DE20111831U1 - Termination resistor for the termination of a two-wire bus network - Google Patents
Termination resistor for the termination of a two-wire bus networkInfo
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Abschlußwiderstand für den Abschluß eines Zweidraht-BusnetzesTerminating resistor for the termination of a two-wire bus network
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- Seite 3 Abschlußwiderstand für den Abschluß eines Zweidraht-Busnetzes - Page 3 Terminating resistor for the termination of a two-wire bus network
Die Erfindung betrifft einen Abschlußwiderstand für den elektrischen Abschluß eines Zweidraht-Busnetzes, wie Feldbus- oder Profibus-PA-Netz, an welches eine Mehrzahl von Geräten, Feldgeräte, anschließbar ist, zur elektrischen Anpassung derselben und zur Vermeidung von Reflexionen auf dem Zweidraht-Kabel des Busses.The invention relates to a terminating resistor for the electrical termination of a two-wire bus network, such as a fieldbus or Profibus-PA network, to which a plurality of devices, field devices, can be connected, for the electrical adaptation of the same and for avoiding reflections on the two-wire cable of the bus.
Elektrische Übertragungsglieder benötigen in vielen Fällen zum Abschluß einen Abschlußwiderstand, damit sie die Bedingungen der elektrischen Anpassung erfüllen. Beim Einsatz von Bustechniken zur Verbindung einer Vielzahl von Aktoren und Sensoren (Feldgeräte), wie in Feldbus- oder Profibus-PA-Netzen, müssen aus kommunikationstechnischer Sicht die Buslinien an beiden Seiten abgeschlossen werden, um Reflexionen auf dem Kabel weitestgehend zu vermeiden und somit die Übertragungsqualität zu optimieren. Ein Busabschluß kann in den sogenannten Koppler, welcher Leistung auf die Leitung aufgibt, integriert sein, so dass nur noch am anderen Ende der Buslinie ein Busabschluß hinzugefügt werden muß. Beim Profibus-PA-Netz werden die Informationen und gegebenenfalls die Versorgung der Feldgeräte über eine Zweidrahtleitung, Bus, geführt, die damit Daten- und Versorgungsleitung ist; der Einsatz ist im nicht-explosionsgefährdeten wie im explosionsgefährdeten Bereich, ex-Bereich, vorgesehen. Beim Einsatz eines Busnetzes im ex-Bereich ist es notwendig, für die maximale Anzahl der anschließbaren Geräte pro Segment an den Bus die Explosionsgruppe und die Kategorie festzulegen. Eine Übersicht über die Planung und Einzelheiten der hier angesprochenen Technik ist dem Aufsatz Günter Pinkowski, Die Planung von Profibus-PA-Netzen, atp Automatisierungstechnische Praxis 40, 10/1998, Seiten 28-40, zu entnehmen.In many cases, electrical transmission elements require a terminating resistor to ensure that they meet the requirements for electrical adaptation. When using bus technology to connect a large number of actuators and sensors (field devices), such as in fieldbus or Profibus-PA networks, the bus lines must be terminated at both ends from a communications point of view in order to avoid reflections on the cable as far as possible and thus optimize the transmission quality. A bus termination can be integrated into the so-called coupler, which supplies power to the line, so that a bus termination only needs to be added at the other end of the bus line. In the Profibus-PA network, the information and, if necessary, the power supply to the field devices are routed via a two-wire line, bus, which is therefore a data and supply line; it is intended for use in non-hazardous areas as well as in hazardous areas, ex-areas. When using a bus network in the ex-area, it is necessary to define the explosion group and category for the maximum number of devices that can be connected to the bus per segment. An overview of the planning and details of the technology discussed here can be found in the article by Günter Pinkowski, The Planning of Profibus-PA Networks, atp Automatisierungstechnische Praxis 40, 10/1998, pages 28-40.
