CN102754392B

CN102754392B - 从两线回路供电的两线回路处理io传输器

Info

Publication number: CN102754392B
Application number: CN201080030834.7A
Authority: CN
Inventors: 阿龙·理查德·克赖德尔; 戴维斯·马修斯; 布莱恩·沃格特
Original assignee: Phoenix Electric Manufacturing Co
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG; Phoenix Electric Manufacturing Co
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: WO2011004253A1; DE112010002852T5; JO2723B1; DE112010002852B4; CN102754392A; RU2012104492A; US20110010476A1; RU2507695C2; US8180948B2

Abstract

一种通过两线处理回路供电并被配置为单个传输器的两线处理输入-输出(IO)传输器。该传输器包括：网关模块(100)和至少一个本地IO模块(200)。该网关模块(100)包括：第一电路，其构造为从两线处理回路专门对网关模块进行供电；第二电路，其构造为通过两线处理回路进行通信；以及第三电路，其构造用于通过与两线处理回路分开的本地总线(700)来与至少一个本地IO模块(200)进行通信。至少一个本地IO模块(200)包括：第一电路，其构造用于从两线处理回路专门对各个本地IO模块进行供电；第二电路，其构造用于通过本地总线(700)至少与网关模块进行通信；以及第三电路，其构造为与至少一个IO现场设备进行接口连接。

Description

从两线回路供电的两线回路处理IO传输器

技术领域

本发明涉及从两线回路供电的两线回路处理IO传输器。更具体地，本发明涉及至少包括两个可彼此连接的现场安装模块的从两线回路供电的两线回路处理IO传输器。

背景技术

一般来说，从两线回路供电的两线回路处理IO传输器被用于通过两线处理控制回路的两线回路来在处理控制与诸如致动器和传感器之类的输入和/或输出(IO)现场设备之间进行通信，从而控制和/或监测处理的IO点。

在这方面，IO传输器适用于在两线回路上操作，两线回路的通信类型与基金会现场总线(FOUNDATION Fieldbus)一致或者与Profibus-PA一致，但不限于这两种协议的总线。

基于上述内容，两线回路被普遍用于连接若干个IO传输器，从而通过与提供有各自的IO接口端口的传输器相连接的IO现场设备，来便于控制和监测工业处理的特定IO点。因而，传输器从两线处理控制回路接收电力并且适用于通过两线处理控制回路来与中央控制器(例如主机)进行通信。因此，对两线回路进行设计以便传输器从两线回路接收电力并且在两线回路上进行通信，其中对两线回路进行设计以便可以在不扰乱对连接到回路的所有传输器的电力供应的情况下进行通信。为了便于控制和监测这种处理的IO点，通常将传输器放置在实际工业处理的附近，并通过在两线回路上将数字化的数据传输到中央控制器来提供针对与连接到传输器的IO接口端口的IO现场设备相关联的多个处理变量的访问，该中央控制器(例如在控制室中)到处理的距离通常要大于传输器到处理的距离，如附图的图5中描述的示意图。

图5示出了全部与远在控制室中的中央控制器的公共两线回路相连接的三个传输器。每个传输器包括用于接口到特定的IO现场设备的IO现场设备接口端口，该IO现场设备接口端口用于对在将要被控制和监测的各个IO点上的与物理处理条件相关的电子信号进行操作和/或传输。在这方面，IO现场设备可以是诸如限制开关、阀门控制器、加热器、电动机、电平指示器以及其他IO现场设备之类的执行器或者传感器。因此，通过这样的传输器操作和/或传输的数据的种类，例如，可以是诸如与各个接口端口相连接的输入传感器现场设备之类的IO现场设备所接收到的温度数据、电平数据、和流量数据，也可以是与电动机之类的作为输出执行现场设备的IO现场设备相关的例如“停止数据”和“开始数据”之类的分立的输入和输出。根据现有技术，这三个传输器中的每一个都具有其自身的集成电源电路以通过两线回路接收电力。

