CN103687398B - 具有改进接线端的现场装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种现场装置。现场装置包括被配置成连接到换能器的现场装置电子元件。多个接线端连接到现场装置电子元件并且被配置成将现场装置连接到过程通信回路以允许现场装置在过程通信回路上通信。所述多个接线端的每一个被配置为支持多种导体连接类型。

Description

具有改进接线端的现场装置

技术领域

本申请的实施例一般地涉及工业控制或过程监控系统，并且特别地，涉及一种现场装置。

背景技术

在工业环境中，控制系统用于监视和控制的工业和化学过程等中的存量(inventory)。通常情况下，控制系统使用现场装置执行这些功能，现场装置分布在工业过程中的关键位置处，并且由过程控制回路连接到在控制室内的控制电路。术语“现场装置”是指在分布式控制或过程监控系统中执行功能的任何装置，包括在测量、控制和监测工业过程中使用的所有装置。

现场装置由过程控制和测量工业使用，用于各种各样的目的。一般地，这样的装置具有现场硬化外壳，使得它们可以被安装在室外，在相对恶劣的环境中，并且能够承受温度、湿度、振动、机械冲击等极端气候。这些现场装置典型地可以以相对低的功率工作。例如，目前可使用的现场装置从已知的4-20mA回路接收它们的全部工作功率。

一些现场装置包括换能器。换能器被理解为是指基于物理输入产生电输出的装置或基于电输入产生物理输出的装置。典型地，换能器将输入变换成具有不同的形式的输出。换能器的类型包括各种分析装置、压力传感器、热敏电阻、热电偶、应变计、流量传感器、定位器、致动器、电磁阀、指示灯和其他类似物。

典型地，每个现场装置包括用于与过程控制室或在过程控制回路上的其它电路通信的通信电路。在某些设施中，过程控制回路也用于传送稳定电流(regulated current)和/或电压到现场装置，用于给现场装置供电。

传统上，模拟现场装置已经由二线式过程控制电流回路连接到控制室，每个装置由单个二线式控制回路连接到控制室。通常情况下，在两条线之间保持电压差，对于模拟模式电压差在12-45伏的电压范围内，对于数字模式电压差在9-50伏的电压范围内。一些模拟现场装置通过将通过电流回路的电流调制成与检测的过程变量成比例的电流而发送信号到控制室。其他模拟现场装置可以在控制室的控制下通过控制通过回路的电流的大小而执行动作。一些过程控制回路还载送用于与现场装置通信的数字信号。数字通信允许比模拟通信更大程度的通信。此外，数字现场装置不需要用于每个现场装置的单独布线铺设。此外，进行数字通信的现场装置可以对控制室和/或现场装置作出响应和选择性地与控制室和/或现场装置进行通信。

发明内容

提供一种现场装置。现场装置包括被配置成连接到换能器的现场装置电子元件。多个接线端连接到现场装置电子元件并且被配置成将现场装置连接到过程通信回路以允许现场装置在过程通信回路上通信。所述多个接线端中的每一个被配置为支持多种导体连接类型。

附图说明

图1是特别地用于本发明的实施例的现场装置的示意图。

图2是诸如过程变量温度变送器之类的现场装置的示意图，具有根据本发明的实施例的改进的过程通信回路接线装置。

图3是根据本发明的实施例的回路接线装置的示意性分解图。

图4是根据本发明的实施例的、被修改以提供增强的导线夹紧的螺纹紧固件的示意图。

具体实施方式

图1是特别地用于本发明的实施例的现场装置的示意图。现场装置10包括现场硬化外壳12，在现场硬化外壳12内设置回路通信模块14、电源模块16、控制器18和换能器电路20。在现场装置10是过程变量变送器的实施例中，换能器电路20可以包括测量电路，如模数转换器。换能器电路20能够操作地连接到换能器22。换能器22可以设置为远离现场装置10，或者可以设置在现场装置10的外壳12之内。在一些实施例中，换能器22是传感器，该传感器提供与诸如过程流体温度或压力之类的过程变量有关的传感器输出。

