出单兀信息通知中所包含的输入/输出单兀信息(表不传感器单兀10的型号、名称、标识符等的信息)来确定输入/输出单元设置信息Ql是否适合于传感器单元10。当确定输入/输出单元设置信息Ql适合于传感器单元10时，将存储在非易失性存储器24中的输入/输出单元设置信息Ql发送到传感器单元10并存储在非易失性存储器14中，从而在传感器单元10中设置输入/输出单元设置信息Ql (步骤S16)。无线单元20的本地通信单元23发送输入/输出单元设置信息Ql。当针对传感器单元10的每个型号而存储多条输入/输出单兀设置信息Ql时，发送与型号匹配的一条输入/输出单兀设置信息Ql。
[0078]当完成输入/输出单元设置信息Ql的设置时，从无线单元20向管理控制系统30发送用以加入无线网络的请求(加入请求)(步骤S17)。当管理控制系统30接收到该加入请求时，确定是否允许提出加入请求的无线装置I (无线单元20)加入无线网络。当确定允许无线装置I加入无线网络时，从管理控制系统30向无线单元20发送加入通知(步骤S18)。该加入通知使得无线装置I (无线单元20)能够经由无线网络进行无线通信。无线单元20的无线通信单元21发送加入请求并接收加入通知。
[0079]当这些处理结束时，从无线单元20向传感器单元10发送用于开始对流体的流量进行测量的测量开始请求(步骤S19)。当传感器单元10接收到该测量开始请求时，其转变为活动状态并在根据在步骤S16中所设置的输入/输出单元设置信息Ql所确定的周期内测量流体的流量(步骤S20)，并将由该测量而获得的传感器数据D经由本地通信单元13输出到无线单元20 (步骤S21)。当从传感器单元10输入传感器数据D时，无线单元20将传感器数据D经由无线通信单元21发送到管理控制系统30 (步骤S22)。
[0080]当以上述方式将无线单元20附接至已附接至一件设备的传感器单元10时，仅通过附接已存储有输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2的无线单元20，自动地执行在传感器单元10中设置输入/输出单元设置信息Ql以及加入无线网络的处理，并且对流体的流量的测量自动开始。由于这消除了对迄今为止必需的实地设置操作的需求，因此可以极大地减少设置操作所需的时间和成本。
[0081](替换操作)
[0082]图4是用于说明在替换根据本发明的第一优选实施例的无线装置时所执行的操作的时序图。例如，当无线单元20损坏时，当设置在无线单元20的电源单元25中的电池的剩余容量下降时，或者当传感器单元10与无线单元20之间(本地通信单元13与23之间)的通信由于无线单元20的断开等而变得不可能时，替换附接至传感器单元10的无线单元
20。作为示例，将描述在电池的剩余容量已下降时替换无线单元20的情况。
[0083]在替换无线单元20之前的正常模式下，传感器单元10在预定周期内转变至活动模式并测量流体的流量(步骤S30)，另外，该传感器单元10将从该测量获得的传感器数据D经由本地通信单元13输出到无线单元20 (步骤S31)。从无线单元20的无线通信单元21向管理控制系统30发送从传感器单元10向无线单元20输出的传感器数据D (步骤S32)。
[0084]当由于设置在无线单元20的电源单元25中的电池的剩余容量减少而确定需要替换无线单元20时，操作员执行从传感器单元10移除无线单元20的操作(步骤S33)。即使在移除了无线单元20之后，传感器单元10也在预定周期内转变为活动模式，并且将通过测量流体的流量而获得的传感器数据D经由本地通信单元13输出到无线单元20(步骤S34)。[0085]由于从传感器单元10移除了无线单元20，因此无线单元20没有接收到从本地通信单元13输出的传感器数据D。因此，传感器单元10检测其本身与无线单元20之间的通信错误(步骤S35)，并且传感器单元10的控制器12停止经由本地通信单元13的通信(步骤S36)。当移除了无线单元20时，管理控制系统30执行将所移除的无线单元20从无线网络断开的处理(步骤S37)。
[0086]即使在传感器单元10停止了与无线单元20进行通信之后，其也在预定周期内转变为活动模式，并且继续获得通过测量流体的流量而获得的传感器数据D的操作。然而，由于移除了无线单元20，因此传感器单元10的控制器12将所获得的传感器数据D存储在非易失性存储器14中(步骤S38)。传感器数据D包括表示流体流量的测量结果的信息，该流体流量的测量结果与表示测量流体流量的时间的信息相关联。在传感器单元10停止了与无线单元20进行通信之后，其可以保持处于睡眠模式并且不测量流体的流量。
