[发明专利]用于本质安全操作的具有电阻器网络的便携式现场维护工具

说明书

技术领域

本公开的内容总体涉及便携式现场维护工具，特别地，涉及能够在各种各样的环境和情况中使用的便携式现场维护工具。

背景技术

像在化学、石油过程中使用的那些过程控制系统一样的过程控制系统通常包括经由模拟、数字或组合的模拟/数字通信链路通信地耦合到至少一个主机或操作者工作站以及一个或多个现场设备的一个或多个过程控制器。

通常位于工厂环境中的过程控制器(有时称为“控制器”)接收指示过程测量的信号(有时称为“控制输入”)并且使用由这些信号携带的信息来实现控制例程，该控制例程基于控制输入和控制例程的内部逻辑使得控制器生成控制信号(有时称为“控制输出”)。控制器通过总线或其他通信链路发送生成的控制信号以控制现场设备的操作。在一些实例中，控制器可以与由智能现场设备(诸如，高速可寻址远程变送器Wireless和Fieldbus(有时称为“现场总线”(“Fieldbus”))现场设备)实现的控制例程进行协调。

可以是例如，阀门、阀门定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流量传感器)的现场设备位于过程环境内，并且通常执行物理或过程控制功能。例如，响应于从控制器接收的控制输出可以打开或关闭阀门，或者可以将过程参数的测量发送到控制器使得控制器可以利用该测量作为控制输入。智能现场设备(诸如，符合现场总线协议的现场设备)还可以执行控制计算、报警功能以及通常在控制器内实现的其他控制功能。现场设备可以被配置为根据各种通信协议与控制器和/或其他现场设备进行通信。例如，工厂可能包括传统的模拟4-20mA现场设备、现场设备或现场总线现场设备。

传统的模拟4-20mA现场设备经由被配置为携带指示测量或控制命令的模拟4-20mA DC信号的双线通信链路(有时称为“回路”或“电流回路”)与控制器进行通信。例如，液位变送器可以感测罐液位并且经由回路发送对应于该测量的电流信号(例如，针对0％满量程的4mA信号、针对50％满量程的12mA信号以及针对100％满量程的20mA信号)。控制器接收当前信号，基于电流信号确定罐液位测量，并且基于罐液位测量采取一些措施(例如，打开或关闭入口阀门)。模拟4-20mA现场设备通常有两种类型：四线现场设备和双线现场设备。四线现场设备通常依赖于针对通信的第一组导线(即，回路)和针对电力的第二组导线。双线现场设备依赖于针对通信和电力两者的回路。这些双线现场设备可以被称为“回路供电”现场设备。

由于设计的简单性和有效性，过程工厂经常实现传统的4-20mA系统。遗憾的是，传统的4-20mA电流回路一次只发送一个过程信号。因此，包括管道携带材料上的控制阀门和流量变送器的设置可能需要三个单独的电流回路：一个用于携带指示针对阀门的控制命令的4-20mA信号(例如，移动阀门至60％打开)；第二个用于携带用于控制器的、指示阀门的实际位置的4-20mA信号(例如，因此控制器知道阀门对控制命令响应的程度)；以及第三个用于携带用于控制器的、指示测量的流量的4-20mA信号(例如，因此控制器知道阀门位置的变化如何影响流量)。因此，工厂中具有大量现场设备的传统4-20mA设置可能需要大量布线，这可能是昂贵的并且在设置和维护通信系统时会导致复杂性。

最近，过程控制行业已经移动到在过程控制环境中实现数字通信。例如，协议使用回路DC幅度发送和接收模拟信号，还将AC数字载波信号叠加在DC信号上，以实现与智能现场仪器的双向现场通信。另一个示例，现场总线协议在双线总线上提供全数字通信(有时称为“主干”、“分段”或“现场总线段”)。该双线现场总线段可以耦合到多个现场设备，以(经由该分段上可用的DC电压)向多个现场设备提供电力，并且(经由叠加在DC电源电压上的AC数字通信信号)实现现场设备的通信。

这些数字通信协议通常使更多的现场设备能够连接到特定通信链路，支持现场设备和控制器之间的更多和更快的通信，和/或允许现场设备将更多和不同类型的信息(例如，与现场设备本身的状态和配置有关的信息)发送到过程控制器。此外，这些标准数字协议使由不同制造商制造的现场设备能够在同一过程控制网络内一起使用。