Dispositivo de campo.

Un dispositivo de campo (10A), que comprende:

un recipiente resistente a la presión y a prueba de explosión;

una batería (15) como una fuente de potencia;

una unidad de interface externa (100) que comprende:

una unidad de comunicación infrarroja (101) configurada para comunicarse con un dispositivo de comunicación infrarrojo externo (200) a través de una ventana unida al recipiente; y una unidad de despliegue (102) configurada para desplegar la información de estado acerca del dispositivo de campo; y

el dispositivo de campo que comprende además:

un controlador de potencia (300) configurado para determinar si la potencia desde la batería se debe prender o apagar, en respuesta a la solicitud desde la unidad de interface externa, caracterizada por que la información de estado indica uno de: un primer estado en el cual el dispositivo de campo está inactivo; un segundo estado en el cual el dispositivo de campo se activa; un tercer estado en el cual solamente se activa la unidad de comunicación infrarroja,

el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el primer estado al segundo estado cuando se inserta la batería en el dispositivo de campo,

el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el segundo estado al tercer estado en respuesta a la recepción de una solicitud de apagado de potencia mediante la unidad de comunicación infrarroja, el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el tercer estado al segundo estado en respuesta a la recepción de una solicitud de prendido de potencia mediante la unidad de comunicación infrarroja, el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el tercer estado al primer estado cuando se retira la batería del dispositivo de campo, y

el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el segundo estado al primer estado cuando se retire la batería del dispositivo de campo.

Dispositivo de campo Antecedentes Campo técnico

Las realizaciones descritas aquí se relacionan con un dispositivo de campo que incorpora una batería como una fuente de poder y está almacenado en un recipiente aprueba de explosión resistente a la presión con el fin de ser utilizable en una atmosfera peligrosa.

Técnica relacionada

Los dispositivos de campo en general tales como los manómetros/manómetros diferenciales, varios fluómetros, termómetros, y posicionadores de válvula que son distribuidos en una planta, una fábrica, o similares están conectados a un sistema de ordenador de control de nivel superior mediante una línea de señal bi-alambrada, por ejemplo. Cada dispositivo de campo intercambia señales de corriente de 4 mA a 20 mA con el sistema ordenador de control por medio del cual el dispositivo de campo genera potencia y envía los datos recolectados a un dispositivo de mayor nivel.

En años recientes, se han desarrollado dispositivos de campo inalámbricos que incorporan una unidad de comunicación inalámbrica y envían los datos detectados o recolectados a un sistema de ordenador de control mediante radio (ver, por ejemplo, JP-A-2003- 134030 y JP-A-2003-13426).

La Fig. 4 es un diagrama de bloque funcional de un sistema de comunicación en el cual la comunicación inalámbrica se efectúa entre un dispositivo de nivel superior y dispositivos de campo. Un manómetro diferencial 3 que mide una tasa de flujo de proceso sobre la base de diferencia de presión entre los flujos corriente arriba y corriente debajo de una placa de orificio 2 y un posicionador de válvula 4 que controla la apertura/cierre de una válvula de control están conectados a un tubo de fluido del proceso 1. Cada uno de los manómetros diferenciales 3 y el posicionador de válvula 4 se comunica con un aparato de relé un centro de transito 7 que utiliza una señal de radio 6.

El centro de transito 7 tiene funciones de un manejador del sistema que releva una comunicación entre cada uno de los dispositivos del campo 3 y 4 y un huésped 9 por vía de una red de comunicación 8, por ejemplo, convierte una señal de comunicación, y maneja la red y sistema del dispositivo de comunicación inalámbrico.

El huésped 9 puede recibir válvulas de proceso, enviar señales de control, establecer dispositivos de campo 3 y 4, y vigilar la información de alarma al intercambiar señales con los dispositivos de campo 3 y 4 por vía de un centro de transito 7.

Un dispositivo de campo de tipo sitio-instrucción 5 que mide una presión, temperatura, tasa de flujo, o similar de un fluido de proceso y no efectúa comunicación inalámbrica también está conectado al tubo de fluido de proceso 1. Entre los dispositivos de campo del tipo sitio - instrucción están aquellos que efectúan la medición y despliegan y muestran todo el tiempo y aquellos que son utilizados para una tubería muy larga y se encienden solamente cuando el trabajador llega al sitio haciendo una ronda.