[0087]假设操作员在传感器单元10正执行上述操作(在预定周期内测量流体的流量并将传感器数据D存储在非易失性存储器14中的操作)的同时附接新的无线单元20 (步骤S39)。还假设图1所示的输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2已预先存储在无线单元20的非易失性存储器24中，并且当附接新的无线单元20时传感器单元10处于睡眠模式。
[0088]在传感器单元10处于睡眠模式的同时将新的无线单元20附接至传感器单元10时所执行的操作类似于如上所述进行附接时所执行的操作。即，从无线单元20向传感器单元10发送唤醒请求，然后，传感器单元10转变为活动模式(步骤Sll至S13)，执行输入/输出单元信息询问(步骤S14和S15)，并且在传感器单元10中设置输入/输出设置信息Ql(步骤S16)。这些处理结束时，无线单元20被允许加入无线网络(步骤S17和S18)。
[0089]当无线单元20加入了无线网络时，该无线单元20向传感器单元10发送用于开始对流体的流量进行测量的测量开始请求(步骤S19)。当接收到该测量开始请求时，传感器单元10的控制器12读取存储在非易失性存储器14中的传感器数据D (在替换无线单元20的同时获得的传感器数据D)，并且控制本地通信单元13将传感器数据D输出到无线单元20 (步骤S41)。从无线单元20的无线通信单元21向管理控制系统30发送从传感器单元10输出到无线单元20的传感器数据D (步骤S42)。
[0090]当已输出了存储在非易失性存储器14中的传感器数据D时，传感器单元10在由在步骤S16中所设置的输入/输出单元设置信息Ql限定的周期内转变为活动模式并测量流体的流量(步骤S20)，并且将由此获得的传感器数据D经由本地通信单元13输出到无线单元20 (步骤S21)。从无线单元20的无线通信单元21向管理控制系统30发送从传感器单元10发送到无线单元20的传感器数据D (步骤S22)。
[0091]当以上述方式替换附接至传感器单元10的无线单元20时，仅仅通过附接已存储有输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2的无线单元20，自动执行在传感器单元10中设置输入/输出单元设置信息Ql并加入无线网络的处理，并且对流体的流量的测量自动开始。由于这消除了对迄今为止必需的实地设置操作的需求，因此能够极大地减少设置操作所需的时间和成本。
[0092]在上述附接和移除操作中的每一种中，在传感器单元10中设置存储在新附接的无线单元20中的输入/输出单元设置信息Ql (图3和图4中为步骤S16)。然而，相反，可以在无线单元20中设置存储在传感器单元10中的无线单元设置信息Q2。
[0093]图5是示出根据本发明的第一优选实施例的无线装置的另一操作示例的时序图。在图5中，登记系统40在无线单元20中执行各种登记(例如，其登记输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2)。登记系统40可以经由无线通信单元21进行无线通信，或者经由本地通信单元23和内部通信端口(未示出)进行本地通信，并且通过例如个人计算机来实现。
[0094]首先，将用于登记的无线单元20运送至登记系统40的安装位置(例如，在工厂的管理室)，并且登记系统40在该无线单元20中进行各种登记。具体地，操作员操控登记系统40，从而将无线单元设置信息Q2登记在无线单元20中(步骤S51:第一步骤)，并且将输入/输出单元设置信息Ql登记在无线单元20中(步骤S52:第一步骤)。已登记的输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2存储在无线单元20的非易失性存储器24中。
[0095]当登记完成时，将经过登记的无线单元20从登记系统40的安装位置运送到现场(传感器单元10的安装位置)，在那里将该无线单元20附接至传感器单元10 (步骤S53)。当无线单元20附接至传感器单元10时，从无线单元20向传感器单元10发送输入/输出单元设置信息Ql (步骤S54)。无线单元20的本地通信单元23发送输入/输出单元设置信息Q1。
[0096]当从无线单元20接收到输入/输出单元设置信息Ql时，传感器单元10的控制器12将所接收到的输入/输出单元设置信息Ql存储在非易失性存储器14中，并且基于输入/输出单元设置信息Ql执行设置处理(步骤S55:第二步骤)。当该设置处理完成时，传感器单元10的控制器12控制本地通信单元13，并将表示设置完成的设置完成通知发送到无线单元20 (步骤S56)。
