具有用于为现场设备供电并与其通信的总线的便携式现场维护工具的制作方法

技术特征：
1.一种便携式现场维护工具，包括：(a)壳体；(b)电源，其设置在所述壳体内；(c)通信电路，其设置在所述壳体内；(d)通信总线，其设置在所述壳体内并且电连接到所述电源和所述通信电路；以及(e)通信接口，其设置为穿过所述壳体，所述通信接口包括：(i)电连接到所述通信总线的内部部分，以及(ii)经由有线链路可电连接到现场设备的端子集合，从而将所述现场设备电连接到所述通信总线，使得由所述有线链路携带复合信号，所述复合信号包括：(a)功率信号，其经由所述通信总线和所述有线链路将来自所述电源的功率供应给所述现场设备；(b)数字幅度调制(am)通信信号，其经由所述通信总线和所述有线链路在所述通信电路与所述现场设备之间进行发送。2.根据权利要求1所述的便携式现场维护工具，其中，所述通信电路和所述电源均被配置用于本质安全的操作。3.根据权利要求1所述的便携式现场维护工具，其中，所述端子集合包括经由所述有线链路能够连接到所述现场设备的第一端子和第二端子。4.根据权利要求3所述的便携式现场维护工具，其中，所述端子集合还包括电连接到所述电源的第三端子，其中：(i)在所述第一端子和所述第二端子中的一个端子与所述第三端子之间放置分流器使得所述电源将所述功率供应给所述通信总线和所述有线链路；以及(ii)所述分流器的移除在所述第一端子和所述第二端子中的一个端子与所述第三端子之间产生了开路，从而防止所述电源将所述功率供应给所述通信总线。5.根据权利要求1所述的便携式现场维护工具，其中，所述通信总线包括为所述通信电路提供负载阻抗的一个或多个端接器。6.根据权利要求5所述的便携式现场维护工具，还包括电连接到所述一个或多个端接器的一个或多个开关。7.根据权利要求1所述的便携式现场维护工具，其中，所述有线链路上的所述功率信号具有在34ma至40ma的范围中的电流，并且其中，所述有线链路上的所述数字am通信信号被偏置在所述功率信号的顶部并且具有以峰-峰幅度调制的电流，所述峰-峰幅度是在14ma至21ma的范围中的任何值。8.根据权利要求1所述的便携式现场维护工具，其中，所述通信电路包括：dc电流控制器，其被配置为从所述通信总线汲取在10ma至12ma的范围中的电流。9.根据权利要求1所述的便携式现场维护工具，还包括熔断器，所述熔断器电连接到所述通信接口并且将所述通信接口处的电流限制到电流阈值以下。10.根据权利要求9所述的便携式现场维护工具，其中，所述电流阈值是在25ma至75ma之间的值。11.根据权利要求1所述的便携式现场维护工具，其中，所述电源被限制到最大输出以将跨越所述端子集合的电压限制到最大电压阈值以下。12.根据权利要求11所述的便携式现场维护工具，其中，所述电源的所述最大输出是最
大电流，所述最大电流是在34ma至40ma之间的值。13.根据权利要求11所述的便携式现场维护工具，其中，所述最大电压阈值是17.5v。14.根据权利要求1所述的便携式现场维护工具，其中，所述电源被配置为：当所述功率信号经由所述通信总线被最初供应给所述现场设备时，在一时间段上使所述功率信号逐渐变化以将所述通信总线上的电流限制到最大电流阈值。15.根据权利要求14所述的便携式现场维护工具，其中，所述最大电流阈值是300ma。16.一种与现场设备进行通信的方法，所述方法包括：通过便携式现场维护工具的通信接口将现场设备通信地连接到设置在所述便携式现场维护工具的壳体内的通信总线；以及由所述便携式现场维护工具经由所述通信总线发送复合信号，所述复合信号包括：(i)用于向所述现场设备供电的功率信号，以及(ii)用于与所述现场设备进行通信的数字幅度调制(am)通信信号。17.根据权利要求16所述的方法，还包括：在第一端子和第二端子中的一个端子与所述通信接口的第三端子之间放置分流器以将设置在所述壳体内的电源电连接到所述通信总线。18.根据权利要求16所述的方法，还包括：激活所述通信总线的一个或多个端接器，所述一个或多个端接器用于提供用于解释所述数字am通信信号的负载阻抗。19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述功率信号具有在10ma至20ma的范围中的值，并且其中，所述数字am通信信号是以峰-峰幅度调制的电流，所述峰-峰幅度是在14ma至21ma峰-峰的范围中的任何值。20.根据权利要求16所述的方法，还包括由所述通信电路从所述通信总线汲取以峰-峰幅度调制的电流，所述峰-峰幅度是在14ma至21ma峰-峰的范围中的任何值。