Периферийное устройство с бесперебойным питанием

Периферийное устройство с бесперебойным питанием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится в основном к способам и приборам систем управления процессами, и более конкретно, к способам и приборам обеспечения бесперебойного питания периферийного устройства в системе управления процессами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Системы управления процессами, подобные тем, что используются в процессах химии, нефтяной промышленности и других, обычно содержат один или более централизированных или децентрализированных контроллеров, подключенных средствами связи к, по меньшей мере, одной узловой рабочей станции, и к одному или более устройств контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА), посредством аналоговых, цифровых или комбинированных цифро-аналоговых шин. Периферийные устройства, такие как, клапана, позиционеры клапанов, переключатели, передатчики и датчики (например, температуры, давления или датчиков уровня потока) исполняющих различные функции в процессах, таких как, открытие или закрытие клапанов или измерение параметров процессов. Контроллер процесса получает (через шины коммуникаций) сигналы, показывающие результаты измерений параметров или переменных процессов, выданные периферийными устройствами, и реализует процесс управления, основанный на полученной информации, то есть генерирует сигналы управления, которые посылаются через одну или более шины к периферийным устройствам для осуществления управления процессом. Информация от периферийных устройств и контроллера, обычно является доступной одному или более приложений, выполняемых узловой рабочей станцией позволяя оператору осуществлять желаемые функции по отношению к процессу, такие как просмотр конкретного состояния процесса, изменение параметров проведения процесса и т.д.

[0003] ''Умные'' периферийные устройства, которые реализуют одну или более контрольных функций, становятся превалирующими в индустрии управления процессами. В дополнение к выполнению основной функции в процессе (например, мониторинг температуры или контроль положения клапана), каждое умное периферийное устройство содержит память и микропроцессор. Память сохраняет данные принадлежащие устройству, а микропроцессор связывается с микроконтроллером и/или другими устройствами, и/или выполняет вторичные задания, такие как самокалибровка, идентификация, диагностика и т.д. Было разработано множество стандартных, открытых, цифровых или комбинированных цифро-аналоговых коммуникационных протоколов, таких как, протоколы Highway Addressable Remote Transducer (HART®), PROFIBUS®, FOUNDATION™ Fieldbus, WORLDFIP®, DeviceNet® и Controller Area Network (CAN) для того, чтобы умные периферийные устройства, изготовленные разными производителями, могли коммутироваться одно с одним во время выполнения одной или более функций управления процессом. В частности, беспроводные ячеечные сети, такие как стандартные сети WirelessHART® и International Society of Automation (ISA) 100.11a стали особенно популярными в системах управления процессами.

[0004] Различные устройства или функциональные блоки в системе управления процессом обычно конфигурируются таким образом, чтобы коммутироваться друг с другом (например, с помощью беспроводной ячеечной сети) для формирования одного или более колец управления процессом, индивидуальные операции которых распределены по процессу и, таким образом, децентрализованы. Для поддержания эффективной работы всего процесса и соответственно минимизации остановок производства и потерь прибыли устройства, связанные с системой управления процессом, должны функционировать правильно и надежно. Обычно, один или более опытных людей-операторов являются ответственными за подстраховку этих устройств в системе управления процессом, в том, чтобы они работали правильно, а также за ремонт и замену неработающих устройств.

[0005] Частью ответственности операторов также обычно является необходимость проверки параметров питания периферийных устройств в системе управления процессом. Обычно, периферийные устройства, используемые с составе беспроводных сетей, содержат модули питания на батареях, чтобы избежать ограничений по размещению устройств на производственном оборудовании. Когда электрическая энергия в модулях питания истощается ниже некого заданного уровня (например, ниже некого заданного уровня напряжения, или ниже некоторого процента от максимального напряжения модуля питания), оператор может получать индикацию о низком напряжении на узловой рабочей станции. Тогда оператор удаляет истощенный модуль питания и устанавливает взамен полностью заряженный модуль питания.

