(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. G0B 19/418 ( ) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato (30) Prioritet , JP, (84) Utpekte stater AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR (73) Innehaver Yokogawa Electric Corporation, 9-32, Naka-cho 2-chome Musashino-shi, Tokyo , JP-Japan (72) Oppfinner Yoshino, Hiroki, YOKOGAWA ELECTRIC CORPORATION9-32, Naka-cho, 2- chome, Musashino-shi, Tokyo , JP-Japan Hagimoto, Mai, YOKOGAWA ELECTRIC CORPORATION9-32, Naka-cho, 2- chome, Musashino-shi, Tokyo , JP-Japan (74) Fullmektig Bryn Aarflot AS, Postboks 449 Sentrum, 04 OSLO, Norge (4) Benevnelse Feltanordning (6) Anførte publikasjoner EP-A EP-A US-A

2 1 Feltanordning BAKGRUNN Teknisk område [0001] Utførelsesformer som beskrives her vedrører en feltanordning som innlemmer et batteri som en kraftkilde og er inneholdt i en trykkbestandig, eksplosjonssikker beholder for å kunne anvendes i en farlig atmosfære Beslektet teknikk [0002] Generelle feltanordninger, så som trykk-/trykkdifferansemålere, forskjellige strømningsmålere, termometere og ventilstillere som er spredt rundt om på et anlegg, en fabrikk eller liknende, er koblet til et styredatasystem på et høyere nivå for eksempel av en totrådet signallinje. Hver feltanordning utveksler strømsignaler på 4 ma til 20 ma med styredatasystemet, hvorved hver feltanordning genererer kraft og sender innsamlede data til en anordning på et høyere nivå. [0003] I de senere år har trådløse feltanordninger blitt utviklet som innlemmer en trådløs kommunikasjonsenhet og sender detekterte eller innsamlede data til et styredatasystem over radio (se f.eks. JP-A og JP-A ). [0004] Figur 4 er et funksjonelt blokkdiagram av et kommunikasjonssystem der trådløs kommunikasjon blir utført mellom en anordning på et høyere nivå og feltanordninger. En trykkdifferansemåler 3, som måler en prosesstrømningsmengde basert på en trykkdifferanse mellom strømninger oppstrøms og nedstrøms en strupeplate 2, og en ventilstiller 4 som styrer åpning/lukking av en reguleringsventil, er koblet til et prosessfluidrør 1. Både trykkdifferansemåleren 3 og ventilstilleren 4 kommuniserer med et kommunikasjonsapparat, så som en gateway 7, ved hjelp av et radiosignal 6. [000] Gatewayen 7 har funksjoner til en systemadministrator som viderebringer en kommunikasjon mellom hver av feltanordningene 3 og 4 og en vert 9 over et kommunikasjonsnettverk 8, for eksempel omdanner et kommunikasjonssignal, og administrerer et trådløst nettverk og system av kommunikasjonsanordninger. [0006] Verten 9 kan motta prosessverdier, sende styresignaler, stille inn feltanordningene 3 og 4 samt overvåke alarminformasjon ved å utveksle signaler med feltanordningene 3 og 4 via gatewayen 7. [0007] En stedsinstruksjonstype feltanordning som måler trykk, temperatur, strømningsmengde eller liknende for et prosessfluid, men ikke utfører trådløs kommunikasjon, er også koblet til prosessfluidrøret 1. Blant feltanordninger av stedsinstruksjonstypen er de som utfører måling og fremvisning hele tiden, og de som

