DE212012000249U1 - Vorrichtung zum eigensicheren Versorgen, Ansteuern und/oder Auswerten von Feldgeräten im explosionsgeschützten Bereich - Google Patents

Vorrichtung zum eigensicheren Versorgen, Ansteuern und/oder Auswerten von Feldgeräten im explosionsgeschützten Bereich Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum eigensicheren Versorgen, Ansteuern und/oder Auswerten von Feldgeräten im explosionsgeschützten Bereich mit einem Stromübertrager (60) zum Bereitstellen einer galvanischen Trennung zwischen einer Steuerung (70) und dem explosionsgeschützten Bereich (90), mit steuerseitigen Anschlüssen (51, 52) zum Verbinden mit der Steuerung (70) und mit einem ersten und einem zweiten feldseitigen Anschluss (61, 62) zum Verbinden mit anzuschließenden Feldgeräten (92, 93), wobei der zweite feldseitige Anschluss (62) dazu eingerichtet ist, zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss (61) Feldgeräte mit analoger Funktionalität zu versorgen, anzusteuern und/oder auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite feldseitige Anschluss (62) dazu eingerichtet ist, zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss (61) Feldgeräte mit digitaler Eingangsfunktionalität zu versorgen, anzusteuern und/oder auszuwerten, dass ein dritter feldseitiger Anschluss (63) vorhanden ist, der dazu eingerichtet ist, zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss (61) Feldgeräte (92, 93) mit digitaler Ausgangsfunktionalität zu versorgen, anzusteuern und/oder auszuwerten, und dass Signalfestlegungsmittel (20) vorhanden sind zum Aktivieren und/oder Festlegen einer Funktionalität des zweiten und/oder des dritten feldseitigen Anschlusses.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum eigensicheren Versorgen, Ansteuern und/oder Auswerten von Feldgeräten im explosionsgeschützten Bereich nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Solche Vorrichtungen sind bekannt und weisen folgende Komponenten auf: einen Strom-übertraget, insbesondere mit Übertragungsverhältnis 1:1, zum Bereitstellen einer galvanischen Trennung zwischen einer Steuerung und dem explosionsgeschützten Bereich, steuerseitige Anschlüsse zum Verbinden mit einer Steuerung und einen ersten und einen zweiten feldseitigen Anschluss zum Verbinden mit anzuschließenden Feldgeräten, wobei der zweite feldseitige Anschluss dazu eingerichtet ist, zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss Feldgeräte mit analoger Funktionalität zu versorgen, anzusteuern und/oder auszuwerten.
  • In der Prozessautomatisierung ist es im Bereich der Interfacetechnik bisher üblich, für jeden Typ eines Sensors oder eines Aktors ein typspezifisches Eingangs- und/oder Ausgangsmodul zur Verbindung mit einer Steuerung vorzusehen. Diese Module sind mit ihren Übertragereigenschaften auf die jeweils eingesetzte Mess- oder Ansteuermethode, beispielsweise also analog 4 bis 20 mA oder binär, sowie auf die Erfordernisse der jeweils gewünschten Schutzklassen zugeschnitten.
  • Das bedeutet, dass eine große Zahl von unterschiedlichen Ein-/Ausgangsmodulen vorgehalten werden muss und man im Hinblick auf die Verdrahtung relativ unflexibel ist, weil die jeweiligen Module mit den verschiedenen Arten von Versorgungen jeweils aufwändig verdrahtet werden müssen. Das Verdrahten, bei dem die Feldgeräte an die jeweils passenden Module angeschlossen werden, wird auch Rangieren oder Englisch „Marshalling” genannt.
  • Außerdem wird über die in den Modulen verbauten Schutzwiderstände eine nicht unerhebliche thermische Leistung erzeugt, die zu unerwünschter Erwärmung führen kann.