[0006] Во время удаления старого модуля и установки нового модуля, устройство переживает так называемое ''время простоя'', в течение которого устройство вообще не имеет питания. Время простоя может оказывать некоторые вредные воздействия на систему управления процессом. Первое, поскольку периферийное устройство не является рабочим во время простоя, любые основные функции периферийного устройства не могут быть выполнены. Например, мониторинг периферийных устройств не сможет принять данные (например, данные датчика) во время простоя устройства. В другом примере, во время простоя устройства позиционер клапана не сможет увеличить или уменьшить давление до необходимого. Более того, в некоторых системах управления процессами, время простоя периферийного устройства приводит к потери данных и/или задержкам по отношению к другим устройствам в системе. Например, время простоя периферийного устройства может вызвать потерю или увеличенную задержку воспроизведения данных, которых лишенное питания устройство должно было нормально передать или принять от других периферийных устройств и/или контроллеров процесса. Более того, некоторые периферийные устройства могут осуществлять функции критические для системы управления процессом, что может приводить к тому, что вся система будет временно не работоспособной, пока это устройство не имеет питания. Для многих систем управления процессами, проблемы подобного рода отягощаются дополнительным временем, необходимым для повторного подключения периферийного устройства в сеть после замены модуля питания, и/или дополнительным временем, необходимым для эффективной реорганизации системы управления процессом после повторного подключения периферийного устройства в сеть. В некоторых случаях, вопросы, подобные рассмотренным, могут приводить к тому, что сети и системы управления процессами, использующие эти сети, будут оставаться в не рабочем состоянии или работать не эффективно в течение длительного времени (например, часов).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Изобретатели: Этот раздел является пересказом формулы изобретения, и мы его закончим после того, как вы будете удовлетворены формулой изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Фиг. 1 иллюстрирует схему образцовой системы управления процессом, в которой могут быть реализованы примеры способов и их аппарат, здесь описанные.

[0009] Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему образцового периферийного устройства в системе управления процессом такой же, как образцовая система на Фиг. 1.

[0010] Фиг. 3 иллюстрирует блок-схему другого образцового периферийного устройства в системе управления процессом, такой же как образцовая система на Фиг. 1.

[0011] Фиг. 4 иллюстрирует принципиальную электрическую схему образцового модуля переключения питания периферийного устройства, такого же как образцовое периферийное устройство на Фиг. 2.

[0012] Фиг. 5А и 5В иллюстрируют виды в перспективе внутренностей образцового периферийного устройства, показывающие образцовый основной источник питания в позициях, когда он убран и установлен, соответственно.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Фиг. 1 иллюстрирует образцовую систему управления процессом 5, в которой могут быть реализованы способы и аппарат здесь описанные. Система управления процессом 5 может содержать или быть частью оборудования управления процессом завода-изготовителя, фабрики, сети датчиков, или любого другого оборудования, в котором используются технологии управления процессом. Система управления процессом 5, проиллюстрированная на Фиг.1, содержит коммуникационную сеть 10, работающую в соответствии с одним или более протоколов промышленной автоматизации. В частности, коммуникационная сеть 10 может содержать проводную сеть автоматизации 12, используемую или работающую в соответствии с протоколом промышленной автоматизации (например, HART, PROFIBUS DP (Decentralized Peripherals), и т.д.) или некоторые другие протоколы связи (например, Ethernet, RS-485, и т.д.). Коммуникационная сеть 10 может также содержать беспроводную промышленную сеть автоматизации 14, используемую или работающую в соответствии с беспроводный протокол промышленной автоматизации, такой как протокол WirelessHART или ISA 100.11а, или другой протокол беспроводной сети, поддерживающий прямую коммуникацию между периферийными устройствами системы управления процессом 5. Для ясности, данное обсуждение относится к коммуникационному протоколу WirelessHART, хотя технологии и принципы, здесь описанные, могут быть применены к беспроводным сетям промышленной автоматизации, использующим другие протоколы беспроводных сетей промышленной автоматизации вместо или совместно с WirelessHART, а также к сетям, использующим только проводные соединения.