3 anvendes for en veldig lang rørledning og kun skrus på når en arbeider kommer til stedet på en runde. [0008] Slike feltanordninger som spres rundt på et anlegg, en fabrikk eller liknende blir vanligvis anbragt på steder som ikke er egnet for kabler og er av en batteridrevet type (dvs. at de ikke tilføres effekt av en totrådet linje for overføring av signaler på 4 til 20 ma). For å muliggjøre uavbrutt drift over lang tid anvendes et litium hovedbatteri. [0009] Figur er et funksjonelt blokkdiagram som viser et eksempel på utførelse av en tradisjonell feltanordning som har en trådløs kommunikasjonsenhet. Feltanordningen innbefatter en sensor 11, en CPU 12, en trådløs kommunikasjonsmodul 13, en antenne 14, et batteri 1 og en effektstyringsenhet 16. Batteriet 1 kan tilknyttes eller fjernes ved å åpne lokket (ikke vist) til en eksplosjonssikker beholder. [00] En prosesstørrelse P blir detektert og omdannet av sensoren 11. CPU 12, som er en sentralprosesseringsenhet, har en databehandlingsenhet, så som en mikroprosessor, og en lagringsenhet, så som et RAM og et EEPROM. CPU 12 omdanner, korrigerer eller omdanner, til en brukerspesifisert skaleringsverdi, så som en prosentverdi, en prosesstørrelse P detektert av sensoren 11. [0011] CPU 12 leverer et beregningsresultat til den trådløse kommunikasjonsmodulen 13, og denne sender det til en anordning på et høyere nivå, så som en vertsmaskin, via antennen 14. CPU 12 mottar en innstillingsendringsforespørsel etc. fra brukeren over radio via antennen 14 og utfører en innstillingsendring. [0012] CPU 12 styrer og diagnostiserer de eksterne komponentene så som sensoren 11, den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 og effektstyringsenheten 16, og, dersom et problematisk diagnoseresultat oppnås, informerer brukeren om feilinformasjon etc. via den trådløse kommunikasjonsmodulen 13. [0013] Effektstyringsenheten 16 mottar en spenning fra batteriet 1 og regulerer den. Effektstyringsenheten 16 tilfører en nødvendig spenning til CPU 12. Videre forsyner effektstyringsenheten 16 effekt til sensoren 11 og den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 periodevis med en foreskrevet syklus ved utføre en på/avkraftstyring (omkobling) i henhold til en brukerspesifisert periodemessig driftssyklus under styring av CPU 12. [0014] Trådløse feltanordninger er i en batteriløs tilstand fra utsending fra en fabrikk frem til umiddelbart før installasjon på et installasjonssted eller innledning av kommunikasjon etter installasjon. Årsakene til dette er følgende: a) For å hindre unødvendig bruk av et batteri under transport eller lagring. b) For å hindre avgivelse av muligens skadelige radiobølger under transport på

4 et transportmiddel, så som et fly. c) For å hindre utsending av radiobølger som er i strid med lover eller forskrifter under transport (radiobølger er underlagt begrensninger av radioforskrifter i hvert enkelt land). [001] Normalt er ikke feltanordninger utstyrt med en av/på-bryter. Bruk av en av/på-bryter er vanskelig siden de blir anvendt i en farlig atmosfære og således er nødt til å ha en trykkbestandig, eksplosjonssikker oppbygning etc. [0016] Selv om det er tenkelig å innlemme en bryter inne i den eksplosjonssikre beholderen til en feltanordning, er det å åpne lokket på denne for å skru bryteren på eller av besværlig for brukeren. En kan ikke åpne lokket på et sted hvor trykkbestandighet og eksplosjonssikkerhet er nødvendig. I de fleste tilfeller blir en feltanordning derfor aktivisert eller skrudd på ved å sette inn et batteri. [0017] Som følge av dette er det nødvendig for brukeren å sette inn et batteri ved å åpne lokket på den trykkbestandige, eksplosjonssikre beholderen til en feltanordning, og så lukke lokket etter ankomst av feltanordningen, noe som er uhensiktsmessig. På et stort anlegg kan det være nødvendig å installere hundrevis eller tusenvis av feltanordninger. I et slikt tilfelle vil utførelse av en slik jobb for alle feltanordninger ikke bare øke personalutgiftene, men også øke, for eksempel, sannsynligheten for at det oppstår problemer som følge av slitasje på lokket til en eksplosjonssikker beholder samt fare i et trykkbestandig område som følge av ufullstendig lukking av et lokk. [0018] Selv om et batteri blir satt på plass og lokket til den eksplosjonssikre beholderen blir lukket på et trygt sted, så som en brukers arbeidsbenk, blir batterienergi forbrukt til ingen nytte frem til installasjon eller innledning av jevnlig kommunikasjon etter installasjon. EP A2 viser en trådløs feltanordning som utfører en trådløs kommunikasjon med andre feltanordninger i et trådløst nettverk gjennom en gateway. Anordningen innbefatter: et batteri innlemmet i feltanordningen for å aktivere feltanordningen; og en trådløs kommunikasjonsmodul innrettet for å utveksle radiosignaler med gatewayen for å utføre den trådløse kommunikasjonen med nevnte andre feltanordninger. EP A1 viser en driftsspenningsregulator og en fremgangsmåte for å styre en driftsspenningsregulator. Driftsspenningsregulatoren har et display omfattende en kraftforsyning for å omdanne signalet til en høyspentutgang og en lavspentutgang, et grunnleggende anordningsfunksjonsmiddel blir forsynt av lavspentutgangen slik at en driftsspenning påtrykkes på de grunnleggende anordningsfunksjonsmidlene, og et bakbelysningsmiddel for bakgrunnsbelysning i et display i den signaldrevne feltanordningen.