中央控制器的位置距离实际的工业处理越远，则在两线回路的安装中需要建立更长的运行电缆。然而由于电缆阻抗并基于每一个传输器控制和监测IO点所必需的吸收电流和操作电压，依然限制了电缆运行的最大长度。

另外，能够添加到两线回路中的IO传输器的最大数目对两线回路系统提出了进一步的限制。通常地，中央控制器或主机以及受其控制的处理系统对于其能够连接的IO传输器的数目具有实际的限制。这样的实际限制通常大约是16个可连接的传输器。结果，这种约束也限制了通过与IO传输器相连接的IO现场设备而能够由单个两线回路所捕获(即控制和监测)的IO现场或者处理点的数目。因为这样，许多制造商提供这样的IO传输器，其中单个传输器中具有多个IO接口端口以在公共信道上对数据传输进行多路复用。在图6中示意举例图示出了这样的IO传输器。图6描述了连接到两线处理回路的两线回路的单个IO传输器，其用于从中央控制器接收电力以及用于与中央控制器进行通信，并且具有复用器用于在单个信道上对八个IO接口端口进行多路复用，并且具有单个或公共电源电路以及通信电路，单个或公共电源电路用于利用从两线回路接收的电力对全部八个IO接口端口进行全面地供电，通信电路用于执行整个通信。甚至将一个以上的复用器并入到单个IO传输器也是可能的，其中该单个IO传输器具有对整个传输器进行供电的单个或公共电源电路。例如在US 6,574,515中对于这样的具有对整个传输器进行供电的单个或公共电源电路的单个IO传输器给出了描述。

EP 2053 697和US 2009/0104814描述了公共背板类型的连接系统。

基于通过特定的协议(例如基于根据基金会现场总线(FOUNDATION Fieldbus)或根据Profibus-PA的通信协议类型，但也可以基于其他通信协议类型)进行操作的各个IO传输器的适应性，通常所使用的各个协议要求传输器保持从两线回路吸收恒定的电流。因此，由于现有的用于与IO现场设备进行接口连接的两线回路供电式IO传输器具有预定数目的IO端口，因此从两线回路中需要固定的电力消耗。然而，这样也限制了电缆运行的最大长度。

通过现有的IO传输器常导致的低效率的系统设计，将额外的限制不必要地施加给了用户。

例如，如果将IO传输器构造为两线回路供电的阀门耦合器，并且具有四个IO接口端口用于提供接口连接四个阀门的功能，那么根据现有技术这样的阀门耦合器从两线回路吸收与全部四个阀门进行接口连接所必须的电流。但是许多工业处理应用通常具有多于四个或少于四个的阀门。那么首先，在只需要连接三个阀门的情况下，阀门耦合器仍将会吸收接口连接到四个阀门所必需的电流，不论是否必需将第四个阀门通过IO传输器进行接口连接。因此在这种情况下所描述的IO传输器在使用上是没有效率的。

然而在工业处理应用的情况中，例如需要接口连接五个阀门，那么需要第二个上述类型的传输器从而将全部五个阀门连接到两线回路。除了根据需求对八个阀门接口端口而不是仅仅五个阀门接口端口进行供电的低效率，这两个IO传输器还必需被委托给中央控制器以用于对阀门进行操作，因此增加了连接到控制器的IO传输器的数目。因为由控制器施加的与能够添加到两线回路中的IO传输器的最大数目有关的实际限制，所以这里描述的IO传输器，即具有四个IO阀门接口端口的IO传输器，即使在这种情况下，也并非理想地匹配。

结果，在当今的大型处理安装中，低效率和挑战可能导致不必要的复杂性和成本。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种两线回路供电式IO传输器，其仅仅消耗必需的低电力从而实现更大的最大电缆运行长度。

