[发明专利]现场设备充电功率调节

说明书

一种用于工业过程的现场设备(100)包括设备电路(106)、分流电路(126)、大容量电源(122)、充电功率调节器(120)和补充电路(124)。设备电路被配置为通过双线过程控制回路(104)接收功率并传送数据。分流电路被配置为将功率的未使用部分分流到电气地(128)。充电功率调节器被配置为基于未使用的部分来调节功率的多余部分以对大容量电源进行充电。补充电路由大容量电源供电。

技术领域

本公开的实施例涉及工业过程控制或监测系统。更具体地，本公开的实施例涉及调节现场设备中用于向补充电路供电的充电功率。

背景技术

在工业设置中，控制系统用于监测和控制工业和化学过程的清单(inventory)等。典型地，控制系统使用分布在工业过程中的关键位置的现场设备来执行这些功能，并且通过过程控制回路耦合至控制室中的控制电路。术语“现场设备”是指在分布式控制或过程监测系统中执行功能的任何设备，包括目前已知或尚未知晓的用于工业过程的测量、控制和/或监测的所有设备。

典型的现场设备包括使现场设备能够执行传统的现场设备任务(诸如使用一个或多个传感器进行过程参数监测和测量，和/或使用一个或多个控制元件进行过程控制操作)的设备电路。示例性的传感器包括压力传感器、流量传感器、液位传感器、温度传感器以及在工业过程中使用的其他传感器。示例性的控制元件包括致动器、螺线管、阀门和其他控制元件。

现场设备的设备电路还可以包括控制器，该控制器例如用于控制传感器和/或控制元件，并且通过过程控制回路(例如4-20mA过程控制回路)与过程控制室或其他电路通信。在一些安装中，过程控制回路用于向现场设备传送调节后的电流和/或电压，以向现场设备供电。过程控制回路还可以携带数据，例如对应于感测的过程参数的过程参数值。该数据可以在过程控制回路作为模拟信号或作为数字信号传送。

当现场设备由过程控制回路供电时，通常设计为消耗很少的功率(power)。为了提供超出设备电路通常提供的操作的其它操作，诸如无线数据通信或闪存写入，举例来讲，现场设备通常具有诸如太阳能板的补充电源或者大容量电源电路(例如，电池或电容器)，其可以为用于执行这种操作的电路供电。

传统现场设备中的大容量电源电路通常被涓流充电，直到它们能够提供足够的电流来为用于执行所述操作的电路供电。涓流充电设置得非常缓慢，以确保设备电路始终具有足够的功率来执行其过程参数监测或测量，和/或过程控制功能。例如，当大容量电源电路被配置为对电容器充电时，充电电路被强制具有用来对电容器进行充电的固定的长时间常数，这受限于设备电路的最坏情况功率预算。因此，即使当使得能够更快充电的来自控制回路的多余功率可用时，大容量电源的充电速度也会非常缓慢。此外，现场设备可以执行高功率操作的频率非常低。

当需要执行若干操作来完成期望的任务(例如无线数据通信)时，可以执行补充操作的低频可能是有问题的。例如，由于可用功率有限，单个无线数据通信可能仅发送少量数据。因此，对于较大的数据量，需要执行对大容量电源电路充电的多个循环，并且对大容量电源电路进行放电以给无线通信电路供电。由于大容量电源电路的充电缓慢以及由此产生的可执行操作的低频，因此可能需要大量的时间来执行数据通信。

发明内容

本公开的实施例针对用于工业过程的现场设备，该现场设备被配置为调节用于给补充电路供电的大容量电源的充电。附加实施例针对一种操作现场设备的方法。

现场设备的一个实施例包括设备电路、分流电路、大容量电源、充电功率调节器和补充电路。设备电路被配置为通过双线过程控制回路接收功率并传送数据。分流电路被配置为将功率的未使用部分分流到电气地。充电功率调节器被配置为基于未使用的部分来调节功率的多余部分以对大容量电源进行充电。补充电路由大容量电源供电。