5 4 US 20/ A1 viser et apparat innbefattende en bildetaker innrettet for å ta videobilder. Apparatet innbefatter også en fremvisningsskjerm innrettet for å vise videobildene for en bruker for å overlagre kommentarer på ett eller flere av videobildene basert på brukerinnmating. 1 OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN [0020] Det er således et illustrerende aspekt ved foreliggende oppfinnelse å gjøre det mulig å transportere, til et sted med en farlig atmosfære, en feltanordning i en tilstand der et batteri er satt på plass i dens trykkbestandige, eksplosjonssikre beholder (fra utsending av feltanordningen), men ikke tilfører effekt, og å manipulere feltanordningen for å innlede tilførsel av effekt fra batteriet uten at det er nødvendig å åpne beholderen. [0021] Ifølge ett eller flere illustrerende aspekter ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en feltanordning som angitt i det selvstendige krav 1. Fordelaktige videreutviklinger er angitt i de uselvstendige kravene. [0022] Andre aspekter og fordeler med foreliggende oppfinnelse vil fremkomme fra den følgende beskrivelsen, tegningene og kravene KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE [0023] Figur 1 er et funksjonelt blokkdiagram av en feltanordning ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 2 er et skjematisk diagram som illustrerer tilstandsoverganger for feltanordningen ifølge utførelsesformen; Figur 3 er en tabell som viser detaljene i tilstandsovergangene; Figur 4 er et funksjonelt blokkdiagram av et kommunikasjonssystem der trådløs kommunikasjon utføres mellom en anordning på et høyere nivå og feltanordninger; og Figur er et funksjonelt blokkdiagram som viser et eksempel på utførelse av en tradisjonell feltanordning som har en trådløs kommunikasjonsenhet. 3 DETALJERT BESKRIVELSE [0024] Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen forventes følgende fordeler: (1) Feltanordningen kan bli transportert til brukeren i en tilstand der batteriet er satt på plass, men ikke er i stand til å tilføre effekt. Brukeren kan la batteriet tilføre effekt med en tidsstyring som ønskes av brukeren uten at det er behov for å åpne og lukke den trykkbestandige, eksplosjonssikre beholderen.