[0097]当从传感器单元10接收到设置完成通知时，无线单元20的控制器22从非易失性存储器24读取无线单元设置信息Q2，并控制本地通信单元23将其发送到无线单元20 (步骤S57)。当从无线单元20接收到无线单元设置信息Q2时，传感器单元10的控制器12将所接收到的无线单元设置信息Q2存储在非易失性存储器14中(步骤S58:第二步骤)。当该设置处理完成时，传感器单元10的控制器12控制本地通信单元13并将表示存储完成的存储完成通知发送到无线单元20 (步骤S59)。
[0098]当这些处理结束时，无线装置I在设置在传感器单元10中的控制器12和设置在无线单元20中的控制器22的控制下正常操作。即，无线装置I在预定周期内转变为活动模式，传感器单元10测量流体的流量，通过该测量而获得的传感器数据D被从传感器单元10输出到无线单元20并发送到无线网络(未示出)。
[0099]假设在无线装置I正如上进行操作的同时，由于设置在无线单元20的电源单元25中的电池的剩余容量的减少，无线单元20已被新的无线单元20替换(步骤S60)。还假设图1所示的输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2之一存储在新的无线单元20的非易失性存储器24中。
[0100]当替换无线单元20时，传感器单元10的控制器12在步骤S53的处理中读取存储在非易失性存储器14中的无线单元设置信息Q2，并控制本地通信单元13将其发送到无线单元20 (步骤S61)。当从传感器单元10接收到无线单元设置信息Q2时，无线单元20的控制器22将所接收到的无线单元设置信息Q2存储在非易失性存储器24中，并基于无线单元设置信息Q2执行设置处理(步骤S62:第三步骤)。当该设置处理完成时，无线单元20可以执行由无线单元设置信息Q2限定的操作。
[0101]因此，在图5所示的示例中，基于登记在无线单元20中的输入/输出单元设置信息Ql来设置传感器单元10，并且将登记在无线单元20中的无线单元设置信息Q2存储在传感器单元10的非易失性存储器14中。当替换了无线单元20时，将存储在传感器单元10中的无线单元设置信息Q2发送到无线单元20，并且基于无线单元设置信息Q2设置无线单元20。因此，当替换无线单元20时，由于仅需要附接不需要对输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2进行设置和登记的无线单元20，因此能够极大地减少替换无线单元20所需的工作、时间和成本。
[0102]如上所述，在第一优选实施例中，无线装置I由两个单元(即，用于测量流体的流量的传感器单元10和用于经由无线网络进行无线通信的无线单元20)构成，并且经由在设置在传感器单元10中的本地通信单元13与设置在无线单元20中的本地通信单元23之间的本地通信在传感器单元10与无线单元20之间发送和接收各种类型的信息。这使得无线单元20能够与各种类型的输入/输出单元10被共同使用，并且由于无线单元I因此仅需要被验证一次以便全球使用，因此可以使得认证及其便利。另外，由于无线单元20被共用，因此能够通过大量制造来降低成本。
[0103]此外，由于传感器单元10和无线单元20依靠来自不同的电源(电源单元15和25)的电力而运行，因此当替换无线单元20时，可以继续测量流体的流量而不使传感器单元10脱机。此外，由于通过本地通信单元13和23执行传感器单元10与无线单元20之间的本地通信，因此，这在满足防爆标准方面是有效的。此外，可以容易地替换无线单元20，而不管工厂是否运转。
[0104]此外，在第一优选实施例中，经由本地通信单元13和23在传感器单元10与无线单元20之间发送和接收设置传感器单元10所需的输入/输出单元设置信息Ql和设置无线单元20所需的无线单元设置信息Q2。由于这消除了对迄今为止所需的实地设置操作的需求，因此能够极大地减少设置操作所需的时间和成本。
[0105]尽管以上描述了根据本发明的优选实施例的无线装置、传感器单元、无线单元和用于设置无线装置的方法，但是本发明不限于第一优选实施例并且可以在本发明的范围内随意变型。例如，尽管在优选实施例中所述的无线装置I中，传感器单元10的壳体Cl和无线单元20的壳体C2结合在单个结构中，但是假设可以在它们之间进行本地通信，则不必将它们结合在一起。
