Беспроводной преобразователь положения и способ управления запорной арматурой

Беспроводной преобразователь положения и способ управления запорной арматурой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение в целом относится к запорной арматуре и, в частности, к способам и устройствам для беспроводной связи запорной арматуры и контроллера в системе управления технологическим процессом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Электронные устройства управления (например, электропневматический контроллер, программируемые контроллеры, аналоговые схемы управления и т.д.) обычно используются для контроля устройств для управления технологическим процессом (например, регулирующих клапанов, насосов, задвижек и т.д.). Данные электронные устройства управления активируют определенные функции устройств для управления технологическим процессом. В целях безопасности, экономичности и надежности для приведения в действие устройств для управления технологическим процессом используется множество известных мембранных или поршневых пневматических приводов, которые, как правило, соединены с системой управления всего технологического процесса с помощью электропневматического контроллера. Электропневматические контроллеры обычно выполняют с возможностью приема одного или более управляющих сигналов и преобразования этих управляющих сигналов в давление, которое приводит в действие пневматический привод для активации желаемой функции устройства для управления технологическим процессом, соединенного с пневмоприводом. Например, в случае если согласно алгоритму управления технологическим процессом требуется, чтобы клапан с пневматическим приводом пропускал больший объем рабочей жидкости, может быть увеличена величина управляющего сигнала для электропневматического контроллера, связанного с клапаном (например, с 10 миллиампер (мА) до 15 мА в случае, если электропневматический контроллер выполнен с возможностью приема сигнала управления 4-20 мА).

[0003] В электропневматических контроллерах обычно используют сигнал обратной связи, формируемый системой датчиков или элементом (например, датчиком положения), который выполнен с возможностью распознавания или обнаружения активного выходного сигнала устройства управления пневматическим приводом. Например, в случае с запорной арматурой с пневматическим приводом сигналом обратной связи является токовый сигнал, соответствующий положению запорной арматуры, измеренному или определенному датчиком положения. Как правило, токовый сигнал обратной связи, соответствующий положению запорной арматуры передают контроллеру с помощью проводного соединения, при этом положение запорной арматуры вычисляется контроллером на основании дифференциального напряжения на резисторе на двух входах контроллера.

[0004] В некоторых системах пневматически-активируемая запорная арматура с помощью проводов одновременно подключается к электрическому изолятору и к электропневматическому контроллеру. Электрический изолятор также с помощью проводов подключается к электропневматическому контроллеру. Соответственно, первым подключением запорной арматуры является прямое подключение непосредственно к контроллеру, а вторым является подключение к контроллеру через электрический изолятор. Электрический изолятор обеспечивает электропитание запорной арматуры и контроллера от источника переменного тока по трехпроводному кабелю, благодаря чему формируются токовые сигналы обратной связи от запорной арматуры и подаются через резистор на контроллер. Поскольку запорная арматура и контроллер получают электропитание от одного источника, с помощью электрического изолятора минимизируют возникновение паразитных контуров заземления.

[0005] С помощью контроллера определяют дифференциальное напряжение между двумя входными электрическими входами запорной арматуры, т.е. между первым проводным соединением, на которое токовый сигнал обратной связи поступает непосредственно от запорной арматуры, и вторым проводным соединением, на которое токовый сигнал обратной связи поступает от запорной арматуры через резистор, связанный с электрическим изолятором. Затем дифференциальное напряжение используют в контроллере для вычисления положения привода запорной арматуры, для сравнения вычисленного положения с желаемым заданным положением или управляющим сигналом, при этом используют процесс позиционирования для формирования параметра привода на основании (например, разности) вычисленного положения и управляющего сигнала. Параметр привода соответствует значению давления, воздействующего на пневматический привод для выполнения желаемой операции устройства управления (например, желаемого положения запорной арматуры), соединенного с пневмоприводом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Согласно первому аспекту изобретения способ включает преобразование движения привода запорного устройства в величину, указывающую на положение привода, причем преобразование выполняется беспроводным преобразователем положения, при этом беспроводной преобразователь положения функционально связан с запорной арматурой. Способ включает заполнение поля сигнала значением, указывающим на положение привода, при этом заполнение выполняется беспроводным преобразователем положения, а также активацию сигнала для передачи беспроводным способом электропневматическому контроллеру запорной арматуры, при этом сигнал передается беспроводным способом с помощью беспроводного преобразователя положения. С помощью электропневматического контроллера запорной арматуры вычисляют положение привода, исключительно на основании заполненного значения, которое содержится в сигнале, при этом электропневматический контроллер запорной арматуры управляет запорной арматурой на основании вычисленного положения привода.