[0014] Хотя Фиг. 1 иллюстрирует коммуникационную сеть 10 как такую, которая включает проводную сеть промышленной автоматизации 12 и беспроводную сеть промышленной автоматизации 14, коммуникационная сеть 10 может, однако, содержать только проводную сеть промышленной автоматизации 12 или только беспроводную сеть промышленной автоматизации 14. В одном из вариантов, беспроводная сеть промышленной автоматизации 14 является беспроводной ячеистой коммуникационной сетью.

[0015] Проводная сеть промышленной автоматизации 12 может содержать одну или более стационарных узловых рабочих станций 16 и один или более портативных узловых рабочих станций 18 подключенных к коммуникационной магистрали 20. Шлюз 22 может быть подключен к коммуникационной магистрали 20 с помощью провода и может быть связан с проводной сетью промышленной автоматизации 12, используя подходящий протокол. Шлюз 22 может быть выполнен как отдельное устройство, в виде карточки, которая может быть вставлена в расширительный слот одной из узловых рабочих станций 16 или 18, как часть подсистемы ввода/вывода (I/O) системы программируемого логического контроллера (PLC) или распределенной системой управления (DCS), или другим способом. Для приложений, выполняемых в проводной сети промышленной автоматизации 12, шлюз 22 может предоставлять доступ к различным устройствам беспроводной сети промышленной автоматизации 14. В дополнение к конверсии протоколов и команд, шлюз 22 может обеспечивать синхронизированный тайминг, используемый временными интервалами и суперкадрами (то есть, сеансами связи в интервалы времени, синхронными по времени) схемы диспетчеризации беспроводной сети промышленной автоматизации 14.

[0016] В некоторых вариантах, шлюз 22 функционально разделен на виртуальный шлюз 24 и одну или более сетевых точек доступа 25. В системе управления процессом 5 проиллюстрированной на Фиг. 1, сетевые точки доступа 25 являются отдельными физическими устройствами подключенными проводами к шлюзу 22. Альтернативно, элементы 22-26 могут быть частью цельного устройства, и/или соединения 26 могут быть беспроводными. Физически отдельные сетевые точки доступа 25 могут быть стратегически размещены в различных отдельных местах, таким образом, увеличивая общую надежность коммуникационной сети 10, компенсируя плохое качество сигнала в месте расположения одной или более сетевых точек доступа 25. Наличие множества сетевых точек доступа 25 также обеспечивает резерв на случай отказа одной или более сетевых точек доступа 25.

[0017] Устройство шлюза 22 может дополнительно содержать программный модуль управления сети 27 и программный модуль безопасности сети 28. В одном из вариантов, программный модуль управления сети 27 и/или программный модуль безопасности сети 28 могут выполняться на узловой рабочей станции в проводной сети промышленной автоматизации 12. Например, программный модуль управления сети 27 может выполняться на стационарной узловой рабочей станции 16, а программный модуль безопасности сети 28 может выполняться на портативной узловой рабочей станции 18. Программный модуль управления сети 27 может отвечать за задачи конфигурирования коммуникационной сети 10, диспетчеризацию коммуникаций между многочисленными устройствами WirelessHART (например, конфигурировать суперкадры), управление таблицами маршрутизации, а также мониторинг и отчетность о состояния беспроводной сети промышленной автоматизации 14, например. Хотя могут поддерживаться дополнительные программные модули управления сети 27, образцовый вариант содержит только один активный программный модуль управления сети 27 в беспроводной сети промышленной автоматизации 14. Программный модуль безопасности сети 28 может отвечать за управление и распределение ключей шифрования и может сохранять список устройств, авторизированных для подключения к беспроводной сети промышленной автоматизации 14 и/или проводной сети промышленной автоматизации 12, например.