[0106]图6A至图6C是示出根据本发明的第一优选实施例的无线装置的变型例的示图。在图6A所示的无线装置中，传感器单元10和无线单元20彼此相隔一定距离(在允许本地通信单元13与本地通信单元23之间的本地通信的范围内的距离)布置，其中形成在壳体Cl中的窗Wl与形成在壳体C2中的窗W2相对立。该布置在障碍物Z置于传感器单元10与无线单元20之间时是有益的，从而使得不能将传感器单元10的壳体Cl与无线单元20的壳体C2结合。
[0107]在图6B所示的无线装置中，无线单元20包括壳体C2和辅助壳体C3。在图1所示的无线通信单元21、控制器22、本地通信单元23、非易失性存储器24和电源单元25之中，仅本地通信单元23容纳于经由线缆CB连接至壳体C2的辅助壳体C3中。与图6A所示的形成在壳体C2中的窗W2类似的窗W3形成在辅助壳体C3中，并且辅助壳体C3布置在壳体Cl附近，其中窗W2与形成在壳体Cl中的窗Wl相对立。具有这样的配置的无线装置例如在无线单元20布置得比传感器单元10更高(例如，在工厂中可以进行与管理控制系统30的无线通信的最高点附近)时是有益的。
[0108]在图6B所示的无线装置中，窗Wl形成在壳体Cl和C2之一(这里，为壳体Cl)中以允许传送来自容纳于壳体Cl中的本地通信单元13的信号，并且本地通信单元23经由线缆CB连接至壳体Cl和C2中的另一个(壳体C2)，本地通信单元23布置在壳体C2外部且在形成在壳体Cl中的窗Wl附近。
[0109]在与图6B所示的示例相反的配置中，传感器单元10包括壳体Cl和辅助壳体是可接受的，并且在图1所示的内传感器11a、外传感器lib、传感器接口 11c、控制器12、本地通信单元13、非易失性存储器14和电源单元15之中，仅本地通信单元13容纳于辅助壳体中，并且辅助壳体经由线缆连接至壳体Cl。即，窗W2形成在壳体Cl和C2之一(壳体C2)中以允许传送来自容纳于壳体C2中的本地通信单元23的信号，并且本地通信单元13经由线缆CB连接至壳体Cl和C2中的另一个(壳体Cl)，本地通信单元23布置在壳体Cl外部且在形成在壳体C2中的窗W2附近。
[0110]在图6C所示的无线装置中，设置在传感器单元10中的本地通信单元13和设置在无线单元20中的本地通信单元23两者都进行有线通信，并且经由线缆CB相连接。在具有这样的配置的无线装置中，尽管当替换无线单元20时必须移除线缆CB，但是只要布置满足防爆标准，该布置就是可接受的。
[0111]此外，在上述优选实施例中，供给用于操作传感器单元10的电力的电源PSl设置在传感器单元10的电源单元15中，而供给用于操作无线单元20的电力的电源PS2设置在无线单元20的电源单元25中。然而，这样的电源可以设置在传感器单元10和无线单元20外部，或者仅设置在传感器单元10和无线单元20之一中。
[0112]图7至图10是根据本发明的第一优选实施例的无线装置的其他变型例的示图。在图7至图10中，与图1中的块相同(或等同)的块以相同附图标记表示。在图7所示的无线装置中，传感器单元10包括代替电源单元15的电源连接单元16 (第一供电单元)，无线单元20包括代替电源单元25的电源连接单元26 (第二供电单元)，并且外部电源PSO连接至这些电源连接单元16和26。可以将诸如一次电池或二次电池之类的电池、直流电、执行能量采集的发电电路(诸如太阳能电池)等用作外部电源PSO。
[0113]电源连接单元16和26中的每一个均包括从外部电源PSO接收电力的电力接收电路(未示出)以及将接收电路接收到的电力转换为适合于传感器单元10使用的电力的转换电路(未示出)。在控制器12的控制下，电源连接单元16将来自外部电源PSO的电力供给至传感器单元10的每个单元，并且在控制器22的控制下，电源连接单元26将来自外部电源PSO的电力供给至无线单元20的每个单元。因此，传感器单元10和无线单元20两者都利用从设置在它们外部的外部电源PSO供给的电力来进行操作。
[0114]在图7所示的无线装置中，外部电源PSO连接至传感器单元10和无线单元20两者，并将电力供给至这两个单元。因此，即使当替换无线单元20时，继续从外部电源PSO向传感器单元10供给电力。因此，图7所示的无线装置可以继续测量流体的流量而不使传感器单元10脱机。提供两个外部电源PSO是可接受的，其中，两个外部电源PSO之一将电力供给至传感器单元10而另一个将电力供给至无线单元20。
[0115]在图8所示的无线装置中，类似于图7所示的无线装置，传感器单元10包括电源连接单元16，并且无线单元20包括电源连接单元26。然而，在图8所示的无线装置中，夕卜部电源PSO仅连接至传感器单元10的电源连接单元16，并且传感器单元10的电源连接单元16和无线单元20的电源连接单元26由电力线PL单独地连接。
