ПОРТАТИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ НА МЕСТЕ С УЛУЧШЕННЫМИ ФУНКЦИЯМИ
PORTABLE TOOL FOR IN-SITU SERVICING WITH PERFECTED FUNCTIONS

Уровень техники
Известны портативные инструменты для технического обслуживания на месте. Такие инструменты широко используются в процессе управления и в области измерений для обеспечения операторам возможности удобной связи с полевыми устройствами и/или их опроса в заданных технологических установках. Примеры таких технологических установок включают в себя нефтяные, фармацевтические, химические, целлюлозно-бумажные и другие установки для обработки текучих сред. В таких установках сеть управления процессом и измерений может включать в себя десятки или даже сотни различных полевых устройств, которые периодически требуют технического обслуживания для обеспечения правильного функционирования таких устройств и/или для их калибровки. Кроме того, когда обнаруживают одну или более ошибок при управлении процессом и в измерительных установках, использование портативного инструмента для технического обслуживания на месте позволяет оператору быстро диагностировать такие ошибки на месте. Портативные инструменты для технического обслуживания на месте обычно используют для конфигурирования, калибровки и диагностики проблем, относящихся к интеллектуальным полевым устройствам, в которых используются цифровые протоколы передачи данных технологического процесса.
Поскольку по меньшей мере некоторые технологические установки могут обрабатывать летучие или даже взрывоопасные среды, часто предпочтительно или даже требуется, чтобы полевые устройства и портативные инструменты для технического обслуживания на месте, используемые с такими полевыми устройствами, соответствовали требованиям искробезопасности. Такие требования помогают обеспечить то, что совместимые электрические устройства не будут генерировать источник воспламенения даже в условиях неисправности. Один пример требований искробезопасности сформулирован в: APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I, II and III, DIVISION NUMBER 1 HAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATIONS, CLASS NUMBER 3610, опубликованном Factory Mutual Research October, 1998. Пример портативного инструмента для технического обслуживания на месте, который соответствует требованиям искробезопасности, включает в себя устройство, поставляемое под торговым названием Model 475 Field Communicator, доступное от Emerson Process Management of Austin, Texas.
Учитывая уникальные условия рабочей среды для полевых устройств, передачей сигналов для связи традиционно тщательно управляли. Примеры протоколов передачи данных технологического процесса включают в себя протоколы Highway Addressable Remote Transducer (протокол взаимодействия с удаленным датчиком с шинной адресацией, HART) и FOUNDATION™ Fieldbus. Оба эти протокола считаются проводными протоколами в связи с тем, что физическое соединение с помощью проводов выполняют с каждым полевым устройством.
Сущность изобретения
Предусмотрен портативный инструмент для технического обслуживания на месте с улучшенными функциями. Портативный инструмент для технического обслуживания на месте включает в себя кнопочную панель, дисплей, беспроводной приемопередатчик для работы на коротком расстоянии и процессор. Процессор соединен с кнопочной панелью, дисплеем и беспроводным приемопередатчиком для работы на коротком расстоянии. Процессор также соединен с запоминающим устройством, имеющим множество инструкций, сохраненных в нем, причем эти инструкции при их выполнении с помощью процессора обеспечивают выполнение процессором по меньшей мере одного из удаленного беспроводного отображения; удаленной беспроводной подачи сигнала нажатия на клавишу; и беспроводной печати.
Краткое описание чертежей
На фиг.1A и 1B схематично показаны виды портативного инструмента для технического обслуживания на месте, соединенного с полевым устройством в соответствии с известным уровнем техники.
На фиг.2 схематично показан вид портативного инструмента для технического обслуживания на месте, с которым особенно предпочтительно использовать варианты осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3 представлена блок-схема системы портативного инструмента для технического обслуживания на месте, с которым особенно предпочтительно использовать варианты осуществления настоящего изобретения.
На фиг.4 представлена блок-схема последовательности операций способа печати данных конфигурации полевого устройства из портативного инструмента для технического обслуживания на месте прямо в принтер в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.5 показан схематичный вид системы для удаленного отображения информации из портативного инструмента для технического обслуживания на месте, используя беспроводную передачу данных, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
На фиг.1A и 1B показаны схематичные виды портативного инструмента 22 для технического обслуживания на месте, соединенного с полевыми устройствами в соответствии с предшествующим уровнем техники. Как показано на фиг.1A, портативный инструмент 22 для технического обслуживания на месте включает в себя пару разъемов 25, 27, которые соединяют с тестируемыми выводами 30, 32 соответственно, которые затем соединяют с разъемами 24 полевого устройства 20. Разъемы 24 могут представлять собой специализированные разъемы, которые обеспечивают соединение такого портативного инструмента для технического обслуживания на месте с устройством 20 и взаимодействие с устройством 20.