[0018] Беспроводная сеть промышленной автоматизации 14 также содержит один или более периферийных устройств 30-40. Любое из периферийных устройств 30-40 может быть, например, клапаном, позиционером клапана, переключателем, датчиком (например, температуры, давления, или датчиком потока), насосом, вентилятором, и т.д., или комбинацией двух или более подобных устройств. Периферийные устройства осуществляют контроль, мониторинг, и/или физические функции в процессе или цепи управления процессом, такие как открытие или закрытие клапанов или проведение измерений параметров процесса, например. В примере беспроводная сеть промышленной автоматизации 14, периферийные устройства 30-40 также выдают и принимают пакеты беспроводной коммуникации, например, пакеты WirelessHART. Некоторые или все периферийные устройства 30-40 могут дополнительно работать в качестве маршрутизаторов для передачи сообщений от одних к другим устройствам.

[0019] В образцовой системе управления процессом 5, проиллюстрированной на Фиг.1, следящий хост 41 сконфигурирован так, чтобы отслеживать активность оборудования управления процессом, и подключен к сети 43 которая, в свою очередь, подключена к проводной сети промышленной автоматизации 12 через маршрутизатор 44. Сеть 43 может быть, например, публичной сетью, такой как World Wide Web (WWW), локальной сетью, такой как частная LAN, или некоторой комбинацией одной или более частных и/или публичных сетей. Альтернативно, следящий хост 41 может принадлежать сети промышленной автоматизации 12 или беспроводной сети промышленной автоматизации 14, а сеть 43 и маршрутизатор 44 могут быть опущены.

[0020] Периферийные устройства 30-36 могут быть устройствами WirelessHART, что означает, что каждое периферийное устройство 30, 32, 34 и 36 является цельным устройством, поддерживающим все элементы стека протоколов WirelessHART. Например, периферийное устройство 30 может быть измерителем потока WirelessHART, периферийные устройства 32 могут быть датчиками давления WirelessHART, периферийное устройство 34 может быть позиционером клапана WirelessHART, а периферийное устройство 36 может быть датчиком вибрации WirelessHART. Периферийное устройство 38 может быть устаревшим 4-20 мА устройством, а периферийное устройство 40 может быть устройством HART. В образцовой системе управления процессом 5, проиллюстрированной на Фиг.1, периферийные устройства 38 и 40 подключены к беспроводной сети промышленной автоматизации 14 через адаптер WirelessHART (WHA) 50. Каждый WHA 50 может также поддерживать другие коммуникационные протоколы, такие как FOUNDATION Fieldbus, PROFIBUS, DeviceNet, и т.д., в случае которых WHA 50 поддерживает трансляцию протоколов на более низкий уровень из стека протоколов. Отдельный WHA 50 может дополнительно функционировать как мультиплексор и поддерживать множество HART или не HART устройств.

[0021] Производственный персонал может использовать ручные или переносные коммуникационные устройства для начальной установки, инсталляции, управления, мониторинга, и/или технического обслуживания сетевых устройств и другого производственного оборудования. В общем случае, ручные устройства являются портативными экземплярами оборудования, которое может подключаться напрямую к беспроводной сети промышленной автоматизации 14, или подключаться к беспроводной сеть промышленной автоматизации 14 через шлюз 22 как хост проводной сети промышленной автоматизации 12. В образцовой системе управления процессом 5 проиллюстрированной на Фиг.1, ручное устройство 55 связывается напрямую с беспроводной сетью промышленной автоматизации 14. При работе с сформированной беспроводной сетью промышленной автоматизации 14, ручное устройство 55 может присоединиться к беспроводной сети промышленной автоматизации 14 как другое периферийное устройство WirelessHART, например. При работе с целевым сетевым устройством, не подключенным к сети WirelessHART, ручное устройство 55 может работать как комбинация устройства шлюза 22 и программного модуля управления сети 27, формируя свою собственную сеть WirelessHART с целевым сетевым устройством.

[0022] Беспроводная сеть промышленной автоматизации 14 образцовой системы управления процессом 5 также содержит маршрутизатор 60. Маршрутизатор 60 является сетевым устройством, направляющим пакеты от одного сетевого устройства к другому. Сетевое устройство, действующее как маршрутизатор, использует внутренние таблицы маршрутизации для определения другого сетевого устройства, к которому сетевой маршрутизатор должен направить отдельный пакет. Автономные маршрутизаторы, такие как маршрутизатор 60, могут быть не нужны при поддержке другими устройствами беспроводной сети промышленной автоматизации 14 маршрутизации. Однако подключение указанного маршрутизатора 60 к беспроводной сети промышленной автоматизации 14 может быть полезно в целях расширения сети, например, или для сбережения энергии периферийных устройств сети.