回路通信模块14连接到多个导体接线装置(conductor termination)或接线端24、26，导体接线装置或接线端24、26使现场装置10能够连接到过程通信回路28。过程通信回路28是在现场装置10和其他装置之间在至少一个方向上提供通信的任何导体布置。现场装置10可以包括附加的接线端，如接线端30，以允许用于增强的局部相互作用的附加功能，如测试或诊断。在一些实施例中，回路通信模块14被配置成与过程通信回路28上的信号相互作用，并且将表示这种信号的信息提供给控制器18。此外，在一些实施例中，现场装置10能够完全由通过过程控制回路28接收到的能量供电。电源模块16被配置成接收这样的电源和调节该电源，用于供给到现场装置10的其他组件，如回路通信模块14、控制器18和换能器电路20。

控制器18优选是微处理器，微处理器被配置为执行编程指令以提供现场装置功能性。在现场装置10是过程变量变送器的实施例中，通过硬件、软件或两者将控制器18配置成与换能器电路20周期性相互作用以获得周期性过程变量测量值，并且提供关于这种测量值的信息到回路通信模块14，用于在过程控制回路28上通信。

目前，按照用于现场装置将被安装的位置的适当的标准进行导体到现场装置10的连接。例如，如果现场装置将被安装在如美国的管辖区，采用第一类型的导体连接类型。例如，平接线片(spade lug)连接到导线的剥离端(stripped end)。平接线片然后连接到现场装置上的螺纹接线端。然而，如果现场装置将被安装在另一个管辖区，如欧洲，则采用第二类型的导体连接类型。例如，在欧洲，导线的剥离端被简单地插入到接线端中，并且由固定螺丝夹在其中。由于用于不同管辖区的导体连接类型的不同要求，必须提供多个不同类型的现场装置连接。其结果是，为了本质上相同的目的，制造商提供具有不同类型导体连接类型的现场装置。这增加复杂性和成本，同时降低提供给终端用户的服务水平。此外，如果终端用户订购现场装置并且没有指定导线连接类型，或指定错误的导线连接类型，则用户会收到在遵守适用的管辖区的审批标准的同时不能物理连接到他们的有线过程控制回路的现场装置。

本发明的实施例提供具有多个回路接线装置(loop termination)的现场装置，其中每个回路接线装置具有多种导体连接类型。因此，制造商可以简单地提供具有根据本发明的实施例的回路接线装置的现场装置，并且终端用户不可能接收到对于其管辖区来说是错误的导体连接类型。这不仅提高用户的满意度，而且可以降低制造成本，因为在提供两种导体连接类型的单个设计上使设计标准化。

图2是诸如过程变量温度变送器之类的现场装置100的示意图，该现场装置100具有根据本发明的实施例的改进的通信回路接线端。过程变量温度变送器100包括变送器主体102，在变送器主体102内设置过程变量变送器电子元件，如上文关于图1描述的那些。变送器电子元件可以容纳在变送器主体102内，变送器主体102然后可以设置在坚固的外壳内，如头戴式外壳(head-mount enclosure)。如图2中所示，三个不同接线端设置在过程变量变送器100上。每一个这样的接线端包括两个可能的接线端类型。具体而言，螺纹紧固件104、106、108被设置为靠在夹板110和引线连接支架112上。每个这样的螺纹紧固件104、106、108还穿入对应的横向孔114、116、118中。这样的布置提供在根据本发明的实施例中非常有用的引线接线装置。具体来说，需要平接线片的导线接线装置可以连接在夹板110和引线连接支架112之间。代替地，如果管辖区要求欧洲风格的接线装置，则剥离线可以简单地插入横向孔114、116、118中，并且然后对应的螺纹紧固件104、106、108可以旋转以靠在剥离线上并保持剥离线。以这种方式，每个这样的螺纹紧固件用于平接线片和剥离线接线装置。此外，本发明的实施例提供非常紧凑的引线连接装置，这在现场装置安装在现场硬化外壳内时对于具有小的额外空间的现场装置是重要的。