Des Weiteren ist es in vielen elektrischen Anwendungen notwendig, elektrische Anlagen durch Überspannungssicherungen vor Beschädigungen durch Spannungsspitzen und Stromstöße zu schützen, die durch Überspannungen, wie Blitz oder Stromschaltvorgänge, induziert oder sonstwie aufgegeben werden. Hierzu sind Überspannungsschutzbarrieren in integrierterFurthermore, in many electrical applications it is necessary to protect electrical systems from damage caused by voltage peaks and current surges induced or otherwise caused by overvoltages such as lightning or power switching operations by means of surge protection. For this purpose, surge protection barriers in integrated
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Bauweise bestehend aus Gasentladungsröhre mit positivem und negativem sowie Masse- oder GND-Anschluß in Kombination mit dazu parallel geschalteter Überspannungsschutzdiode bekannt. Das zu schützende Gerät wird parallel zur Überspannungsschutzbarriere an den positiven und den negativen Eingang derselben angeschlossen.Construction consisting of a gas discharge tube with positive and negative as well as ground or GND connection in combination with an overvoltage protection diode connected in parallel. The device to be protected is connected in parallel to the overvoltage protection barrier to the positive and negative inputs of the same.
Die Probleme der Überspannungen, zum Beispiel durch Blitzschlag, treten auch in Feldbus- oder Profibus-PA-Netzen auf, insbesondere bei größeren Längen des Busses von tausend Metern und mehr.The problems of overvoltages, for example caused by lightning strikes, also occur in fieldbus or Profibus PA networks, especially with longer bus lengths of a thousand meters or more.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abschluß widerstand für den elektrischen Abschluß eines Zweidraht-Busnetzes, wie Feldbus- oder Profibus-PA-Netz, an welches eine Mehrzahl von Geräten, Feldgeräte, anschließbar ist, so weiter zu verbessern, daß damit auch ein Schutz gegen Überspannungen auf dem Bus gewährleistet ist, wobei der Abschlußwiderstand auch in explosionsgefährdeten Bereichen für überwachungsbedürftige Anlagen geeignet sein soll.The invention is based on the object of further improving a terminating resistor for the electrical termination of a two-wire bus network, such as a field bus or Profibus-PA network, to which a plurality of devices, field devices, can be connected, in such a way that protection against overvoltages on the bus is also ensured, whereby the terminating resistor should also be suitable for systems requiring monitoring in potentially explosive areas.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Abschlußwiderstand für den elektrischen Abschluß eines Zweidraht-Busnetzes, wie Feldbus- oder Profibus-PA-Netz, an welches eine Mehrzahl von Geräten, Feldgeräte, anschließbar ist, zur elektrischen Anpassung derselben und zur Vermeidung von Reflexionen auf dem Zweidraht-Kabel des Busses, wobei der Abschlußwiderstand mit einer Überspannungsschutzbarriere parallel kombiniert ist, welche einen Plus- und einen Minuseingang sowie einen Masse- oder GND-Anschluss aufweist, wobei die Überspannungsschutzbarriere mit ihrem Plus- und ihrem Minuseingang an den Eingang und den Ausgang des Abschlußwiderstandes angeschlossen ist zum Schutz der Feldgeräte sowie übriger elektrischer Aggregate gegen Überspannungen einschließlich Blitzschlag.
30The object is achieved according to the invention by a terminating resistor for the electrical termination of a two-wire bus network, such as a fieldbus or Profibus PA network, to which a plurality of devices, field devices, can be connected, for the electrical adaptation of the same and for avoiding reflections on the two-wire cable of the bus, wherein the terminating resistor is combined in parallel with an overvoltage protection barrier which has a plus and a minus input and a ground or GND connection, wherein the overvoltage protection barrier is connected with its plus and minus input to the input and output of the terminating resistor to protect the field devices and other electrical units against overvoltages including lightning strikes.
