CN102695386A - 用于过程现场总线的冗余功率调节器的din导轨可安装基座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化的DIN导轨安装基座，该基座包括由塑料壳体构成的两件式本体和具有两块垂直间隔开的电路板的一体式电路板组件。电路板的边缘装配到形成于壳体的内表面上的内部凹槽内以将组件垂直定位在壳体内。设置在壳体内的凹槽内的对准肋部延伸到在该凹槽内的电路板边缘内形成的凹部，以沿凹槽将该组件纵向地定位在本体内。

Description

用于过程现场总线的冗余功率调节器的DIN导轨可安装基座

技术领域

本发明涉及一种功率调节基座，该基座向由一个或多个主机设备(分布式控制系统)、传感器和/或执行器构成的双绞线过程现场总线网络提供冗余、隔离和调节过的功率。

背景技术

传统的用于过程现场总线的功率调节基座堆叠在一起并安装于DIN导轨上。电源总线延伸经过基座并连接到远供电源以向每个基座供电，以操作现场总线。

每个基座具有中空的塑料本体和位于本体内的电子部件。本体内的部件与外部部件电连接，外部部件包括电源模块、现场总线配线、电源引线和安装于DIN导轨上的相邻基座。

需要紧凑的过程现场总线基座，其中电路部件紧密地一起装配在适当的位置，以与外部部件电连接。

发明内容

公开的基座提供用于两个功率隔离模块的安装与连接。基座具有用于两根电源总线、两个主机设备、用于传感器和执行器的一条主干线、继电器警报回路和接地的现场配线的端子块；用于接纳两个功率隔离模块的对接连接器；以及用于电源总线和继电器警报回路的卡缘连接件，这些卡缘连接件提供相邻基座之间的功率和警报总线连接。为了便于配线，现场配线的端子块是可插拔的。功率隔离模块可在实时操作时交换(可热交换)，这种操作允许每次更换一个模块，而不破坏过程现场总线的操作。桥接连接器可安装在基座之间的卡缘电源和继电器警报连接件上，以便于在由多个基座和过程现场总线网络构成的设备中对大容量直流(DC)电源和继电器警报回路配线。

基座由容纳两电路板组件的中空塑料本体构成。电子部件和现场配线的端子块安装于电路板组件上。附加地，基座提供用于使基座与DIN导轨匹配和失匹配的机构以及用于安装塑料标记的装置，该装置可由使用者使用来对每个过程现场总线网络贴标签。

电路板组件内的电路板边缘装配到在壳体的内表面上形成的内部凹槽内以将组件垂直地定位在本体内。设置在壳体内的凹槽内的对准肋部延伸到在凹槽内的电路板边缘内形成的凹部中，以将整个组件纵向定位到本体内。使用对准凹槽和肋部来将组件定位在本体内允许将组件上的部件非常紧密和精确地定位到本体内。这确保基座是紧凑的且电路板组件上的电子部件适当地定位以形成与外部部件的电连接。

附图说明

图1是安装于DIN导轨上的基座的侧视图；

图2是安装于DIN导轨上的三个基座的俯视图；

图3是沿图2的线3-3剖取的剖视图；

图4是基座的分解立体图；

图5是沿图4的线5-5剖取的视图；

图6是图5的部分A的放大图；

图7是沿图4的线7-7剖取的视图；

图8是沿图4的线8-8剖取的电路板组件的侧视图；

图9是沿图8的线9-9剖取的剖视图；以及

图10是图8的俯视图。

具体实施方式

图1和图2示出安装于DIN导轨上的相似的过程现场总线基座10。两个隔离模块14可移除地安装于每个基座10上。图1中代表性地示出隔离模块14。

每个基座10包括通过将模制的塑料壳体18和20连结在一起而形成的中空塑料本体16。一体式电路板组件22精确地位于壳体18和20之间的本体16内部中。本体16形成用于接纳两个并排的隔离模块14的面向上的模块凹部24。DIN导轨钩部26和DIN导轨闭锁件28设置在每个基座10的底部上以允许基座10可移除地附连于导轨12上。