21.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述通信接口处将所述复合信号的电压限制到最大值，所述最大值是在9v至18v范围中的任何值。22.根据权利要求16所述的方法，还包括：当所述复合信号超过最大电阈值时，去激活所述便携式现场维护工具的电源。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述最大电阈值是具有在45ma至55ma的范围中的任何值的电流阈值。24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述最大电阈值是具有在1w至1.5w的范围中的任何值的功率阈值。25.根据权利要求16所述的方法，还包括：当所述复合信号下降到最小电阈值以下时，去激活所述便携式现场维护工具的电源。26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述最小电阈值是具有在5v至9v的范围中的任何值的电压阈值。27.一种便携式现场维护工具，包括：(a)通信电路；(b)电源；(c)第一端子集合，其电连接到所述通信电路并且与所述电源隔离，所述第一端子集合
可电连接到现场设备，以在不发送来自所述电源的功率信号的情况下将来自所述通信电路的通信信号发送到所述现场设备；以及(d)第二端子集合，其电连接到所述通信电路并且电连接到所述电源，所述第二端子集合可电连接到所述现场设备以发送复合信号，所述复合信号包括：(i)来自所述通信电路的所述通信信号，以及(ii)来自所述电源的所述功率信号。28.根据权利要求27所述的便携式现场维护工具，其中，所述通信电路和所述电源均被配置为维持本质安全的能量级。29.根据权利要求27所述的便携式现场维护工具，其中，所述通信信号是数字幅度调制(am)信号。30.根据权利要求29所述的便携式现场维护工具，其中，所述通信信号是现场总线信号。31.根据权利要求27所述的便携式现场维护工具，其中，所述第一端子集合包括第一端子和第二端子，并且其中，所述第二端子集合包括所述第一端子、所述第二端子和第三端子。32.根据权利要求27所述的便携式现场维护工具，其中，所述第一端子集合包括第一端子和第二端子，并且其中，所述第二端子集合包括第三端子和第四端子。33.根据权利要求27所述的便携式现场维护工具，还包括并联电连接到所述通信电路的一个或多个端接器。34.一种与现场设备进行通信的方法，所述方法包括：将现场设备通信地连接到便携式现场维护工具，所述便携式现场维护工具包括用于与所述现场设备进行通信的通信电路和用于向所述现场设备供电的电源；当所述现场设备连接到所述便携式现场维护工具的第一端子集合时，在不发送来自所述电源的功率信号的情况下将来自所述通信电路的通信信号发送到所述现场设备；以及当所述现场设备连接到所述便携式现场维护工具的第二端子集合时，发送复合信号到所述现场设备，所述复合信号包括：(i)来自所述通信电路的所述通信信号，以及(ii)来自所述电源的所述功率信号。35.根据权利要求34所述的方法，其中，发送所述复合信号到所述现场设备包括：将叠加在dc功率信号上的数字am信号发送到所述现场设备。36.根据权利要求34所述的方法，其中：将所述现场设备通信地连接到所述便携式现场维护工具包括在所述第一端子和所述第二端子中的一个端子与所述第三端子之间放置分流器；以及在所述分流器已经被放置在所述第一端子和所述第二端子中的一个端子与所述第三端子之间之后，通过将所述现场设备连接到所述第一端子集合来将所述现场设备连接到所述第二端子集合。37.一种便携式现场维护工具，包括：(a)通信接口，其可电连接到位于过程控制环境中的现场设备；(b)通信总线，其电连接到所述通信接口并且被配置为携带复合信号，所述复合信号包括：(i)向所述现场设备发送的通信信号或从所述现场设备发送的通信信号，以及(ii)用于向所述现场设备供电的总线功率；