На фиг.1B показана альтернативная компоновка, где портативный инструмент 22 для технического обслуживания на месте соединен непосредственно с контуром 34 управления технологическим процессом, с которым соединено полевое устройство 23. В любом случае проводное соединение между портативным инструментом для технического обслуживания на месте и полевым устройством позволяет взаимодействовать портативному инструменту для технического обслуживания на месте с требуемым полевым устройством 20, 23.
На фиг.2 схематично показан вид портативного инструмента для технического обслуживания на месте, взаимодействующего с полевым устройством, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система 100 включает в себя портативный инструмент 102 для технического обслуживания на месте, который выполняет обмен данными с полевым устройством 104.
Портативный инструмент 102 для технического обслуживания на месте соединен с возможностью обмена данными с полевым устройством 104 через канал 114 связи. Канал 114 связи может принимать любую соответствующую форму, включая в себя проводные соединения, как показано на фиг.1A и 1B, а также может применяться технология беспроводной передачи данных, которая в настоящее время используется или разрабатывается. Портативный инструмент 102 для технического обслуживания на месте обеспечивает оператору, который взаимодействует с полевым устройством 104, возможность конфигурировать, калибровать и/или диагностировать проблемы в отношении полевого устройства 104, используя цифровой протокол передачи данных, такой как FOUNDATION™ Fieldbus и/или протокол HART. Портативные инструменты для технического обслуживания на месте, такие как инструмент 102, можно использовать для сохранения данных конфигурации из полевых устройств, таких как полевое устройство 104. Полевое устройство 104 может представлять собой любое устройство, которое измеряет переменную в технологическом процессе и передает информацию, относящуюся к этой переменной, через контур передачи данных технологического процесса; такое как измерительный преобразователь давления или температуры. Полевое устройство 104 также может представлять собой устройство, которое принимает информацию из контура передачи данных процесса и устанавливает физический параметр, такой как закрывание клапана, на основе этой информации. Полевое устройство 104 представлено как отдельный измерительный преобразователь давления текучей среды технологического процесса, с которым соединен нагнетательный трубопровод 106, и электронный отсек 108. Полевое устройство 104 предусмотрено только с целью иллюстрации. В действительности, полевое устройство 104 может представлять собой любое технологическое устройство, такое как измерительный преобразователь температуры текучей среды технологического процесса, измерительный преобразователь уровня текучей среды технологического процесса, измерительный преобразователь потока обработки текучей среды технологического процесса, контроллер клапана или любое другое устройство, которое используется при измерениях и/или управлении производственными процессами.
Для различных полевых устройств данные конфигурации могут быть переданы в соответствующее устройство, которое может использовать программное средство для организации, форматирования и/или распечатки таких данных конфигурации в легкосчитываемой форме.
Портативный инструмент 102 для технического обслуживания на месте обычно включает в себя интерфейс пользователя, который содержит дисплей 120, а также множество кнопок 122 для ввода данных пользователем. Дисплей 120 может представлять собой любой соответствующий дисплей, такой как жидкокристаллический дисплей с активной матрицей, или любой другой соответствующий дисплей, который выполнен с возможностью представления полезной информации. Кнопки 122 могут содержать любую соответствующую компоновку кнопок, относящихся к любому количеству функций, на которые может быть направлен портативный инструмент для технического обслуживания на месте. Кнопки 122 могут содержать цифровую кнопочную панель, цифробуквенную кнопочную панель, любое соответствующее количество специальных функциональных и/или навигационных кнопок, или любую их комбинацию. Ввиду того что портативный инструмент 102 для технического обслуживания на месте имеет размеры, позволяющие оператору переносить его в течение длительных периодов времени и удерживать в руке во время использования, дисплей 120 и кнопки 122 обычно выполнены относительно малыми. Это обычно не представляет проблему, когда портативный инструмент 102 для технического обслуживания на месте удерживают в руке, но это действительно создает трудности, если оператор пытается представить использование портативного инструмента для технического обслуживания на месте другим лицам, которые должны просматривать дисплей 120 и кнопки 122 с относительного расстояния.
Варианты осуществления настоящего изобретения обычно обеспечивают улучшенные функции для портативного инструмента для технического обслуживания на месте, используя преимущества приемопередатчика для беспроводной передачи данных на коротком расстоянии, используемого портативным инструментом для технического обслуживания на месте. Один пример такого радиочастотного приемопередатчика для работы на коротком расстоянии представляет собой пример в соответствии с известной спецификацией Bluetooth, такой как Bluetooth Specification 2.1, соответствующей классу 2 мощности.
