[发明专利]一种面向HART设备的WIA-PA无线网络适配装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以与有线现场总线设备之间交互信息的装置，并且通过本装置可以将现场总线设备接入智能无线网络WIA（Wireless Networks forIndustrial Automation）。

背景技术

智能无线网络WIA基于短程无线通信IEEE802.15.4标准，使用自由频带，解决在大型器械、金属管道等对无线信号反射、散射造成的多径效应，以及电机、器械运转产生的电磁噪声对无线通信干扰，提供高可靠、实时无线通讯服务。智能无线网络WIA技术特别适用于工业控制与工厂自动化过程控制，并广泛应用于石油、化工、冶金、矿山等领域。

大部分石油、化工企业都有成百上千的智能仪表。这些仪表一般都采用有线的方式与控制室相连接。这种有线连接通过构成电流环路传递过程控制中的测量信号和控制信号，同时电流环路也为部分仪表提供消耗的电能。另外，带有WIA技术的无线仪表通过无线构成自组织、自修复的智能网络相连接。无线仪表采用低功耗设计使用电池供电，大幅降低了油罐、矿井等边远和难到达地区的布线成本。

一方面，这些传统有线HART仪表可以检测到丰富的过程控制信息和设备状态信息。然而由于现场改造困难、布线成本高等原因，通常控制中心只读取了仪表的PV（主变量）等简单的信息，大部分信息被闲置。另一方面，有线仪表和无线WIA仪表在同一个工厂中工作，迫切要求通过最小的改动将有线仪表的数据传入WIA网络中。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种面向HART设备的WIA-PA无线网络适配装置，用于将有线仪表连接到WIA网络时使用。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种面向HART设备的WIA-PA无线网络适配装置，所述无线网络适配装置的正端子用于连接电源，负端子用于连接有线仪表的正端子，所述无线网络适配装置包括：

滤波放大电路，连接所述无线网络适配装置的两个端子和供电电路，用于对输入信号进行滤波并放大；

供电电路，连接WIA无线通讯模块和所述滤波放大电路，用于为WIA无线通讯模块提供电能；

WIA无线通讯模块，连接微处理器和供电电路，用于在微控制器的控制下发送无线信号；

微处理器，连接WIA无线通讯模块和调制解调模块，用于与WIA无线通讯模块的交互，还用于控制调制解调模块对HART模拟信号的调制和解调；

调制解调模块，连接所述无线网络适配装置的负端子和所述微控制器；

旁路保护电路，两端连接所述无线网络适配装置的两个端子。

所述供电电路包括

压降控制模块，输入端连接HART总线，输出端连接系统供电模块，用于为系统供电模块提供稳定电压；

系统供电模块，连接微处理器、压降控制模块和充电控制模块，用于将输入的电压转换为，为微处理器供电和为储能元件充电；

充电控制模块，连接系统供电模块、微处理器和储能元件，用于在微处理器的控制下，实现储能元件的充电使能；

储能元件，连接充电控制模块和WIA供电模块，用于存储电能；

微处理器，控制充电控制模块为储能元件充电，控制WIA供电模块为WIA无线通讯模块供电；

WIA供电模块，连接储能元件和微处理器，用于根据WIA网络协议，在微处理器的控制下，为所述WIA无线通讯模块提供电能。

所述系统供电模块采用TPS61070芯片，将输入的2V直流电转成3.3V直流电源。

所述微处理器采用TI公司的M430F149低功耗单片机。

所述充电控制模块为MOS管或模拟开关芯片。

所述储能元件选用超级电容，电容值不小于0.25F。

所述微处理器还连接复位电路。

所述调制解调模块包括调制电路、解调电路、模拟开关、隔直流电容和负载电阻；

所述供电电路由两条并联的支路构成，两端连接微处理器和所述无线网络适配装置的负端子：一条支路由调制电路和模拟开关串联构成；另一条支路由解调电路、隔直流电容和负载电阻串联构成。

所述调制电路由模拟滤波器组成。

本发明具有以下优点：

1.本发明提供一种无线适配装置装置，与有线仪表一同串联在电流回路中，使得有线仪表可以通过无线适配装置接入WIA无线网络。

2．WIA网络可以通过无线适配装置对有线仪表完成变量读取，状态检测，命令发送等操作。