CN101375480B - 利用非接地能量限制栅的防爆装置 - Google Patents

Abstract

一种意在满足防爆批准要求的设备，被配置为具有被能量限制栅分开的两个隔室。所述设备的第一隔室容纳承载能够点火能量的配线终端，并且因此必须是防爆的。所述能量限制栅被配置为将可到达所述第二隔室的能量限制到不能够点火的水平。这样允许所述第二隔室在无需满足防爆要求的情况下就是安全的，并且允许诸如开关和指示器之类的用户接口元件以更划算的方式来设计。

Description

利用非接地能量限制栅的防爆装置

相关申请的引用

本申请基于2006年1月24日提交的美国临时专利申请No.60/761,801，该临时专利申请的整体内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明总的来说涉及过程控制系统，更具体地说，涉及在无需常规的本质安全栅且无需正常情况下所要求的被防爆外壳完全包围的情况下就可以在危险环境下安全地实施的系统和设备。

背景技术

在一些过程控制应用中，一些过程控制设备可以用在若这些过程控制设备产生火花或火焰就会呈现巨大爆炸风险的危险环境中。为了在这种危险环境中安全地操作和进行过程控制，已经开发了用于防止爆炸的标准。两种最普遍接受的方法是通过为过程控制设备提供防爆外壳，或通过在连接到过程控制设备的电路中提供本质安全型能量限制，使得无论在正常操作期间还是设备故障期间，设备都不会产生火花或火焰。

在防爆外壳标准中，设备外壳被配置为防止在外壳内部爆炸或出现火花的情况下火焰从外壳传播。例如，外壳的壁可以被安全地密封，并且使电力和通信线通过的外壳壁的开口被配置为防止火焰漏出外壳。为了防止火焰从开口漏出，可以利用火焰-阻燃剂、防止火焰通过开口的施压灌注材料来填充或堵塞开口，或者可以将开口配置为提供缝隙，这些缝隙并不提供足够的使火焰从所述缝隙中逸出的空间。

在本质安全操作标准中，过程控制设备操作时的电压和/或电流被提供为处于不足以在连接故障或设备的电路故障的情况下产生火花的电平。因此，操作电压可以被限制在用以防止产生火花的特定最大电压。通过防止产生火花，本质安全型设备将不会在在正常操作中或出现故障的情况下导致火灾或爆炸。

尽管在以上描述的标准下操作的过程控制设备提供在危险环境下的必需的火灾和爆炸安全性，但是这些标准还创建了对在危险区域实施和进行过程控制的限制。防爆外壳要求非常严格，因此使得难以利用便利的过程控制和监视特征，例如，LCD显示器、按钮和开关等。这些特征无法在防爆外壳的外部实施，因此以可利用这些特征的方式来配置防爆外壳是很困难和昂贵的。本质安全栅通常不需要防爆罩，但是购买和安装这种栅是很昂贵的。本质安全栅通常需要接地以将可用于潜在故障的能量限制到接地能量。由于可靠连接到地并不容易可行，这样在很多实施中提供接地并不方便，而且提供接地可能产生额外的费用。

另外，过程控制系统常规地利用根据这些方法中的一种方法或另一种方法指定和安装的完全危险区域设备来安装。也就是说，完全防爆或完全本质安全。这是为了避免由于各种方法所涉及的不同实践所导致的维修人员间的混淆。防爆方法不需要本质安全栅及其相关的费用，而本质安全方法不需要沉重的外壳及其相关的访问限制。因此，需要提供更易于访问显示器以及在使用防爆方法安装时对危险区域安全性的控制的能量受限益处。

在诸如以上描述的过程控制环境中，可以实施被配置为在过程控制环境中出现紧急事件的情况下就停机的紧急停机(ESD)阀。通常，ESD阀很少工作(只有在紧急状况下)，并且在打开或不安全的地方可能会被固定。因此，期望实施测试这种阀的操作以检验它们的状态的方法。在很多当前实施中，特别是在ESD阀利用防爆安全方法安装在危险环境的情况下，无法容易地访问阀控制设备以手工控制或测试ESD阀。为了便于更容易地进行更频繁的阀测试以及阀操作的本地控制，期望实施满足在危险环境中使用的要求、并能利用防爆安装方法来安装的划算的本地控制面板。