На фиг.3 показана блок-схема портативного инструмента 102 для технического обслуживания на месте, для которого особенно применимы варианты осуществления настоящего изобретения. Инструмент 102 включает в себя интерфейс 150 полевого устройства, функционально соединенный с контроллером 152, который предпочтительно представляет собой микропроцессор. Интерфейс 150 полевого устройства может принимать любую соответствующую форму. Например, в вариантах осуществления, где портативный инструмент для технического обслуживания на месте соединяется с полевыми устройствами через проводные соединения, интерфейс 150 полевого устройства может включать в себя один или более модулей проводной передачи данных технологического процесса. Примеры включают в себя модуль передачи данных технологического процесса, который позволяет осуществлять передачу данных в соответствии с протоколом HART, или модуль передачи данных технологического процесса, который обеспечивает возможность передачи данных в соответствии с протоколом FOUNDATION™ Fieldbus. В других вариантах осуществления интерфейс 150 полевого устройства может включать в себя схему беспроводной передачи данных технологического процесса, такую как разработанная позже передача данных WirelessHART. Кроме того, новые проводные или беспроводные технологии и протоколы передачи данных технологического процесса можно использовать в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Контроллер 152 предпочтительно включает в себя или соединен с запоминающим устройством 154, в котором содержатся данные, используемые и/или получаемые с помощью портативного инструмента 102 для технического обслуживания на месте во время работы. Кроме того, запоминающее устройство 154 предпочтительно включает в себя программные инструкции, которые при выполнении их с помощью процессора 152 обеспечивают выполнение процессором множества улучшенных функций. Примеры этих улучшенных функций будут представлены более подробно ниже в описании.
Портативный инструмент 102 для технического обслуживания на месте включает в себя интерфейс 156 пользователя, функционально соединенный с контроллером 152. Интерфейс 156 пользователя может включать в себя выход 158 в форме дисплея и вход 160 в форме одного или больше переключателей или кнопок. В то время как варианты осуществления настоящего изобретение в общем описаны в отношении ввода пользователем данных, выполняемого посредством переключателей или кнопок, любой соответствующий ввод данных может быть принят от пользователя или оператора. Другие примеры включают в себя наборные диски, ручки управления, координатные манипуляторы, переключатели, аудиовход, вход управления курсором и т.д.
Портативный инструмент 102 для технического обслуживания на месте также включает в себя беспроводной приемопередатчик 162 для работы на коротком расстоянии, соединенный с контроллером 152. В предпочтительном варианте осуществления приемопередатчик 162 представляет собой модуль передачи данных Bluetooth, который обеспечивает возможность связи в соответствии с известной спецификацией Bluetooth, такой как Bluetooth Specification 2.1, соответствующей классу 2 мощности. Однако возможны альтернативные протоколы, такие как технологии беспроводной сети Wi-Fi (IEEE 802.11(b), IEEE 802.11(g) устройства беспроводной связи, созданные компанией Linksys of Irvine, Калифорния).
Как указано выше, одна из функций портативных инструментов для технического обслуживания на месте представляет собой конфигурирование и ввод в эксплуатацию полевых устройств, таких как устройства для измерения давления или для измерения температуры текучей среды технологического процесса. Такие портативные инструменты для технического обслуживания на месте можно использовать для сохранения данных конфигурации из таких полевых устройств. Данные конфигурации получают с помощью портативного инструмента 102 для технического обслуживания на месте через его модуль 150 интерфейса полевого устройства. Эту информацию предпочтительно сохраняют в запоминающем устройстве внутри портативного инструмента 102 для технического обслуживания на месте, таком как запоминающее устройство 154. Запоминающее устройство 154 может представлять собой энергозависимое запоминающее устройство, такое как RAM (ОЗУ, оперативное запоминающее устройство), энергонезависимое запоминающее устройство, такое как ROM (ПЗУ, постоянное запоминающее устройство), или запоминающее устройство типа флэш-памяти, или любую их комбинацию. Как правило, для печати или другого использования информации конфигурации портативный инструмент для технического обслуживания на месте должен быть соединен с компьютером через соответствующий интерфейс, такой как последовательное соединение или соединение с инфракрасной передачей данных, для выгрузки информации конфигурации в компьютер. После этого информацию форматируют, в соответствии с необходимостью, с помощью компьютера и распечатывают, сохраняют или по-другому используют.