[0007] Согласно второму аспекту изобретения преобразователь положения, используемый в системе управления технологическим процессом, содержит преобразователь положения для определения положения привода, соединенного с устройством управления. Устройство управления используется или предусмотрено для использования при управлении технологическим процессом в системе управления технологическим процессом. Интерфейс связи выполнен с возможностью передачи беспроводного сигнала, указывающего на положение привода, причем интерфейс связи функционально связан с беспроводным каналом связи, при этом беспроводной канал связи образует монопольное соединение между преобразователем положения и контроллером устройства управления. Для питания интерфейса связи предусмотрено подзаряжаемое устройство накопления энергии.

[0008] Согласно третьему аспекту изобретения контроллер запорной арматуры содержит первый вход для приема управляющего сигнала, соответствующего запорной арматуре, а также второй вход для приема беспроводного сигнала позиционирования от беспроводного преобразователя положения по беспроводному каналу связи, причем беспроводной сигнал позиционирования указывает положение привода запорной арматуры. С выхода контроллера запорной арматуры передается сигнал привода для управления приводом запорной арматуры, причем сигнал привода вычисляется контроллером запорной арматуры на основании управляющего сигнала и беспроводного сигнала позиционирования. Беспроводной канал связи является выделенным соединением между беспроводным преобразователем положения и контроллером запорной арматуры.

[0009] Кроме того, в соответствии с любым одним или более вышеуказанными аспектами способ формирования беспроводного сигнала позиционирования, преобразователь положения и/или контроллер запорной арматуры могут дополнительно включать любую одну или более следующих предпочтительных форм реализации, в любой желаемой комбинации.

[0010] В одной предпочтительной форме реализации изобретения способ может включать питание беспроводного преобразователя положения от устройства накопления энергии, входящего в состав беспроводного преобразователя положения или находящегося рядом с ним.

[0011] В другой предпочтительной форме реализации изобретения способ может включать подзарядку устройства накопления энергии с помощью по меньшей мере одного из следующих источников, солнечной энергии, временного подключения устройства накопления энергии к источнику энергии, возвращенной энергии от локальной вибрации или движения, или индукции от бесконтактного зарядного устройства.

[0012] В следующей предпочтительной форме реализации изобретения способ может включать активацию сигнала для беспроводной передачи, которая включает активацию сигнала для беспроводной передачи по беспроводному каналу связи, отличающуюся тем, что беспроводной канал связи является выделенным соединением между беспроводным преобразователем положения и электропневматическим контроллером.

[0013] В другой предпочтительной форме реализации изобретения способ может включать активацию сигнала для беспроводной передачи, которая включает активацию сигнала для беспроводной передачи по ячеистой сети передачи данных с помощью беспроводного протокола HART.

[0014] В следующей предпочтительной форме реализации изобретения способ может включать активацию сигнала для беспроводной передачи посредством сети передачи данных главному управляющему компьютеру технологического процесса, причем технологический процесс содержит запорный клапан и электропневматический контроллер.

[0015] В другой предпочтительной форме реализации изобретения беспроводной сигнал может передаваться по меньшей мере одним из контроллеров устройства управления или главным компьютером системы управления или системы управления технологическим процессом.