根据实施，可以通过各种源向包括ESD阀的设备供电。在一些安装中，可以通过诸如24伏DC电力输入之类的典型电源来供电。在其它安装中，过程控制设备可以从过程控制网络来接收电力，通过该过程控制网络，设备还可以交换过程控制信息。例如，在4-20mA的网络中，连接到设备的导线可以向设备供应DC直流电并传达过程控制信号。在一些实施中，例如与

协议相关的实施中，数字通信信号叠加在DC信号上以向设备提供控制和诊断通信。本领域普通技术人员可认知到，在安装中可能存在各种用于过程控制设备的电源，因此需要本地过程控制面板来适应不同的电源。进一步，由于可以在危险环境中实施ESD阀，因此需要提供满足在这种危险环境中安装的设备的设计标准的、更低成本且容易访问的本地控制面板。

发明内容

一种意在满足防爆批准要求的设备，被配置为具有被能量限制栅分开的两个隔室。所述设备的第一隔室容纳承载能够点火的能量的配线终端，并且因此必须是防爆的。所述能量限制栅被配置为将可到达所述第二隔室的能量限制到不能够点火的水平。这样允许所述第二隔室在无需满足防爆要求的情况下就是安全的，并且允许诸如开关和指示器之类的用户接口元件以更划算的方式来设计。所述能量限制栅可以包括使用熔丝和齐纳二极管的电力供应能量限制电路，该电力供应能量限制电路被配置为在所述防爆外壳内发生电压或电流浪涌时，确保所述能量限制栅的输出维持在期望的低能量水平。所述能量限制栅可以进一步包括二极管的外部连接能量限制栅，该外部连接能量限制栅被配置为确保通过所述外部连接器有意或无意供应的任何能量维持在所述能量限制栅所提供的低能量输出信号的电压之内。所述能量限制栅并不意在用于限制所述设备的电路系统与外壳之间的电压，而是限制所述电路内部任何两点之间的电压。所述第二外壳内部的可靠空间的提供将防止所述电路与外壳之间的能量释放。

根据另一方面，用于ESD阀的本地控制面板被配置为从不同的电源接收和使用电力。所述本地控制面板可以包括通信电路系统、开关和指示器、以及被配置为在所述通信电路系统与所述ESD阀之间传送信号的通信滤波器。所述本地控制面板可以进一步包括多个电力转换器，每个所述电力转换器被配置为接收电力输入信号，并将所述电力输入信号转换为固定的电压信号，以供所述本地控制面板的部件使用。所述本地控制面板版还可以包括将所述电力转换器栅电路输出端连接到所述通信电路系统的电力选择开关，其中所述电力选择开关将所述电力转换器栅电路之一的输出端连接到所述本地控制面板的部件。根据再一方面，所述电力转换器可以布置在具有能量限制栅的防爆外壳内，而所述通信电路系统、开关和指示器以及通信滤波器可以布置在非防爆外壳中，并且可以从所述防爆外壳的能量限制栅接收所述低能量输出信号。

附图说明

图1是包含能量限制栅并连接到非防爆外壳的防爆外壳的示例性示意图；

图2是用于紧急停机阀的双电源本地控制面板的实施例的示意性框图；

图3是利用图1的防爆外壳在危险环境中实施的图2的本地控制面板的实施的示例性框图；和

图4是包含符合“增强安全性”标准的能量限制栅的非防爆外壳的示意性框图。

具体实施方式

虽然以下文本提出发明的若干不同实施例的详细描述，但是应当理解的是，发明的合法范围由本专利结尾处所提出的权利要求的文字来限定。该详细描述应当被解释为仅仅是示例性的，并且由于描述本发明每一种可能的实施例如果有可能的话，也是不实际的，因此并没有描述每一种可能的实施例。可以利用当前技术或者利用该专利的申请日之后开发的技术来实施若干的作为替代的实施例，这些作为替代的实施例仍然落入限定本发明的权利要求的范围之内。

