JP2005110271A - プロセスプラントの危険区域における利用に適した通信バス - Google Patents
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- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/267—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for parallel lines and wires
Abstract
【解決手段】プロセスプラントの危険区域における利用に適する通信バスは、第一の方向に電気信号を伝送するように構成された第一の伝送パスと、第二の方向に電気信号を伝送するように構成された第二の伝送パスとを備えている。安全デバイスは、第一の伝送パスおよび第二の伝送パスの各々に接続され、通信バスに関連する不良状態を検出するように構成された制御ユニットを備えている。この安全デバイスは、検出された不良状態に応答して、第一の伝送パスおよび第二の伝送パスの各々に沿った電気信号の流れを中断するように構成されたスイッチユニットをさらに備えている。このように、通信バスの検出回路は、通信バスに関連する不良状態が発生した場合にスパークまたはアークの発生を自動的に減少または防止する。
【選択図】 図2
Description
10 プロセスプラント
11 オス型コネクタ
12 プロセスコントローラ
13、14 オペレータワークステーション
15〜22 フィールドデバイス
19〜22 スマートフィールドデバイス
23 データヒストリアン
24 通信バス
24a〜24d バスセグメント
25 第一の電線ペア
25a 第一の伝送回線
25b 第二の伝送回線
26、28 入力/出力(I/O)デバイス
27 第二の電線ペア
27a 第三の伝送回線
27b 第四の伝送回線
29 第三の電線ペア
29a 第五の伝送回線
29b 第六の伝送回線
30 制御室
31 非危険区域
32 デバイス
33〜36 アナログ回線
37 第四の電線ペア
37a 第七の伝送回線
37b 第八の伝送回線
38 デジタルバス
39 リピータ
40 安全デバイス
42 第一のスイッチアッセンブリ
43 危険区域
44 第二のスイッチアッセンブリ
46 矢印
50 第一のリレー
52 第二のリレー
54 第三のリレー
56 第四のリレー
60 第一のコイル
62 第二のコイル
64 第三のコイル
66 第四のコイル
70a、70b 第一組のコンタクタ
72a、72b 第二組のコンタクタ
74a、74b 第三組のコンタクタ
76a、76b 第四組のコンタクタ
80 第一の制御ユニット
82 第二の制御ユニット
90 第一のトランジスタ
91 第一の信号ソース
92 第一の比較器
93 第一のセンサ
94 第二の信号ソース
95 第二のトランジスタ
96 第二のセンサ
97 第二の比較器
Claims (37)
- プロセスプラントの危険区域における利用に適した通信バスであって、
第一の方向に電気信号を伝送するように構成された第一の伝送パスと、
第二の方向に電気信号を伝送するように構成された第二の伝送パスと、
前記第一の伝送パスおよび第二の伝送パスの各々に接続されている安全デバイスとを備えており、
前記安全デバイスが、前記通信バスに関連する不良状態を検出するように構成された制御ユニットと、前記検出された不良状態に応答して、第一の伝送パスおよび第二の伝送パスの各々に沿って電気信号の前記流れを中断するように構成されたスイッチユニットとを備えてなる、通信バス。 - 前記通信バスに関連した前記検出された不良状態が、オープン回路状態、電気的不連続状態、前記通信バスの切れた状態、通信バスの裂けた状態、および前記通信バスの端部が外れた状態のうちの少なくとも一つを含んでなる、請求項1記載の通信バス。
- 第三の伝送パスおよび第四の伝送パスをさらに有し、前記安全デバイスが前記第三の伝送パスおよび第四の伝送パスの各々に接続されてなる、請求項1記載の通信バス。
- 前記第一の伝送パス、第二の伝送パス、第三の伝送パス、および第四の伝送パスの各々が、ツイストペアケーブルまたは同軸ケーブルを備えてなる、請求項3記載の通信バス。