  • Als eine Aufgabe der Erfindung kann angesehen werden, eine Vorrichtung zum eigensicheren Versorgen, Ansteuern und/oder Auswerten von Feldgeräten im explosionsgeschützten Bereich anzugeben, welche universell einsetzbar ist und bei der der Aufwand an Rangierarbeiten reduziert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden außerdem im Folgenden insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren beschrieben.
  • Die Vorrichtung der oben angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass der zweite feldseitige Anschluss dazu eingerichtet ist, zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss Feldgeräte mit digitaler Eingangsfunktionalität zu versorgen, anzusteuern und/oder auszuwerten, und dass Signalfestlegungsmittel vorhanden sind zum Aktivieren und/oder Festlegen einer Funktionalität des zweiten feldseitigen Anschlusses.
  • Optional kann ein dritter feldseitiger Anschluss vorhanden sein, der dazu eingerichtet sein kann, zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss Feldgeräte mit digitaler Ausgangsfunktionalität zu versorgen, anzusteuern und/oder auszuwerten. Das Signalfestlegungsmittel kann dann zum Aktivieren und/oder Festlegen einer Funktionalität des zweiten und/oder des dritten feldseitigen Anschlusses eingerichtet sein.
  • Als ein erster Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, die Funktionalitäten für verschiedene Mess- und Ansteuermethoden für Feldgeräte im explosionsgeschützten Bereich in ein und demselben Ein-/Ausgabemodul zu vereinigen und hierzu insbesondere vorhandene Anschlüsse zu nutzen.
  • Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Vielfalt der notwendigen Ein-/Ausgabemodule deutlich reduziert und die Lagerhaltung deshalb vereinfacht wird. Sodann können, weil prinzipiell für eine große Zahl von Anwendungen identische Ein-/Ausgangsmodule verwendet werden können, die Verdrahtungsarbeiten deutlich einfacher gestaltet werden. Beispielsweise kann eine Rangierebene entfallen.
  • Insgesamt ist also ein der Erfindung zugrunde liegender Gedanke, die eingesetzten Schnittstellen nach Möglichkeit zu vereinheitlichen.
  • Der Begriff der Signalfestlegungsmittel soll für die vorliegende Beschreibung weit ausgelegt werden. Insbesondere kann es sich hier um Hardwaremittel und um Softwaremittel handeln. Unter dem Begriff des Aktivierens und des Festlegens einer Funktionalität soll für die vorliegende Beschreibung sowohl das Festlegen und Konfigurieren des jeweiligen Anschlusses für die notwendige Ansteuertechnik, beispielsweise also analog 4 bis 20 mA, oder binär, jeweils als Eingang und/oder Ausgang, als auch das Festlegen von Parametern oder Kennwerten der Eigensicherheit verstanden werden.
  • Insbesondere kann die Konfiguration die gezielte Einstellung von Spannungsoffsets und/oder Strompegeländerungen beinhalten.
  • Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll unter dem Begriff Anschluss das verstanden werden, was mit der Vorrichtung prinzipiell elektrisch oder elektronisch bereitgestellt wird, also ein analoger oder binärer Eingang oder Ausgang mit den jeweiligen Strom- und Spannungskennwerten. Davon begrifflich zu unterscheiden sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach außen geführte Kontakte, die beispielsweise Steckverbindungen sein können. Prinzipiell ist es möglich und kann auch bevorzugt sein, beispielsweise den zweiten und den dritten feldseitigen Anschluss über einen Umschalter auf ein und denselben Kontakt, insbesondere nach außen, zu führen.
  • Wenn ein Feldgerät mit digitaler Eingangsfunktionalität anzusteuern ist, bedeutet das, dass der entsprechende Anschluss der Vorrichtung eine digitale Ausgangsfunktionalität aufweisen muss. In diesem Sinn ist beispielsweise ein Magnetventil oder eine Lampe ein Feldgerät mit digitaler Eingangsfunktionalität. Ein Feldgerät mit digitaler Ausgangsfunktionalität sind beispielsweise binär schaltende Nährungsschalter. Um Feldgeräte mit digitaler Ausgangsfunktionalität zu versorgen und/oder auszuwerten ist dementsprechend an der Vorrichtung ein Anschluss mit digitaler Eingangsfunktionalität notwendig.