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Diese erfindungsgemäß Kombination eines Abschlußwiderstandes eines Zweidraht-Busnetzes mit einer Überspannungsschutzbarriere besitzt den Vorteil, dass damit die Feldgeräte, die an dem Bus betrieben werden, wie auch sonstige elektrische Aggregate des Busses wirksam gegen ÜberspannungenThis inventive combination of a terminating resistor of a two-wire bus network with an overvoltage protection barrier has the advantage that the field devices operated on the bus, as well as other electrical units of the bus, are effectively protected against overvoltages
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geschützt sind. Des Weiteren ist der erfindungsgemäße Abschlußwiderstand sowohl für ein Profibus-PA-Netz wie auch für einen Feldbus einsetzbar.are protected. Furthermore, the terminating resistor according to the invention can be used both for a Profibus-PA network and for a field bus.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann der Abschluß widerstand in jeder Leitung aus der Kombination eines ohmschen Widerstandes mit einem Kondensator zur Bildung je eines RC-Gliedes bestehen, welche miteinander verbunden sind. Die RC-Glieder des Abschlußwiderstandes in jeder Leitung können identisch sein und sind es auch vorzugsweise.In a further advantageous embodiment, the terminating resistor in each line can consist of the combination of an ohmic resistor with a capacitor to form an RC element, which are connected to one another. The RC elements of the terminating resistor in each line can be identical and preferably are.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Abschlußwiderstand einen an den Masse- bzw. GND-Anschluß der Überspannungsschutzbarriere geführten Kondensator auf, welcher im Knotenpunkt der beiden RC-Glieder angeschlossen ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the terminating resistor has a capacitor which is connected to the ground or GND connection of the overvoltage protection barrier and is connected at the node of the two RC elements.
Zur Erfüllung der Bedingungen des Explosionsschutzes sind Abschlußwiderstand und Überspannungsschutzbarriere in ein gemeinsames Gehäuse integriert. Dadurch besitzt die Erfindung den weiteren Vorteil, dass ein derartig ausgerüsteter Bus auch in ex-Applikationen angewendet werden kann. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßer Abschlußwiderstand in der Zündschutzart ex-i oder ex-d oder ex-e eingesetzt werden, wobei „i" Eigensicherheit, „d" druckfeste Kapselung und „e" erhöhte Sicherheit bedeuten (Wolf-Dieter Dose: Explosionsschutz durch Eigensicherheit, vde Verlag und Vieweg, in der Reihe: Praxis der Automatisierungstechnik, 1993, Seite 31 ff).To meet the explosion protection requirements, the terminating resistor and surge protection barrier are integrated into a common housing. This gives the invention the additional advantage that a bus equipped in this way can also be used in ex applications. For example, a terminating resistor according to the invention can be used in the ex-i or ex-d or ex-e ignition protection type, where "i" means intrinsic safety, "d" means pressure-resistant encapsulation and "e" means increased safety (Wolf-Dieter Dose: Explosion protection through intrinsic safety, vde Verlag and Vieweg, in the series: Praxis der Automatisierungstechnik, 1993, page 31 ff).
Dazu kann das Gehäuse des Abschlußwiderstandes einen zylinderförmigen Ansatz mit einem äußeren Schraubgewinde aufweisen, wobei das Gehäuse mittels des Ansatzes und des Schraubgewindes an einem Gehäuse eines elektrischen Aggregates, wie Transmittergehäuse oder Busabschlußgehäuse, in welches der Bus geführt ist, befestigt ist. Das Gehäuse ist so ausgelegt, dass auch die Überspannungsschutzbarriere darin aufgenommen werden kann.For this purpose, the housing of the terminating resistor can have a cylindrical projection with an external screw thread, whereby the housing is attached by means of the projection and the screw thread to a housing of an electrical unit, such as a transmitter housing or bus termination housing, into which the bus is routed. The housing is designed in such a way that the surge protection barrier can also be accommodated in it.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt die Figur einen Abschlußwiderstand 1 in Kombination mit einer Blitzschutzbarriere 2.An example of the invention is shown in the drawing and described below. The figure shows a terminating resistor 1 in combination with a lightning protection barrier 2.