也应当理解，除非在本专利中利用语句“如这里所使用的，术语‘_____’在这里被限定为意味着...”或相似的语句来确切地限定术语，无论是确切地还是隐含地，不存在将该术语的意思限制到它的简单或一般意思之外的意图，并且这种术语不应当基于在本专利的(除了权利要求的语言之外的)任何部分做出的任何陈述而被解释为在范围上是限制性的。在该专利结尾处的权利要求中列举的任何术语在本专利中以符合单一意思的方式来被引用，就这一方面而言，这样做仅仅是为了清楚以便使读者不误解，并且并不意在将这种权利要求术语通过隐含或以其它方式限制在该单一的意思。最后，除非一权利要求元素是通过列举单词“意味着”和功能而不列举任何结构来限定的，否则并不意在基于美国法典35章112条第六段的应用来解释任何权利要求元素的范围。

图1示出具有内部能量限制栅102的防爆外壳100的实施例，该能量限制栅102被配置为提供低能量输出，以便不需要考虑连接到输出的接口设备，例如液晶显示器(LCD)、按钮和开关是否能够点火(即在过程环境中提供着火源)。通常，在示出的实施例中，防爆外壳100和能量限制栅102被配置为确保诸如5伏之类的最大电压输出到具有诸如3伏之类的额定工作电压的电力供应线上。其它外部连接，例如通过外部连接线136连接到仪器的连接，在非防爆外壳104内也被栅102限制在不能点火的电压。然而，本领域普通技术人员将理解，外壳100的组件和能量限制栅102可以被配置为针对特定实施所期望和/或必需的来提供特定最大输出电压。

防爆外壳例如，在常规的4-20mA电流环路中经由承载电流供应的两条导线106、108从诸如分布式控制系统之类的系统接收电力，其中第一导线106供应电流，而第二导线108提供可能内部连接到仪器地线的返回通路。包括两条导线106和108的电流环路可以，例如还与诸如4-20mA通信网络之类的通信环路相关联。按照可用的安全标准，导线106、108通常通过防爆管道进入防爆外壳100。导线106、108通过用以将工作电压降低到输入至能量限制栅102的期望电平的DC-DC转换器110被馈电。

在转换器110的输出端处，导线106、108可以连接到能量限制栅102的电源电路112，该能量限制栅102被配置为确保从防爆外壳100到非防爆外壳104输出的电压不会超过预定的最大输出电压。相应地，转换器110的输出供应诸如3伏之类的额定工作电压，并且被齐纳二极管118和120箝位到电压的最大值，例如5.1伏。更具体地说，电源电路112可以包括沿导线106、108的熔丝114、116，并且可以进一步包括连接在导线106、108之间的冗余并联齐纳二极管118、120。熔丝114、116和齐纳二极管118、120被配置为防止任何大于稳压电压的差分电压传送到非防爆外壳104中的部件。特别地，选择具有合适的电流和电压标称值的熔丝114、116，以便确保齐纳二极管118、120防止任何过高电压输出(例如高于它们的标称箝位电压)到达非防爆外壳104。

此外，齐纳二极管118、120可以具有诸如5.1伏之类的击穿电压，使得二极管118、120将在导线106和108之间传导必要的电流，以维持导线160、108之间的击穿电压和最大电压降。本领域普通技术人员可以进一步认知到，如图所示，电源电路112可以进一步包括沿导线106、108中的一条或两条的电阻器122A、124A和/或122B、124B，以限制从能量限制栅到非防爆外壳104中的部件的电流。在电源电路112的出口处，电压源线126和具有特定电压降的仪器接地线128通过防爆外壳100的外壁，并分别经由防爆符合连接器130、132连接到非防爆外壳104。