  • Bei einer besonders bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere, insbesondere verschiedene, Widerstände zum Verwirklichen von eigensicheren Paaren von feldseitigen Anschlüssen mit unterschiedlichen Kennwerten vorhanden. Dadurch kann die Vorrichtung besonders flexibel an unterschiedliche Typen von Feldgeräten angepasst werden.
  • Bei einer weiteren besonders bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Multifunktionsmodul vorhanden, welches auch als Ein-/Ausgabemodul oder -baustein bezeichnet werden kann und in welchem als wesentliche Komponente eine Funktionseinheit vorhanden ist, die zum Bilden der Signalfestlegungsmittel Hardware- und Software-Mittel aufweist. In dieser Funktionseinheit kann prinzipiell die gesamte Elektronik zur Ansteuerung der feldseitigen Ausgänge vorhanden sein. Insbesondere kann hier auch ein Speicher zum Speichern einer Firmware vorhanden sein.
  • Um den erfindungsgemäß vorgesehenen dritten feldseitigen Anschluss für den Betrieb von NAMUR-Sensoren gemäß der Norm EN 60947-5-6 tauglich zu machen, sind bevorzugt Elektronikmittel zum Anpassen eines Strompegels des dritten feldseitigen Anschlusses vorhanden.
  • Eine einfache und betriebssichere Möglichkeit, die Funktionalität der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die jeweiligen Verhältnisse anzupassen, besteht darin, als Signalfestlegungsmittel eine Signalfestlegungsbox vorzusehen, in der festverdrahtete passive Bauelemente vorhanden sind, durch welche die Funktionalität mindestens eines Paars von feldseitigen Anschlüssen festgelegt ist. Diese Festlegungsbox kann prinzipiell in einem separaten Gehäuse angeordnet sein. Prinzipiell ist aber auch möglich, die entsprechenden Komponenten in dem Multifunktionsmodul anzuordnen.
  • Bei einer besonders einfachen Ausführungsvariante wird durch die Signalfestlegungsbox eine einfache Umschaltfunktion verwirklicht, mit welcher der zweite feldseitige Anschluss und der dritte feldseitige Anschluss auf ein und denselben Kontakt geführt werden.
  • Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Umschalter vorgesehen, mit welchem entweder der zweite feldseitige Anschluss oder der dritte feldseitige Anschluss auf einen, insbesondere äußeren, Kontakt schaltbar ist. Bei dieser Variante kann die Anzahl der Kontakte an der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert werden.
  • Die Zusammenstellung und Montage der Komponenten am Einsatzort wird erleichtert, wenn ein Anschlussmodul vorhanden ist, an dem die feldseitigen Anschlüsse zum Anschließen der Feldgeräte und außerdem Anschlüsse zum Verbinden mit dem Multifunktionsmodul gebildet sind. In einem solchen Anschlussmodul können bevorzugt zum Bereitstellen von Paaren von eigensicheren feldseitigen Anschlüssen mit unterschiedlichen Kennwerten unterschiedliche Widerstände vorhanden sein, die mit feldseitigen Anschlüssen fest verdrahtet sind.
  • Die Signalfestlegungsbox kann beispielsweise Steckverbindungen zum Verbinden mit dem Anschlussmodul und/oder mit dem Multifunktionsmodul aufweisen. Die Montage am Einsatzort ist dann einfach durch Zusammenstecken der notwendigen Komponenten zu verwirklichen.
  • In diesem Zusammenhang ist außerdem eine Ausführungsvariante bevorzugt, bei der die Signalfestlegungsbox in zwei Stufen mechanisch arretierbar ist, wobei in einer der beiden Stufen die Anschlüsse elektrisch unterbrochen sind. Die Signalfestlegungsbox kann dann sozusagen zunächst in einer Parkposition fixiert werden und nach Kontrolle, dass die vorgenommenen Steckverbindungen richtig sind, in die endgültige Arbeitsposition hereingedrückt werden.