[0016] В другой предпочтительной форме реализации изобретения значение, содержащееся в поле беспроводного сигнала, указывает положение привода, и получатель беспроводного сигнала определяет положение привода исключительно на основании значения, содержащегося в поле беспроводного сигнала.

[0017] В следующей предпочтительной форме реализации изобретения беспроводной сигнал соответствует беспроводному протоколу HART, причем беспроводной канал связи входит в состав частной беспроводной ячеистой сети передачи данных системы управления технологическим процессом.

[0018] В другой предпочтительной форме реализации изобретения беспроводной сигнал передается в соответствии с расписанием, которое определяется сетевым менеджером беспроводной ячеистой сети передачи данных.

[0019] В следующей предпочтительной форме реализации изобретения датчик положения содержит по меньшей мере один из следующих компонентов: потенциометр, магнитный датчик, пьезоэлектрический датчик, датчик Холла или потенциометрический датчик.

[0020] В другой предпочтительной форме реализации изобретения устройство управления является запорной арматурой.

[0021] В следующей предпочтительной форме реализации изобретения управляющий сигнал может соответствовать беспроводному протоколу HART, а также беспроводной сигнал позиционирования может соответствовать беспроводному протоколу HART, при этом первый вход может быть соединен с беспроводной ячеистой сетью с возможностью передачи данных, а управляющий сигнал принимается в соответствии с расписанием, сгенерированным сетевым менеджером беспроводной ячеистой сети, и/или второй вход может быть соединен с беспроводной ячеистой сетью с возможностью передачи данных, а беспроводной сигнал позиционирования принимается в соответствии с расписанием, сгенерированным сетевым менеджером беспроводной ячеистой сети.

[0022] В другой предпочтительной форме реализации изобретения беспроводной сигнал позиционирования соответствует беспроводному протоколу HART.

[0023] Еще в одной предпочтительной форме реализации изобретения беспроводной канал связи входит в состав в беспроводной ячеистой сети, отличающийся тем, что беспроводной сигнал позиционирования принимается в соответствии с сетевым расписанием, сгенерированным сетевым менеджером беспроводной ячеистой сети.

[0024] Еще в одной предпочтительной форме реализации контроллер запорной арматуры вычисляет сигнал привода в зависимости от значения, содержащегося в поле беспроводного сигнала позиционирования.

[0025] Еще в одной предпочтительной форме реализации беспроводной преобразователь положения и контроллер находятся в различных средах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0026] На Фиг. 1 проиллюстрирована функциональная схема типовой системы управления технологическим процессом, содержащей беспроводной преобразователь положения, который связан с контроллером устройства управления беспроводным способом;

[0027] на Фиг. 2 проиллюстрирована подробная функциональная схема беспроводного преобразователя положения и контроллера, проиллюстрированного на Фиг. 1;

[0028] на Фиг. 3 представлена функциональная схема, которая иллюстрирует типовую систему управления технологическим процессом с использованием беспроводной сети связи для обеспечения беспроводной связи между устройствами управления, контроллерами, маршрутизаторами и другими сетевыми устройствами;

[0029] на Фиг. 4 проиллюстрирован типовой способ передачи беспроводного сигнала позиционирования контроллеру.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0030] Хотя ниже описаны типовые способы и устройства, содержащие, кроме других компонентов, программное обеспечение и/или микропрограммное обеспечение, выполняемое на аппаратных средствах, следует отметить, что данные системы приводятся исключительно в иллюстративных целях и не должны рассматриваться в качестве ограничивающих объем изобретения. Например, предполагается, что любой или все из данных аппаратных и программных компонентов могут быть реализованы исключительно в виде аппаратных средств, исключительно в виде программного обеспечения или в виде комбинации аппаратных средств и программного обеспечения. Таким образом, хотя ниже описываются типовые способы и устройства, приведенные примеры не являются единственным способом реализации данных способов и устройств.