为了提供系统的其它部件和外壳100、104的部件之间的外部连接，能量限制栅102可以进一步包括一个或多个外部连接电路134，该外部连接电路134被配置为将外部连接器的电压维持在能量限制栅102的规定限制之内。例如，非防爆外壳104中的设备可以连接到远程变换器设备、开关或过程控制系统的其它设备。在本实施例中，外部连接线136利用所有的符合防爆标准的连接器，例如防爆外壳100和非防爆外壳104之间的连接器138，通过防爆外壳100并进入非防爆外壳104。外部连接线13通过第一冗余并联二极管对140、142连接到高电力线126，并通过第二冗余并联二极管对144、146连接到仪器接地线128。本领域普通技术人员可以认知到，这些二极管对140-146确保外部连接线126上的电压维持在能量限制栅102的电源电路112的输出端的电压限制之内。该电路用于维持非防爆外壳的电路中的任意两点之间的不能点火电压。重要的是，这种箝位并不控制任一外壳中任何电路系统上的共模电压。如果防爆外壳100具有多个外部连接器，则将为每个外部连接器提供外部连接电路134。

利用本实施例的防爆外壳100和能量限制栅102，有可能还试图在危险环境下的防爆外壳100中放置能够点火的部件，并且仍然在邻接的非防爆外壳104中提供低电力用户接口部件。如所示和所述的，能够点火的部件被安全地容纳，以便防爆外壳100内的火焰或爆炸不会逸到周围的环境，并且无需艰难和昂贵地配置防爆外壳100的代价就可以安装非易燃部件，使得用户接口设备可由危险环境中的操作者访问，从而便于在危险环境中进行本地监视、测试和控制。

如先前所描述的，可以期望在危险环境中安装诸如LCD、按钮和开关之类的设备，而无需复杂和昂贵地安装被配置为使用这些设备的防爆外壳为代价。事实上，本领域普通技术人员理解的是，在特定环境下这样的安装可能根本是不可能的。因此，如上所述，防爆外壳100和能量限制栅102提供一种无需定制配置防爆外壳就在危险环境中，即在诸如图1的外壳104之类的非防爆外壳中安全地安装这些设备的机制。防爆外壳100和能量限制栅102的实施的一个示例是在位于危险环境中的ESD阀处安装本地控制面板。在很多典型安装中，ESD阀被安装而没有本地控制或监视，而是在远程用户接口处被监视。然而，可以期望的是，能够在ESD阀本身处对这些阀进行控制、监视和测试。为了操作、监视和控制ESD阀，本地控制面板需要将电源和通信链路连接到ESD阀，以交换控制信号。

参见图2，图2示出双电源本地控制面板200的实施例的功能框图。本地控制面板200可以包括通信电路系统202、开关和指示器204以及通信滤波器206。通信电路系统202可以包括处理和存储能力，以控制本地控制面板200的操作来进行必需或期望的监视或测试功能。因此，通信电路系统202可以包括合适的处理器、存储器设备以及与本地控制面板200的其它部件通信所必需的接口或I/O模块。开关和指示器204可以包括本地控制面板200处的操作者监视ESD阀的操作和对ESD阀进行测试或手工操作所必需的输入和输出设备。

在一个实施例中，开关和指示器204可以包括：独立开关，用于手工解扣ESD阀、用于重置ESD阀和用于启动ESD设备的部分冲程测试；以及例如LCD显示器或LED显示器的独立状态指示器，对应于开关并向用户提供各开关状态的可视指示或提供其它信息。开关以可操作的方式连接到通信电路系统202，使得通信电路系统202检测开关的开动，并产生待执行的相应功能，而指示器以可操作的方式连接到开关和/或通信电路系统202，使得指示器以合适的方式被点亮，以指示开关和ESD阀的状态。通信滤波器206以可操作的方式连接在通信电路系统202和ESD阀之间，并且被配置为便于控制面板200和ESD阀之间的通信。在一个实施例中，通信滤波器206被配置为经由半双工串行比特流与ESD阀通信。