  • Besondere Vorteile ergeben sich außerdem, wenn der für ein bestimmtes eigensicheres Paar von feldseitigen Anschlüssen wirksame leistungsbegrenzende Widerstand auf mehrere Einzelwiderstände aufgeteilt ist. Die am jeweiligen Ort des Einzelwiderstands generierte thermische Leistung ist dann geringer und die verwendeten Gehäuse können kleiner und weniger aufwendig gebildet sein.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglich in diesem Zusammenhang eine sehr große Flexibilität insoweit, als die für ein bestimmtes eigensicheres Paar von feldseitigen Anschlüssen für die Leistungsbegrenzung wirksamen Widerstände teilweise oder vollständig in dem Multifunktionsmodul, dem Anschlussmodul und/oder der Signalfestlegungsbox untergebracht sein können. Die jeweiligen unterschiedlichen eigensicheren Paare von feldseitigen Anschlüssen können außerdem unterschiedliche Kennwerte aufweisen.
  • Schließlich ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mehrkanalige Ausführungen, die zum Anschließen von mehreren identischen oder unterschiedlichen Feldgeräten gebildet sind.
  • Ein besonderer Vorteil der variablen Positionierungsmöglichkeiten der für die für Eigensicherheit notwendigen Widerstände besteht außerdem darin, dass auch redundante Anordnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich sind. Das bedeutet, dass gleichzeitig aktive erfindungsgemäße Vorrichtungen parallel geschaltet werden können, also parallel an Feldgeräte im explosionsgeschützten Bereich angeschlossen werden können, ohne dass die Kennwerte der Eigensicherheit dadurch beeinflusst oder beeinträchtigt werden.
  • Ein besonders wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht schließlich darin, dass mit genau zwei steuerseitigen Anschlüssen alle Betriebsarten, also Analog-Eingang, Analog-Ausgang, Digital-Eingang und Digital-Ausgang darstellbar sind, das heißt, dass die entsprechenden Feldgeräte in diesen Betriebsarten versorgt, angesteuert und/oder ausgewertet werden können.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
  • Hierin zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Signalfestlegungsbox für eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Signalfestlegungsbox für eine erfindungsgemäße Vorrichtung; und
  • 5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Gleiche und gleich wirkende Komponenten sind in den Figuren in der Regel mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 wird mit Bezug auf 1 erläutert. Die darin dargestellte Vorrichtung weist als wesentliche Bestandteile einen Stromübertrager 60 mit Übertragungsverhältnis 1:1, zwei steuerseitige Anschlüsse 51, 52 und außerdem feldseitige Anschlüsse 61, 62, 63 auf. Über die steuerseitigen Anschlüsse 51, 52 kann die Vorrichtung 10 an eine Steuerung 70 angeschlossen werden. Über die Anschlüsse 51, 52 werden bidirektional Stromsignale oder Spannungssignale übermittelt. Zum Bereitstellen von eigensicheren feldseitigen Anschlüssen 61, 62, 63 sind Zenerdioden 81, 82 und Widerstände 71, 72 vorhanden. Hier sind auch Crowbar-Schaltungen möglich.
  • Um den dritten feldseitigen Anschluss 63 zum Einsatz für Namur-Feldgeräte anzupassen, sind außerdem Elektronikmittel 80 vorhanden. Mit diesen Elektronikmitteln wird sichergestellt, dass am dritten feldseitigen Anschluss 63 ein Binäreingang oder Digitaleingang mit Standardpegeln gemäß der Norm EN 60947-5-6 (NAMUR) möglich ist. Bei dem ersten feldseitigen Anschluss 61 handelt es sich um einen Anschluss, der als Bezugspotential dient. Der zweite feldseitige Anschluss 62 kann konfiguriert werden als Analogeingang 4 bis 20 mA, Analogausgang 4 bis 20 mA und als Digital- oder Binärausgang für ein Schaltsignal. Typische Kennwerte sind hierbei 24 V/45 mA. Erfindungsgemäß außerdem vorhandene Signalfestlegungsmittel sind in 1 nicht dargestellt. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann optional ein schematisch dargestellter Umschalter 68 vorgesehen sein, mit welchem entweder der zweite feldseitige Anschluss 62 oder der dritte feldseitige Anschluss 63 auf einen äußeren Kontakt 67 schaltbar ist. Dieser äußere Kontakt 67 kann dann beispielsweise mit Hilfe einer Steckverbindung weiter verdrahtet werden.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit Bezug auf die 2 erläutert.