(c)开关部件，其电连接到所述通信总线；以及(d)电源，其电连接到所述开关部件；其中，所述开关部件是能够致动的以：(i)将所述电源电连接到所述通信总线，从而将所述总线功率供应给所述通信总线以便向所述现场设备供电，以及(ii)将所述电源与所述通信总线电断开，从而防止所述电源将所述总线功率供应给所述通信总线。38.根据权利要求37所述的便携式现场维护工具，其中，所述开关部件包括一个或多个固态继电器，所述一个或多个固态继电器在被激活时将所述电源电连接到所述通信总线或者将所述电源与所述通信总线电断开。39.根据权利要求37所述的便携式现场维护工具，其中，所述开关部件包括在被激活时关断所述电源的电路。40.根据权利要求37所述的便携式现场维护工具，还包括能量测量电路，所述能量测量电路在所述通信总线上测量所述复合信号的一个或多个电特性。41.根据权利要求40所述的便携式现场维护工具，还包括控制单元，所述控制单元基于所述一个或多个电特性而致动所述开关部件。42.一种控制由便携式现场维护工具提供的总线功率的方法，所述方法包括：将现场设备通信地连接到便携式现场维护工具的通信总线，所述通信总线被配置为携带复合信号，所述复合信号包括：(i)向所述现场设备发送的通信信号或从所述现场设备发送的通信信号，以及(ii)用于向所述现场设备供电的总线功率；以及致动电连接到所述通信总线和所述便携式现场维护工具的电源两者的开关部件以：(i)将所述电源电连接到所述通信总线，从而将所述总线功率供应给所述通信总线以便向所述现场设备供电，或者(ii)将所述电源与所述通信总线电断开，从而防止所述电源将所述总线功率供应给所述通信总线。43.根据权利要求42所述的便携式现场维护工具，其中，所述通信信号是数字幅度调制(am)信号。44.一种便携式现场维护工具，包括：壳体；通信总线，其设置在所述壳体内，所述通信总线包括端子集合，所述端子集合在所述壳体外部可访问并且经由有线链路可电连接到现场设备；通信电路，其设置在所述壳体内并且电连接到所述通信总线，所述通信电路经由所述通信总线从所述现场设备接收信号或向所述现场设备发送信号；以及能量测量电路，其设置在所述壳体内并且电连接到所述通信总线，所述能量测量电路测量经由所述通信总线发送的或接收的所述信号的电特性。45.根据权利要求44所述的便携式现场维护工具，还包括：电源，其经由所述通信总线将功率供应给所述现场设备。46.根据权利要求45所述的便携式现场维护工具，还包括：控制单元，其通信地耦合到所述能量测量电路与所述电源，所述控制单元基于所测量到的电特性来控制所述电源。47.根据权利要求44所述的便携式现场维护工具，其中，当所述能量测量电路测量所述
信号的所述电特性时，所述通信电路同时接收或发送所述信号。48.根据权利要求44所述的便携式现场维护工具，还包括：控制单元，其通信地耦合到所述能量测量电路，所述控制单元被配置为：(i)在特定的时间段上使得所述能量测量电路获得所述电特性的多个测量结果；以及(ii)通过将所述多个测量结果中的每一个存储至存储器来记录所述多个测量结果。49.根据权利要求44所述的便携式现场维护工具，其中，所测量到的电特性是与所述通信总线上的噪声相关联的频率或幅度，并且其中，所述便携式现场维护工具还包括：显示器；以及控制单元，其通信地耦合到所述显示器与所述能量测量电路，所述控制单元被配置为使得所述显示器显示与所述通信总线上的所述噪声相关联的所述频率或所述幅度。50.一种与现场设备进行通信并且监测由现场设备发送或接收的信号的方法，所述方法包括：经由便携式现场维护工具的端子集合，将现场设备电连接到所述便携式现场维护工具的通信总线；经由所述通信总线，向所述现场设备发送信号或者从所述现场设备接收信号；以及测量经由所述通信总线发送或接收的所述信号的电特性。51.根据权利要求50所述的方法，其中，所述电特性是在所述通信总线上所述信号的电压，并且其中，所述方法还包括：当在所述通信总线上所述信号的电压超过最大电压阈值时，禁用所述便携式现场维护工具。52.根据权利要求50所述的方法，还包括：经由所述通信总线将来自所述便携式现场维护工具的功率供应给所述现场设备；以及调整所供应的功率，以防止所述通信总线上的电压超过最大电压阈值。53.根据权利要求50所述的方法，其中，所述信号是复合信号，所述复合信号包括用于所述现场设备的功率和叠加在所述功率上的数字am通信信号。

技术总结
便携式现场维护工具可以执行一项或多项任务，例如，与现场设备通信、为现场设备供电、诊断现场设备、或诊断在工厂环境中连接到现场设备的通信链路。便携式现场维护工具可以与根据多个不同的通信协议(诸如，HART协议和Fieldbus协议)配置的现场设备进行交互。便携式现场维护工具可以是能量受限的并且是容错的，并可以符合本质安全标准来操作，实现了在危险区域中使用便携式现场维护工具。危险区域中使用便携式现场维护工具。危险区域中使用便携式现场维护工具。


技术研发人员：R
受保护的技术使用者：费希尔-罗斯蒙特系统公司
技术研发日：2017.07.21
技术公布日：2022/3/25