[0116]在具有该配置的无线装置中，来自外部电源PSO的电力输入至电源连接单元16并被转换为适合于传感器单元10使用的电力，并接着供给至传感器单元10的每个单元。输入至电源连接单元16的部分电力(来自外部电源PSO的电力)经由电力线PL输入至电源连接单元26并转换为适合于无线单元20使用的电力，并接着被供给至无线单元20的每个单
J Li ο
[0117]因此，在图8所示的无线装置中，由于来自外部电源PSO的电力经由传感器单元10供给至传感器单元10，因此，即使当正替换无线单元20时，也继续从外部电源PSO向传感器单元10进行电力供给。因此，图8所示的无线装置可以类似地继续测量流体的流量，而不使传感器单元10脱机。
[0118]在图8所示的无线装置中，由于来自外部电源PSO的电力经由传感器单元10被供给至无线单元20，因此，电源连接单元26的转换电路(将电源连接单元26的接收电路接收到的电力转换为适合于无线单元20使用的电力的电路)可以设置在传感器单元10中。尽管这稍微增加了不被替换的传感器单元10的成本，但是可以降低可替换的无线单元20的成本。在与图8所示的示例相反的配置中，将外部电源PSO连接至电源连接单元26并将来自外部电源PSO的电力经由无线单元20供给至传感器单元10是可接受的。
[0119]在图9所示的无线装置中，除了电源单元15 (第一供电单元)外，传感器单元10还包括电源连接端TM。传感器单元10的电源连接端TM和无线单元20的电源连接单元26通过电力线PL相连接。无线单元20的配置类似于图7和图8所示的配置。电源连接端TM将来自设置在电源单元15中的电源PSl (第一电源)的电力供给至外部(通过电力线PL连接的无线单元20)。
[0120]在具有该配置的无线装置中，以与图1所示的传感器单元10相同的方式，将设置在电源单元15中的电源PSl的电力通过设置在电源单元15中的电源电路(未示出)转换为适合于传感器单元10使用的电力，并接着供给至传感器单元10的每个单元。此外，来自电源PSl的部分电力经由电源连接端TM和电力线PL输入至电源连接单元26并被转换为适合于无线单元20使用的电力，并接着被供给至无线单元20的每个单元。
[0121]因此，在图9所示的无线装置中，由于来自设置在传感器单元10中的电源PSl的电力被供给至传感器单元10，并且还经由电源连接端TM和电力线PL供给至无线单元20，因此即使当替换无线单元20时，仍继续从电源PSl向传感器单元10进行电力供给。因此，图9所示的无线装置可以继续测量流体的流量而无需使传感器单元10脱机。
[0122]在图9所示的无线装置中，由于来自设置在传感器单元10中的电源PSl的电力经由电源连接端TM和电力线PL被供给至无线单元20，因此，电源连接单元26的转换电路可以以与图8所示的无线装置类似的方式设置在传感器单元10中。这能够降低无线单元20的成本。在与图9所示的示例相反的配置中，电源单元25 (第二供电单元:参见图1)和电源连接端TM设置在无线单元20中、并且无线单元20的电源连接端TM经由电力线PL连接至传感器单元10 (图7和图8所示的传感器单元)是可接受的。在该配置中，来自设置在无线单元20中的电源PS2 (第二电源)的电力被供给至无线单元20，并且还经由电源连接端TM和电力线PL供给至传感器单元10。
[0123]在图10所示的无线装置中，除了电源单元15 (第一供电单元)外，传感器单元10包括非接触式电力传输单元17 (电力传输单元)，并且代替电源单元25,无线单元20包括非接触式电力传输单元27 (电力传输单元)、电源单元28 (第二供电单元)和累积单元29。在具有该配置的无线装置中，非接触式地将电力从传感器单元10传输到无线单元20。
[0124]非接触式电力传输单元17包括例如将直流(DC)电力转换为交流(AC)电力的逆变器(未示出)和连接至逆变器的电力传输线圈(未示出)，并将来自电源PSl的电力(直流电力)转换为交流电力并传输该交流电力。非接触式电力传输单元27包括例如电力接收线圈(未示出)以及将电力接收线圈接收到的电力(交流电力)转换为直流电力的转换器(未示出)，并且接收从非接触式电力传输单元17传输的电力并将其转换为直流电力。
[0125]为了增大电力传输效率，非接触式电力传输单元17和27被布置成使得电力传输线圈和电力接收线圈彼此靠近。当传感器单元10的壳体Cl和无线单元20的壳体C2由诸如铁合金之类的磁性材料制成时，与图2中的窗Wl和W2类似的窗形成在这些壳体中，并且确保磁性材料不置于电力传输线圈和电路接收线圈之间。