- 前記制御ユニットが、前記第三の伝送パスに接続された第一の制御デバイスと、前記第四の伝送パスに接続された第二の制御デバイスを備え、前記第一の制御デバイスが前記第三の伝送パスに沿って前記第一の方向に伝送されている電気信号を生成するように構成された第一の信号ソースを備え、前記第二の制御デバイスが前記第四の伝送パスに沿って前記第二の方向に伝送されている電気信号を生成するように構成された第二の信号ソースを備えてなる、請求項3記載の通信バス。
- 前記第一の制御デバイスが、前記第三の伝送パスに関連する電気特性を測定するように構成された第一のセンサを有し、前記第二の制御デバイスが、前記第四の伝送パスに関連する電気特性を測定するように構成された第二のセンサを有してなる、請求項5記載の通信バス。
- 前記第三の伝送パスおよび第四の伝送パスの各々に関連する前記測定された電気特性が、電流、電圧、または抵抗を含んでなる、請求項6記載の通信バス。
- 前記第一の制御デバイスが、前記第三の伝送パスに関連する前記測定された電気特性と、正常動作値とを比較するように構成された第一の比較器を備え、前記第二の制御デバイスが、前記第四の伝送パスに関連する前記測定された電気特性と、前記正常動作値とを比較するように構成された第二の比較器を備えてなる、請求項6記載の通信バス。
- 前記スイッチユニットが、前記第一の制御デバイスに接続された第一のスイッチと、前記第二の制御デバイスに接続された第二のスイッチを備えてなる、請求項8記載の通信バス。
- 前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ、前記第一の制御デバイス、および前記第二の制御デバイスのうちの少なくとも一つが、保護用エンクロージャに収納されている、請求項9記載の通信バス。
- 前記第一のスイッチが第一のリレーおよび第二のリレーを備え、前記第二のスイッチが第三のリレーおよび第四のリレーを備え、前記第一リレーおよび第二のリレーの各々が、前記第一の制御デバイスに接続され、前記第三および第四のリレーの各々が前記第二の制御デバイスに接続されている、請求項9記載の通信バス。
- 前記第一の制御デバイスが、前記第一のリレーおよび第二のリレーの各々に関連するコイルを励磁および非励磁するように構成され、前記第二の制御デバイスが、前記第三のリレーおよび第四のリレーの各々に関連するコイルを励磁および非励磁するように構成されている、請求項11記載の通信バス。
- 前記第一のリレーおよび第三のリレーの各々が、前記第一の伝送パスに接続され、前記第二のリレーおよび第四のリレーの各々が前記第二の伝送パスに接続されている、請求項11記載の通信バス。
- 前記第一のリレー、第二のリレー、第三のリレー、および第四のリレーの各々が、正常動作の間、閉じられているコンタクタを有してなる、請求項13記載の通信バス。
- 前記第一の制御デバイスが、前記正常動作値からの、前記第三の伝送パスに関連する前記測定された電気特性の変化に応答して、前記第一のリレーおよび第二のリレーの前記コンタクタを開放するように構成され、前記第二の制御デバイスが、前記正常動作値からの、前記第四の伝送パスに関連する前記測定された電気特性の変化に応答して、前記第三のリレーおよび第四のリレーの前記コンタクタを開放するように構成されている、請求項14記載の通信バス。
- プロセスプラントの危険区域において利用するように構成された安全デバイスであって、
第一の伝送ラインおよび第二の伝送ラインを有している通信バスと、
前記通信バスに関連する不良状態を検出するように構成された前記第二の伝送ラインに接続された制御ユニットと、
前記第一の伝送ラインおよび前記制御ユニットに接続されたスイッチユニットと
を備えており、
前記第一の伝送ラインおよび第二の伝送ラインの何れも電気信号を伝送するように構成され、前記スイッチユニットが、前記通信バスに関連する前記検出された不良状態に応答して、前記第一の伝送ラインに沿って前記電気信号の前記流れを中断するように構成されている、安全デバイス。 - 前記制御ユニットが、前記第二の伝送ラインに関連する電気特性を測定するように構成されたセンサを備えてなる、請求項16記載の安全デバイス。
- 前記第二の伝送ラインに関連する前記測定された電気特性が、電流、電圧、または抵抗を含んでなる、請求項17記載の安全デバイス。