[0031] Как правило, в системе управления технологическим процессом контроллер (например, электропневматический контроллер) непосредственно соединен с устройством управления (например, регулирующим клапаном, насосом, задвижкой и др.). Датчик положения, соединенный с устройством управления, измеряет движение привода, соединенного с устройством управления и формирует на резистивном выходе сигнал для контроллера устройства управления, указывающий движение или положение привода. Контроллер вычисляет положение привода на основании дифференциального напряжения на резистивном выходе, путем сравнения положения с желаемым управляющим сигналом или заданным положением, а затем на основании сопоставления выдает сигнал для управления устройством управления.

[0032] Однако в случае некоторых применений в проводах, по которым передаются сигналы указания положения, наводятся шумы. Эти электрические шумы могут влиять на выходной сигнал датчика в такой степени, что в некоторых случаях устройство управления может включаться, даже если не было команды для включения. Иными словами, электрические шумы, наводимые в проводах, могут привести к появлению ошибочных значений, принимаемых контроллером устройства управления. Таким образом, из-за ошибочных значений процесс, управляемый устройством управления, может стать неконтролируемым.

[0033] В других применениях проводные соединения между датчиком положения и контроллером являются крайне дорогими и сложными, если не невозможными из-за условий окружающей среды, таких как недоступность, температура, влажность, радиация, вибрация и тому подобное.

[0034] Среди вариантов реализации устройства и способов, описанных в данной заявке, предоставлен способ, в котором преобразователь положения устройства управления может быть беспроводным способом соединен с контроллером с возможностью передачи данных. Беспроводное соединение контроллера с преобразователем положения позволяет контроллеру получать по беспроводной сети сигнал указания положения от преобразователя положения так, чтобы минимизировать влияние ошибочных сигналов, вызванных электрическими шумами, наведенными в проводах, и неблагоприятными условиями окружающей среды. Кроме того, типовые способы и устройства, описанные в данной заявке, обеспечивают гибкость при установке и размещении контроллера в условиях эксплуатации, отличных от условий эксплуатации преобразователя положения. По этой причине производительность системы управления технологическим процессом может быть увеличена, а затраты на монтажные работы автоматизированной системы управления технологическим процессом могут быть снижены.

[0035] Наряду с тем что приведенные способы и устройства описаны ниже вместе с примерами использования цифрового электропневматического контроллера запорной арматуры и пневматически активируемой запорной арматуры, описанные способы и устройство могут быть реализованы с использованием контроллеров другого типа, запорной арматуры, которая активируется другим способом, и/или устройств управления технологическим процессом, отличных от запорной арматуры.

[0036] На Фиг. 1 проиллюстрирована схема системы управления технологическим процессом 1, содержащая систему управления 2 и зону управления технологическим процессом 4. Система управления технологическим процессом 1 может входить в состав технологического процесса, например, нефтеперерабатывающего, химического и/или другого промышленного технологического процесса, причем система управления технологическим процессом 1 может управлять одним или более процессами, выполняемыми технологическим оборудованием. Система управления 2 может содержать рабочие станции, контроллеры, кроссовые шкафы, платы ввода/вывода и/или управляющие компоненты системы управления технологическим процессом любого другого типа (не показаны на Фиг. 1). Как правило, система управления 2 находится в зоне, отличающейся от зоны управления технологическим процессом 4, например в закрытом помещении, например, для защиты системы управления технологическим процессом 2 от шума, пыли, перегрева, а также других неблагоприятных условий окружающей среды. Система управления 2 может быть соединена с возможностью передачи данных с электропневматическим контроллером 12, расположенным в зоне управления технологическим процессом 4. Система управления 2 может быть выполнена с возможностью подачи электропитания на электропневматический контроллер 20, или электропневматический контроллер 20 может получать электропитание от локального источника энергии, например, внешнего источника напряжения, солнечной энергии, аккумулятора, конденсатора и т.д.