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения модуль беспроводной передачи, работающий на коротком расстоянии, используется совместно с инструкциями, выполняемыми процессором 152, для обеспечения автоматического обнаружения и/или соединения в пару портативного инструмента для технического обслуживания на месте с печатающим устройством, работающим по беспроводному каналу передачи данных, таким как принтер, имеющий функцию Bluetooth. После обнаружения устройства и когда оно станет доступным, контроллер 152 может отформатировать данные конфигурации для непосредственной печати с помощью принтера. В соответствии с этим не требуется использовать компьютер или другое вычислительное устройство, поскольку информация конфигурации может быть непосредственно распечатана на принтере, соединенном по беспроводному каналу, на основе передаваемой по беспроводному каналу информации из портативного инструмента для технического обслуживания на месте непосредственно в принтер. Это является важным, поскольку компьютер обычно не считается достаточно портативным, и даже переносные компьютеры обычно не считаются достаточно безопасными для их переноса в потенциально взрывоопасные среды. В соответствии с этим такие компьютеры, как правило, запрещены для использования в высоковзрывоопасных или пожароопасных средах. В отличие от этого, оператор может переносить с собой в такие среды принтер малой мощности, соответствующий требованиям искробезопасности. Кроме того, даже если такие принтеры не соответствуют требованиям искробезопасности, беспроводная передача данных может быть выполнена через физический барьер так, что при этом сам инструмент находится во взрывоопасной среде, но печать происходит в безопасной среде.
На фиг.4 показана блок-схема последовательности операций способа печати данных конфигурации из портативного инструмента для технического обслуживания на месте в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 200 начинается в блоке 202, где портативный инструмент для технического обслуживания на месте, такой как инструмент 102, обнаруживает в пределах дальности передачи данных принтер, совместимый с беспроводной передачей данных на короткие расстояния. Термин "пределы дальности передачи данных" предназначен для обозначения того, что портативный инструмент для технического обслуживания на месте находится в пределах дальности беспроводной передачи как для беспроводного приемопередатчика 162, работающего на коротком расстоянии, так и для приемопередатчика печатающего устройства. После обнаружения устройства способ 200 продолжается в блоке 204, где портативный инструмент для технического обслуживания на месте соединяют в пару, подключают или по-другому устанавливают с соответствующим согласованием для генерирования сеанса или работы с печатающим устройством. В блоке 206 информацию конфигурации, сохраненную в запоминающем устройстве, таком как запоминающее устройство 154, форматируют с помощью принтера. Например, если принтер определяет, что он имеет ширину печати 40 знаков, форматирование в блоке 206 может быть отрегулировано соответствующим образом. Затем в блоке 208 отформатированную информацию конфигурации передают по беспроводному каналу передачи через беспроводной приемопередатчик, работающий на коротком расстоянии, такой как приемопередатчик 162, в принтер. Затем в блоке 210 принтер печатает принятую отформатированную информацию конфигурации.
Другая важная функция, обеспечиваемая вариантами осуществления настоящего изобретения, представляет собой помощь при обучении или, в других случаях, обеспечение взаимодействия с другими лицами, которое оператор или пользователь организует с портативным инструментом для технического обслуживания на месте. Как правило, портативные инструменты для технического обслуживания на месте имеют относительно малый экран и малую цифровую или цифробуквенную кнопочную панель. Поскольку экраны на портативных инструментах для технического обслуживания на месте малы, трудно просматривать их на расстоянии. Это представляет проблему в учебных ситуациях, когда пользователь хочет просмотреть экран портативного инструмента для технического обслуживания на месте на персональном компьютере и, в свою очередь, спроецировать его на экран. При этом возможно соединить портативные инструменты для технического обслуживания на месте с персональными компьютерами, используя проводные кабели с применением, например, протокола Ethernet так, что отображение на дисплее может быть передано из портативного инструмента для технического обслуживания на месте в персональный компьютер. Однако при таком подходе возникают некоторые недостатки. Во-первых, портативный инструмент для технического обслуживания на месте должен иметь интерфейс Ethernet (такой как разъем RJ-45) на самом портативном инструменте для технического обслуживания на месте для того, чтобы подключать кабель. Присутствие такого разъема сделало бы затруднительным, а может и вообще невозможным соответствие требованиям искробезопасности для портативного инструмента для технического обслуживания на месте. Кроме того, проводной интерфейс затруднил бы движение с портативным инструментом для технического обслуживания на месте или размещение его на расстоянии от персонального компьютера. В конечном итоге, проводной интерфейс потребовал бы, чтобы персональный компьютер также имел разъем Ethernet, который был бы доступен для подключения кабеля от портативного инструмента для технического обслуживания на месте. В то время как практически все персональные компьютеры обычно имеют разъем Ethernet, этот разъем обычно занят Ethernet соединением с сетями так, что компьютер может взаимодействовать с другими серверами или устройствами. И достаточно редко компьютер имеет неиспользуемый разъем Ethernet.