用于使用單個導線組在危險區域中通過手持維護工具供應現場總線通信和電力的方法技術

一種用于使用單個導線組在危險區域中通過手持維護工具供應現場總線通信和電力的方法。一種用于便攜式現場設備測試的連接器組件，包括：雙線式通信線，用于提供手持維護工具和現場設備之間的通信；第一兩腳插頭，用于向現場設備提供電力和通信信號；以及分路插頭，用于使用雙線式通信線來向現場設備提供電力。

【技術實現步驟摘要】

本申請涉及一種手持維護工具，該手持維護工具沿著雙線式通信線選擇性地向現場設備提供電力和通信信號，同時符合本質安全(Intrinsic Safety)標準。
技術介紹
過程控制系統(如化工和石油過程中所使用的那些過程控制系統)通常包括一個或多個過程控制器，其中該一個或多個過程控制器經由模擬、數字或組合的模擬/數字總線通信地耦合到至少一個主機或操作者工作站，并且通信地耦合到一個或多個現場設備。現場設備(其可以是例如，閥、閥定位器、開關和傳送器(例如，溫度、壓力和流動速率傳感器))執行過程工廠內的功能，例如打開或關閉閥以及測量過程參數。過程控制器接收現場設備所做出的過程測量的信號和/或關于現場設備的其它信息；使用該信息來實現控制例程；并且隨后生成通過總線來發送的控制信號，以對現場設備的操作進行控制。利用從現場設備和過程控制器收集的信息，操作者或技術人員能夠在操作者工作站處執行一個或多個應用，這些應用執行針對過程的任何期望功能，例如，對過程進行配置、查看過程的當前狀態、和/或對過程的操作進行修改。在許多情況下，現場設備可能要求現場設置、配置、測試和維護。例如，在現場設備可以安裝在過程控制工廠的特定位置處之前，可能需要對現場設備進行編程，并且然后在安裝現場設備之前或之后可能需要對現場設備進行測試。出于維護的原因，還可能需要對已經安裝的現場設備進行定期檢查，或者例如當檢測到故障時，并且需要對現場設備進行診斷以便進行服務或維修。通常，使用手持便攜式維護工具在現場執行對現場設備的配置和測試。實際上，由于許多現場設備安裝在遠端的、難以到達的位置，因此在這種遠端位置使用手持便攜式工具而不是使用完整配置和測試設備(其可以是笨重、體積大并且非便攜式，通常要求將已安裝的現場設備運輸到診斷設備的地點)對于用戶來說更方便。在現場設備至少部分可操作并且供應有電力的情況下，手持維護工具或便攜式測試設備(“PTD”)可以連接到現場設備的通信端子以便運行診斷例程。通常，現場設備和PTD通過雙線式連接來進行通信。例如，Fieldbus設備使用雙線式連接來進行與手持設備的測試和通信。在一些情況下，除非向現場設備供應電力，否則在現場對現場設備進行測試也許是不可能的。例如，這種復雜情況出現在當存在電力中斷時、當存在集中于現場設備自身的電力問題時、或者當一個或多個現場設備離線時(即，在故障情形下)。通常，可以通過將現場設備經由雙線式電力線連接到電源，來將電力提供給現場設備。例如，經由用于與現場總線設備進行通信的相同端子來對Fieldbus設備供電。但是，便攜式電源考慮事項和本質安全(“IS”)標準制約了能夠向現場設備提供電力的方式，特別是當現場設備在現場中安裝于重要或危險的過程控制系統中時。通常，使用比用于與現場設備進行通信的電壓要高的電壓來向現場設備提供電力。另外，在對現場中的現場設備供電之前必須實現某些安全措施。具體而言，根據IS準則，技術人員不能夠接通現場設備自身內的電源。因此，對現場設備進行服務的技術人員不能夠使用現場設備內的開關或在現場設備內安裝開關，以便通過規定或冗余的電力線來接通至該設備的電源。IS準則禁止內部電源切換，這是因為現場設備通常安裝在揮發性物質或者揮發性過程的附近，并且因此在向現場設備施加電壓或電源連接時很有可能因起弧(arcing)或者生成火花而造成爆炸。供參考，內部開關可以被視為是在現場設備內一體地連接的或者物理地容置在現場設備內的任何開關和/或固定到現場設備的任何開關。相關的IS準則還反對在連接到現場設備并位于該現場設備附近的PTD內接通電源。當向安裝在現場中的未操作或者未加電的現場設備施加電力時，IS標準通常要求人工干預。雖然利用用于對現場設備供電的自動供電功能來配置現有PTD可能是令人期望的，但是在IS標準下通常禁止這種配置。為了符合IS標準，一些現有PTD包括具有四個連接端口的接口，其中四個連接端口用于耦合PTD和進行測試的現場設備之間的四根線或導線。通常，第一對線用于以第一電壓范圍來發送通信信號，并且第二對線用于以第二并且較高的電壓或電壓范圍來對現場設備供電。每當現場設備進行測試時主要使用第一對線，并且僅當需要向現場設備提供電力以使得現場設備能夠執行由現場設備進行的功能(例如，測試功能或者配置功能)時才使用第二對線/導線。以此方式，至進行測試的現場設備的額外電源總是需要人工干預，包括連接現場設備和PTD之間的額外導線。簡而言之，IS標準通常將便攜式現場設備測試裝置的開發限制為：要求兩組單獨的線或者導線組以及三個或四個端口以用于將現場設備連接到便攜式測試裝置。雖然慣例是一個PTD攜帶兩個導線組，但是在執行維護功能時這種做法對于現場技術人員來說可能不是最有效或方便的解決方案。
