DE19803543B4

DE19803543B4 - Elektrische Einrichtung für die Energie- und Datenübertragung in explosionsgefärdeten Bereichen

Info

Publication number: DE19803543B4
Application number: DE19803543A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Barlian; Rainer Lang; Alfred Böhm
Original assignee: Bartec Componenten und Systeme GmbH
Current assignee: Bartec Componenten und Systeme GmbH
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2018-01-31
Also published as: DE19803543A1

Abstract

Elektrische Einrichtung für die Energie- und Datenübertragung in explosionsgefährdeten Bereichen mit einer nicht eigensicheren Energieleitung und über eine nicht eigensichere oder eigensichere Datenleitung vernetzbare Teilnehmer, wobei
– den selbst leistungsunbegrenzten und im Sinne des Explosionsschutzes eigensicheren Teilnehmern ein oder mehrere Verteilergehäuse vorgeordnet sind,
– die Energieleitung und die Datenleitung in das Verteilergehäuse hineingeführt und jeweils an Verbindern der Zündschutzart „erhöhte Sicherheit" kontaktiert sind,
– zwischen dem Verteilergehäuse und den Teilnehmern über Buchsen-/ Steckergehäuse an die Teilnehmer kuppelbare Energieverteilerleitungen und Datenverteilerleitungen vorgesehen sind, die jeweils an den Verbindern der Zündschutzart „erhöhte Sicherheit" angeschlossen sind,
– die Energie- und Datenübertragung in den Steckergehäusen und/oder Buchsengehäusen galvanisch getrennt und durch entsprechende Vorgaben auf die zulässigen Werfe so begrenzt werden, dass sie der Zündschutzart der angeschlossenen Teilnehmer entsprechen,
– die Datenübertragung in den Steckergehäusen und/oder Buchsengehäusen umwandelbar ist.

Description

Elektrische Einrichtung für die Energie- und Datenübertragung in explosionsgefährdeten Bereichen
Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung für die Energie- und Datenübertragung in explosionsgefährdeten Bereichen.

Aus „Elektrotechnik für die Automatisierung 6-14. 06. 1996, Seiten 40-41" ist eine Einrichtung für explosionsgefährdete Bereiche bekannt, wobei nicht nur die Daten, sondern auch die Energie gemeinsam auf dem Buskabel transportiert werden. Die Verlegung des auch für den Energietransport zu benutzenden Buskabels im Ex-Bereich soll in erhöhter Schutzart „Eex e" erfolgen, wodurch eine Nichtbegrenzung der Energie auf dem Buskabel erreicht werden soll.

Aus „Automatisierungstechnische Praxis 33 (1991) 9, Seiten 469–473, Pinkowski: Untersuchung im Ex-Feldbus" ist eine Untersuchung bekannt, die sich mit den Einsatzbedingungen eines Feldbusses in explosionsgefährdeten Bereichen befasst, wobei unterschiedliche Konzepte für den Feldbuseinsatz im Ex-Bereich mit einer 2-Drahtleitung zwischen den Geräten zugrundegelegt werden. Das Feldbus-Modell weist passive Teilnehmer und ein aktives Bus-Speisegerät auf, wodurch auch im Fehlerfall Leistung auf den Bus gegeben wird.