本发明的另一个方面在于提供一种两线回路供电式IO传输器，用于在对信号进行多路复用过程中实现更高效率。

在一个实施例中，本发明提供了一种通过两线处理回路供电并构造作为单个传输器的两线处理输入-输出(“IO”)传输器。该传输器包括网关模块和至少一个本地IO模块。该网关模块包括：第一电路，其构造为从两线处理回路专门对网关模块进行供电，而不从两线处理回路对任何其他模块进行供电；第二电路，其构造为通过两线处理回路进行通信；以及第三电路，其构造为通过与两线处理回路分开的本地总线来与至少一个本地IO模块进行通信。至少一个本地IO模块中的每一个包括：第一电路，其构造为从两线处理回路专门对各个本地IO模块进行供电，而不从两线处理回路对任何其他模块进行供电；第二电路，其用于通过本地总线至少与网关模块进行通信；以及第三电路，其配置为与至少一个IO现场设备进行接口连接。

附图说明

基于示例性实施例并结合附图，下面对其他的特征和优势进行描述，其中：

图1是根据本发明的一个示例性实施例的并入到从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器中的网关模块的框图；该网关模块包括：从两线处理回路专门对该网关模块进行供电而不从两线处理回路对任何其他模块进行供电的电路、在两线处理回路上进行通信的电路、以及在与两线回路分开的本地总线上与若干个IO模块进行通信的电路；

图2是根据本发明的一个示例性实施例的并入到从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器中的IO模块的框图；该IO模块包括：从两线处理回路专门对该IO模块进行供电而不从两线处理回路对任何其他模块进行供电的电路、在与两线回路分开的本地总线上至少与网关模块进行通信的电路、以及与至少一个IO现场设备进行接口连接的电路；

图3是根据本发明的一个实施例从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器的简视图，该从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器通过如图1和图2中的一个网关模块和五个IO模块构成，并且可以随时通过增加另外的IO模块进行扩展；

图4是根据本发明的一个实施例从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器的框图，该从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器具有适用于与基金会现场总线(FF)处理控制系统的两线回路进行接口连接的网关模块，以及具有三个IO模块，每一个IO模块提供有复用的IO接口端口用于与IO现场设备进行接口连接，通过公共背板类型连接系统将所有的模块模块化地相互连接；

图5示出了根据现有技术的三个IO传输器的框图，该三个IO传输器的每一个都与中央控制器的公共两线回路相连接，以用于分别地从中央控制器接收电力，并且与位于远距离的控制室中的中央控制器分别进行通信；以及

图6是根据现有技术对单个IO传输器进行描述的框图，该IO传输器与两线回路相连接并用于从中央控制器接收电力以及用于与中央控制器进行通信；该IO传输器具有复用器，其用于在单个信道上对八个IO接口端口进行多路复用；以及具有单个或公共电源电路和通信电路，其中单个或公共电源电路使用从两线回路上接收到的电力来对全部八个IO接口端口进行专门供电和通信，并且通信电路用于处理整个通信和数据传输。

具体实施方式

提供了一种从两线回路供电的两线回路处理IO传输器，使所述IO传输器用作单个传输器并且包括至少两个模块。将第一模块设计为网关模块，并且将至少一个另一个模块设计为本地IO模块。网关模块包括从两线处理回路对该网关模块进行供电而不从两线处理回路对任何其他模块进行供电的电路、在两线处理回路上进行通信的电路、以及通过与两线回路分开的本地总线来与若干个IO模块进行通信的电路，其中若干个IO模块的每一个包括从两线处理回路专门对该IO模块进行供电而不从两线处理回路对任何其他模块进行供电的电路、通过与两线回路分开的本地总线至少与一个网关模块进行通信的电路、以及与至少一个IO现场设备进行接口连接的电路。

因此，本发明的优点在于允许用户定制从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器，从而处理特定应用的需求以及根据处理变化中的需求按比例地调节从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器的容量。通过提供这样从两线回路供电的定制的模块化的两线回路处理IO传输器，使其包括一个网关模块用于与两线处理回路进行接口连接以及包括用户选择数量的IO模块用于与IO现场设备进行接口连接，其中每一个模块具有自己的供电电路，一个人可以灵活地选择通过从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器进行多路复用的IO接口端口的数目，使之能够构建具有精确地接口连接到例如三个或五个阀门这样的功能的从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器，因此使得电源效率和复用效率最大化。