如先前所描述的，本地控制面板200还需要电源来操作与该本地控制面板200相关联的部件。在示出的实施例中，本地控制面板200被配置为使得控制面板200可以由至少两个交替电力供应中的任一个来供电。根据ESD阀处的电力供应的实施和可用性，控制面板200可以由24伏DC电力供应供电，或者由用来控制ESD阀的控制环路供电。例如，系统可以使用承载在导线对上并具有DC基电流的4-20mA控制信号以及在某些情况下叠加在基电流上的诸如

的数字通信信号。因此，设备可以由控制信号的DC基电流供电，而非每个接收4-20mA控制信号的设备都具有独立的电源连接器，包括本地控制面板200也是如此。

由于任一电力输入均可用，因此本地控制面板200可以包括被配置为接收24伏DC电力输入的DC-DC电力转换器208以及被配置为接收4-20mA信号的环路电力转换器210。转换器208、210被配置为将相应的输入信号转换为适合于向本地控制面板200的部件供电的固定电压信号，并且这是本领域所公知的。为了向控制面板200的控制电路系统和其它部件提供可用的电力信号，本地控制面板200进一步包括从转换器208和210接收输出并具有连接通信电路系统202的输出端的电力选择开关212。电力选择开关212向本地控制面板200的通信电路系统202和其它部件提供电力输入中的一个可用电力输入。

按照所述配置，双电力供应本地控制面板200可以在不同的过程控制系统中实施，并且可以利用可用的电力输入，而不用以必需和昂贵地提供一种在系统或系统的一部分中不容易可行的电力输入为代价。因此，在从控制信号为设备供电的实施中，可以利用微量的现场布线安装本地控制面板200，而无需安装特定电力输入。此外，由于本地控制面板200的所有部件都通过电力选择开关212的输出供电，因此只需要单个导线对来向所有的本地控制面板200部件提供电力。

图3示出与具有能量限制栅102的防爆外壳100相结合的、在危险环境中本地控制面板200的实施。在该实施例中，由于必需确保危险环境中的本地控制面板的安全操作，因此本地控制面板200的部件可以划分在防爆外壳100和非防爆外壳104之间。因此，通信电路系统202、开关和指示器204、通信滤波器206以及电力选择开关212可以布置在非防爆外壳104内，并被配置为在能量限制栅102的电源电路112所提供的3伏DC额定输入电压下工作，而电力转换器208和210可以布置在防爆外壳100内。

在非防爆外壳104内，电力线126、128分别经由防爆符合连接器130、132进入，并且连接到电力选择开关212。所选择的电源通过电力选择开关212连接到通信电路系统202、开关和指示器204以及通信滤波器206，以提供必要的电力来操作部件。

在本地控制面板200的部件工作为监视ESD阀时，通信电路系统202经由通信滤波器206来与ESD阀通信。通信滤波器206经由独立防爆符合连接器138和独立外部连接能量电路134而通过防爆外壳100连接到ESD阀。此外，ESD阀还经由防爆符合连接器连接到防爆外壳100，并且与通信滤波器206相对应的外部连接能量电路134也布置在位于电力环路和熔丝之间的由虚线139指明的必要内部分隔区或空间。

本领域技术人员将理解，防爆外壳100和本地控制面板200的其它配置有可能提供对危险环境中的本地控制面板200的安全实施。例如，电力转换器208可以被配置为提供对该电源的可靠隔离，使得通过该通路提供的能量不能与从环路连接提供的能量组合。技术人员可以进一步认知到，在不脱离发明的精神和范围的情况下，也可以预料到防爆外壳100和本地控制面板200的另外替换配置。

图4中描绘了实施这里所公开的原理的另一替换配置。在该实施例中，没有防爆罩，但是整个危险区域的批准基于“增强安全性”标准，或者被本领域技术人员称为“Ex e.”。该实施例中的罩只需要与环境密封，不需要防爆。也就是说，在Ex e区300内的配线终端点处要求有特定空间(分隔区)。任何能够点火的电路系统完全以被封装的方式放置在Ex m区302内，诸如按钮和开关之类的切换元件位于没有能够点火的能量的Ex ib区304中。使用该实施例中的能量限制栅允许使用比它们的防爆对应物便宜得多且更小的普通切换元件。该实施例不需要分开的罩和防爆馈电通路。然而，设备的安全性是利用与其它实施例非常相似的整体能量限制方法来实现的，并提供相似的低成本利益，且在危险环境中更易于操纵指示器和开关。

