CN101223620B - 模块式现场总线区段保护器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模块式现场总线区段保护器，包括设有干线连接装置的支撑装置、干线连接总线及多个支线出口，其中自主故障隔离装置可除去地安装在干线连接总线与多个支线出口的任一个或多个之间的支撑装置上。

Description

模块式现场总线区段保护器 
技术领域
本发明涉及一种在把电气装置连接到干线连接总线上的模块式现场(fieldbus)总线区段保护器。 
背景技术
已知的现场总线区段保护一般包括包含过多的支线出口的块。这不是一种经济的或多用途的构造，因为多个支线出口常常保留未用。 
有可能使用T形接头，但这些增大足迹尺寸、增大终端连接的数量及一般增大制造和使用的成本。 
另外，已知类型的块接头不允许任何故障支线自主元件的带电更换。为了除去支线模块，必须断开干线连接。 
发明内容
本发明打算克服以上问题的一些。 
因此，根据本发明的第一方面，一种模块式现场总线区段保护器包括设有干线连接装置的支撑装置、干线连接总线及多个支线出口，其中自主故障隔离装置可除去地安装在干线连接总线与多个支线出口的任一个或多个之间的支撑装置上。 
因此，本发明提供一种其中在必要的场合和必要时仅通过应用于具体支线出口就可利用自包含故障隔离装置的模块式系统。因为故障隔离装置是可从支撑装置除去的，所述它们也可在其上动来动去，并且应用于所希望的支线出口。 
另外，借助于这种布置，每个支线出口设有其自己的自主故障隔离装置。 
将认识到，本发明包括一种模块式现场总线保护器，在该模块式 现场总线保护器中，从干线连接总线与支线出口之间除去故障隔离装置将把支线出口、和连接到其上的任何支线与干线连接总线相隔离。 
然而，在本发明的优选实施例中，次级开关装置可提供在干线连接总线与多个支线出口的一个或多个之间。每一个次级开关装置可适于当故障隔离装置没有安装在干线连接总线与该支线出口之间时把其支线出口连接到干线连接总线上。 
次级开关装置可适于当故障隔离装置从它们之间除去时自动地把其支线出口连接到干线连接总线上，并且适于当故障隔离装置返回到它们之间时自动地断开该连接。 
借助于这种布置，故障隔离装置之一的除去不隔离支线出口、和因此连接到其上的任何支线。因为这样一种故障隔离装置可除去和替换，而不隔离支线和中断到连接其上的装置的供电。 
在一种布置中，次级开关装置可设有失电装置，当故障隔离装置没有安装在它们之间时，该失电装置的操作防止次级开关装置把其支线出口连接到干线连接总线上。失电装置能是手动的或其它的。 
因而，如果希望隔离具体的支线出口、和安装到其上的支线，那么失电装置可被操作，并且可从支线出口与干线连接总线之间除去故障隔离装置。而且，如果故障隔离装置不存在，并且次级开关装置正在把支线出口连接到干线连接总线上，那么失电装置可在任何时间操作以隔离支线。 
优选地多个支线出口的每一个设有以上描述的种类的任一种的次级开关装置。 
故障隔离装置可包括电路，如果短路或低电阻故障发生在支线处，则该电路适于过渡到高阻抗。有可使用的几种已知类型的电路。 
干线连接装置能是任何已知的连接器，从而模块式现场总线区段保护器对于现有现场干线可改型。可选择地，干线连接总线可通过整体地形成在干线上而连接到其上。如果本发明的模块式现场总线区段保护器集成到新现场干线系统中，则这样一种布置是适当的。 
同样，支线出口能是任何已知的连接器，从而模块式现场总线区 段保护器对于现有现场干线可改型，并且从而如在使用中希望的那样不同支线可连接到其上和与其脱开。可选择地，支线可整体形成到支撑装置上，并且像这样，支线连接器可包括在支线与支撑装置之间的连接点。如果本发明的模块式现场总线区段保护器集成到其中支线是不可脱开的现场干线系统中，则这样一种布置是适当的。 
支撑装置可包括携带干线连接总线、可除去故障隔离装置及多个支线出口的底板。 
然而在本发明的更便利构造中，支撑装置可包括每个携带干线连接总线和支线出口的多块分离底板。根据本发明，底板中的一块或多块也可携带故障隔离装置。 
借助于这种构造，本发明的干线连接装置可包括可把底板连接到干线上的连接器。另外，连接器也可适于把一块底板连接到另一块上，所以任何数量的底板在对于干线的连接之间可菊链连接在一起。这样的连接器可以是所谓的D形连接器。借助于这种布置，模块式干线连接总线穿过所有底板，并且分离支线出口提供在每块底板处。 
这种布置允许任何数量的底板按需要并入到现场总线系统中。这种模块式系统消除冗余支线出口的出现。 