电路板组件22包括沿本体16的内部长度延伸的长形下电路板30和在板30上方间隔一短距离并位于凹部24下方的较短的上电路板32。电路板32通过位于板32一端部上的两个间隔/紧固构件34和位于板32的相对端部处的单个间隔/紧固构件36而安装于电路板30上。板32支承两个并排的多接触件电连接器38，电连接器的上端部穿过壳体18和20内的开口40和42通入模块凹部24。端子尾部44从连接器38向下延伸到板30上的焊盘。

如图10中所示，在端子46a上进行与过程现场总线网络的主干线的连接。在端子46b上进行电缆护套的连接。在端子46c上进行可选的接地连接。由端子47来提供与继电器警报回路的输入和输出连接以及功率隔离模块旁路连接。两对电源接触引脚54安装于图10中所示的板30的右端上。

两对电源接触焊盘56设置在具有连接的电路路径的下板30的每一侧上。参见图9。相邻组件上的电源接触焊盘56通过传统的桥接连接器(未示出)来连接，以形成沿堆叠的基座延伸的两根电源总线57。每根电源总线连接到每个基座10内的成对电源引脚54。焊盘56位于壳体18和20内的开口58和60的内部。

两个继电器接触焊盘62设置在板30的每一侧上、与引脚46相邻，以通过使用桥接连接器(未示出)形成延伸通过安装于DIN导轨12上的相邻基座10的警报电路回路。焊盘62位于壳体18和20内的开口64和66的内部。

两个解耦电感器68安装于下板30的顶部上、引脚47与上电路板32之间。电源总线57通过隔离模块14和电感器68连接到引脚46。

图5和7分别示出壳体20和18的内部侧壁。每个壳体18、20的内部侧壁包括位于凹部24下方、与端部52相邻的水平上电路板凹槽70。位于凹槽70下方的水平下电路板凹槽72在端部48和52之间延伸并包括多个间隔开的凹槽部段74。

两个相对的对准突起部或肋部76设置在上凹槽70内。参见图5、6和7。当电路板组件22安装在塑料本体16内时，肋部76装配到位于上电路板32的相对两个边缘上的凹部78内，以将电路板组件22纵向定位在本体内。

间隔开的互锁突起部80和82从壳体18的外侧向外延伸。间隔开的互锁凹部84和86延伸到壳体20的内侧内。从一个组件10延伸的突起部80和82装配到相邻组件10内的凹部84和86内以使组件在DIN导轨12上锁在一起。凹部84略长。突起部80和82贴合地装配到凹部84和86内。突起部80纵向较松地装配到凹部86内以适应模制公差。

多个锁定凸柱88从壳体20的内边缘向外延伸。对应的锁定凹部90设置在壳体18的内边缘内。

通过使上和下电路板30和32的相邻边缘分别安置于凹槽70和72内、并使凹槽70内的肋部或突起部76延伸到上电路板32的相邻侧的凹部78内来将电路板组件22的一侧定位到壳体18或20中一个壳体的内部内，从而将壳体18和20及组件22放置在一起以形成基座10。

随着电路板组件在其中一个壳体中的凹槽中在位，另一壳体运动成与电路板组件22的露出侧配合以将两块电路板的其它侧装配到另一壳体内的凹槽70和72内。上电路板32上的凹部78定位成与第二壳体内的凹槽70内的肋部76相对。然后，随着电路板30和32的边缘装配到凹槽70和72内，突起部76延伸到凹部78内，且壳体的内边缘彼此邻接，两个壳体一起运动成将凸柱88锁定到凹部90内以形成本体16。

如图3和4中所示，电路板组件22完全占据塑料本体16的内部。电路板完全横贯本体的宽度延伸。电路板30在本体的内部端部之间延伸。用于位于组件一端部处的最外部引脚46、47和位于电路板的相对端部上的最外部引脚50、51和54的外壳位于本体的内部端部处。这意味着重要的是电路板30在下凹槽70内精确地水平定位。