  • Der wesentliche Unterschied des Beispiels aus 2 im Vergleich zu 1 besteht darin, dass Signalfestlegungsmittel 20 konkret dargestellt sind, die im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Funktionseinheit 30 und eine Signalfestlegungsbox 22 gebildet sind. Die Funktionseinheit 30 ist dabei zusammen mit dem Übertrager 60 und eigensicheren Spannungsversorgungen V1, 72, V2, 73 in einem Multifunktionsmodul 40, welches bevorzugt in einem separaten Gehäuse untergebracht ist, angeordnet. Die Anschlüsse der Spannungsversorgung sind dabei der Funktionseinheit 30 über Anschlüsse 31, 32, 33 zugeführt. Das Multifunktionsmodul 40 ist über Steckverbindungen mit einem Anschlussmodul 50 verbunden, auf welches außerdem die Signalfestlegungsbox 22 aufgesteckt ist. Ausgänge der Funktionseinheit 30 sind dabei mit Anschlüssen 25, 26 der Signalfestlegungsbox 22 verbunden. Außerdem sind an dem Anschlussmodul 50 der erste feldseitige Ausgang 61, der zweite feldseitige Ausgang 62 und der dritte feldseitige Ausgang 63 gebildet, an welchen Feldgeräte 92, 93 im explosionsgeschützten Bereich 90 angeschlossen werden können. Zwischen der Funktionseinheit 30 und dem feldseitigen Anschluss 61 ist ein Widerstand 82 geschaltet, der für die Strom- oder Leistungsbegrenzung wirksam ist. Die Grenze zum explosionsgeschützten Bereich ist durch eine gestrichelte vertikale Linie 91 dargestellt.
  • Prinzipiell kann bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Signalfestlegungsbox 22 eine Umschaltfunktionalität bereitgestellt werden dergestalt, dass nur einer der feldseitigen Anschlüsse 62 oder 63 tatsächlich nach außen geführt und dort, beispielsweise mit Hilfe einer Steckverbindung, kontaktierbar ist. Prinzipiell sind aber auch Ausgestaltungen wie in 2 möglich, bei denen prinzipiell auch zwei Feldgeräte 92, 93 im explosionsgeschützten Bereich 90 an die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 angeschlossen werden können.
  • Die wesentliche erfindungsgemäße Funktionalität besteht darin, dass mit Hilfe der Funktionseinheit 30 und der Signalfestlegungsbox 22 die Funktionalität der feldseitigen Anschlüsse 61, 62, 63 in einer jeweils gewünschten Weise und im Hinblick auf ein anzuschließendes Feldgerät 92, 93 angepasst wird. Beispielsweise kann eine Konfiguration so vorgenommen werden, dass zwischen dem ersten feldseitigen Anschluss 61 und dem zweiten feldseitigen Anschluss 62 ein Analoginput 4 bis 20 mA-Stromsignal, ein Analogausgang 4 bis 20 mA-Stromsignal oder ein Digitalausgangsschaltsignal mit typischen Kennwerten von bis 24 V/45 mA oder höher bereitgestellt oder empfangen werden kann. Der dritte feldseitige Anschluss 63 kann zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss 61 für Namur-Sensoren gemäß EN 60947-5-6, also mit Kennwerten mit typisch 8 V, 8 mA konfiguriert werden.
