[发明专利]用于监测电池的剩余使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监测在自动化技术中用于使现场设备运行的电池的剩余使用寿命的方法。

背景技术

在过程自动化技术领域中经常使用现场设备，这些现场设备用于采集和/或者影响过程量。用于采集过程量的是传感器，例如像料位测量设备、流量测量设备、压力和温度测量设备、pH氧化还原电位测量设备、电导率测量设备等，这些传感器采集相应的过程变量：料位、流量、压力、温度、pH值或电导率。用于影响过程量的是执行器，例如像阀门或者泵，通过这些执行器可以改变管道段内液体的流量或容器内的料位。原则上，过程附近使用的和提供或者处理对过程至关重要的信息的所有设备都称为现场设备。除了先前所提及的传感器和执行器外，如下这种单元普遍也被称为现场设备，这些单元直接与现场总线连接并且用于与上级单元通信，例如像Remote I/O(远程I/O)、Gateway(网关)、Linking Device(链接设备)和Wireless Adapter(无线适配器)。大量的这种现场设备由Endress+Hauser集团制造和销售。

在现代化的工业设备中，现场设备一般通过总线系统(ProfibusFoundationFieldbus、HART等)与上级单元连接。正常情况下，上级单元是引导系统或控制单元，例如像SPS(存储器可编程控制系统)或者PLC(可编程逻辑控制器)。上级单元此外用于过程控制、过程可视化、过程监测以及用于调试运行现场设备。由现场设备，特别是由传感器采集的测量值通过所连接的总线系统传送到一个上级单元或者需要时也传送到多个上级单元。此外，也需要从上级单元通过总线系统向现场设备进行数据传输；这种数据传输特别是用于对现场设备进行配置和参数设定或者用于诊断目的。普遍来说，现场设备通过总线系统由上级单元来操作。

除了现场设备与上级单元之间的有线连接的数据传输之外，也存在无线的(wireless)数据传输的可能性。特别是在总线系统ProfibusFoundationFieldbus和HART中，详细说明了通过无线电的无线数据传输。此外，用于传感器的无线网络在标准IEEE 802.15.4中作了详细说明。为了实现无线数据传输，更新型的现场设备，特别是传感器和执行器，部分构成为无线电现场设备。这些无线电现场设备一般具有作为集成组成部分的无线电单元和电源。在此，无线电单元和电源可以设置在现场设备自身内或者设置在与现场设备持久连接的无线电模块内。通过电源可以实现现场设备的自供电。

此外，存在如下可能性，即，不带有无线电单元的现场设备(也就是安装的基础)通过与各一个具有无线电单元的无线适配器连接扩充成无线电现场设备。相应的无线适配器例如在文献WO 2005/103851A1中有所介绍。无线适配器一般与现场设备的现场总线通信接口以可松开的方式连接。现场设备可以通过现场总线通信接口将有待通过总线系统传送的数据发送到无线适配器上，该无线适配器然后通过无线电将这些数据传送到目的地。反过来，无线适配器可以通过无线电接收数据并通过现场总线通信接口继续传递到现场设备。对现场设备的电功率的供应于是一般通过无线适配器的供电单元来实现。

在自供电的无线电现场设备和无线适配器中，例如与上级单元的通信一般通过无线电现场设备的或者无线适配器的无线接口来展开。附加地，这种无线电现场设备或无线适配器一般具有有线连接的通信接口。例如在HART标准中，无线电现场设备除了无线接口之外，还必须具有有线连接的通信接口。通过这种有线连接的通信接口，可以通过服务和/或者操作单元，例如像与有线连接的通信接口连接的手持通信器，例如在现场对无线电现场设备或无线适配器进行配置。此外，有线连接的通信接口可以构成为现场总线通信接口，从而展开关于这方面的符合总线系统，例如像符合标准化的总线系统ProfibusFoundationFieldbus或者HART之一的通信。通过这种现场总线通信接口，无线电现场设备或无线适配器也可以与相应的有线连接的现场总线连接。无线适配器或者无线电现场设备的供电单元或电源通常是电池。电池的充电状态在现有技术中通过借助于库仑计数器来实施的消耗测量来确定。相应的方法例如在US-PS 4,488,440中有所介绍。公知的还有，为了监测电池而进行所谓的End-of-life(寿命终止)(EOL)检测。相应的部件可在市场上购买。

从消耗测量中确定电池的剩余使用寿命的缺点是不精确性相对高。这一点特别是当电池的充电状态在开始使用时就未准确已知时是这种情况，例如在先前已经使用过的电池的情况下或者由于不同的充电状态(不同的充电状态即使在未使用的电池中也出现)，出现问题。