[0023] Все устройства, прямо подключенные к беспроводной сети промышленной автоматизации 14, могут рассматриваться как сетевые устройства беспроводной сети промышленной автоматизации 14. В частности, периферийные устройства WirelessHART 30-36, WHA 50, маршрутизаторы 60, шлюз 22, сетевые точки доступа 25, ручные устройства 55 могут, в целях маршрутизации и диспетчеризации, рассматриваться как сетевые устройства беспроводной сети промышленной автоматизации 14. В целях обеспечения очень надежной и легко расширяемой сети, все сетевые устройства могут поддерживать маршрутизацию, и каждое сетевое устройство может, в общем, идентифицироваться по его HART адресу. Более того, программный модуль управления сети 27 может содержать полный список сетевых устройств и присваивать каждому из устройств уникальное сетевое имя (например, 16-битное имя). Дополнительно, каждое сетевое устройство может сохранять информацию о параметрах обновлений, сеансах связи и ресурсах устройства. Вкратце, каждое сетевое устройство может поддерживать актуальную по времени информацию о маршрутизации и диспетчеризации. В некоторых вариантах, программный модуль управления сети 27 запрашивает эту информацию с сетевого устройства при подключении новых устройств (например, новых периферийных устройств) или в случае, когда координатор сети, обнаруживает или само проводит изменения в топологии или диспетчеризации беспроводной сети промышленной автоматизации 14.

[0024] В дополнение к генерации, получению и/или передаче данных, связанных с первичными операциями системы управления процессом 5 (например, данные с датчика температуры, данные для контроля положения клапанов и т.д.), устройства системы управления процессом 5 могут использовать беспроводную сеть промышленной автоматизации 14 для передачи данных о функционировании устройств в системе управления процессом 5. Например, периферийное устройство может посылать данные на хост при неправильном функционировании периферийного устройства (например, в ситуации, когда цилиндрический золотник позиционера клапана не функционирует), или при угрозе неправильной работы (например, при снижении напряжения модуля питания устройства ниже заданного уровня). В качестве другого примера, периферийное устройство может постоянно или периодически посылать на узловую рабочую станцию определенные данные о правильности функционирования (например, данные о текущем уровне напряжения модуля питания). Хост, получая подобные данные (например, узловая рабочая станция 16 или 18) может отображать индикаторы, основанные на этих данных, с помощью графического интерфейса пользователя (GUI), таким образом, позволяя человеку-оператору принять соответствующие корректирующие или превентивные меры.

[0025] Фиг. 2 представляет собой блок-диаграмму примера периферийного устройства 100 и модуля переключения питания 150 собранных в соответствии с первым описанным примером настоящего изобретения. Периферийное устройство 100 и модуль переключения источника питания 150 предпочтительно собираются вместе с системой управления процессом, такой как образцовая система управления процессом 5 на Фиг. 1. Периферийное устройство 100 может быть, например, одним из периферийных устройств 30-36 из Фиг. 1, или может быть любым другим периферийным устройством, работающим в системах управления процессами. Периферийное устройство 100 содержит корпус периферийного устройства 104, который, в свою очередь, содержит сетевой интерфейс 110, сконфигурированный для передачи и/или получения сигналов в соответствии с конкретным беспроводным коммуникационным протоколом системы управления процессом частью, которой является периферийное устройство. В некоторых вариантах, беспроводный коммуникационный протокол является протоколом беспроводной ячеечной сети, таким как протоколы WirelessHART или ISA 100.11a, например.