  • Die Signalfestlegungsbox 22 kann prinzipiell einfach aufgebaut sein. Beispiele hierfür sind in den 3 und 4 gezeigt. In 3 ist zwischen den Anschlüssen 26 und 27, die in einem Gehäuse 28 gebildet sind und die insbesondere als Steckkontakte ausgeführt sein können, ein Widerstand 84 fest verdrahtet montiert. 4 zeigt ein entsprechendes Beispiel, bei dem zwischen den Anschlüssen 25 und 27 ein Widerstand 86 fest verbunden ist.
  • Die Widerstände 84, 86 sind jeweils im Hinblick auf die Strom- oder Leistungsbegrenzung für die Eigensicherheit wirksam.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 wird mit Bezug auf 5 erläutert. Die wesentlichen Unterschiede im Vergleich zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen darin, dass eine weitere Spannungsquelle V3, 74 vorhanden ist und dass die Konfigurierung, also die Festlegung der Funktionalität der feldseitigen Ausgangsanschlüsse 61, 62, 63 ausschließlich über die Funktionseinheit 30 in dem Multifunktionsmodul 40 bewerkstelligt wird. Wie ersichtlich, sind außerdem in dem Anschlussmodul 50 weitere Widerstände 87, 88 in einer Reihenschaltung angeordnet, welche ebenfalls für die Strombegrenzung oder Leistungsbegrenzung für die Eigensicherheit wirksam sind. Wesentlich bei diesem Ausführungsbeispiel ist, dass die für die Eigensicherheit notwendigen strom- oder leistungsbegrenzenden Widerstände auf unterschiedliche Komponenten aufgeteilt sind.
  • Die dritte Spannungsquelle V3, 74 ist dabei mit der Funktionseinheit 30 über einen Anschluss 34 verbunden. Die Funktionseinheit 30 ist in Richtung des explosionsgeschützten Bereichs über Anschlüsse 56, 57, 58, 59 mit dem Anschlussmodul 50 verbunden.
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine softwaremäßige Rangierung durchgeführt werden kann und dass eine Rangierebene entfallen kann. Außerdem kann durch die Aufteilung der für die Strombegrenzung oder Leistungsbegrenzung wirksamen Widerstände auf unterschiedliche Komponenten die Verlustleistung an den einzelnen Orten in der Vorrichtung reduziert werden. Schließlich ist prinzipiell auch ein redundanter Betrieb möglich, das heißt, mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen, die auch als Ein-Ausgabemodule bezeichnet werden können, können parallel an Feldgeräte angeschlossen werden, ohne dass es zu einer Stromverdoppelung für die Kennwerte der eigensicheren Schnittstelle kommt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird demgemäß eine Vorrichtung bereitgestellt, die auch als Ein-Ausgabemodul bezeichnet werden kann, welche eigensichere Ein-Ausgabekreise aufweist, und bei dem die Signalübertragung in allen Betriebsarten in genau einem Stromübertrager erfolgt. Bei ein und demselben Modul können 4 bis 20 mA-Sensoren, 4 bis 20 mA-Aktuatoren, Binärventile und Binärsensoren gemäß EN 60947-5-6 angeschlossen werden. Der binäre Eingang nach EN 60947-5-6 arbeitet zwangsläufig mit geringeren Strömen als 20 mA und kann bevorzugt über eine spezielle Schaltung zur Adaption an das nachgeschaltete Steuerungssystem im Strompegel angepasst werden. Das betrifft die Anwendung für Namur-Sensoren. Alternativ kann der Umfang der Funktionalität durch einen auswechselbaren Signal-Designator, der auch als Signalfestlegungsbox bezeichnet wird, erweitert werden. Hierbei kann die Signalfestlegungsbox Teil des Multifunktionsmoduls sein oder sich auch auf einem Anschlussmodul, das auch als Terminationboard bezeichnet wird, befinden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zur Kontaktierung des Steuerungssystems einheitlich zwei Anschlüsse für alle Betriebsarten auf.