本发明的支撑装置也可适于支撑其它装置。例如，任何装置可安装在干线连接装置与干线连接总线之间以服务于任何具体目的。这样一种装置可以是简单的直接支线连接模块而没有任何故障隔离特征，或者它能是具有PCB连接的无源装置。其它类型的辅助电路这里也可包括，例如电压限制元件或模块、和/或辅助支线保护电子装置。 
如以上叙述的那样，本发明的模块式现场总线区段保护器可完全集成到现场总线系统中。 
因此，根据本发明的第二方面，现场总线系统设有模块式现场总线区段保护器，该模块式现场总线区段保护器包括设有干线连接装置的支撑装置、干线连接总线及多个支线出口，其中自主故障隔离装置可除去地安装在干线连接总线与多个支线出口的任一个或多个之间的支撑装置上。 
附图说明
现在作为例子和参照附图描述本发明的两个实施例，在附图中： 
图1是根据本发明的第一模块式现场总线区段保护器的视图；和 
图2是根据本发明的第二模块式现场总线区段保护器的视图。 
具体实施方式
(在如下例子中，不包括端接器，但将认识到，它们可以插入在系统中的任何点处。) 
如图1中所示，模块式现场总线区段保护器包括支撑装置，该支撑装置以底板1的形式，设有干线连接装置、干线连接总线6及多个支线出口。(在表示的例子中，底板1简单地安装到干线2上，并且像这样，在这种情况下的“干线连接装置”包括进出干线导线。另外，支线，只表示其一个7，简单地连接到底板1上，并且像这样本发明的“支线出口”包括那些连接点5。)自主故障隔离装置，以支线隔离器3、3a和3b至3n的形式，可除去地安装在干线连接总线6与多个支线出口的任一个或多个之间的支撑装置(1)上，如在图1中表明的那样。 
以分路开关形式的次级开关装置(只有其一个4是可见的)提供在干线连接总线6与支线7之间。当从它们之间除去支线隔离器3时，分路开关4把支线7自动地连接到干线连接总线6上。当返回支线隔离器3时，断开这种连接。分路开关4通过其自动把支线7连接到干线连接总线6上并且把支线7与其脱开的装置能是任何已知脱扣装置。 
支线隔离器3、3a和3b至3n包括电路，如果短路或低电阻故障出现在支线7处，则该电路适于过渡到高阻抗。这样的技术是熟知的，并且这里不进一步描述。 
在使用中，支线隔离器3、3a和3b至3n把支线7连接到干线连接总线6上，从而连接到支线7上的装置(未表示)提供有电力并且可操作。 
支线隔离器3、3a和3b至3n操作，以保护支线7和干线2免于在系统中可能出现的任何短路或断路。因为支线隔离器3、3a和3b至3n是自主的，所以它们可隔离系统的分离部分而不影响其它部分。 
因为支线隔离器3、3a和3b至3n从底板1是可除去的，所以它们可应用以按需要把具体支线7连接到干线连接总线6上。例如在支线7不是正在使用的场合，支线隔离器3、3a和3b至3n是不需要的，并且可利用在别处。这种灵活性允许资源的针对性、并因此更经济的使用。 
如果支线隔离器3、3a和3b至3n从干线连接总线6与支线7之间除去，如图1中所示，那么分路开关4自动地把支线7直接连接到干线连接总线6上。像这样，支线隔离器3、3a和3b至3n为了任何原因可从底板1除去，并且在到支线7、和连接到其上的任何装置的供电中没有中断。这允许在使用中带电除去和更换支线隔离器3、3a和3b至3n。具体地说，它防止装置偶然脱开。 
图2表示本发明的一种变形，其中支撑装置包括多块分离底板1a和1b至1n，每块携带单一干线连接总线和支线出口。在图2中，每块底板1a和1b至1n也携带支线隔离器，并且在每种情况下提供以上所描述的分路开关。 
底板1a和1b至1n的每一块设有在一侧处的D形连接器的凹下部分、和在相对侧处的D形连接器的凸起部分(未表示)。像这样，每块底板1a和1b至1n或在进口或在出口处，可连接到干线上，并且底板1a和1b至1n可连接在一起。因此，任何数量的底板在到干线的连接之间可菊链连接在一起。在图2中，底板1a和1b在这样一种链中、在到干线的连接之间连接在一起。将认识到，任何数量的这样的底板能以这种方式连接在一起，并且在图2中的1n的虚线轮廓打算指示这种能力。 
借助于这种布置，模块式干线连接总线6穿过这些底板1a和1b至1n，并且分离支线出口提供在每块底板1a和1b至1n处。将认识 到，这种布置允许任何数量的底板按需要并入到现场总线系统中，并且这样一种模块式系统消除冗余支线出口的出现。 
像这样在图2中表示的模块式现场总线区段保护器具有两级的模块式灵活性。支线隔离器可从底板1a和1b至1n除去，并且如果希望则可在它们之间运动，并且另外，提供的实际支线出口的数量通过除去或添加底板可被调节。 