[0037] Электропневматический контроллер 20 содержит интерфейс связи 22, выполненный с возможностью приема и передачи сигналов от системы управления 2 и/или к системе управления 2 посредством одного или более каналов связи 10. К одному или более каналам связи 10 могут относиться проводной канал связи, беспроводной канал связи или проводной и беспроводной каналы связи. Соответственно, интерфейс 22 может быть проводным интерфейсом, беспроводным интерфейсом или как проводным, так и беспроводным интерфейсом. Интерфейс 22 может быть выполнен с возможностью взаимодействия с главным управляющим компьютером, другими контроллерами и/или другими элементами, содержащимися в системе управления 2. В одном из вариантов реализации интерфейс 22 выполнен с возможностью взаимодействия с другими контроллерами и/или элементами, находящимися в зоне управления технологическим процессом 4.

[0038] В одном из вариантов реализации интерфейс 22 выполнен с возможностью получения управляющих сигналов от системы управления 2 посредством канала(ов) 10, которые определяют или соответствуют состоянию запорной арматуры 30, расположенного в зоне управления технологическим процессом 4. Например, с помощью управляющих сигналов, полученных электропневматическим контроллером 20 посредством интерфейса 22, может быть активирован пневмопривод 31, соединенный с запорной арматурой 30, для открытия, закрытия или движения в некоторое промежуточное положение.

[0039] Управляющие сигналы (например, входные сигналы), принятые посредством интерфейса 22, могут содержать, например, токовый сигнал 4-20 мА, сигнал постоянного тока 0-10 В, беспроводной сигнал и/или цифровые команды и т.д. Например, в случае если управляющим сигналом является токовый сигнал 4-20 мА, для связи с электропневматическим контроллером 20 посредством проводного соединения 10 может использоваться цифровой протокол передачи данных, например общеизвестный протокол дистанционно управляемого измерительного преобразователя, адресуемого через магистраль (HART). В другом примере сигнал управления может быть беспроводным управляющим сигналом, принимаемым по беспроводному каналу связи 10 с использованием беспроводного протокола HART. В других примерах управляющий сигнал может быть сигналом постоянного тока 0-10 В или сигналом другого типа. Данные протоколы цифровой передачи данных могут использоваться системой управления 2 для получения от электропневматического контроллера 20 идентификационной информации, информации о состоянии операции и диагностической информации. В качестве дополнительного или альтернативного варианта реализации изобретения, данные протоколы цифровой передачи данных могут использоваться в системе управления 2 с целью осуществления управления запорной арматурой 30 с помощью соответствующего контроллера 20.

[0040] Типовой электропневматический контроллер 20, проиллюстрированный на Фиг. 1, может быть выполнен с возможностью управления положением привода 31 и, таким образом, положением запорной арматуры 30. Электропневматический контроллер 20 может содержать, хотя это не проиллюстрировано, устройство управления, преобразователь ток-давление (I/P) и пневматическое реле. В других примерах электропневматический контроллер 20 может содержать любые другие компоненты для управления и/или подачи давления на привод запорной арматуры 31. Кроме того, электропневматический контроллер 20 может содержать другие компоненты обработки сигналов такие как, например, аналого-цифровые преобразователи, фильтры (например, фильтры нижних частот, фильтры верхних частот и цифровые фильтры), усилители и т.д. Например, управляющий сигнал, полученный от системы управления 2, перед обработкой блоком управления в электропневматическом контроллере 20 может быть отфильтрован (например, с помощью фильтра нижних/верхних частот).

[0041] В частности, электропневматический контроллер 20 может управлять положением привода 31 путем сопоставления сигнала беспроводной обратной связи или сигнала положения, генерируемого беспроводным преобразователем положения 32 с управляющим сигналом, поступающим от системы управления 2. Беспроводной сигнал обратной связи, генерируемый беспроводным преобразователем положения 32, может, например, соответствовать беспроводному протоколу HART или другому подходящему беспроводному протоколу, и может передаваться от преобразователя 32 контроллеру 20 с помощью одного или более беспроводных каналов связи 12.