[0026] В некоторых вариантах, сетевой интерфейс 110 содержит приемопередатчик (не показан). Приемопередатчик обычно содержит один или более процессоров (также не показаны) для выполнения инструкций связанных с задачами физического уровня (PHY) и другим уровнем (например, уровнем управления доступом к среде (MAC)) в соответствии с беспроводным коммуникационным протоколом, используемым системой управления процессом. Сетевой интерфейс 110 может быть подключен к антенне 114 или, альтернативно, к нескольким антеннам. Через антенну 114, сетевой интерфейс 110 передает и/или получает пакеты данных в соответствии с беспроводным коммуникационным протоколом. Сетевой интерфейс 110 предпочтительно конфигурируется так, чтобы принимать и передавать пакеты данных.

[0027] Сетевой интерфейс 110 образцового периферийного устройства 100 посредством связи подключен к процессору 120, который, в свою очередь, коммуникативно подключен к памяти 124 и функциональному блоку процесса 130. Функциональный блок процесса 130 выполняет основные функции периферийного устройства 100 в системе управления процессом. Например, в такой, где периферийное устройство 100 является устройством позиционирования клапана, функциональный блок процесса 130 может содержать цилиндрический золотник, который контролирует воздушное давление, подаваемое в клапан в соответствии с сигналами управления от процессора 120. В качестве другого примера, периферийное устройство 100 может быть устройством датчика температуры, а функциональный блок процесса 130 может содержать один или более температурных датчиков для преобразования температуры в цифровые сигналы, затем посылаемые к процессору 120. Например, память 124 может сохранять переменные, связанные с процессом (например, значения более ранних измерений, которые процессор 120 получил от функционального блока процесса 130, будущие контрольные значения, которые процессор 120 получил по сети через сетевой интерфейс 110, и т.д.), и/или может сохранять данные маршрутизации и/или диспетчеризации, относящиеся к сети (например, беспроводной сети промышленной автоматизации 14 на Фиг. 1). В то время как образцовое периферийное устройство 100 на Фиг.2 содержит один процессор 120, другие варианты могут содержать два или более процессоров. Которые выполняют функции процессора 120. Альтернативно, периферийное устройство 100 может содержать один процессор, который может выполнять не только функции процессора 120, а также любые функции необходимые для сетевого интерфейса 110. Более того, любая процессорная обработка необходимая функциональному блоку процесса 130 может выполняться процессором 120, или одним или более отдельными процессорами.

[0028] Образцовое периферийное устройство 100 также содержит основной порт питания 140, предназначенный для подключения основного источника питания 142 через разъемное соединение 143 основного источника питания 142. Основной источник питания 142 может быть любым устройством, модулем, и т.д., которое сохраняет энергию и способно питать периферийное устройство 100 (другими словами, способно обеспечить соответствующий уровень напряжения при достаточном уровне тока питания) во время нормальной работы периферийного устройства 100. В одном из вариантов, основной источник питания 142 состоит из одной или более батарей (например, литийные тионилхлоридные батареи). В одном из примеров, основной источник питания 142 является автономным модулем питания, содержащим одну или более батарей. Например, основной источник питания 142 может содержать модуль питания, в корпусе которого помещаются одна или более батарей, и/или иметь панель или другую поверхность, на которой располагаются одна или более батарей.

[0029] Основной порт питания 140 содержит, по меньшей мере, две проводящие, электрически изолированные контактные области для электрического соединения с основным источником питания 142 через разъемное соединение 143 основного источника питания 142. Основной порт питания 140 может быть любой формы. Например, основной порт питания 140 может содержать некоторое количество штекеров или розеток электрического соединения, соответствующих разъемному соединению 143 основного источника питания 142, при том, что разъемное соединение 143 является также некоторым количеством штекеров или розеток, соответственно, основного источника питания 142. В качестве другого примера, основной порт питания 140 может содержать проводящие (например, металлические) поверхности, которые просто подключаются/контактируют с проводящими (например, металлическими) поверхностями разъемного соединения 143, при том, что разъемное соединение 143 является комплектом электрически изолированных металлических поверхностей (например, электродов батарей) основного источника питания 142. В вариантах, в которых основной порт питания 140 содержит электрический разъем, электрический разъем может быть расположен в корпусе периферийного устройства 104 (например, может быть доступным только при открытии корпуса периферийного устройства 104), или может быть подключен к корпусу периферийного устройства 104 (например, прикрепленным на внешней поверхности корпуса периферийного устройства 104, или подключенным к корпусу периферийного устройства 104 через кабель).