图3是根据本发明的实施例的导线接线装置的示意的分解图。接线装置200包括导电块部件202，导电块部件202被焊接、焊合或以其他方式固定到电路板相邻表面204。块部件202包括横向孔206和螺纹通道208。螺纹通道208与横向孔206相交叉，并且具有内螺纹以接收螺纹紧固件212的外螺纹210。图3还示出引线连接支架112，引线连接支架112具有基部214和向上延伸的、倾斜的引线连接部216。向上延伸的、倾斜的引线连接部216包括一对孔218、220，该对孔被构造为接收诸如来自测试仪器或手持通信器的夹具。接线装置200还包括夹板222，夹板222具有从其向下延伸的一对倾斜臂224、226。夹板222包括孔228，孔228的尺寸形成为使螺纹紧固件212的外螺纹通过。在其中现场装置将平接线片一起使用的应用中，平接线片被夹紧在基部214和向下延伸的倾斜臂224、226之间。代替地，在导线是剥离线的实施例中，剥离线如箭头230所示插入横向孔206中。然后，螺纹紧固件212旋转使得底表面232被驱动以与剥离线接触。以这种方式，可以以极其紧凑的形状因素适应平接线片连接和剥离线连接二者。

图4是根据本发明的实施例的被修改以提供增强的导线夹紧的螺纹紧固件的示意图。紧固件350具有紧固件头部352，紧固件头部352被构造成接合合适的工具，如螺丝刀。紧固件350还包括外螺纹部354，外螺纹部354被螺纹地容纳在螺纹通道208内。但是，紧固件350还具有连接在底表面232处的可变形引线接合构件356。引线接合构件356被构造为接合引线，并且在紧固件350完全插入时在引线上提供相对固定的量的压力。引线接合构件356优选地由金属形成，并且是导电的。优选地，引线接合构件356由与形成紧固件350的其余部分相同的材料形成。此外，如果紧固件350的表面358在引线接合构件356被完全折叠之前靠在其最终位置上，则施加到剥离线的压力的量可以被保持在相对固定的范围内。这与底面232仅仅直接地靠在剥离线上的实施例相反。在这样的情况下，靠着剥离线所施加的作用力更高，因为作用力与施加到螺纹紧固件的转矩直接地相关。在其中使用引线接合构件356并且表面358在引线接合构件356被完全折叠之前到位(find home)的实施例中，则由构件356施加在剥离线上的压力的量与构件356的变形量、构建构件356的材料的杨氏模量及其几何形状相关。

虽然已经参照优选实施例描述本发明，但本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上作出更改。

Claims (13)

1.一种现场装置，包括：

被配置成连接到换能器的现场装置电子元件；

多个接线端，连接到现场装置电子元件，并且被配置成将现场装置连接到过程通信回路以允许现场装置在过程通信回路上通信；

其中，所述多个接线端中的每一个包括位于不同位置处的多种接线端类型，并且每种接线端类型被配置为支持一种导体连接类型；并且

每个接线端包括螺纹紧固件和块部件，该块部件包括横向孔和螺纹通道，所述横向孔的尺寸形成为接收剥离线，所述螺纹通道与所述横向孔相交叉并具有内螺纹以接收螺纹紧固件的外螺纹。

2.根据权利要求1所述的现场装置，其中，所述块部件是导电的。

3.根据权利要求1所述的现场装置，其中，所述块部件连接到印刷电路板。

4.根据权利要求1所述的现场装置，进一步包括设置在螺纹紧固件的头部和所述块部件之间的引线连接支架。

5.根据权利要求4所述的现场装置，进一步包括设置在所述头部和引线连接支架之间的夹板。

6.根据权利要求4所述的现场装置，其中，引线连接支架以一角度向上延伸，并且具有用于接收测试夹具的至少一个孔。

7.根据权利要求1所述的现场装置，其中，螺纹紧固件具有被配置成接合剥离线的底表面。

8.根据权利要求7所述的现场装置，其中，所述螺纹紧固件包括引线接合构件。

9.根据权利要求8所述的现场装置，其中，所述引线接合构件被构造成在螺纹紧固件拧紧在剥离线上时偏转。

10.根据权利要求9所述的现场装置，其中，引线接合构件是半圆形的。

11.根据权利要求1所述的现场装置，其中，现场装置完全通过所述多个接线端被供电。

12.根据权利要求1所述的现场装置，其中换能器是过程变量传感器，并且其中现场装置包括回路通信模块，回路通信模块能够操作地连接到所述多个接线端以在过程通信回路上传送来自过程变量传感器的表示过程变量测量值的信号。

13.根据权利要求1所述的现场装置，进一步包括包含现场电子元件的现场硬化外壳。