[0126]电源单元28包括将来自非接触式电力传输单元27的电力(直流电力)转换为适合于无线单元20使用的电力的转换电路(未示出)，并且在控制器22的控制下，将转换电路所转换的电力供给至无线单元20的每个单元。累积单元29包括例如电容器，并且利用来自非接触式电力传输单元27的电力进行充电或者对累积的电力进行放电。提供累积单元29以防止无线单元20在来自传感器单元10的电力供给暂时停止的情况下立即停止操作。
[0127]在具有该配置的无线装置中，如在图1所示的传感器单元10中一样，电源电路(未示出)将来自设置在电源单元15中的电源PSl的电力转换为适合于传感器单元10使用的电力，并接着将其供给至传感器单元10的每个单元。来自电源PSl的部分电力非接触地从非接触电力传输单元17传输至非接触式电力传输单元27，由电力供给单元28转换为适合于无线单元20使用的电力，并接着供给至无线单元20的每个单元。
[0128]以此方式，在图10所示的无线装置中，如在图9所示的无线装置中一样，来自设置在传感器单元10中的电源PSl的电力被供给至传感器单元10，并且还经由非接触式电力传输单元17和27供给至无线单元20，从而即使当替换无线单元20时，仍继续从电源PSl向传感器单元10进行电力供给。因此，图10所示的无线装置可以继续测量流体的流量而无需使传感器单元10脱机。
[0129]在与图10所示的示例相反的配置中，将电源单元25 (第二供电单元:参见图1)设置在无线单元20中、将对应于电力供给单元28的单元和累积单元29设置在传感器单元10中、以及交换传感器单元10和无线单元20的非接触电力传输单元17和27是可接受的。在该配置中，来自设置在无线单元20中的电源PS2 (第二电源)的电力经由非接触式电力传输单元17和27被供给至传感器单元10。
[0130]该配置不限于仅在传感器单元10与无线单元20之间非接触地传输电力的配置，而是甚至可以是从外部电源向传感器单元10和无线单元20之一或两者非接触地传输电力的配置。当从外部电源非接触地传输电力时，用于接收从外部电源非接触地发送的电力的电力接收单元(第二电力传输单元)设置在传感器单元10和无线单元20之一或两者中。
[0131]在图10所示的无线装置中，本地通信单元13和非接触式电力传输单元17彼此分离地设置在传感器单元10内部，而本地通信单元23和非接触式电力传输单元27彼此分离地设置在无线单元20中。然而，本地通信单元13和非接触式电力传输单元17可以一起形成为传感器单元10内部的单个部件，并且本地通信单元23和非接触式电力传输单元27也可以这样形成在无线单元20内部。
[0132]尽管在第一优选实施例中所述的示例是将输入/输出单元设置信息Ql和无线单元设置信息Q2登记(存储)在无线单元20中的示例，但是存储例如传感器单元10的固件或传感器本身的固件是可接受的。如果例如当无线单元20已附接至传感器单元10时存储固件，则处理可以是确定无线单元20是否需要更新传感器单元10的固件，以及如果是，则自动更新该固件。
[0133]由于固件具有大于传感器数据D的数据量，因此当经由无线网络发送时，无线网络的负荷增大，并且存在这会影响运行系统的危险。如果固件存储在如上所述的无线单元20中，则将其经由本地通信单元23和13发送到传感器单元10，并且因此可以对其进行更新，而不影响运行的系统。
[0134]尽管在优选实施例中所述的示例是无线装置I测量流体的流量作为工业过程中的状态量，但是本发明可以应用于测量其他状态量(例如，压力，温度等)的无线装置中。此夕卜，尽管在优选实施例中所述的示例是无线装置遵照ISA100.1la进行无线通信的示例，但是本发明可以应用于遵照WirelessHART (注册商标)进行无线通信的无线装置或者遵照ZigBee (注册商标)执行无线通信的无线装置中。
[0135]尽管在优选实施例中所述的无线装置I包括测量工业过程中的状态量的传感器单元10以及进行无线通信的无线单元20，但是本发明还可以应用于包括操控工业过程中的状态量的致动器单元(未示出)来代替传感器单元10的无线装置。该无线装置不同于上述无线装置I之处在于，无线单元20的无线通信单元21接收经由无线网络发送的操控命令(至致动器单元的命令)并且通过本地通信单元23将其发送到致动器单元，然后，该致动器单元基于从无线单元20发送的操控命令来操控工业过程中的状态量。
[0136]还可以在测量或操控除了工业过程外的过程中的状态量时应用本发明。除了工业过程外的过程的示例包括与电力、建筑、水、农业等相关的控制。