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения контроллер, такой как контроллер 152 портативного инструмента для технического обслуживания на месте, использует беспроводной приемопередатчик, работающий на относительно коротком расстоянии, такой как приемопередатчик 162, для передачи графической информации, отображаемой на дисплее портативного инструмента для технического обслуживания на месте, в третье устройство, такое как персональный компьютер, для отображения в персональном компьютере. Кроме того, приемопередатчик также можно использовать для представления нажатий на кнопки или клавиши или других форм вводимых пользователем данных, соответственно с помощью портативного инструмента для технического обслуживания на месте, в персональном компьютере или во внешнем устройстве дисплея. Система также может работать в обратном направлении, при котором, при соответствующей конфигурации, портативный инструмент для технического обслуживания на месте может принимать нажатия на клавиши из персонального компьютера и/или информацию дисплея из персонального компьютера. Это может быть особенно полезным в ситуациях, когда портативный инструмент для технического обслуживания на месте соединен непосредственно с полевым устройством, расположенным в неудобном положении, где требуемое положение портативного инструмента для технического обслуживания на месте не позволяет пользователю вводить команды. В таком случае оператор может вернуться к компьютеру, который потенциально расположен в безопасном и/или удобном местоположении, и взаимодействовать с портативным инструментом для технического обслуживания на месте, используя беспроводной приемопередатчик, работающий на коротком расстоянии.
На фиг.5 показан схематичный вид системы для отражения взаимодействия портативного инструмента для технического обслуживания на месте через беспроводную передачу данных в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система 300 включает в себя программное обеспечение 302 операционной системы, выполняемое контроллером 152 в портативном инструменте для технического обслуживания на месте, таком как инструмент 102. Операционная система 302 включает в себя модуль 304 ввода-вывода, который способствует взаимодействию с физическими устройствами, такими как выходной дисплей 120, кнопки 122 и беспроводной приемопередатчик 162, работающий на коротком расстоянии (показан на фиг.3). Прикладное программное приложение 306 работает поверх операционной системы 302 и обеспечивает улучшенную функцию отражения для портативного инструмента для технического обслуживания на месте в варианте осуществления настоящего изобретения.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, показанным на фиг.5, сигналы нажатия на клавиши и/или выходные сигналы дисплея, получаемые от кнопок 122 и дисплея 120, соответственно могут отражаться в вычислительном устройстве 310 через беспроводную передачу 312 данных. Беспроводная передача данных является особенно предпочтительной в том, что портативный инструмент для технического обслуживания на месте может быть расположен в потенциально опасном или неудобном местоположении или в местоположении, которое малодоступно для оператора. Однако вычислительное устройство 310 расположено в безопасном, удобном местоположении и обычно имеет экран или другой соответствующий дисплей 314, который могут просматривать несколько человек. В некоторых ситуациях, когда большое количество людей должно просматривать экран, необязательный внешний экран, такой как проектор 316, может быть соединен с компьютером 310 либо непосредственно, либо опосредованно, и позволяет отображать выход из портативного инструмента для технического обслуживания на месте, по существу, в режиме реального времени. Кроме того, отдельные нажатия на кнопки могут просматриваться или по-другому отображаться на экранах 314 и/или 316 любым соответствующим способом. В то время как передача данных из портативного инструмента для технического обслуживания на месте в вычислительное устройство 310 способствует обучению или другому взаимодействию, когда большое число людей желают просматривать такое взаимодействие, передача данных из вычислительного устройства 310 в портативный инструмент для технического обслуживания на месте также является полезной. В частности, передача данных из вычислительного устройства 310 в портативный инструмент для технического обслуживания на месте является полезной в ситуациях, когда портативный инструмент для технического обслуживания на месте физически соединен с полевым устройством в положении, которое является относительно недоступным. Таким образом, например, вместо подключения оператором портативного инструмента для технического обслуживания на месте к полевому устройству и взаимодействия с устройством, ненадежно балансируя на лестнице, оператор может просто вернуться к вычислительному устройству 310 и относительно просто выполнить взаимодействия с полевым устройством через портативный инструмент для технического обслуживания на месте в безопасном местоположении, где расположено вычислительное устройство 310.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, для специалистов в данной области техники будет понятно, что могут быть выполнены изменения в форме и деталях без выхода за пределы сущности и объема изобретения.