技術實現思路
一種接通至進行測試的現場設備的電源或者向所述現場設備提供電力的方法，包括：在手持維護工具和所述現場設備之間連接雙線式通信線，其中，所述雙線式通信線在第一端處連接到所述現場設備的端子并且在第二端處連接到兩腳插頭，所述兩腳插頭將所述雙線式通信線與所述手持維護工具電耦合。所述雙線式通信線的兩根導線連接到所述兩腳插頭的第一插腳和第二插腳。如果在所述第一插腳和所述第二插腳之間未檢測到電壓，則然后可以插入分路插頭，以將所述雙線式通信線的所述兩根導線中的一根導線連接到由所述手持維護工具提供的電壓，從而通過相同的雙線式通信線向所述現場設備提供電力。然后在插入所述分路插頭之后可以發送其它通信信號。針對對所述現場設備供電而施加的DC電壓可以是恒定的，而通信電壓可以是時變電壓。所述分路插頭可以被配置為：當切斷所述DC電源時，自動地從所述雙線式通信線解耦合，以便防止在重新啟動所述手持維護工具時無意地向所述現場設備提供電力。通常來說，所述雙線式通信線是電連接器組件的一部分，所述電連接器包括兩腳插頭，其中，第一插腳和第二插腳電連接到所述雙線式通信線。所述兩腳插頭被配置為：插入到手持維護工具的一組插孔或插口中以便電耦合到所述維護工具。所述電連接器組件還包括分路插頭，所述分路插頭與所述兩腳插頭對接并且與所述手持維護工具對接，以連接跨越所述雙線式通信線的DC電源電壓。在另一種情況下，一種用于與過程控制網絡的現場設備進行通信的便攜式設備組件，包括：手持維護工具和雙線式通信線，所述雙線式通信線用于將所述手持維護工具電耦合并通信地耦合到所述現場設備，其中，所述雙線式通信線具有第一端，所述第一端可移除地連接到一對現場設備端子。所述組件還包括兩腳插頭，所述兩腳插頭被配置為插入到所述手持維護工具的對應三孔插座中，其中，所述雙線式通信線中的每根導線連接到所述兩腳插頭中的第一插腳或第二插腳。所述組件還包括分路插頭，所述分路插頭包括兩個插腳以及將所述兩個插腳彼此電連接的電路。所述分路插頭的所述第二插腳被配置為插入到接口的第三插孔中，并且所述分路插頭的所述第一插腳被配置為插入到所述兩腳插頭中。所述兩腳插頭還包括插孔插座，用于接收所述分路插頭的所述第二插腳，使得所述分路插頭在被插入到所述手持維護工具和所述兩腳插頭中時，電耦合所述分路插頭的所述第二插腳和所述兩腳插頭的所述第二插腳。一種用于將手持維護工具電耦合并通信地耦合到現場設備的電連接器組件，包括：雙線式通信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在測試條件下切換對現場設備的電源的方法，所述方法使用具有第一和第二插腳的兩腳插頭、分路插頭和雙線式通信線，所述雙線式通信線在第一端處具有第一端接導線對以及在第二端處具有第二端接導線對，所述第一端接導線對可連接到所述現場設備并且可從所述現場設備移除，所述第二端接導線對端接在所述兩腳插頭處，并且所述第二對中的第一根導線連接到所述第一和第二插腳中的一個插腳，并且所述第二對中的第二根導線連接到所述兩腳插頭的所述第一和第二插腳中的另一個插腳，所述方法包括：在手持維護工具和所述現場設備之間連接所述雙線式通信線，以將所述雙線式通信線與所述手持維護工具電耦合；以及將具有第一和第二插腳的所述分路插頭插入到所述手持維護工具中并且插入到所述兩腳插頭中，使得所述分路插頭的所述第二插腳被插入到所述手持維護工具的電源插孔中，使得所述分路插頭連接所述兩腳插頭的所述第二插腳和所述分路插頭的所述第二插腳，以便跨越所述雙線式通信線施加所述手持維護工具的電壓，從而對所述現場設備供電。

【技術特征摘要】
