[发明专利]无线装置及其设置方法、传感器单元和无线单元

说明书

相关申请的交叉引用

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

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

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。

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ISA100.11a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。

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。

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 Shūji等人的“World’s First ISA100.11a standard Wireless Field Device”,Yokogawa Technical Report,Vol.53,No.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。

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（1）至（3）。

（1）每种类型的无线现场装置都需要装置认证

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。

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。

（2）当替换电池时脱机

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。

（3）在工厂运转时不能替换电池

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。