6 (2) Feltanordningen kan bli transportert med batteriet satt på plass. Siden det ikke er noen sannsynlighet for utsending av radiobølger, kan en unngå å bryte radioforskriftene i hvert land under transport. (3) Forbruk av batterienergi før feltanordningen tas i bruk kan unngås ved å ikke tillate tilførsel av effekt fra batteriet før feltanordningen tas i bruk på et installasjonssted. [002] Eksempler på utførelser av foreliggende oppfinnelse vil i det følgende bli beskrevet i detalj med støtte i tegningene. Figur 1 er et funksjonelt blokkdiagram av en feltanordning A ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Komponenter som er de samme eller tilsvarende som de i den tradisjonelle feltanordningen vist i figur er gitt de samme henvisningssymboler og vil ikke bli beskrevet i detalj. [0026] Komponenter som er lagt til den tradisjonelle feltanordningen i figur er en ekstern grensesnittsenhet 0 som er anordnet inne i feltanordningen A, en infrarød kommunikasjonsanordning 200 som kommuniserer med den eksterne grensesnittsenheten 0 fra utsiden med infrarødt lys, og en effektstyringsenhet 300 som er anordnet inne i feltanordningen A og styrer tilkobling/frakobling av batteriet 1 ved å kommunisere med den eksterne grensesnittsenheten 0. [0027] Den eksterne grensesnittsenheten 0 innbefatter en infrarød kommunikasjonsenhet 1 som kommuniserer med den eksterne infrarøde kommunikasjonsanordningen 200 gjennom et glassdeksel (ikke vist) som er anordnet i et vindu i en beholder, og en fremvisningsenhet 2 som viser statusinformasjon etc. for feltanordningen A. Den infrarøde kommunikasjonsanordningen 200 kan også være utstyrt med et display 201 som samler inn og viser tilsvarende informasjon. [0028] Med utførelsen over styrer effektstyringsenheten 300 tilførselen av effekt fra batteriet 1 til de enkelte komponenter i feltanordningen A ved å kommunisere med den eksterne grensesnittsenheten 0, som mottar en batteri på- eller av-instruksjon fra den infrarøde kommunikasjonsanordningen 200 gjennom den infrarøde kommunikasjonsenheten 1. [0029] Brukeren sender, for eksempel, et innstillingssignal for å skru av feltanordningen A ved anvendelse av den infrarøde kommunikasjonsanordningen 200. Når den mottar innstillingssignalet, gir den infrarøde kommunikasjonsenheten 1 i den eksterne grensesnittsenheten 0 det til effektstyringsenheten 300. [0030] Dersom den er i en hviletilstand, blir effektstyringsenheten 300 aktivert av et innstillingssignal tilført fra den eksterne grensesnittsenheten 0, et eksternt avbruddssignal eller liknende. Dersom den er i drift, mottar effektstyringsenheten 304 et innstillingssignal. I henhold til skru av-innstillingssignalet mottatt fra den eksterne

7 grensesnittsenheten 0, stanser effektstyringsenheten 300 tilførselen av effekt til sensoren 11, CPU 12 og den trådløse kommunikasjonsmodulen 13. [0031] Effektstyringsenheten 300 skrur på og av tilførselen av effekt til den eksterne grensesnittsenheten 0 med jevne mellomrom (f.eks. hvert sekund) for å sette den i stand til å detektere infrarødt lys. Når tilførselen av effekt til den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 fra effektstyringsenheten 300 stanses, slutter den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 helt å sende og motta radiobølger. [0032] Videre, når batteriet 1 fjernes, stenges tilførselen av effekt til effektstyringsenheten 300 og tilførselen av effekt til sensoren 11, CPU 12 og den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 opphører. Feltanordningen A kan være innrettet slik at når batteriet 26 settes inn, effektstyringsenheten 300 igjen begynner å tilføre effekt til sensoren 11, CPU 12 og den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 uavhengig av mottak av et på/av-signal fra CPU 12. [0033] Fremvisningsenheten 2 kan motta, fra effektstyringsenheten 300, informasjon som angir hvorvidt eller ikke sensoren 11, CPU 12 og den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 mottar effekt og vise driftsstatuser for enkeltkomponentene i feltanordningen A. [0034] Dersom for eksempel den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 ikke tilføres effekt, vil ikke feltanordningen A sende ut eller motta et radiosignal. En frase som for eksempel "RF av" kan derfor bli vist på fremvisningsenheten 2. Dette gjør at brukeren lett kan se at feltanordningen A ikke sender ut radiobølger. [003] Dersom hverken sensoren 11 eller den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 tilføres effekt, kan en frase som for eksempel "alt av" bli vist på fremvisningsenheten 2. Dette gjør at brukeren lett kan se at feltanordningen A er i en kraftsparingsmodus. [0036] Den infrarøde kommunikasjonsenheten 1 i den eksterne grensesnittsenheten 0 kan informere om driftsstatuser for enkeltkomponentene i feltanordningen A til den eksterne infrarøde kommunikasjonsanordningen 200. Displayet 201 lar derfor brukeren se den samme informasjonen som fremvisningsenheten 2. [0037] På denne måten kan brukeren lett se at feltanordningen A ikke sender ut radiobølger eller at feltanordningen A er i en kraftsparingsmodus. [0038] Effektstyringsenheten 300 kan etablere en hviletilstand, så som en kraftsparingsmodus. Effektstyringsenheten 300 kan bevirke overgang til en hviletilstand av seg selv etter at den har kjørt en foreskrevet tidsperiode. Hviletilstanden kan bli avbrutt når et eksternt avbruddssignal, for eksempel, blir mottatt fra den eksterne grensesnittsenheten 0.