本发明还通过仅模块化地构建从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器，提供了在与多种类型的IO现场设备(例如3个阀门以及2个温度IO现场设备)进行接口连接时的灵活性，将所述单个两线回路处理IO传输器构建为包括一个网关模块和至少一个IO模块，该IO模块被构建作为IO阀门接口模块和至少一个构建作为IO温度接口模块的IO模块，从而能够对3个阀门接口端口和2个温度接口端口进行多路复用。另外，在处理已经被委托并在操作之后，如果需要加入另外的IO现场设备从而通过两线回路获取更多的IO处理点，那么需要另外的接口端口，例如另外两个温度接口端口，并且可以在任何时候将各个IO模块加入到从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器，从而提高其容量。

此外，IO模块可以包括一个或者多个IO接口端口，甚至具有电气连接到多个IO接口端口的复用器，该复用器用于对由单个IO模块在公共信道上的数据传输进行多路复用。

因此本发明提供了从两线回路供电的两线回路处理IO传输器的构建方式所产生的使得效率最大化的优点。结果，本发明模块化地建立从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器解决了由于无用的复杂性和/或IO接口端口造成的不适当或者电源浪费的问题，并且减少了用于获取IO处理点所需要的IO传输器的数目。IO传输器因此在两线回路中用作具有可定制的功能以及可按比例调整的特性的单个两线回路供电式IO处理器，这是通过对不同的模块进行功能性的分配来实现。

后续的描述是关于根据本发明从两线回路供电的两线回路处理IO传输器的实施例，其中IO传输器包括至少两个彼此连接并意图用于工业处理中的现场安装模块。

如图3和图4中所能看到的，每一个附图图示出了根据本发明的单个传输器的实施例，发明的从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器300或400通过模块化的系统来建立，其中模块化的系统包括一组模块，其允许用户构建单个可定制的可按比例调整两线处理IO传输器，该两线处理IO传输器为回路供电式、并从两线回路接收电力并且在两线回路上与中央控制器(未在图3和图4中示出)进行通信。因此，对两线回路进行设计以便传输器从两线回路接收电力并且在两线回路上进行通信，其中将两线回路设计为可以在不扰乱电力供应的情况下进行通信。

用于建立传输器的模块包括两个基本类型。第一种类型如图1所示，其中示出了网关模块100的实施例。网关模块100包括构建用于通过两线回路与中央控制器(未在图1中示出)进行通信的电路101，以及构建用于从两线回路专门对网关模块100进行供电而不从两线处理回路对任何其他模块进行供电的本地电路102。被构建的电路优选地在通信类型为根据基金会现场总线或者根据Profibus-PA的两线回路上操作，但不限于根据这两种总线的通信类型。此外，网关模块100具有通过通信总线与0到N个IO模块进行通信的电路103，其中通信总线为与两线回路分开的本地总线并且可以是私有通信总线700。电路10 1和电路103是相互连接的，用于组织网关模块100和中央控制器之间的通信以及网关模块100和0到N个IO模块之间的通信。

在图2中示出了第二种类型，其中示出了IO模块200的实施例。IO模块200包括构建用于与至少一个IO现场设备800进行通信的电路20 1，以及构建用于从两线回路对IO模块200进行供电而不从两线处理回路对任何其他模块进行供电的本地电路202。被构建本地电路202优选地在通信类型为根据基金会现场总线或者根据Profibus-PA的两线回路上操作，但不限于根据这两种总线的通信类型。此外，IO模块200具有通过通信总线至少与网关模块进行通信的电路203，其中通信总线为与两线回路分开的本地总线并可以是私有通信总线700。电路201和电路203是相互连接的，用于组织IO模块200和至少一个IO现场设备800之间的通信以及IO模块200至少和网关模块之间的通信。