Tales dispositivos de campo que se distribuyen en una planta, una fábrica o similar se disponen usualmente en lugares que no son adecuados para el alambrado y son del tipo impulsado por batería (es decir, no están alimentados con energía mediante una línea bialámbrica para transmisión de señales de 4 a 20 mA). Para posibilitar la operación de largo plazo, se utiliza una batería primaria de litio.

La Fig. 5 es un diagrama de bloque funcional que muestra una configuración de ejemplo de un dispositivo de campo convencional 10 que tiene una unidad de comunicación inalámbrica. El dispositivo de campo 10 incluye un detector 11, una CPU 12, un módulo de comunicación inalámbrico 13, una antena 14, una batería 15, y un controlador de potencia 16. La batería 15 se puede unir o retirar al abrir la tapa (no mostrada) de un recipiente a prueba de explosión.

Una cantidad de proceso P se detecta y convierte mediante el detector 11. La CPU 12, que es una unidad de procesamiento central, tiene una unidad de cómputo tal como un microprocesador y una unidad de almacenamiento tal como una RAM y una EEPROM. La CPU 12 convierte, corrige, o convierte, a un valor de escala especificado de usuario tal como un valor porcentual, una cantidad de proceso P detectada por el detector 11.

La CPU 12 suministra un resultado del cálculo al módulo de comunicación inalámbrico 13, y entonces lo envía a un dispositivo de nivel superior tal como un huésped por vía de la antena 14. La CPU 12 recibe una solicitud de cambio de configuración etc. Del usuario por radio por vía de la antena 14 y efectúa cambios en la configuración.

La CPU 12 controla y diagnostica los componentes periféricos tales como el detector 11, el módulo de comunicación inalámbrico 13, y el controlador de potencia 16 y, si se obtiene como resultado un diagnóstico problemático, le informa al usuario de la información de la falla etc., por vía del módulo de comunicación inalámbrico 13.

El controlador de potencia 16 recibe un voltaje desde la batería 15 y lo regula. El controlador de potencia 16 suministra un voltaje necesario a la CPU 12. Adicionalmente, e controlador de potencia 16 suministra potencia al detector 11 y al módulo de comunicación inalámbrico 13 intermitentemente en un sitio prescrito al efectuar un control de potencia prendido/apagado (conmutación) de acuerdo a un ciclo de operación intermitente especificado por el usuario bajo el control de la CPU 12.

Los dispositivos de campo inalámbricos se encuentran en un estado de batería retirada desde el embarque en la fábrica hasta poco antes de la instalación en el sitio o el inicio de la comunicación después de la instalación. Esto se debe a las siguientes razones:

a) evitar el uso innecesario de una batería durante el transporte o almacenamiento.

b) evitar la emisión de ondas de radio posiblemente dañinas durante el transporte por medios de transporte tales como un avión.

c) evitar la emisión de ondas de radio que violan las reglamentaciones durante el transporte (las ondas de radio están restringidas bajo la ley de radio de cada país).

En general, los dispositivos de campo no están equipados con un interruptor de potencia prendido/apagado. El uso del interruptor de potencia pendido/apagado es difícil porque ellos se utilizan en una atmosfera peligrosa y de esta manera se requiere que tengan una estructura resistente a la presión, a prueba de explosión etc.

Aunque es concesible suministrar un interruptor dentro del recipiente a prueba de explosión de un dispositivo de campo, abrir su tapa para prender o apagar el interruptor es una carga para el usuario. No se permite abrir la tapa en un lugar donde se requiere resistencia a la presión y se esté a prueba de explosión. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, un dispositivo de campo se energiza al insertar una batería.

Como resultado, es necesario que el usuario inserte una batería para abrir la tapa del recipiente resistente a la presión, a prueba de explosión de un dispositivo de campo y cierre la tapa después de la llegada del dispositivo de campo, lo cual es inconveniente. En una planta grande, puede ser necesario instalar cientos o miles de dispositivos de campo. En tal caso, hacer tal trabajo para todos los dispositivos de campo no solo incrementa los gastos de personal sino también incrementa, por ejemplo, la probabilidad de ocurrencia de problemas debido a los rayados de la tapa de un recipiente a prueba de explosión y el peligro en un área resistente a la presión debido al cierre incompleto de una tapa.