8 [0039] I tillegg til å motta et signal fra den eksterne infrarøde kommunikasjonsanordningen 200 gjennom glassdekselet på beholderen og bringe det til effektstyringsenheten 300, kan den infrarøde kommunikasjonsenheten 1 i stedet for den trådløse kommunikasjonsmodulen 13 sende et prosessverdi-beregningsresultat og et feildiagnoseresultat generert av CPU 12 til den infrarøde kommunikasjonsanordningen 200 siden den infrarøde kommunikasjonsenheten 1 også sender et signal til den eksterne effektstyringsenheten 300. [0040] Figur 2 er et skjematisk diagram som illustrerer tilstandsoverganger for feltanordningen A ifølge utførelsesformen. Symbolet S1 angir en overgang fra tilstand A (ingen effekttilførsel fra batteriet 1) til tilstand B (de eksterne komponentene er virksomme) som forårsakes av innsetting av batteriet 1. Symbolet S2 angir en overgang fra tilstand B til tilstand C (de eksterne komponentene er inaktive) som forårsakes av mottak av en kraft av-kommando av den infrarøde kommunikasjonsenheten 1. [0041] Symbolet S3 angir overgang fra tilstand C til tilstand B som forårsakes av mottak av en kraft på-kommando av den infrarøde kommunikasjonsenheten 1. Symbolet S4 angir overgang fra tilstand C til tilstand A som forårsakes av fjerning av batteriet 1. Symbolet S angir tilstand B til tilstand A som forårsakes av fjerning av batteriet 1. [0042] Figur 3 er en tabell som viser detaljene i tilstandsovergangene vist i figur 2. Når overgangen S1 har funnet sted, begynner effektstyringsenheten 300 å tilføre effekt til de eksterne komponentene. [0043] Når overgangen S2 har funnet sted, leverer den infrarøde kommunikasjonsenheten 1 den mottatte kraft av-kommandoen til effektstyringsenheten 300 og effektstyringsenheten 300 stanser tilførselen av effekt til de eksterne komponentene, unntatt den infrarøde kommunikasjonsenheten 1. [0044] Når overgangen S3 har funnet sted, leverer den infrarøde kommunikasjonsenheten 1 den mottatte kraft på-kommandoen til effektstyringsenheten 300 og effektstyringsenheten 300 begynner igjen å tilføre effekt til de eksterne komponentene unntatt den infrarøde kommunikasjonsenheten 1. [004] Når overgangen S4 har funnet sted, stanser effektstyringsenheten 300 tilførselen av effekt til de eksterne komponentene. Når overgangen S har funnet sted, stanser effektstyringsenheten 300 tilførselen av effekt til de eksterne komponentene, som for overgangen S4. xxx [0046] Selv om effektstyringsenheten 300 i figur 1 er betraktet som en uavhengig funksjon, kan administreringsfunksjonen til effektstyringsenheten 300 i stedet være innlemmet i CPU 12.