[0137]如本文中所使用的，以下方向术语“向前、向后、之上、向下、右方、左方、垂直、水平、之下、横向、行和列”以及其他类似方向术语是指配备有本发明的设备的这些方向。相应地，应该关于配备有本发明的设备来解释描述本发明所使用的这些术语。
[0138]术语“被配置为”用于描述部件、单元或者装置的单元包括被构成和/或编程为执行期望功能的硬件和软件。
[0139]此外，在权利要求中被表达为“装置加功能”的术语应该包括可以被用来执行本发明的该单元的功能的任何结构。
[0140]术语“单元”用于描述部件、单元、或被构造和/或编程为执行期望功能的硬件和软件的单元。硬件的典型示例可以包括但不限于装置和电路。
[0141]尽管以上描述并示出了本发明的优选实施例，但是应该理解，这些是本发明的示例并且不应被认为是对本发明进行限制。可以在不背离本发明的范围的情况下进行添加、省略、替换和其他变型。相应地，不应认为本发明被以上描述所限制，本发明仅由权利要求的范围来限制。
【权利要求】
1.一种无线装置，包括: 传感器单元，其包括: 输入/输出单元，被配置为对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种； 第一本地通信单元，被配置为进行本地通信以传送/接收所述输入/输出单元的测量结果和用于所述输入/输出单元的操控命令中的至少一种；以及 第一供电单元，被配置为将电力供给至所述输入/输出单元和所述第一本地通信单元; 无线单元,其包括: 无线通信单元，被配置为传送/接收所述输入/输出单元的测量结果和用于所述输入/输出单元的操控命令中的至少一种；第二本地通信单元，被配置为与所述第一本地通信单元进行本地通信以传送/接收所述输入/输出单元的测量结果和用于所述输入/输出单元的操控命令中的至少一种；以及第二供电单元，被配置为将电力供给至所述无线通信单元和所述第二本地通信单元。
2.根据权利要求1所述的无线装置，其中，所述第一本地通信单元和所述第二本地通信单元非接触地执行本地通信。
3.根据权利要求2所述的无线装置，其中， 所述传感器单元包括至少容纳所述输入/输出单元和所述第一供电单元的第一壳体，并且所述无线单元包括至少容纳所述无线通信单元和所述第二供电单元的第二壳体。
4.根据权利要求3所述的无线装置，其中， 所述第一壳体包括第一信号传送单元，所述第一信号传送单元被配置为允许将信号传送至容纳在所述第一壳体中的所述第一本地通信单元和容纳在所述第二壳体中的所述第二本地通信单元以及从所述第一本地通信单元和所述第二本地通信单元传送信号，所述第二壳体包括第二信号传送单元，所述第二信号传送单元被配置为允许将信号传送至容纳在所述第一壳体中的所述第一本地通信单元和容纳在所述第二壳体中的所述第二本地通信单元以及从所述第一本地通信单元和所述第二本地通信单元传送信号，并且所述传感器单元和所述无线单元结合在一起以使得形成在所述第一壳体中的所述第一信号传送单元和形成在所述第二壳体中的所述第二信号传送单元能够传送和接收信号。
5.根据权利要求3所述的无线装置，其中， 第一信号传送单元和第二信号传送单元之一形成在所述第一壳体和所述第二壳体中的第一个壳体中，其中所述第一信号传送单元被配置为允许传送来自容纳在所述第一壳体中的所述第一本地通信单元的信号，所述第二信号传送单元被配置为允许传送来自容纳在所述第二壳体中的所述第二本地通信单元的信号，并且 所述第一本地通信单元和所述第二本地通信单元之一经由线缆连接至所述第一壳体和所述第二壳体中的第二个壳体，其中所述第一本地通信单元布置在形成在所述第一壳体外部且在所述第二壳体内的所述第二信号传送单元附近，所述第二本地通信单元布置在形成在所述第二壳体外部且在所述第一壳体内的所述第一信号传送单元附近。
6.根据权利要求1所述的无线装置，其中，所述传感器单元和所述无线单元包括存储单元，所述存储单元被配置为存储将要在所述传感器单元中设置的第一设置信息和将要在所述无线单元中设置的第二设置信息中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的无线装置，其中，所述第一本地通信单元和所述第二本地通信单元被配置为除了传送/接收所述输入/输出单元的测量结果和用于所述输入/输出单元的操控命令中的至少一个以外，还能够传送/接收所述第一设置信息和所述第二设置信肩、O
8.根据权利要求1所述的无线装置，其中， 所述第一供电单元包括第一电源，所述第一电源被配置为供给要向所述输入/输出单元和所述第一本地通信单元供给的电力，并且 所述第二供电单元包括第二电源，所述第二电源被配置为供给要向所述无线通信单元和所述第二本地通信单元供给的电力。
