CN105372985B - 用于给现场设备自身可靠地、冗余地供电的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于给现场设备(3)自身可靠地、冗余地供电的系统，该系统具有在现场设备(3)的网络中的一个共同的限流电阻(21)并且具有冗余的供电单元(11、12)。提出了，在现场设备(3)的网络中设置有电流传感器(22)，该电流传感器的输出信号与在冗余的供电单元(11、12)中的可调节的电压源(111、121)连接。

Description

用于给现场设备自身可靠地、冗余地供电的系统

技术区域

本发明涉及一种在自动化技术中在防爆区域内给现场设备自身可靠地、冗余地供电的系统。

背景技术

所述类型的系统具有至少两个用于提供电流供应/电压供应的供电电路和一个用于自身可靠地功率限制由该供电电路给在防爆区域内的用电器输送电流的保护装置，其中，所述供电电路作为保护装置的部分分别具有用于调节电流和/或限制电流的装置。

这种系统是已知的并且在这样的设施中使用，在所述设施中，运行器件的部分在防爆区域内运行。供电设备可以集成到输入/输出模块中并且视为可编程存储的控制装置的外部计算单元和在防爆区域内的传感器和/或致动器之间的连接件。

在声明为防爆区域的设施部分中的运行器件必须满足欧洲标准EN 500 20中记载的确定的要求。在EN 500 20中列举的在有爆炸危险的区域内运行的运行器件的可行性是所谓的“自身可靠性”。在这里，输送的能量这样被限制，使得不能产生能点燃的火花。为了限制能量，不仅电流、而且电压必须被限制。能详细实现这点的可行性同样通过EN 500 20规定。

关于有爆炸危险的区域，在欧洲通常存在所谓的区域方面的区别。在这里，划分为区域0、区域1和区域2，其中，对于区域0得出最严苛的要求，因为在这里基于持续能爆炸的气氛。在这个区域内，只允许纯电阻性地限制电流。因此，仅认可电阻，但不认可用于限制电流的电子限制装置。也就是，在区域0中的防爆区域内应引导电流的输入/输出模块中，这个电流必须通过一个或多个电阻来限制，其中，所述一个或多个电阻同样必须满足确定的前提条件。

如果给所述输入/输出模块冗余地供电的话，输入/输出模块的功能性或可用性也能够在防爆区域内显著地扩大。也就是，也称为现场电路的、在防爆区域(区域0、1和2)内的电路连接于相同功能的至少两个供电电路，其中，一个供电电路是激活的并且第二供电电路处于预备中。如果在激活的设备中出现错误，则可以自动地切换到第二设备上，而不会发生对过程的重大故障。

不言而喻，即使在防爆区域内对输入/输出模块这样冗余地供电的情况下也必须满足相应的安全性要求、例如“自身可靠性”的安全级别。所述自身可靠性例如可以通过以下方式保持，即，在所述两个供电电路之间实施转换，从而相应仅一个供电电路与防爆区域连接。因此，不发生所述两个供电电路的有错误的并联，在该并联时，由于所述两个模块的电流累加而不再能得到“自身可靠性”，在实现该“自身可靠性”的情况下存在对所使用的转换装置的安全性要求。

因此，需要附加的部件，而这与结构方面的耗费和成本的增长相关联。用于冗余地供应电流-电压的系统本身可以这样设计，使得该系统至少允许在区域1和区域2中使用。

由德国实用新型DE 94 21 001 U1已知一种用于将冗余的组件与外部的通信接口电气耦合的连接单元，所述接口包括并联的可插入的单元，所述单元构造用于接纳限制电流的开关器件。

此外，由DE 101 35 980 C1已知一种用于将分散地并且靠近作业(prozessnah)地设置的现场设备连接于远程的中央装置的组件，该组件具有配置确定的插入单元，该插入单元适用于冗余地连接输入/输出组件并且在并联的情况下可以具有限流电阻。

两个已知的装置的共同之处在于，在冗余地连接输入/输出组件的情况下，虽然所述共同的限流电阻将现场电路中的电流限制到允许值，但在冗余的组件失灵时不再为所有应用情况提供对于运行所连接的现场设备所必需的供电电流强度。

此外，由DE 198 14 097C1已知一种用于给双线测量变换器冗余地供应电压的组件，其中，冗余的测量变换器供电单元通过二极管相互脱耦并且相应地仅一个测量变换器供电单元给双线测量变换器供电，而相应另外的测量变换器供电单元在功能监测模式中运行。不利的是，在供电的测量变换器供电单元失灵时需要切换到冗余的变送器供电单元上的切换程序。