本发明也包括设有以上所述描述的模块式现场总线区段保护器的现场总线系统。本发明由图1支持，其中模块式现场总线区段保护器集成地安装在现场干线上，并且支线集成地安装在模块式现场总线区段保护器上。因此根据本发明第二方面的现场总线系统由附图支持。 
本发明可被变更而不脱离权利要求1的范围。具体地说，在可选择实施例(未表示)中，模块式现场总线区段保护器设有实际干线连接器、和实际支线连接器，所以模块式现场总线区段保护器是可容易地插入到现有现场总线系统中的独立装置。 
在另一个可选择实施例(未表示)中，模块式现场总线区段保护器不设有任何次级开关装置，从而从在干线连接总线与支线出口之间除去故障隔离装置隔离该支线出口。这样一种样式在某些情况下是优选的。 
在另一种可选择布置(未表示)中，次级开关装置设有失电装置，当故障隔离装置没有安装在它们之间时，该失电装置的操作防止次级开关装置把支线出口连接到干线连接总线上。这样一种样式提供使用的更大灵活性。 
在进一步的可选择实施例(未表示)中，底板支撑其它装置，包括不具有任何故障隔离特征的简单直接支线连接模块、和/或具有PCB连接和/或电压限制元件或模块和/或辅助支线保护电子装置的无源装置。 
因而，现场总线区段保护以模块式和灵活方式提供，所以可更有效地利用需要装置。另外，本发明提供从各个支线除去现场总线区段保护而没有供电的任何中断。而且，每条支线设有其自己的自主保护，这防止系统的其它部分受故障影响。 

Claims (12)

1.一种模块式现场总线区段保护器，包括设有干线连接装置的支撑装置、干线连接总线、多个支线出口和自主故障隔离装置，其中自主故障隔离装置可除去地各自安装在干线连接总线与多个支线出口的任一个或多个之间的支撑装置上。
2.根据权利要求1所述的模块式现场总线区段保护器，还包括次级开关装置，其中，次级开关装置分别提供在干线连接总线与多个支线出口的一个或多个之间，其中每一个次级开关装置适于当故障隔离装置没有安装在干线连接总线与该支线出口之间时把其相关支线出口连接到干线连接总线上。
3.根据权利要求2所述的模块式现场总线区段保护器，其中，每个次级开关装置适于当故障隔离装置从干线连接总线与该支线出口之间除去时自动地把其相关支线出口连接到干线连接总线上，并且其中，每个次级开关装置适于当故障隔离装置返回到干线连接总线与该支线出口之间时自动地断开所述连接。
4.根据权利要求3所述的模块式现场总线区段保护器，其中，每个次级开关装置设有失电装置，当故障隔离装置没有安装在干线连接总线与该支线出口之间时，该失电装置的操作防止次级开关装置把其相关支线出口连接到干线连接总线上。
5.根据权利要求4所述的模块式现场总线区段保护器，其中，失电装置是手动可操作的。
6.根据权利要求2和5中任一项所述的模块式现场总线区段保护器，其中，多个支线出口的每一个设有次级开关装置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的模块式现场总线区段保护器，其中，支撑装置包括携带干线连接总线、可除去故障隔离装置及多个支线出口的底板。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的模块式现场总线区段保护器，其中，支撑装置包括多块分离底板，每个分离底板都携带干线连接总线和一个支线出口，并且其中，底板中的一块或多块携带可除去地安装到其上的、在干线连接总线与支线出口之间的故障隔离装置。
9.根据权利要求8所述的模块式现场总线区段保护器，其中，干线连接装置包括适于把多块底板的每一块连接到干线上的连接器，模块式现场总线区段保护器用于该干线，并且其中，所述连接器还适于把一块底板连接到另一块上，所以任何数量的底板在和所述干线的连接之间可菊链连接在一起。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的模块式现场总线区段保护器，其中，支撑装置适于支撑另外的电子或电气现场总线装置。
11.根据权利要求10所述的模块式现场总线区段保护器，还包括直接支线连接模块，其中，直接支线连接模块安装在干线连接装置与干线连接总线之间。
12.一种现场总线系统，设有模块式现场总线区段保护器，该模块式现场总线区段保护器包括设有干线连接装置的支撑装置、干线连接总线、多个支线出口和自主故障隔离装置，其中自主故障隔离装置可除去地各自安装在干线连接总线与多个支线出口的任一个或多个之间的支撑装置上。
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