Die DE 44 03 961 C2 offenbart ein Speisesystem für einen eigensicheren Feldbus in explosionsgefährdeten Anlagen. Die Kommunikation und die Speisung der angeschlossenen Feldgeräte erfolgt auch hier nicht getrennt über eine eigene Energieleitung und eine eigene Datenleitung, sondern gemeinsam über ein einziges Adernpaar. Außerdem sind die Mittel zur Spannungs- und Strombegrenzung räumlich derart weit voneinander getrennt angeordnet, dass z.B. die Spannungsbegrenzungsmittel in der prozessnahen Komponente und die Strombegrenzungsmittel in einem Verteiler vorgesehen sind oder umgekehrt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln ein Energie- und Datenübertragungssystem hoher Sicherheit und Leistungsfähigkeit in explosionsgefährdeten Bereichen erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße elektrische Einrichtung kann eine zweiadrige, im Sinne des Explosionsschutzes nicht eigensichere Energieleitung, deren Spannung vorzugsweise 24 V beträgt, und eine zweiadrige Datenleitung aufweisen, die als leistungsfähiger Standardbus, zum Beispiel als nicht eigensicherer Profibus DP oder als eigensicherer Profibus PA ausgeführt sein kann. Damit verbunden sein können als Aktoren oder Sensoren, z.B. Drucksensoren, Temperatursensoren, Durchflußsensoren, ausgebildete Teilnehmer, die im Sinne des Explosionsschutzes eigensicher und selbst nicht leistungsbegrenzt sind.
An den eigensicheren Teilnehmern kann je ein Buchsengehäuse angeordnet sein, das mit je einem Steckergehäuse kuppelbar ist. Buchsen- und Steckergehäuse können zweckmäßig eigensicher und als im Sinne des Explosionsschutzes druckfeste Kapsel oder vergußgekapselt ausgeführt sein.
Sowohl die Energieleitung als auch die Datenleitung können in ein Verteilergehäuse hineingeführt sein, in dem Verbinder, vorzugsweise Klemmen der Zündschutzart "erhöhte Sicherheit", angeordnet sind, an denen die nicht eigensicheren Energieleiter und die Datenleiter kontaktiert sind. An das Verteilergehäuse kann eine Vielzahl eigensicherer Teilnehmer angeschlossen werden. Dazu kann zwischen dem Verteilergehäuse und den Stecker-/Buchsengehäusen der eigensicheren Teilnehmer eine entsprechende Anzahl an Daten- und Energieverteilerleitungen vorgesehen sein, die ebenfalls nicht eigensicher zu sein brauchen und an den Verbindern kontaktiert sind.
Datenführung und Energieversorgung werden vorteilhaft in den Stecker-/Buchsengehäusen eigensicher gemacht und zum Teilnehmer galvanisch getrennt. Außerdem kann es günstig sein, die Energieübertragung und die Datenübertragung im jeweiligen Steckergehäuse und/oder Buchsengehäuse der Teilnehmer zum Beispiel mit Hilfe eines Umformers umzuwandeln.
Zur Gewährleistung einer hohen Sicherheit kann die Energie- und Datenübertragung in den Stecker- bzw. Buchsengehäusen der Teilnehmer durch entsprechende Vorgaben auf die zulässigen Werte so begrenzt werden, daß sie der Zündschutzart der angeschlossenen Verbraucher entsprechen.
Dadurch, daß die vorzugsweise 24 V über die Stecker/Buchsengehäuse auf die verschiedenen eigensicheren Teilnehmer gebracht werden und in den Stecker-/Buchsengehäusen die eigensicheren Stromkreise erzeugt werden, müssen die Teilnehmer nicht mit einer eigenen separaten eigensicheren Spannung versorgt werden und es ist deshalb auch kein eigensicheres Netzteil für die Energieversorgung notwendig. Die eigensicheren Teilnehmer können in einer bevorzugten Ausführung als Eingabe-/Ausgabekompo- nenten ausgebildet sein, die eine Sammelfunktion für mehrere Kanäle haben. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die eigensicheren Teilnehmer direkt als Sensor, z.B. Temperatursensor, auszubilden und einzusetzen.
Über das Verteilergehäuse kann ohne zusätzliche eigensichere Energiefremdspeisung diejenige Anzahl Teilnehmer als eigensichere Teilnehmer angeschlossen werden, die von dem Bussystem maximal adressierbar ist. Bei einem Profibus DP können über das Verteilergehäuse an einem Segment bis zu zweiunddreißig eigensichere Teilnehmer und insgesamt bis zu etwa einhundertsechsundzwanzig eigensichere Teilnehmer angeschlossen werden, ohne daß eine zusätzliche eigensichere Energiefremdspeisung erforderlich ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführung kann die nicht eigensichere Datenleitung in ein Kopplergehäuse hineingeführt sein. Aus diesem Kopplergehäuse kann eine zweiadrige eigensichere Busleitung, z.B. Profibus PA, herausgeführt und zu dem Verteilergehäuse geführt sein. In dem Kopplergehäuse werden die Protokolle umgesetzt bzw. angepaßt, so daß auf der einen Seite der nicht eigensichere Profibus DP und auf der anderen Seite der eigensichere Profibus PA ist. Von dem Verteilergehäuse können zweckmäßig eigensichere Busverteilerleitungen PA und nicht eigensichere Energieverteilerleitungen zu den Stecker-/Buchsengehäusen geführt sein, die eigensicheren PA Teilnehmern zugehörig sind. Auch in diesem Falle bleibt die sichere galvanische Trennung zu den Teilnehmern bestehen. Der PA Bus ist bereits eigensicher und die Energieversorgung wird in den Stecker-/Buchsengehäusen eigensicher gemacht. Ein eigensicheres Netzteil für den Teilnehmer ist hier ebenfalls nicht erforderlich. Bei einem Profibus PA können nunmehr nicht nur relativ wenige, sondern bis zu zweiunddreißig eigensichere Teilnehmer angeschlossen werden, ohne daß eine zusätzliche eigensichere Energiefremdspeisung notwendig ist.