  • Um leistungsstarke Binärventile im explosionsgeschützten Bereich ansteuern zu können, kann der Stromübertrager bevorzugt so eingerichtet sein, dass er deutlich über dem Wert der üblichen 4 bis 20 mA Steuerkreise hinaus, beispielsweise also bis 40 mA oder mehr, arbeitet.
  • Um Binärventile ansteuern zu können, wird der Stromübertrager bevorzugt mit 24 V Gleichspannungssignal auf der Wartenseite angesteuert.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält bevorzugt mehrere eigensichere Spannungsversorgungen. Der für die Bereitstellung der Eigensicherheit insgesamt wirksame Widerstand kann sich teilweise oder ganz im Multifunktionsmodul und/oder in dem Anschlussmodul befinden.
  • Leitungsfehler, Kurzschluss- oder Leitungsbruch im Feldstromkreis im explosionsgeschützten Bereich können durch Stromänderungen im Ausgangskreis durch das angeschlossene Steuerungssystem ausgewertet und im Prinzip festgestellt werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die auch als multifunktionales Interfacemodul bezeichnet werden kann, kann neben dem analogen Messwert auch SMART-Signale, zum Beispiel HART, bidirektional übertragen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die auch als multifunktionales Ein-/Ausgangsmodul bezeichnet werden kann, ermöglicht den Anschluss von unterschiedlichen analogen und binären Sensoren beziehungsweise Aktuatoren an ein Klemmenpaar, also an ein eigensicheres Paar von feldseitigen Anschlüssen. Nur der binäre Eingang, der für Feldgeräte mit binärer oder digitaler Ausgangsfunktionalität erfindungsgemäß vorhanden ist, benötigt für den Fall, dass keine Signalfestlegungsbox und kein Umschalter verwendet wird, einen separaten Anschluss. Die Anschlüsse sind bevorzugt für die Zündschutzart Eigensicherheit nach IEC 60-079-11 eingerichtet. Die eigensicheren Spannungsbegrenzungen befinden sich bevorzugt in einem Multifunktionsmodul. Die eigensicheren strom- oder leistungsbegrenzenden Widerstände können ganz oder teilweise in dem Multifunktionsmodul oder auf einem, insbesondere separaten, Anschlussmodul angeordnet sein. Auf der Steuerungsseite sind für alle Betriebsarten zwei Anschlusspunkte, also zwei steuerseitige Anschlüsse ausreichend. Hierdurch ist die Voraussetzung für die Nutzung von aktuell verwendeten Steuerungssystemen mit einer sogenannten Software-Rangierung gegeben. Durch eine Anordnung der für die Eigensicherheit leistungsbegrenzenden Widerstände auf einem Anschlussmodul können auch redundante Signalübertragungen ohne Einfluss auf die Kennwerte der Eigensicherheit verwirklicht werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Norm EN 60947-5-6 [0020]
    • Norm EN 60947-5-6 [0041]
    • EN 60947-5-6 [0045]
    • EN 60947-5-6 [0051]
    • EN 60947-5-6 [0051]
    • IEC 60-079-11 [0058]

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum eigensicheren Versorgen, Ansteuern und/oder Auswerten von Feldgeräten im explosionsgeschützten Bereich mit einem Stromübertrager (60) zum Bereitstellen einer galvanischen Trennung zwischen einer Steuerung (70) und dem explosionsgeschützten Bereich (90), mit steuerseitigen Anschlüssen (51, 52) zum Verbinden mit der Steuerung (70) und mit einem ersten und einem zweiten feldseitigen Anschluss (61, 62) zum Verbinden mit anzuschließenden Feldgeräten (92, 93), wobei der zweite feldseitige Anschluss (62) dazu eingerichtet ist, zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss (61) Feldgeräte mit analoger Funktionalität zu versorgen, anzusteuern und/oder auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite feldseitige Anschluss (62) dazu eingerichtet ist, zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss (61) Feldgeräte mit digitaler Eingangsfunktionalität zu versorgen, anzusteuern und/oder auszuwerten, dass ein dritter feldseitiger Anschluss (63) vorhanden ist, der dazu eingerichtet ist, zusammen mit dem ersten feldseitigen Anschluss (61) Feldgeräte (92, 93) mit digitaler Ausgangsfunktionalität zu versorgen, anzusteuern und/oder auszuwerten, und dass Signalfestlegungsmittel (20) vorhanden sind zum Aktivieren und/oder Festlegen einer Funktionalität des zweiten und/oder des dritten feldseitigen Anschlusses.