需要提到的是，可以将IO模块200的电路201构建为用于与多种类型的IO现场设备进行接口连接，这些类型例如包括：一个或多个分立输入现场设备、一个或多个分立输出现场设备、一个或多个模拟输入现场设备、一个或多个模拟输出现场设备、或IO现场设备类型的任意组合。此外，可以将复用器并入到电路中从而在单个信道上对多个IO接口端口进行多路复用。

优选地，如下面更加详细的描述中，专门为模块200进行供电的电路202和至少与网关模块进行通信的电路203基本上与至少与一个IO现场设备800进行接口连接的电路20 1之间相互隔离。

根据本发明实施例使用这样基本类型的模块100和模块200用于建立从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器，这样的传输器能够被构造为单个可定制的从两线回路供电的两线回路处理IO传输器，从而满足具体的处理应用的需求。因此一个被适当构造的从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器包括通过通信总线彼此互相连接的一个网关模块100和可选数目的IO模块200的组合，从而网关模块可以处理来自这些IO模块以及发送到这些IO模块的数据，并且通过两线回路在传输器和中央控制器之间传输数据，并且每一个模块利用各自的本地电源电路通过两线回路接收电力。于是作为结果，可以根据用户的判断，原则上在任何时刻将IO模块加入可操作的单个传输器或者将IO模块从可操作的单个传输器中取走。因此，由此所得的单个传输器是单个两线回路处理IO传输器，其为可定制的，可按比例调整的以及回路供电式的。基于此，可以根据具体的应用需求对单个两线处理IO传输器进行优化，从而只消耗必须的电力并由此实现在对信号进行多路复用过程中的更高效率以及更长的最大电缆运行长度。

可定制的传输器允许用户对要被控制和监测的IO点的数量和类型进行定义，从而与各个IO现场设备进行通信，优选地通过多路复用，可以在用作两线回路上的单个传输器的同时通过两线回路对用于控制和监测的相关数据进行传输。这种可按比例调整的特性使得处理系统的定义能够向所需IO接口端口提供最大效率的电流吸收。

图3是根据本发明实施例从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器300的简视图，其中单个IO传输器300包括根据图1和图2的一个网关模块100和五个IO模块200，并且可以在任何时候通过增加另外的IO模块200进行扩展。三个IO模块200示例性地构建用于与阀门进行接口连接，并且两个IO模块200示例性地构建用于与耦合到不同的IO点的温度设备进行接口连接，将通过中央控制器(图中没有示出)获取这些IO点。通过与所有模块连接的作为私有通信总线700的公共通信总线来执行IO模块200和网关模块100之间的通信。根据描述，另外的IO模块，例如两个构建用于与温度设备进行接口连接的模块，可以被增加到单个传输器300中从而扩大获取IO点的容量。

图4示出了根据本发明的另一个模块化地建立和构建的从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器400的提议。模块化的IO传输器400构建用于例如根据基金会现场总线(FF)的两线回路上。因此，图4中描述的从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器400示出了以根据图1的网关模块100的类型为基础的网关模块401，以及以根据图2的IO模块200的类型为基础的一个或多个输入/输出或IO模块402、403、和404。模块401到404的每一个与两线回路的两条线F+和F-相连接，并与根据图4的与两线回路分开的串行通信总线这样的串行通信总线相连接。但是，可以使用公共物理总线连接系统，其包括数据线或线路与电源线，或者在一个连接系统中用于分开运送通信和电力的电路。对于这样的物理总线连接系统，可以使用例如在EP 2053697或者US 2009/0104814中描述的背板类型连接系统或者类似的连接系统。因此根据本发明实施例，可以使用例如在EP 2053697或US 2009/0104814中描述的物理连接系统(在图4中称为“T-BUS”)，该物理连接系统可以为与其连接的所有模块提供电力并在所述模块之间传递数据。如果一个模块从T-BUS中拆下，那么余下的模块之间的电源供给以及数据传输连接依然存在。因此，如果T-BUS被用于提供与两线回路分开的通信总线，那么可以很容易地将两线回路的两条线F+和F-与T-BUS的电源供给线相连接，并且将标记为SER+和SER-的T-BUS电线用于传输数据。基于应用的特定需求，如图4中描述的T-BUS的第五条线SH可以被用于例如同步或者不被使用。