9.根据权利要求1所述的无线装置，其中， 所述第一供电单元包括第一电源，所述第一电源被配置为供给要向所述输入/输出单元和所述第一本地通信单元供给的电力，并且 所述第二供电单元被配置为接收从所述第一电源供给的电力以将所述电力供给至所述无线通信单元和所述第二本地通信单元。
10.根据权利要求1所述的无线装置，其中， 所述第二供电单元包括第二电源，所述第二电源被配置为供给要向所述无线通信单元和所述第二本地通信单元供给的电力，并且 所述第一供电单元被配置为接收从所述第二电源供给的电力以将所述电力供给至所述输入/输出单元和所述第一本地通信单元。`
11.根据权利要求1所述的无线装置，其中， 所述第一供电单元被配置为将从外部电源供给的电力供给至所述输入/输出单元和所述第一本地通信单元，并且 所述第二供电单元被配置为将从所述外部电源供给的电力供给至所述无线通信单元和所述第二本地通信单元。
12.根据权利要求11所述的无线装置，其中，所述外部电源被配置为将电力供给至所述第一供电单元和所述第二供电单元两者。
13.根据权利要求11所述的无线装置，其中， 所述外部电源被配置为将电力供给至所述第一供电单元和所述第二供电单元中的第一个供电单元，并且 所述第一供电单元和所述第二供电单元中所述外部电源不向其供给电力的第二个供电单元被配置为从所述第一供电单元和所述第二供电单元中所述外部电源向其供给电力的第一个供电单元接收电力。
14.根据权利要求9所述的无线装置，其中，所述传感器单元和所述无线单元包括第一电力传输单元和第二电力传输单元中的至少一个，其中所述第一电力传输单元被配置为在所述第一供电单元与所述第二供电单元之间非接触地传输电力，所述第二电力传输单元被配置为从外部电源非接触地接收电力。
15.根据权利要求14所述的无线装置，其中，所述第一电力传输单元与所述第一本地通信单元和所述第二本地通信单元一起被配置在单个结构中。
16.根据权利要求14所述的无线装置，其中，所述传感器单元和所述无线单元中的一个包括累积单元，所述累积单元被配置为累积所述第一供电单元和所述第二供电单元之一接收到的电力。
17.一种用于对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种的传感器单元，包括: 输入/输出单元，被配置为对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种； 本地通信单元，被配置为能够进行本地通信以传送/接收所述输入/输出单元的测量结果和用于所述输入/输出单元的操控命令中的至少一种； 第一供电单元，被配置为将来自内部电源的电力和来自外部电源的电力之一供给至所述输入/输出单元和所述本地通信单元。
18.一种用于经由无线网络进行无线通信的无线单元，包括: 无线通信单元，被配置为经由所述无线网络进行无线通信； 本地通信单元，被配置为能够进行本地通信以传送/接收要从所述无线通信单元传送的信号和通过无线通信接收到的信号中的至少一种；以及 第二供电单元，被配置为将来自内部电源的电力和来自外部电源的电力之一供给至所述无线通信单元和所述本地通信单元。
19.一种用于设置无线装置的方法，其中所述无线装置包括被配置为对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种的传感器单元以及被配置为经由无线网络执行无线通信的无线单元，所述方法包括: 进行所述无线单元与所述传感器单元之间的本地通信，以将已预先存储在所述无线单元中且将要在所述传感器单元中设置的第一设置信息从所述无线单元传送至所述传感器单元；以及` 在所述传感器单元中设置所述第一设置信息。
20.一种用于设置无线装置的方法，其中所述无线装置包括被配置为对过程中的状态量执行测量和操控中的至少一种的传感器单元以及被配置为经由无线网络执行无线通信的无线单元，所述方法包括: 在所述无线单元中登记将要在所述传感器单元中设置的第一设置信息以及将要在所述无线单元中设置的第二设置信息； 在所述传感器单元中登记在所述无线单元中所登记的第一设置信息和第二设置信息；以及 如果已替换了所述无线单元，则在新的无线单元中设置在所述传感器单元中所登记的第二设置信息。
【文档编号】H04B1/38GK103792908SQ201310516364
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2012年10月30日
【发明者】山路雅人 申请人:横河电机株式会社