[0042] Беспроводной сигнал обратной связи, генерируемый беспроводным преобразователем положения 32, может приниматься электропневматическим контроллером 20 на втором интерфейсе связи 24, соединенном с беспроводным(и) каналом(ми) связи 12. Интерфейс 24 может содержать беспроводной приемопередатчик или беспроводной приемник. Электропневматический контроллер 20 может вычислять сигнал обратной связи на основании беспроводного сигнала обратной связи или сигнала положения, принимаемого от беспроводного преобразователя положения 32 посредством второго интерфейса 24. В одном из вариантов реализации первый интерфейс 22 и второй интерфейс 24 могут быть объединены в один беспроводной интерфейс.

[0043] Управляющий сигнал, передаваемый системой управления 2, может использоваться электропневматическим контроллером 20 как заданное положение или опорный сигнал, соответствующий требуемой операции (например, требуемому положению, которое соответствует степени раскрытия регулирующей запорной арматуры 30 в процентах) запорной арматуры 30. Блок управления (не показан), содержащийся в электропневматическом контроллере 20, выполнен с возможностью сопоставления беспроводного сигнала обратной связи с сигналом управления с использованием управляющего сигнала и беспроводного сигнала обратной связи в качестве исходных значений в алгоритме позиционирования или процессе определения параметра привода. Во время процесса позиционирования, выполняемого с помощью блока управления, можно определить (например, вычислить) параметр привода на основании разности между сигналом обратной связи и управляющим сигналом. В одном из вариантов реализации изобретения данная вычисленная разница соответствует величине, вычисленной электропневматическим контроллером 20 для изменения положения привода 31, соединенного с запорной арматурой 30. В одном из вариантов реализации изобретения вычисленный параметр привода также соответствует току, формируемому блоком управления для активации I/P преобразователя в электропневматическом контроллере 20 для создания давления воздуха. Например, электропневматический контроллер 20 выдает сигнал привода на выходе 25 для управления запорной арматурой 30.

[0044] В одном из вариантов реализации I/P преобразователь в электропневматическом контроллере 20 соединен с выходом 25. I/P преобразователь может быть преобразователем типа ток-давление, который создает магнитное поле в зависимости от тока, протекающего через соленоид. Соленоид с помощью магнитного поля может управлять заслонкой, которая перемещается относительно сопла с целью изменения ограничения потока через сопло/заслонку для создания давления воздуха, зависящего от среднего значения тока, протекающего через соленоид. Это давление воздуха может быть усилено с помощью пневматического реле и подано на привод 31, соединенный с запорной арматурой 30. Пневматическое реле в электропневматическом контроллере 20 может быть пневматически соединено с приводом 31 для подачи давления воздуха на привод 31 (не показано).

[0045] Например, параметр привода, благодаря которому увеличивается ток, создаваемый блоком управления в электропневматическом контроллере 20, может привести к увеличению давления воздуха, подаваемого на пневматический привод 31 с целью активации привода 31 для перевода запорной арматуры 30 в закрытое положение. Подобным образом, параметры привода, благодаря которым уменьшается ток, создаваемый блоком управления, могут привести к снижению давления воздуха, подаваемого на пневматический привод 31, с целью активации привода 31 для перевода запорной арматуры 30 в открытое положение.

[0046] В других примерах выход 25 электропневматического контроллера 20 может содержать преобразователь типа напряжение-давление, при этом сигнал привода представляет собой напряжение, изменяемое с целью изменения давления на выходе для управления запорной арматурой 30. Кроме того, другие примеры выходов могут быть реализованы с использованием других видов жидкостей под давлением, включая сжатый воздух, гидравлическую жидкость и т.д.