2015.04.09 US 14/682,7141.一種在測試條件下切換對現場設備的電源的方法，所述方法使用具有第一和第二插腳的兩腳插頭、分路插頭和雙線式通信線，所述雙線式通信線在第一端處具有第一端接導線對以及在第二端處具有第二端接導線對，所述第一端接導線對可連接到所述現場設備并且可從所述現場設備移除，所述第二端接導線對端接在所述兩腳插頭處，并且所述第二對中的第一根導線連接到所述第一和第二插腳中的一個插腳，并且所述第二對中的第二根導線連接到所述兩腳插頭的所述第一和第二插腳中的另一個插腳，所述方法包括：在手持維護工具和所述現場設備之間連接所述雙線式通信線，以將所述雙線式通信線與所述手持維護工具電耦合；以及將具有第一和第二插腳的所述分路插頭插入到所述手持維護工具中并且插入到所述兩腳插頭中，使得所述分路插頭的所述第二插腳被插入到所述手持維護工具的電源插孔中，使得所述分路插頭連接所述兩腳插頭的所述第二插腳和所述分路插頭的所述第二插腳，以便跨越所述雙線式通信線施加所述手持維護工具的電壓，從而對所述現場設備供電。2.根據權利要求1所述的方法，包括：在所述分路插頭被插入到所述手持維護工具中之前，測量所述雙線式通信線上的電壓；以及在所述分路插頭被插入到所述手持維護工具和所述兩腳插頭中之后，在所述手持維護工具和所述現場設備之間的所述雙線式通信線上施加電源電壓。3.根據權利要求1所述的方法，包括：經由所述分路插頭的電路，將所述分路插頭的所述第一和第二插腳與所述兩腳插頭的所述第二插腳電連接，所述電路電連接所述分路插頭的所述第一和第二插腳。4.根據權利要求3所述的方法，其中，插入所述分路插頭包括：將所述分路插頭的所述第一插腳電連接到所述兩腳插頭的單孔插座和所述手持維護工具的預先確定的插孔插座中的一個插座；以及將所述分路插頭的所述第二插腳電連接到所述單孔插座和所述手持維護工具的所述預先確定的插孔插座中的另一個插座。5.根據權利要求1所述的方法，還包括將所述手持維護工具操作為：提供跨越第一插孔和第二插孔的時變信號電壓；以及提供至第三插孔的恒定電源電壓，所述恒定電源電壓在電壓上高于所述信號電壓。6.根據權利要求1所述的方法，還包括：從所述手持維護工具接收關于所述現場設備未加電的指示符；以及提示用戶將所述分路插頭插入到所述手持維護工具和所述兩腳插頭中。7.根據權利要求1所述的方法，包括將所述手持維護工具操作為：當所述手持維護工具有電時，向所述手持維護工具的第三插孔施加所述電壓。8.根據權利要求1所述的方法，包括：當從所述雙線式通信線切斷所述電壓時，將所述分路插頭從所述雙線式通信電力線自動地解耦合。9.根據權利要求8所述的方法，還包括：在所述分路插頭從所述雙線式通信電力線解耦合之后，通過將所述分路插頭從所述兩腳插頭和所述手持維護設備移除并且將所述分路插頭重新插入到所述兩腳插頭和所述手持維護設備中，來實現手動重置。10.根據權利要求1所述的方法，還包括：在插入所述分路插頭之后，提供用于對所述現場設備供電的DC電壓以及用于跨越所述雙線式通信線來與所述現場設備進行通信的信號電壓。11.一種用于選擇性地將電源電壓耦合到通信線的電連接器組件，包括：兩腳插頭，其包括第一插腳、第二插腳和單孔插座；雙線式通信線，其包括所述雙線式通信線的第一端的第一端接導線對和所述雙線式通信線的第二端的第二端接導線對；分路插頭，其包括第一和第二插腳以及將所述第一和所述第二插腳彼此電連接的電路，其中，所述雙線式通信線的所述第一端的所述第一端接對可連接到現場設備的端子對并且可以從所述現場設備的所述端子對移除，并且所述第二端的所述第二端接對端接在所述兩腳插頭處，其中，所述第二端接端的第一根導線連接到所述兩腳插頭的所述第一插腳和所述第二插腳中的一個插腳，并且所述第二端接端的第二根導線連接到所述兩腳插頭的所述第一插腳和所述第二插腳中的另一個插腳；其中，所述兩腳插頭被配置為：插入到手持維護工具的三孔插座中的第一插孔和第二插孔中；以及其中，當所述分路插頭被插入到所述兩腳插頭中時，所述兩腳插頭的所述單孔插座電耦合到所述兩腳插頭的所述第二插腳和所述分路插頭的所述第二插腳。12.根據權利要求11所述的電連接器組件，其中，所述分路插頭被配置為：插入到所述兩腳插頭中并且以相對于所述兩腳插頭的單一定向來插入到所述手持維護工具的所述三孔插座中的第三插孔中。13.根據權利要求12所述的電連接器組件，其中，所述分路插頭還包括作為所述電路的一部分的二極管，以阻止反向電流。14.根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·杜威，A·C·拉塞爾三世，R·本森，A·弗古森，
申請(專利權)人：費希爾羅斯蒙特系統公司，
類型：發明
國別省市：美國;US