最后，在经由一个共同的单个限流电阻给所连接的现场设备冗余地供电时可考虑，供电电路中的回路电流即使在冗余地供电时也能被限制到允许值，并且在现场设备侧的导体回路中的允许的短路情况下，在冗余的供电装置中单个限流电阻上的损耗功率导致在供电装置中的纯电阻性电流限制装置的不允许的过载。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种用于给现场设备冗余地供电的保护电路系统，该保护电路系统保护自身防止过载。

根据本发明，该任务利用按照本发明所述的措施得以解决：一种用于给现场设备自身可靠地、冗余地供应电流的系统，该系统具有在现场设备的网络中的一个共同的限流电阻并且具有冗余的供电单元，其中，在现场设备的网络中设置有电流传感器，该电流传感器的输出信号与在冗余的供电单元中的可调节的电压源连接。

本发明涉及一种用于给现场设备自身可靠地、冗余地供电的系统，该系统具有在现场设备的网络中的一个共同的限流电阻。

根据本发明，在现场设备的网络中设置有电流传感器，该电流传感器的输出信号与在两个冗余的供电单元中的可调节的电压源连接。

现场电路的借助于电流传感器检测的网络电流等于由各冗余的供电装置提供的部分电流的总电流，而与所述供电装置各自的电流强度无关。

只要现场电路的网络电流达到允许的极限值，在两个冗余的供电单元中的可调节的电压源就分别限制相应的供电单元的各自的输出电流，其方式是，降低在限流电阻上的电压降。在此，损耗功率分布到限流电阻上和在两个冗余的供电单元中的、可调节的电压源上。与此相应地，对于限流电阻来说允许如下的结构型式，该结构型式可以设置在小型化的壳体中。

以有利的方式，电流传感器在电流回路中的位置是可自由选择的。

在本发明的一个有利的扩展方案中，所述电流传感器构成在模拟的输入组件中，以检测由现场设备传递的、作为施加的电流的测量值。由此，可省去用于检测由现场设备接收的并且传递的测量值的单独器件。

在本发明的一个扩展方案中，所述电流传感器构造为沿流动方向的二极管。在此，该二极管的导通电压是用于现场电路的网络电流的量度。二极管的导通电压减小在限流电阻上的电压降并且在达到现场设备的网络电流的允许极限值的情况下为限流电阻去负载。

在本发明的一个备选的扩展方案中，所述电流传感器构造为电阻。在此，传感器电阻与限流电阻构成电阻网络，该电阻网络可以用于其他功能。由限流电阻和传感器电阻构成的总和是限制电流的。耗损功率分布到传感器电阻、限流电阻以及在两个冗余的供电单元中的可调节的电压源上。

附图说明

图1为用于给现场设备自身可靠地、冗余地供电的系统示意图。

具体实施方式

下面根据一个实施例详细说明本发明。在附图1中示出用于给现场设备3自身可靠地、冗余地供电的系统，该系统包括至少两个相同类型的供电单元11和12以及一个连接电路2。

每个供电单元11和12具有可调节的电压源111和121。供电单元11和12在输出侧与连接电路2连接并且电气地并联。

连接电路2具有限流电阻21、电流传感器22以及用于连接现场设备3的连接器件。连接电路2的电流传感器22与每个供电单元11和12的可调节的电压源111和121连接。

每个可调节的电压源111和121都具有测量放大器，在该测量放大器中将电流传感器22的测量值与参考值进行比较。在电流测量值大于参考值时而出现正的调节偏差的情况下，可调节的电压源111和121降低其输出电流并且因此降低回路电流。

在电流测量值小于参考值时而出现负的调节偏差时，可调节的电压源111和121输出预调节的运行电压。这种功能借助具有在反馈支路中的二极管的对参考电压进行负反馈的运算放大器达到。

在能量方面，在正常的运行状态期间可忽略二极管上的电压降，因为这个运行状态减小在限流电阻21上的不可避免的电压降。

在本发明的有利的构造方案中，连接电路2构成为根据DE 101 35980C1的配置确定的插入单元，该插入单元允许给同一现场设备3不仅单独地、而且冗余地供电。

其他实施方式可以具有其他适当的电流传感器。

附图标记列表

11、12 供电单元

111、121 电压源

2 连接电路

21 限流电阻

22 电流传感器

3 现场设备

Claims (3)

1.用于给现场设备(3)自身可靠地、冗余地供应电流的系统，该系统具有在现场设备(3)的网络中的一个共同的限流电阻(21)并且具有冗余的供电单元(11、12)，其特征在于，在现场设备(3)的网络中设置有电流传感器(22)，该电流传感器的输出信号与在冗余的供电单元(11、12)中的能调节的电压源(111、121)连接，其中，所述电流传感器(22)构成在模拟的输入组件中，以检测由现场设备(3)传递的、作为施加的电流的测量值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流传感器(22)构造为沿流动方向的二极管。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流传感器(22)构造为电阻。