[0030] В еще одном варианте, основной источник питания 142 обеспечивает питание всего периферийного устройства 100 во время нормальной работы. Альтернативно, часть периферийного устройства 100 может даже не питаться от основного источника питания 142. Например, периферийное устройство 100 может содержать один или более модулей компонентов или цепи, которые питаются только от батареи, интегрированной в периферийное устройство 100.

[0031] Для обеспечения соответствующего питания и функционирования периферийного устройства 100 при удалении основного источника питания 142 (например, при смене истощенного основного источника питания 142), образцовое периферийное устройство 100 дополнительно содержит запасной порт питания 144, служащий для подключения запасного источника питания 146 через разъемное соединение 147 запасного источника питания 146. Как и основной источник питания 142, запасной источник питания 146 может быть любым устройством, модулем, и т.д., который сохраняет энергию и способен достаточно питать периферийное устройство 100 (или его часть). Запасной источник питания 146 может быть, например, подобен любому из различных источников питания описанных выше по отношению к основному источнику питания 142. Запасной источник питания 146 может быть того же типа источником питания, что и основной источник питания 142, например.

[0032] Запасной порт питания 144 содержит проводящие, электрически изолированные контактные области для электрического подключения запасного источника питания 146. Запасной порт питания 144 и разъемное соединение 147 может быть, например, подобно любому из различных портов питания и разъемных соединений, описанных выше по отношению к основному порту питания 140 и разъемному соединению 143. В одном из вариантов, запасной порт питания 144 содержит две или более проводящих, выдающиеся структуры (например, стойки, кромки, и т.д.), и разъемное соединение 147 содержит набор проводов электропроводки (например, с зажимами для подключения к выступающим структурам). В этом примере, разъемное соединение 147 может содержать провода электропроводки подключенные (например, зажимами) к модулю источника питания 142. Некто, устанавливающий запасной источник питания 146 может подключить провода электропроводки к выступающим структурам запасного порта питания 144.

[0033] В одном из вариантов, основной порт питания 140 и запасной порт питания 144 являются такими, что запасной источник питания 146 может быть свободно установлен и удален вне зависимости от установки и удаления основного источника питания 142, и наоборот. В вариантах, в которых один или оба основной порт питания 140 и запасной порт питания 144 содержат соединители, которые подключают к корпусу периферийного устройства 104 посредством кабеля, расположение основного порта питания 140 и запасного порта питания 144 в таком случае обычно последовательное (другими словами, кабель может просто переместиться в свободное пространство). В вариантах, в которых основной порт питания 140 и запасной порт питания 144 содержат контакты на корпусе или внутри корпуса периферийного устройства 104, расположение портов 140 и 144 может быть критично и частично зависеть от размеров и форм основного источника питания 142 и запасного источника питания 146, от внутренней или внешней формы корпуса периферийного устройства 104, а также ориентации основного источника питания 142 и запасного источника питания 146, когда они установлены.

[0034] Образцовое периферийное устройство 100 дополнительно содержит модуль переключения источника питания 150, содержащий, по меньшей мере, первый терминал питания 152, второй терминал питания 154 и третий терминал питания 156. Каждый из терминалов питания 152, 154, 156 может быть физическим соединителем, или простой электрической контактной точкой (например, любая область вдоль по проводящему проводу, трассе, или панели, подключенных к модулю переключения источника питания 150). Модуль переключения источника питания 150 электрически подключен к основному порту питания 140 через первый терминал питания 152, к запасному порту питания 144 через второй терминал питания 154, и к регулятору напряжения 160 через третий терминал питания 156.