[0047] Возвращаясь к примеру запорной арматуры 30, проиллюстрированной на Фиг. 1, в одном из вариантов реализации запорная арматура 30 может содержать седло клапана, которым определяется отверстие, обеспечивающее проход потока жидкости между входом и выходом запорной арматуры. В качестве запорной арматуры 30 может использоваться, например, поворотный клапан, клапан на четверть оборота, клапан с электроприводом, задвижка или любое другое регулирующее приспособление или устройство. Пневматический привод 31, соединенный с запорной арматурой 30, может быть функционально связан с элементом управления потоком посредством штока запорной арматуры, который перемещает элемент управления потоком в первом направлении (например, от седла клапана) для протекания жидкости между входом и выходом запорной арматуры и во втором направлении (например, к седлу клапана) для ограничения или прекращения потока жидкости между входом и выходом запорной арматуры.

[0048] К приводу 31, соединенному с типовой запорной арматурой 30, может относиться поршневой привод двойного действия, мембранный или поршневой привод одинарного действия с возвратной пружиной или любой другой подходящий привод или устройство управления технологическим процессом. Для управления потоком жидкости через запорную арматуру 30 запорная арматура соединена с беспроводным преобразователем положения 32. В одном из вариантов реализации беспроводной преобразователь положения 32 содержит датчик 33 для определения положения привода 31, соединенного с запорной арматурой 30, например датчик положения и/или датчик давления, к которым могут относиться, например, потенциометр и/или магнитный датчик. К датчику 33 может относиться потенциометр, магнитный датчик, пьезоэлектрический датчик, датчик Холла, потенциометрический датчик и т.д. В данной заявке термины "датчик" и "датчик положения" являются взаимозаменяемыми.

[0049] Датчик 33 беспроводного преобразователя положения 32 выполнен с возможностью определения положения привода 31 и, следовательно, положения элемента управления потоком относительно седла клапана (например, открытое положение, закрытое положение, промежуточное положение и т.д.). В одном из вариантов реализации изобретения датчик 33 в беспроводном преобразователе положения 32 выполнен с возможностью преобразования линейного движения привода 31, соответствующего положению привода 31, в беспроводной сигнал обратной связи. В одном из вариантов реализации датчик 33 в беспроводном преобразователе положения 32 выполнен с возможностью преобразования положения привода 31 в беспроводной сигнал обратной связи. Беспроводной преобразователь положения 32 может быть выполнен с возможностью активации беспроводного сигнала обратной связи для передачи электропневматическому контроллеру 20. Беспроводной сигнал обратной связи может соответствовать положению привода 31, соединенного с запорной арматурой 30, и, следовательно, положению запорной арматуры 30. Типовые технические средства, способы и устройства, описанные в данной заявке, позволяют реализовать электропневматический контроллер 20 для приема сигнала обратной связи от типового преобразователя положения 32 любого типа, проиллюстрированного на Фиг. 1, который может быть соединен с запорной арматурой 30.

[0050] Как правило, неблагоприятные условия окружающей среды существенно не влияют на датчик положения 33 беспроводного преобразователя положения 32. Беспроводной преобразователь положения 32 может содержать цепи подавления электромагнитных помех, цепи фильтрации шума, компоненты невосприимчивые к вибрации и/или компоненты, защищенные от радиоактивного излучения с целью дополнительной изоляции или защиты датчика положения 33 от неблагоприятных условий окружающей среды.

[0051] Беспроводной преобразователь положения 32 может содержать вход или подключение 35, выполненный с возможностью получения электропитания от локального источника питания или устройства накопления энергии 38. В одном из вариантов реализации изобретения локальный источник питания или устройство накопления энергии 38 является частью беспроводного преобразователя положения 32. В одном из вариантов реализации изобретения локальный источник питания или устройство накопления энергии 38 является аккумулятором. Локальным источником питания или устройством накопления энергии 38 может являться батарея, конденсатор или другое подзаряжаемое устройство накопления энергии. Могут использоваться любые известные способы подзарядки локального источника питания или устройства накопления энергии 38, например улавливание солнечной энергии; замена аккумулятора; восстановление энергии от локального источника тепла, вибрации и/или движения; временное подключение к разъему источника электропитания, например источнику питания переменного тока; индуктивная подзарядка с помощью бесконтактного зарядного устройства или любой другой способ подзарядки.