每一个模块包含其自身的本地电源电路405或406(如图4中分别设计的电源模块)，并且从两线回路中吸收其自身必须的电力。因此将每一个本地电源电路405或406电气连接到线路F+和F-。每一个模块包含如图4中分别设计用于串行通信的其自身的通信电路407或408，并且通过使用串行通信总线经由与其分别电气连接的线路SER+和SER-来与单个传输器的其他模块进行通信。只有网关模块401通过两线回路提供与中央控制器或主机的接口连接并提供与中央控制器或主机的通信。

因此，如图4中描述的IO传输器400，是模块化地建立并且在两线回路上用做从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器，其具有网关模块401用于对来自或者发送到用户定义的输入和/或输出(IO)模块组合的数据进行处理。每一个模块具有用于用户的本地指示器，例如LCD(液晶显示)，用于将正确或者错误的功能本地化地指示给用户。该IO模块可以根据用户的判断被加入到操作中或者从操作中移除。这种构架提供了一种可定制的、可按比例调整的从两线回路供电的单个两线回路处理IO传输器。

具体地说，除了耦合到两线回路的电源模块405以及除了和若干个IO模块进行通信的串行通信电路407，网关模块401还包括在两线处理回路上与控制器进行通信的电路。根据图4，所述在两线处理回路上与控制器进行通信的电路包括耦合到两线控制回路并适用于回路上的双相通信的回路通信器409。回路通信器409可以包括诸如基金会现场总线通信控制器或者类似的之类的通信设备，并且可以包括合适的隔离电路用于遵守内在安全要求。回路通信器409以及与多个IO模块进行通信的串行通信电路407通过控制器410彼此连接，用于组织整个通信以及基于通过处理回路和/或通过IO模块收到的信息来提供要被转发的配置信息。为了对整个网关模块401进行供电，将电源模块405电气连接到回路通信器409、控制器410和串行通信电路407。在这点上，优选地，至少通过对应的电源隔离器来提供这些实体之间的每一个连接，其中电源隔离器是在图4中标记为ISO的例如变压器或任何合适的设备。需要提到的是，如果基于应用的需求合适的话，甚至可以将通信隔离器与各个电源隔离器在一个电路中合并到一起。因此，电子隔离ISO确保避免了不必要的回路错误。为了网关模块401的向用户提供的正确或者错误功能的信号，将LCD发信号设备耦合到控制器410。

根据图4的IO模块的示例包括：数字输入模块402，其具有构建用于与特定的IO现场设备进行接口连接并且提供四个数字输入接口端口4DI的电路414；数字输出模块403，其具有构建用于与特定的IO现场设备进行接口连接并且提供四个数字输出接口端口4DO的电路415；以及模拟输入模块404(诸如温度输入模块之类)，其具有构建用于与特定的温度现场设备进行接口连接并且提供例如两个模拟输入接口端口2TEMP的电路416。因此IO模块与处理进行接口连接从而接收各种现场输入(例如来自与IO模块402的电路414相连接的附近的传感器，或来自与IO模块404的电路416相连接的热电偶器的现场输入)，并且提供处理控制和数据输出(例如通过连接到IO模块403的电路415的阀门致动器)，从而控制和监测多个IO处理点。