通过实施具有防爆外壳100和能量限制栅102的本地控制面板200，有可能在安装ESD阀的危险环境中将本地控制面板200的高电力部件(转换器208、210)放入防爆外壳100中，而仍然在邻接的非防爆外壳104中提供低电力用户接口部件(通信电路系统202、开关和指示器204、通信滤波器206和电力选择开关212)。如以上所描述的，可以安全地容纳高电力部件并且安装低电力部件，而无需定制的防爆外壳，从而便于对危险环境中的ESD阀进行本地监视、测试和控制。

虽然已经参照意在仅作为示例性而非发明的限制的特定示例描述了发明，不过，对于本领域普通技术人员而言，显而易见的是，可以在不脱离发明的精神和范围的情况下，对所公开的实施例做出修改、增加或删除。

Claims (39)

1.一种防爆装置，包括：

防爆外壳；

防爆符合输入连接器，被布置为通过所述防爆外壳来承接将所述防爆装置连接到外部电源的导线；

防爆符合输出连接器，被布置为通过所述防爆外壳，并具有电压源线；

电压转换器，被布置在所述防爆外壳内，具有连接到所述防爆符合输入连接器的转换器输入端，并具有转换器输出端，其中所述电压转换器将来自所述外部电源的电压转换为小于或等于预定最大输出电压的转换器输出电压；和

能量限制栅，被布置在所述防爆外壳内，并具有以可操作的方式连接到所述转换器输出端的栅输入端和以可操作的方式连接到所述电压源线的栅输出端，所述能量限制栅包括将所述电压源线处的输出电压限制为小于或等于所述预定最大输出电压的限制电路。

2.根据权利要求1所述的防爆装置，其中所述限制电路包括电压限制器件，该电压限制器件布置在所述转换器输出端和公用线之间，在所述转换器输出电压超过所述预定最大输出电压时，所述电压限制器件将所述转换器输出端连接到所述公用线。

3.根据权利要求2所述的防爆装置，其中所述电压限制器件包括二极管。

4.根据权利要求2所述的防爆装置，其中所述电压限制器件包括冗余二极管。

5.根据权利要求2所述的防爆装置，其中所述电压限制器件包括齐纳二极管。

6.根据权利要求2所述的防爆装置，其中所述电压限制器件包括冗余齐纳二极管。

7.根据权利要求1所述的防爆装置，其中所述限制电路包括与所述转换器输出端相连接的电流限制器件，其中所述电流限制器件在来自所述转换器输出端的电流超过预定最大输出电流时以形成开路的方式工作。

8.根据权利要求7所述的防爆装置，其中所述电流限制器件包括熔丝。

9.根据权利要求1所述的防爆装置，包括：

另一防爆符合输入连接器，被布置为通过所述防爆外壳；

另一防爆符合输出连接器，被布置为通过所述防爆外壳；和

连接线，在所述另一防爆符合输入连接器与所述另一防爆符合输出连接器之间延伸，

其中所述能量限制栅包括另一限制电路，该另一限制电路以可操作的方式连接到所述连接线并被配置为将所述连接线的电压限制为小于或等于所述预定最大输出电压。

10.根据权利要求9所述的防爆装置，其中所述另一限制电路将所述连接线连接到所述栅输出端，以使所述连接线的电压不超过所述栅输出端处的输出电压。

11.根据权利要求10所述的防爆装置，其中所述另一限制电路包括将所述连接线连接到所述栅输出端的二极管。

12.根据权利要求9所述的防爆装置，其中所述另一限制电路将所述连接线连接到公用线，以使所述连接线的电压不降到所述公用线上的电压以下。

13.根据权利要求12所述的防爆装置，其中所述另一限制电路包括将所述连接线连接到所述公用线的二极管。

14.根据权利要求1所述的防爆装置，包括非防爆外壳，该非防爆外壳承接来自所述防爆外壳的所述电压源线，并将电仪器布置在其中且使该电仪器以可操作的方式连接到所述电压源线。