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Der Abschlußwiderstand 1 dient zum elektrischen Abschluß eines Zweidraht-Busnetzes 5, wie Feldbus- oder Profibus-PA-Netz, der im Prinzip aus der Zweidrahtleitung 5 besteht. An den Bus können eine Mehrzahl von Geräten, Feldgeräte, angeschlossen werden, wobei mittels des Abschlußwiderstandes eine elektrische Anpassung erfolgt und um mittels des Abschlußwiderstandes Reflexionen auf dem Zweidraht-Kabel 3, 4 des Busses 5 zu vermeiden.The terminating resistor 1 is used to electrically terminate a two-wire bus network 5, such as a fieldbus or Profibus PA network, which basically consists of the two-wire cable 5. A plurality of devices, field devices, can be connected to the bus, whereby an electrical adaptation is carried out by means of the terminating resistor and in order to avoid reflections on the two-wire cable 3, 4 of the bus 5 by means of the terminating resistor.
Der Abschlußwiderstand 1 besteht im gezeigten Beispiel aus je einem ohmschen Widerstand 8, 8' und einem Kondensator 9, 9', welche in jeder Leitung 3, 4 je ein RC-Glied bilden und in einem Knoten 13 zusammengeführt sind. An seinen Eingängen 14, 15 ist an den Abschlußwiderstand 1 eine Blitzschutzbarriere 2 angeschlossen, welche in dem gezeigten Beispiel eine Gasentladungsröhre 6 mit einem positivem Anschluß + und einem negativem Anschluß - sowie einem Masse- oder GND-Anschluß 10; parallel zur Gasentladungsröhre ist noch eine Überspannungsschutzdiode 7 angeordnet. Der Bus 5 ist an den positiven bzw. negativen Anschluß der Gasentladungsröhre 6 gelegt und mit den Eingängen 14, 15 des Abschlußwiderstandes verbunden.In the example shown, the terminating resistor 1 consists of an ohmic resistor 8, 8' and a capacitor 9, 9', which form an RC element in each line 3, 4 and are brought together in a node 13. A lightning protection barrier 2 is connected to the terminating resistor 1 at its inputs 14, 15, which in the example shown is a gas discharge tube 6 with a positive connection + and a negative connection - as well as a ground or GND connection 10; an overvoltage protection diode 7 is arranged parallel to the gas discharge tube. The bus 5 is connected to the positive or negative connection of the gas discharge tube 6 and to the inputs 14, 15 of the terminating resistor.
Wahlweise kann im Knoten 13 des Abschlußwiderstandes 1 ein Kondensator 11 angeschlossen sein, welcher über eine Leitung 12 mit dem Masse- oder GND-Anschluß 10 verbunden ist.Optionally, a capacitor 11 can be connected in the node 13 of the terminating resistor 1, which is connected via a line 12 to the ground or GND connection 10.
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Liste der Bezugszeichen:List of reference symbols:
1 Abschlußwiderstand1 terminating resistor
2 Blitzschutzbarriere2 Lightning protection barrier
3 Leitung des Zweidrahtkabels3 Line of the two-wire cable
4 Leitung des Zweidrahtkabels4 Line of the two-wire cable
5 Bus5 buses
6 Gasentladungsröhre6 Gas discharge tube
7 Überspannungsschutzdiode 8,8' Widerstände7 Overvoltage protection diode 8.8' resistors
9,9' Kondensatoren9.9' capacitors
10 Masse- oder GND-Leitung10 Ground or GND line
11 Kondensator11 Capacitor
12 Leitung12 Line
13 Knoten13 knots
14, 15 Eingänge des Abschlußwiderstandes14, 15 Inputs of the termination resistor
2020 2525
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