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, insbesondere verschiedene, Widerstände zum Verwirklichen von eigensicheren Paaren von feldseitigen Anschlüssen mit unterschiedlichen Kennwerten vorhanden sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Multifunktionsmodul (40) vorhanden ist mit einer Funktionseinheit (30), die zum Bilden der Signalfestlegungsmittel (20) Hardware- und Software-Mittel aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Elektronikmittel (40) zum Anpassen eines Strompegels des dritten feldseitigen Anschlusses (63) vorhanden sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Signalfestlegungsmittel (20) eine Signalfestlegungsbox (22) vorhanden ist und dass in der Signalfestlegungsbox (22) fest verdrahtete passive Bauelemente (84, 86) vorhanden sind, durch welche die Funktionalität mindestens eines Paars von feldseitigen Ausgängen (61, 62; 61, 63) festgelegt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussmodul (50) vorhanden ist, an dem die feldseitigen Anschlüsse (61, 62, 63) zum Anschließen der Feldgeräte (92, 93) und Anschlüsse (56, ..., 59) zum Verbinden mit dem Multifunktionsmodul (40) gebildet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anschlussmodul (50) zum Bereitstellen von Paaren von eigensicheren feldseitigen Anschlüssen (61, 62; 61, 63) mit unterschiedlichen Kennwerten unterschiedliche Widerstände vorhanden sind, die mit feldseitigen Anschlüssen fest verdrahtet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalfestlegungsbox (22) Steckverbindungen zum Verbinden mit dem Anschlussmodul (50) und/oder dem Multifunktionsmodul (40) aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalfestlegungsbox (22) in zwei Stufen mechanisch arretierbar ist, wobei in einer der beiden Stufen die Anschlüsse elektrisch unterbrochen sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der für ein bestimmtes eigensicheres Paar (61, 62; 61, 63) von feldseitigen Anschlüssen wirksame leistungsbegrenzende Widerstand auf mehrere Einzelwiderstände aufgeteilt ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die für ein bestimmtes eigensicheres Paar von feldseitigen Anschlüssen für die Leistungsbegrenzung wirksamen Widerstände teilweise oder vollständig in dem Multifunktionsmodul (40), dem Anschlussmodul (50) und/oder der Signalfestlegungsbox (22) untergebracht sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche eigensichere Paare von feldseitigen Anschlüssen unterschiedliche Kennwerte aufweisen.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die mehrkanalig zum Anschließen von mehreren Feldgeräten (92, 93) gebildet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalter (68) vorhanden ist, mit welchem entweder der zweite feldseitige Anschluss (62) oder der dritte feldseitige Anschluss (63) auf einen Kontakt (67) schaltbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei steuerseitige Anschlüsse (51, 52) vorhanden sind, mit welchen Feldgeräte in den Betriebsarten Analog-Eingang, Analog-Ausgang, Digital-Eingang und Digital-Ausgang versorgt, angesteuert und/oder ausgewertet werden können.
DE212012000249.9U 2012-01-27 2012-01-27 Vorrichtung zum eigensicheren Versorgen, Ansteuern und/oder Auswerten von Feldgeräten im explosionsgeschützten Bereich Expired - Lifetime DE212012000249U1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2012/000366 WO2013110296A1 (de) 2012-01-27 2012-01-27 Vorrichtung zum eigensicheren versorgen, ansteuern und/oder auswerten von feldgeräten im explosionsgeschützten bereich

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DE212012000249U1 true DE212012000249U1 (de) 2014-09-24

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