[0052] В то время как электропневматический контроллер 20 и беспроводной преобразователь положения 32 на Фиг. 1 проиллюстрированы как находящиеся в зоне управления технологическим процессом 4, электропневматический контроллер 20 и беспроводной преобразователь положения 32 могут находиться в соответствующих различных рабочих средах и соединены между собой с возможностью передачи данных посредством одного или более беспроводных каналов связи, например, посредством беспроводных каналов связи, которые являются частью беспроводной сети передачи данных технологического процесса или системы управления технологическим процессом 1. Например, беспроводной преобразователь положения 32 может находиться в среде с относительно высокой температурой и влажностью (например, влажность 90% и температура 180 градусов по Фаренгейту (°F)), при этом электропневматический контроллер 20 находится в контролируемых условиях внешней среды, которые выбраны как влажность 10% и 72°F.

[0053] Кроме того, в одном из вариантов реализации изобретения беспроводной канал связи 12 является выделенным соединением между беспроводным преобразователем положения 32 и контроллером 20. При этом нет необходимости в проводном соединении беспроводного преобразователя положения 32 и контроллера 20. В связи с этим беспроводному преобразователю положения 32 для подачи электропитания или взаимодействия с контроллером 20 не требуется каких-либо других соединений (кроме беспроводного канала связи 12). Более того, в случае использования технических средств, описанных в данной заявке, нет необходимости использовать электрический изолятор при подаче электропитания на беспроводной преобразователь положения 32. Напротив, поскольку беспроводной преобразователь положения 32 питается от локального источника питания 38 (который в некоторых вариантах реализации изобретения входит в состав беспроводного преобразователя положения 32), для питания преобразователя 32 не требуется прокладки громоздких проводов (а также нет необходимости в их обслуживании). Кроме того, поскольку преобразователь 32 и контроллер 20 получают электропитание от разных, отдельных и различных источников энергии, нет необходимости в использовании электрического изолятора для минимизации влияния паразитных контуров заземления.

[0054] Более того, в случае использования технических средств, описанных в данной заявке, также нет необходимости в использовании электрического изолятора для подачи токовых сигналов обратной связи, формируемых на резисторе преобразователем 32, для вычисления положения привода 31 преобразователя 32 с помощью контроллера 20. В частности, вместо требуемых двух входов контроллера 20 для определения дифференциального напряжения, а также требования, чтобы контроллер 20 вычислял положение привода 31 на основании определенного дифференциального напряжения, контроллер 20 только принимает сигнал (например, пакет) от беспроводного преобразователя положения 32 на вход 24, соединенный с беспроводным каналом 12. Из беспроводного сигнала контроллер 20 извлекает значение, содержащееся в поле сигнала, причем значение, содержащееся в поле сигнала, указывает положение привода 31. В одном из вариантов реализации значение, содержащееся в поле беспроводного сигнала, является единственным входным сигналом или значением, полученным от беспроводного преобразователя положения 32, причем данное значение используется контроллером 20 для определения положения привода 31; при этом нет необходимости во втором входном сигнале или значении от беспроводного преобразователя положения 32. Таким образом, в случае использования технических средств, описанных в данной заявке, не только отпадает необходимость использования электрического изолятора и проводов, соединяющих изолятор, привод и контроллер запорной арматуры, но также отпадает необходимость использования дополнительного оборудования, времени обработки и выделения ресурсов памяти контроллера для вычисления положения привода 31.

[0055] Подробна