间隔/紧固构件34和36使上和下电路板32和30以沿纵向和垂向关于彼此正确的关系来精确地定位。当组件22定位在塑料本体16内时，尽管在壳体的模制、电路板的制造和电路板上部件的制造及安装方面存在固有的微小尺寸公差，但肋部76使上电路板32纵向精确定位，使得下电路板30处于本体内适当的纵向位置，其中下电路板的端部和安装于下电路上的部件位于用于紧密地装配在本体16内的位置。

每个基座10用于连接到引脚对46和50的过程现场总线。一个接地总线57向基座上的一个隔离模块14供DC电流。另一DC总线57向基座上的另一隔离模块供DC电流。隔离总线57延伸经过安装于DIN导轨上的所有基座10。通过连接到一个基座10内的两对电源接触引脚54的导线来向这些总线供DC电源。由总线57所供电的DC电压可通常在约18伏特到约30伏特的范围内变化。此电压由于现场总线之外的因素而变化。模块14隔离并调节输入电压以产生约28伏特的稳定DC输出电压。结合来自两个模块14的输出电压，且正极电压输出通过一个解耦电感器68馈送，而接地或负极电压输出通过另一解耦电感器68馈送。然后，这些输出馈送到与现场总线配线相连的引脚46和50。

基座上的每个隔离模块14具有独立于基座上的另一隔离模块而向连接到基座10的现场总线完全供电的足够容量。这意味着基座10上的两个隔离模块14中的一个的失效将不影响由基座所用的现场总线的操作。另一隔离模块将自动供电以操作现场总线。同样，模块14可以是热交换的。

每个模块14包括常闭的故障继电器，该故障继电器连接到基座10上另一模块内的继电器以及安装于DIN导轨12上另一基座10上的模块内的类似继电器。通过继电器接触焊盘62和相邻基座10上的桥接连接器连结焊盘62进行继电器之间的连接。

在隔离模块14失效且一个故障继电器断开的情况下，基座10上剩余的模块将继续用于现场总线，并将致动警报，以向操作者警示故障并启动失效模块14的调查和更换。警报将呈操作者面板上或控制站处的闪光灯或指示件的形式。

Claims (22)

1.一种用于过程现场总线的基座，所述基座包括：成对的长形并排塑料壳体，所述壳体连结在一起以形成本体，所述本体具有带有相对侧部的长形内部空间、沿所述内部侧部延伸的成对相对的平行上电路板凹槽以及在所述上电路板下方、沿所述内部侧面部延伸的成对相对的平行下电路板凹槽；一体式电路板组件，所述电路板组件包括上电路板、位于所述上电路板下方的下电路板以及连结到所述上和下电路板以使所述电路板相对于彼此保持间隔开、平行且固定的间隔件，每块电路板具有相对的和平行的边缘，其中，所述上电路板的所述边缘位于所述上电路板凹槽内，所述下电路板的所述边缘位于所述下电路板凹槽内；位于所述电路板边缘中的一个处的第一对准构件和位于所述凹槽中的一个处的第二对准构件，且所述第一和第二对准构件彼此配合；用于建立与过程现场总线的电连接的、所述电路板组件上的第一接触元件；以及用于建立与用于所述现场总线的DC电源的电连接的、所述电路板组件上的第二接触元件；其中所述凹槽使所述电路板组件在所述本体内垂直对准，并且所述对准构件使所述电路板组件在所述本体内水平对准。

2.如权利要求1所述的基座，其特征在于，所述对准构件包括第一凹口和第一肋部，所述第一肋部延伸到所述第一凹口内。

3.如权利要求2所述的基座，其特征在于，包括位于所述上电路板的边缘内的第二凹口以及位于接纳所述上电路板的所述边缘的所述凹槽内的第二肋部，所述第二肋部延伸到所述第二凹口内。