[0035] Модуль переключения источника питания 150 предназначен для переключения между электрически соединенными основным портом питания 140 и третьим терминалом питания 156 (через первый терминал питания 152) и электрически соединенными запасным портом питания 144 и третьим терминалом питания 156 (через второй терминал питания 154), таким образом, обеспечивая поступление энергии на третий терминал питания 156 от основного источника питания 142 или от запасного источника питания 146. Модуль переключения источника питания 150 описан более подробно ниже в соответствии с Фиг. 4.

[0036] Периферийное устройство 100 также содержит регулятор напряжения 160, который рассматривается как ввод энергии поставляемой основным источником питания 142 или запасным источником питания 146 (в соответствии с состоянием модуля переключения источника питания 150), и обеспечивает хорошо регулированное напряжение на выходном терминале 164. Выходной терминал 164 может прямо подключаться к различным модулям и/или цепям периферийного устройства 100, или может подключаться к модулям и/или цепям через дополнительные фильтры и/или регуляторы, например. В некоторых вариантах, выходной терминал 164 поставляет энергию всему периферийному устройству 100. В других вариантах, выходной терминал 164 поставляет энергию только части периферийного устройства 100 (например, только функциональному блоку процесса 130, только процессору 120 и функциональному блоку процесса 130, и т.д.).

[0037] Во время нормальной работы периферийного устройства 100, основной источник питания 142 может в общем случае подключаться к основному порту питания 140 и запасному источнику питания 146, а может быть вообще отключенным от запасного порта питания 144. При истощении основного источника питания 142 до уровня, при котором основной источник питания 142 скоро потеряет способность обеспечивать соответствующее питание периферийного устройства 100, может отображаться предупреждение или другая индикация для ответственного за работоспособность периферийного устройства 100. Например, ответственный сотрудник может получить предупреждение о низком напряжении определенного периферийного устройства 100, сгенерированное узловой рабочей станцией (например, узловой рабочей станцией 16 и/или 18 на Фиг. 1) основанное на данных полученных от периферийного устройства 100 хостом через сетевой интерфейс 110 и антенну 114.

[0038] После получения предупреждения или другой индикации, ответственный сотрудник может постараться заменить основной источник питания 142 до того как основной источник питания 142 потеряет способность питать соответствующим образом периферийное устройство 100. Для этого сотрудник должен принести полностью заряженный, сменный основной источник питания и полностью (или хотя бы, адекватно) заряженный запасной источник питания к месту расположения периферийного устройства 100. В одном из вариантов, сотрудник далее (по порядку): (1) устанавливает запасной источник питания (например, подключая запасной источник питания к запасному порту питания 144); (2) удаляет истощенный основной источник питания (например, отключая истощенный основной источник питания от основного порта питания 140); (3) устанавливает сменный основной источник питания (например, подключая сменный основной источник питания к основному порту питания 140); и (4) удаляет запасной источник питания (например, отключая запасной источник питания от запасного порта питания 144). Таким способом, периферийное устройство 100 может остаться постоянно подключенным к питанию, несмотря на замену основного источника питания.

[0039] В других вариантах, запасной источник питания 146 не предназначен для удаления из периферийного устройства 100 во время нормальной работы. Например, запасной источник питания 146 может быть перезаряжаемой батареей, которая заряжается от основного источника питания 142 пока основной источник питания 142 установлен в периферийном устройстве 100. В других вариантах, запасной источник питания 146 не удаляется из периферийного устройства 100, и сотрудник заменяющий истощенный или близкий к истощению основной источник питания, обычно не имеет необходимости приносить запасной источник питания к месту расположения периферийного устройства 100.

[0040] Фиг. 3 представляет собой блок диаграмму образцового периферийного устройства 200 и модуль переключения источника питания 250 собранных в соответствии со вторым описанным примером настоящего изобретения. Так же как периферийное устройство 100 на Фиг. 2, периферийное устройство 200 и модуль переключения источника питания 250 предпочтительно включены в систему управления процессом, такую как образцовая система управления процессом 5 на Фиг. 1. Периферийное устройство 200 может быть, например, одним из периферийных устройств 30-36 на Фиг. 1, или может быть любым другим периферийным устройством, работающим в системе управления процессами.

[0041] Образцовое периферийное устройство 200 содержит корпус перифер