更具体地，除了耦合到两线回路的本地电源模块406、除了至少和网关模块410进行通信的串行通信电路408、以及除了构成为与特定的IO现场设备接口连接的电路414、415、416以外，每一个IO模块402、403、404还仅包括本地控制器411、412、413，而没有类似于网关模块410的回路通信器来与回路进行通信。每一个本地控制器411、412、413被连接到各个串行通信电路408以及连接到各个本地电源模块或电路406。因此每一个IO模块402、403、404由通过两线回路接收电力的其自身的本地电源模块或电路406进行供电。

另外，IO模块402、403、404各自的电路414、415、和/或416可以可选地构建用于与不同的IO现场设备类型进行接口连接，这些类型包括例如，一个或多个分立输入现场设备、一个或多个分立输出现场设备、一个或多个模拟输入现场设备、一个或多个模拟输出现场设备、或IO现场设备类型的任意组合。此外，可以将复用器并入到电路414、415、和/或416中从而在单个信道上对多个IO接口端口进行多路复用。

此外，IO模块402、403或404与网关模块401之间的通信通过串行通信总线得到保证，因为每一个单独的串行通信电路408或者407被连接到通信总线的两个线路SER+和SER-。

关于这点，每一个串行通信电路407和408适用于通过通信总线进行的双向通信。每一个本地控制器411、412、413被设计用于本地化地组织各个IO模块402、403或404的通信并且还可以基于通过通信总线和/或者通过电路414、415、或416接收的信息来提供要转发的处理的信息。

另外，由于IO模块402、403和404的本地控制器411、412和413的诸如本地控制之类的许多应用，所以可以通过容易地改变本地控制器的固件来提供输入和/或输出处理。结果，由于各个本地控制器411、412和413，可以通过经串行通信总线与其他的每个IO模块进行通信以及在IO模块彼此之间进行通信的容量而不需要总是并入网关模块410就能对IO模块402、403和404补充。

再者，至少通过对应的电源隔离器(例如变压器或者任何合适的设备，在图4中标记为ISO)，在本地控制器411、412或413、各个串行通信电路408以及各个本地电源模块或电路406之间提供IO模块402、403和404的连接。这里提到有甚至可以将通信隔离器与各自的电源隔离器在单个电路中合并到一起，如果基于应用的需求这样是合适的。因此，根据描述的本发明实施例，甚至通过电路4 14、415、或416提供的与IO现场进行接口连接的IO模块都基本上与两线回路相互隔离。因此，对于每一个IO模块，专门对自身进行供电的电路和至少与网关模块进行通信的电路都基本上与接口连接到至少一个IO现场设备的电路之间是隔离的。为了将IO模块402、403和404的正确或者错误的功能本地化地指示给用户，将LCD指示设备分别耦合到控制器411、412或414。

如所提到的内容，如果将诸如参考的T-BUS系统之类的连接系统用于提供通信总线，其连接的所有模块可以在所述模块之间传输数据，并且可以由通过电气连接到总线电源线或者电线的两线回路的两个电线所接收到的电力来供电。因此，在物理连接系统的公共部分中，只需要一个网关模块401，并且原则上，通过使用如EP 2053 697或US 2009/0104814中描述的对应的T-BUS连接器(图中未示出)，可以添加根据本发明的任何附加的IO模块从而延长公共T-BUS部分。

因此，如果网关模块401的控制器4 10可以控制最大数目的IO模块之间的通信并且已经达到了这样的IO模块的最大数目，那么可以将另外一个必须的网关模块耦合到两线回路从而启动新的公共T-BUS部分。

本发明不限于这里描述的实施例，应当对所附权利要求进行参考。

Claims

1.一种通过两线处理回路供电并被配置为单个传输器的两线处理输入-输出传输器（300，400），该传输器包括：

网关模块（100，401）；以及

至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404），

本地总线（700），其构造用于将所述网关模块（100，401）和所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）彼此互连；

所述网关模块（200，402，403，404）包括：第一电路（102），其构造用于从两线处理回路专门对网关模块（100，401）进行供电；第二电路（101），其构造用于通过两线处理回路进行通信；以及第三电路（103），其构造用于通过与两线处理回路分开的所述本地总线（700）来与至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）进行通信；