4.如权利要求3所述的基座，其特征在于，所述第一接触元件和第二接触元件位于所述下电路板上，且所述第二接触元件在所述下电路板的一个端部处。

5.如权利要求4所述的基座，其特征在于，包括位于所述下电路板上的第一和第二DC耦合电感器。

6.如权利要求5所述的基座，其特征在于，所述第一和第二DC耦合电感器沿所述下电路板间隔开。

7.如权利要求3所述的基座，其特征在于，包括用于对从所述第二接触元件供给到所述第一接触元件的功率进行调节的隔离模块。

8.如权利要求7所述的基座，其特征在于，所述隔离模块位于所述上电路板上。

9.如权利要求8所述的基座，其特征在于，包括位于所述上电路板上的第二隔离模块。

10.如权利要求9所述的基座，其特征在于，所述隔离模块并排地位于所述上电路板上。

11.如权利要求1所述的基座，其特征在于，包括DIN导轨钩部和DIN导轨闭锁件。

12.一种用于过程现场总线的基座，所述基座包括；

具有形成内部空间的两个相对构件的中空本体，所述本体具有相对的内部侧壁和沿每个内部侧壁延伸的第一凹槽，所述凹槽横贯所述本体内部彼此相对并彼此平行地延伸；

所述凹槽中的一个凹槽处的第一对准构件；

所述中空本体内的一体式电路板组件，所述电路板组件包括上电路板、平行于所述上电路板延伸的下电路板和用于将所述电路板固定起来的间隔/紧固构件，以及用于与现场总线电连接的第一接触元件、用于与用于所述现场总线的电源电连接的第二接触元件和所述第一接触元件和第二接触元件之间的解耦电感器装置，其中一块电路板具有相对的平行电路板边缘，且第二对准构件位于所述电路板边缘中的一个处，

所述电路板边缘装配到所述凹槽内以防止所述电路板组件沿垂直于所述凹槽的方向运动，且所述对准构件彼此配合以防止所述电路板组件沿所述凹槽方向运动，

其中两块电路板都定位在所述中空本体内。

13.如权利要求12所述的基座，其特征在于，每个相对构件包括中空壳体。

14.如权利要求12所述的基座，其特征在于，每个相对构件包括平行于所述第一凹槽延伸的第二凹槽，且另一电路板的所述边缘延伸到所述第二凹槽内。

15.如权利要求12所述的基座，其特征在于，所述第一对准构件包括所述一个凹槽内的肋部，且所述第二对准构件包括位于所述一个电路板边缘内的凹部，所述肋部延伸到所述凹部内。

16.如权利要求12所述的基座，其特征在于，所述本体包括用于隔离模块的模块凹部，所述第一电路板与所述凹部相邻，所述隔离模块位于所述模块凹部内并安装于所述第一电路板上，所述隔离模块调节供给到所述第一接触元件的功率。

17.如权利要求12所述的基座，其特征在于，所述下电路板沿所述内部空间的长度延伸并具有相对端部，所述第一接触元件和所述第二接触元件位于所述下电路板的所述端部上。

18.如权利要求17所述的基座，其特征在于，包括位于所述下电路板上、在所述上电路板一侧的两个解耦电感器，以及位于所述上电路板上的隔离模块。

19.一种用于过程现场总线的基座，所述基座包括；

具有形成内部空间的两个相对构件中空本体；

位于所述中空本体内的一体式电路板组件，所述电路板组件包括上电路板、平行于所述上电路板延伸的下电路板、用于将所述电路板固定起来的间隔/紧固构件，以及用于与现场总线电连接的第一接触元件、用于与用于所述现场总线的电源电连接的第二接触元件和所述第一和第二接触元件之间的解耦电感器装置；

所述电路板中的一块与一个相对构件之间的第一连接件，以使所述组件垂直地定位在所述内部空间内，

所述电路板中的一块与一个相对构件之间的第二连接件，以使所述组件水平地定位在所述内部空间内，

其中两块电路板都垂直地和水平地位于所述内部空间内且所述接触元件在用以使现场总线配线与电源配线配合的期望位置处。

20.如权利要求19中所述的基座，其特征在于，一个连接件包括一个相对构件的内表面上的凹槽或一个相对构件的所述内表面上的突起部。

21.如权利要求19中所述的基座，其特征在于，所述第一连接件和第二连接件位于所述相同的电路板处。

22.如权利要求19中所述的基座，其特征在于，所述第一连接件和第二连接件位于所述上电路板处。

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