15.一种在没有本质安全栅且没有被防爆外壳完全包围的情况下在危险环境中操作系统和设备的方法，包括：

在防爆外壳内通过第一防爆符合输入连接器从外部电源接收输入电力信号；

在所述防爆外壳内将所述输入电力信号的电压转换为小于或等于预定最大输出电压的转换后的输出电压；

在所述转换后的输出电压大于所述预定最大输出电压时，在所述防爆外壳内将所述转换后的输出电压限制为小于所述预定最大输出电压；以及

通过所述防爆外壳的防爆符合输出连接器从所述防爆外壳输出已受限的转换后输出电压。

16.根据权利要求15所述的方法，其中限制所述转换后的输出电压包括在所述转换后的输出电压超过所述预定最大输出电压时，通过电路将所述转换后的输出电压连接到公用线。

17.根据权利要求16所述的方法，其中通过电路将所述转换后的输出电压连接到公用线包括通过二极管将所述转换后的输出电压连接到所述公用线。

18.根据权利要求16所述的方法，其中通过电路将所述转换后的输出电压连接到公用线包括通过冗余二极管将所述转换后的输出电压连接到所述公用线。

19.根据权利要求16所述的方法，其中通过电路将所述转换后的输出电压连接到公用线包括通过齐纳二极管将所述转换后的输出电压连接到所述公用线。

20.根据权利要求16所述的方法，其中通过电路将所述转换后的输出电压连接到公用线包括通过冗余齐纳二极管将所述转换后的输出电压连接到所述公用线。

21.根据权利要求15所述的方法，包括在与所述转换后的输出电压相关联的电流超过预定最大输出电流时，防止所述转换后的输出电压到达所述防爆符合输出连接器。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述在与所述转换后的输出电压相关联的电流超过预定最大输出电流时防止所述转换后的输出电压到达所述防爆符合输出连接器的步骤包括：在与所述转换后的输出电压相关联的电流超过所述预定最大输出电流时形成开路。

23.根据权利要求22所述的方法，其中形成开路包括使用熔丝以形成开路。

24.根据权利要求15所述的方法，其中所述防爆外壳包括另一防爆符合输入连接器、另一防爆符合输出连接器以及在所述另一防爆符合输入连接器与所述另一防爆符合输出连接器之间延伸的连接线，所述方法进一步包括将所述连接线上的电压限制为小于或等于所述预定最大输出电压。

25.根据权利要求24所述的方法，其中限制所述连接线上的电压包括将所述连接线连接到所述转换后的输出电压，以使所述连接线的电压不超过所述转换后的输出电压。

26.根据权利要求25所述的方法，其中将所述连接线连接到所述转换后的输出电压包括通过二极管将所述连接线连接到所述转换后的输出电压。

27.根据权利要求24所述的方法，包括以可操作的方式将所述连接线连接到公用线，以使所述连接线的电压不降到接地电压以下。

28.根据权利要求27所述的方法，其中以可操作的方式将所述连接线连接到公用线包括通过二极管将所述连接线连接到所述公用线。

29.根据权利要求15所述的方法，包括将来自所述防爆外壳的所述防爆符合输出连接器连接到非防爆外壳，以使布置在所述非防爆外壳内的电仪器以可操作的方式连接到所述防爆符合输出连接器。

30.一种用于位于危险环境中的过程控制设备的本地控制面板，包括：

防爆外壳；

防爆符合输入连接器，被布置为通过所述防爆外壳来承接将所述本地控制面板连接到外部电源的导线；

防爆符合输出连接器，被布置为通过所述防爆外壳，并具有电压源线；

非防爆外壳；

输入设备，被布置在所述非防爆外壳内，并被配置为从用户接收输入；

通信电路系统，被布置在所述非防爆外壳内，并以可操作的方式连接到所述输入设备，所述通信电路系统被配置为检测在所述输入设备处从用户接收的输入，并响应于检测到在所述输入设备处来自用户的输入而控制待由所述本地控制面板控制的过程控制设备的操作，其中所述电压源线延伸通过所述非防爆外壳的外壁，并且以可操作的方式连接到所述通信电路系统和所述输入设备；