所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）中的每一个包括：第一电路（202），其构造用于从两线处理回路专门对各个本地输入-输出模块（200，402，403，404）进行供电；第二电路（203），其构造用于通过本地总线（700）至少与网关模块（100，401）进行通信；以及第三电路（201），其构造为与至少一个输入-输出现场设备（800）进行接口连接，

其中所述网关模块（100，401）的第一电路（102）进一步构造为除了网关模块（100，401）之外的其他模块不通过所述网关模块（100）的第一电路（102）从两线处理回路供电，以及其中所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）的第一电路（202）进一步配置为除了所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）之外的其他模块不通过所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）的第一电路（202）从两线处理回路供电。

2.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）中的每一个的第三电路（201）实质上与两线处理回路相隔离。

3.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中将所述网关模块（100，401）的第一电路（102）和所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）中的每一个的第一电路（202）构造为在利用基金会现场总线或Profibus-PA协议中的至少一种的两线回路上进行操作。

4.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中所述网关模块（100，401）的第二电路（101）被构造为在利用基金会现场总线或Profibus-PA协议中的至少一种的两线回路上进行操作。

5.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中将所述网关模块的第三电路（103）和所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）中的每一个的第二电路（203）的每一个构造为通过作为所述本地总线的公共通信总线进行通信。

6.如权利要求5所述的传输器（300，400），其中所述公共通信总线包括串行通信总线。

7.如权利要求6所述的传输器（300，400），还包括背板连接系统，其构造用于通过串行通信总线进行通信传输。

8.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中将所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）中的每一个的第三电路（201）构造为与模拟输入现场设备、分立输入现场设备、模拟输出现场设备以及分立输出现场设备中的至少一个进行接口连接。

9.如权利要求8所述的传输器（300，400），其中所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）中的每一个的第三电路（201）包括复用器，该复用器构造用于将多个输入-输出接口端口多路复用到单个信道上。

10.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中对所述网关模块（100，401）的第二电路（101）和第三电路（103）进行耦合从而对通信进行处理。

11.如权利要求10所述的传输器（300，400），其中通过控制器（410）对所述网关模块（100，401）的第二电路（101）和第三电路（103）进行耦合。

12.如权利要求11所述的传输器（300，400），其中将所述网关模块（100，401）的第二电路（101）和控制器（410）电气耦合到所述网关模块的第一电路（102）。

13.如权利要求12所述的传输器（300，400），其中电气耦合包括电源隔离器。

14.如权利要求13所述的传输器（300，400），其中将通信隔离器和电源隔离器集成到一个电路中。

15.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中将所述网关模块（100，401）的第二电路（101）构造为与中央处理控制器进行通信。

16.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中所述网关模块（100，401）的第二电路（101）包括耦合到两线处理回路的回路通信器，并被构造用于在两线处理回路上进行双向通信。

17.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）中的每一个包括本地控制器（411，412，413），其耦合到各个本地输入-输出模块（200，402，403，404）的第一电路、第二电路、和第三电路。

18.如权利要求17所述的传输器（300，400），其中将本地控制器（411，412，413）构造用于补充所述网关模块（100，401）的第三电路（407）。

19.如权利要求17所述的传输器（300，400），其中本地控制器（411，412，413）到至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）中的每一个的第一电路、第二电路（202，203）的耦合包括电源隔离器。

20.如权利要求6所述的传输器（300，400），其中构造为通过串行通信总线进行通信传输的物理连接系统的公共部分要求单个的网关模块（100，401）。

21.如权利要求21所述的传输器（300，400），其中传输器（300，400）被构造为接收另外的本地输入-输出模块（200，402，403，404）从而扩展物理连接系统的公共部分。

22.如权利要求1所述的传输器（300，400），其中所述至少一个本地输入-输出模块（200，402，403，404）中的每一个的第一电路和第二电路（202，203）实质上与各个本地输入-输出模块（200，402，403，404）的第三电路相隔离。