Claims

Elektrische Einrichtung für die Energie- und Datenübertragung in explosionsgefährdeten Bereichen mit einer nicht eigensicheren Energieleitung und über eine nicht eigensichere oder eigensichere Datenleitung vernetzbare Teilnehmer, wobei – den selbst leistungsunbegrenzten und im Sinne des Explosionsschutzes eigensicheren Teilnehmern ein oder mehrere Verteilergehäuse vorgeordnet sind, – die Energieleitung und die Datenleitung in das Verteilergehäuse hineingeführt und jeweils an Verbindern der Zündschutzart „erhöhte Sicherheit" kontaktiert sind, – zwischen dem Verteilergehäuse und den Teilnehmern über Buchsen-/ Steckergehäuse an die Teilnehmer kuppelbare Energieverteilerleitungen und Datenverteilerleitungen vorgesehen sind, die jeweils an den Verbindern der Zündschutzart „erhöhte Sicherheit" angeschlossen sind, – die Energie- und Datenübertragung in den Steckergehäusen und/oder Buchsengehäusen galvanisch getrennt und durch entsprechende Vorgaben auf die zulässigen Werfe so begrenzt werden, dass sie der Zündschutzart der angeschlossenen Teilnehmer entsprechen, – die Datenübertragung in den Steckergehäusen und/oder Buchsengehäusen umwandelbar ist.
Einrichtung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass über das Verteilergehäuse ohne eine zusätzliche eigensichere Energiefremdspeisung die von dem Datenbus maximal adressierbare Anzahl Teilnehmer als eigensichere Teilnehmer anschließbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bus, wie Profibus DP, über das Verteilergehäuse bis zu zweiunddreißig eigensichere Teilnehmer an einem Segment und insgesamt bis zu etwa einhundertsechsundzwanzig eigensichere Teilnehmer ohne eine zusätzliche Energiefremdspeisung anschließbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem eigensicheren Bus, wie Profibus PA, über das Verteilergehäuse mehr als sechs, vorzugsweise etwa zehn bis zweiunddreißig eigensichere Teilnehmer ohne eine zusätzliche eigensichere Energiefremdspeisung anschließbar sind.
Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse mit einer Zündschutzart Druck- oder Vergusskapselung oder einer Kombination der Zündschutzarten ausgeführt ist.
Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie- und Datenverteilerleitungen in das Steckerghäuse hineingeführt sind.
Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse mit dem Buchsengehäuse in einer Zündschutzart Eigensicherheit gekoppelt ist.
Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Buchsengehäuse an dem eigensicheren Teilnehmer angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eigensicheren Teilnehmer eine Sammelfunktion haben und als Eingabe- und Ausgabekomponenten für mehrere Kanäle ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht eigensichere Datenleitung in ein Kopplergehäuse hineingeführt ist und zwischen dem Kopplergehäuse und dem Verteilergehäuse eine eigensichere Busleitung, wie z.B. Profibus PA, angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verteilergehäuse und dem Steckergehäuse des eigensicheren Teilnehmers eine eigensichere Busverteilerleitung, wie z.B. Profibus PA, und die nicht eigensichere Energieverteilerleitung vorgesehen sind.
Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eigensicheren Teilnehmer als Drucksensoren, Durchflusssensoren, Temperatursensoren ausgebildet sind.