Aun si se inserta la batería en el lugar y la tapa del recipiente a prueba de explosión se cierra en un área segura tal como el área de banco de trabajo del usuario, la energía de la batería se consume improductivamente hasta la instalación o el inicio de las comunicaciones regulares después de la instalación.

La EP 2 403 301 A2 describe un dispositivo de campo inalámbrico que efectúa una comunicación inalámbrica con otros dispositivos de campo en una red inalámbrica a través de un centro de tránsito. El dispositivo incluye: una batería incorporada en el dispositivo de campo para activar el dispositivo de campo; y un módulo de comunicación inalámbrico configurado para intercambiar las señales de radio con el centro de tránsito para efectuar la comunicación inalámbrica con dichos otros dispositivos de campo.

La EP 2 023 327 A1 describe un controlador de voltaje de la operación y método para controlar el controlador de voltaje de operación. El controlador de voltaje de operación tiene una pantalla que comprende un suministro de energía para transformar la señal en una salida de alto voltaje y una salida de bajo voltaje, unos medios de funciones... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de campo (10A), que comprende:

un recipiente resistente a la presión y a prueba de explosión;

una batería (15) como una fuente de potencia;

una unidad de interface externa (100) que comprende:

una unidad de comunicación infrarroja (101) configurada para comunicarse con un dispositivo de comunicación infrarrojo externo (200) a través de una ventana unida al recipiente; y una unidad de despliegue (102) configurada para desplegar la información de estado acerca del dispositivo de campo; y

el dispositivo de campo que comprende además:

un controlador de potencia (300) configurado para determinar si la potencia desde la batería se debe prender o apagar, en respuesta a la solicitud desde la unidad de interface externa, caracterizada por que la información de estado indica uno de: un primer estado en el cual el dispositivo de campo está inactivo; un segundo estado en el cual el dispositivo de campo se activa; un tercer estado en el cual solamente se activa la unidad de comunicación

infrarroja,

el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el primer estado al segundo estado cuando se inserta la batería en el dispositivo de campo,

el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el segundo estado al tercer estado en respuesta a la recepción de una solicitud de apagado de potencia mediante la unidad de comunicación infrarroja,

el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el tercer estado al segundo estado en respuesta a la recepción de una solicitud de prendido de potencia mediante la unidad de comunicación infrarroja,

el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el tercer estado al primer estado cuando se retira la batería del dispositivo de campo, y

el dispositivo de campo se configura para efectuar una transición desde el segundo estado al primer estado cuando se retire la batería del dispositivo de campo.

2. El dispositivo de campo (10 A) de acuerdo a la reivindicación 1, que comprende además: la batería (15) incorporada en el dispositivo de campo para activar el dispositivo de campo

3. El dispositivo de campo (10 A) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dispositivo de campo es utilizable en una atmosfera peligrosa.

4. El dispositivo de campo (10 A) de acuerdo a la reivindicación 1, que comprende además: un detector (11) configurado para detectar una cantidad de proceso (P);

una calculadora (12) configurada para calcular los datos del proceso con base en la cantidad de proceso;

una unidad de comunicación inalámbrica (13) configurada para intercambiar las señales de radio con un dispositivo de nivel superior, en donde la unidad de comunicación inalámbrica se configura para enviar al menos uno de los datos de proceso y la información de estado al dispositivo de nivel superior y recibir una solicitud del dispositivo del nivel superior.

5. El dispositivo de campo (10A) de acuerdo a la reivindicación 4, en donde la unidad de despliegue (102) se configura para desplegar al menos uno de los datos de proceso y la información de estado.

6. El dispositivo de campo (10A) de acuerdo a la reivindicación 1, en donde la unidad de comunicación infrarroja (101) se configura para enviar la información de estado al dispositivo de comunicación infrarrojo externo (200) para ser desplegado en una pantalla (201) del dispositivo de comunicación infrarrojo externo.