连接线，以可操作方式连接到所述通信电路系统，并被配置为连接到待由所述本地控制面板控制的过程控制设备，所述连接线延伸通过所述非防爆外壳；和

电路系统，被布置在所述防爆外壳内，将来自所述外部电源的电压转换为小于或等于预定最大输出电压的转换器输出电压，在所述电压源线上输出所述转换器输出电压，并将所述电压源线处的输出电压限制为小于或等于所述预定最大输出电压。

31.根据权利要求30所述的本地控制面板，其中装在所述防爆外壳内的所述电路系统包括：

电压转换器，具有连接到所述防爆符合输入连接器的转换器输入端，并具有转换器输出端，其中所述电压转换器将来自所述外部电源的电压转换为小于或等于所述预定最大输出电压的转换器输出电压；和

能量限制栅，以可操作的方式连接到所述转换器输出端，并且栅输出端以可操作的方式连接到所述电压源线，所述能量限制栅包括将所述电压源线处的输出电压限制为小于或等于所述预定最大输出电压的限制电路。

32.根据权利要求31所述的本地控制面板，其中所述限制电路包括电压限制器件，该电压限制器件布置在所述转换器输出端和公用线之间，在转换器输出电压超过所述预定最大输出电压时，所述电压限制器件将所述转换器输出端连接到所述公用线。

33.根据权利要求31所述的本地控制面板，其中所述限制电路包括与所述转换器输出端相连接的电流限制器件，其中所述电流限制器件在来自所述转换器的电流超过预定最大输出电流时以形成开路的方式工作。

34.根据权利要求31所述的本地控制面板，其中所述防爆外壳包括另一防爆符合输入连接器和另一防爆符合输出连接器，其中所述连接线在所述另一防爆符合输入连接器与所述另一防爆符合输出连接器之间延伸，所述防爆外壳内的所述电路系统包括另一限制电路，该另一限制电路以可操作的方式连接到所述连接线并被配置为将所述连接线的电压限制为小于或等于所述预定最大输出电压。

35.根据权利要求34所述的本地控制面板，其中所述另一限制电路将所述连接线连接到所述栅输出端，以使所述连接线的电压不超过所述栅输出端处的输出电压。

36.根据权利要求34所述的本地控制面板，其中所述另一限制电路将所述连接线连接到公用线，以使所述连接线的电压不降到所述公用线上的电压以下。

37.根据权利要求31所述的本地控制面板，包括以可操作的方式连接到所述通信电路系统的输出设备，其中所述通信电路系统被配置为使所述输出设备输出待由所述本地控制面板控制的过程控制设备的状态的可视指示。

38.根据权利要求30所述的本地控制面板，包括：

另一防爆符合输入连接器，被布置为通过所述防爆外壳来承接将所述本地控制面板连接到另一外部电源的导线；

另一防爆符合输出连接器，被布置为通过所述防爆外壳，并具有另一电压源线；

另一电路系统，被布置在所述防爆外壳内，将来自所述另一外部电源的电压转换为小于或等于所述预定最大输出电压的另一转换器输出电压，在所述另一电压源线上输出所述另一转换器输出电压，并将所述另一电压源线处的输出电压限制为小于或等于所述预定最大输出电压；和

开关，被布置在所述非防爆外壳内，并且以可操作的方式连接到所述电压源线、所述通信电路系统和所述输入设备，其中所述开关以可操作的方式交替地将所述电压源线中的一条电压源线连接到所述通信电路系统和所述输入设备。

39.根据权利要求30所述的本地控制面板，其中所述通信电路系统被配置为响应于检测到所述输入设备处的输入而控制紧急停机阀的运行。

Images