9 8 [0047] Fremvisningsenheten 2 i den eksterne grensesnittsenheten 0 kan for eksempel være en LCD-skjerm. Den infrarøde kommunikasjonsenheten 1 kan være anordnet på LCD-skjermen. [0048] Et prosessverdi-beregningsresultat og et diagnoseresultat for hver komponent i feltanordningen A, som er generert av CPU 12, kan bli levert til fremvisningsenheten 2 i den eksterne grensesnittsenheten 0 via effektstyringsenheten 300, i hvilket tilfelle informasjon om hver komponent i feltanordningen A kan bli vist på fremvisningsenheten 2.

10 9 P a t e n t k r a v Feltanordning (A), omfattende: en trykkbestandig og eksplosjonssikker beholder; et batteri (1) som en kraftkilde; en ekstern grensesnittsenhet (0), omfattende: en infrarød kommunikasjonsenhet (1) innrettet for å kommunisere med en ekstern infrarød kommunikasjonsanordning (200) gjennom et vindu tilknyttet beholderen; og en fremvisningsenhet (2) innrettet for å vise statusinformasjon om feltanordningen; og feltanordningen videre omfattende: en effektstyringsenhet (300) innrettet for å avgjøre om effekt fra batteriet skal skrus på eller av, som reaksjon på en forespørsel fra den eksterne grensesnittsenheten, k a r a k t e r i s e r t v e d at statusinformasjonen angir én av: en første tilstand der feltanordningen er inaktiv; en andre tilstand der feltanordningen er aktiv; og en tredje tilstand der bare den infrarøde kommunikasjonsenheten er aktiv, feltanordningen er innrettet for å utføre en overgang fra den første tilstanden til den andre tilstanden når batteriet blir satt inn i feltanordningen, feltanordningen er innrettet for å utføre en overgang fra den andre tilstanden til den tredje tilstanden som reaksjon på mottak av en kraft av-kommando fra den infrarøde kommunikasjonsenheten, feltanordningen er innrettet for å utføre en overgang fra den tredje tilstanden til den andre tilstanden som reaksjon på mottak av en kraft på-kommando fra den infrarøde kommunikasjonsenheten, feltanordningen er innrettet for å utføre en overgang fra den tredje tilstanden til den første tilstanden når batteriet blir fjernet fra feltanordningen, feltanordningen er innrettet for å utføre en overgang fra den andre tilstanden til den første tilstanden når batteriet blir fjernet fra feltanordningen. 2. Feltanordning (A) ifølge krav 1, videre omfattende: batteriet (1) innlemmet i feltanordningen for å aktivere feltanordningen Feltanordning (A) ifølge krav 1, hvor feltanordningen kan bli anvendt i en farlig atmosfære.

11 4. Feltanordning (A) ifølge krav 1, videre omfattende: en sensor (11) innrettet for å detektere en prosesstørrelse (P); en kalkulator (12) innrettet for å regne ut prosessdata basert på prosesstørrelsen; en trådløs kommunikasjonsenhet (13) innrettet for å utveksle radiosignaler med en anordning på et høyere nivå, hvor den trådløse kommunikasjonsenheten er innrettet for å sende minst én av prosessdataene og statusinformasjonen til anordningen på det høyere nivået og motta en forespørsel fra anordningen på det høyere nivået.. Feltanordning (A) ifølge krav 4, hvor fremvisningsenheten (2) er innrettet for å vise minst én av prosessdataene og statusinformasjonen Feltanordning (A) ifølge krav 1, hvor den infrarøde kommunikasjonsenheten (1) er innrettet for å sende statusinformasjonen til den eksterne infrarøde kommunikasjonsanordningen (200) for fremvisning på et display (201) i den eksterne infrarøde kommunikasjonsanordningen.

12 11

13 12

14 13

15 14

16 1