- 前記制御ユニットが、前記第二の伝送ラインに関連する前記測定された電気特性と、正常動作値とを比較するように構成された第一の比較器を備えてなる、請求項17記載の安全デバイス。
- 前記第一の伝送ラインが、第一の方向に電気信号を伝送するように構成された第一の伝送信号パスと、第二の方向に電気信号を伝送するように構成された第二の伝送信号パスを有してなる、請求項19記載の安全デバイス。
- 前記第二の伝送ラインが、前記第一の方向に電気信号を伝送するように構成された第三の伝送信号パスと、前記第二の方向に電気信号を伝送するように構成された第四の伝送信号パスを有してなる、請求項20記載の安全デバイス。
- 前記第一の伝送信号パス、第二の伝送信号パス、第三の伝送信号パス、および第四の伝送信号パスの各々が、一つの電線または二つの電線を備えてなる、請求項21記載の安全デバイス。
- 前記制御ユニットが、前記第三の伝送信号パスに接続された第一の制御デバイスと、前記第四の伝送信号パスに接続された第二の制御デバイスとを備えてなる、請求項21記載の安全デバイス。
- 前記スイッチユニットが、第一のスイッチ、第二のスイッチ、第三のスイッチ、および第四のスイッチを備え、前記第一のスイッチおよび第三のスイッチの各々が前記第一の伝送信号パスに接続され、前記第二のスイッチおよび第四のスイッチの各々が前記第二の伝送信号パスに接続されている、請求項23記載の安全デバイス。
- 前記第一の制御デバイスが、前記第一のスイッチおよび第二のスイッチの各々に接続され、前記第二の制御デバイスが、前記第三のスイッチおよび第四のスイッチの各々に接続されている、請求項24記載の安全デバイス。
- 前記第一のスイッチ、第二のスイッチ、第三のスイッチ、および第四のスイッチの各々が、正常動作の間、閉じられているコンタクタを有してなる、請求項25記載の安全デバイス。
- 前記第一の制御デバイスが、前記正常動作値からの、前記第三の伝送信号パスに関連する前記測定された電気特性の変化に応答して、前記第一のスイッチおよび第二のスイッチの前記コンタクタを開放するように構成され、前記第二の制御デバイスが、前記正常動作値からの、前記第四の伝送信号パスに関連する前記測定された電気特性の変化に応答して、前記第三のスイッチおよび第四のスイッチの前記コンタクタを開放するように構成されている、請求項26記載の安全デバイス。
- 前記第一の伝送ラインおよび第二の伝送ラインの各々が、ツイストペアケーブルまたは同軸ケーブルを有してなる、請求項16記載の安全デバイス。
- 前記第一の伝送ラインが、Ethernet(登録商標)、Fieldbus(登録商標)、HART(登録商標)、PROFIBUS(登録商標)、WORLDFIP(登録商標)、Device-Net(登録商標)、As-Interface(登録商標)、またはCAN(登録商標)に基づいた通信プロトコルを利用している電気信号を伝送するように構成されている、請求項16記載の安全デバイス。
- 前記制御ユニットが、前記第二の伝送ラインに沿って伝送される電気信号を生成するように構成されている信号ソースを備えている、請求項16記載の安全デバイス。
- プロセスプラントの危険区域における利用に適した通信バスを実現するための方法であって、
第一の伝送パスに沿って電気信号を伝送することと、
第二の伝送パスに沿って電気信号を伝送することと、
前記第二の伝送パスに関連する電気特性を測定することと、
前記第二の伝送パスに関連する前記測定された電気特性に応答して、前記通信バスに関連する不良状態を検出することと、
前記通信バスに関連する前記検出された不良状態に応答して、前記第一の伝送パスに沿って電気信号の前記流れを中断することと
を有する方法。 - 前記通信バスに関連する前記不良状態を検出することが、オープン回路状態、電気的不連続状態、前記通信バスの切れた状態、通信バスの裂けた状態、および前記通信バスの端部が外れた状態のうちの少なくとも一つを検出することを含んでいる、請求項31記載の方法。
- 前記第一の伝送パスに沿って電気信号を伝送することが、伝送電線の第一のペアに沿って第一の方向に電気信号を伝送することと、伝送電線の第二のペアに沿って第二の方向に電気信号を伝送することとを含み、前記第二の伝送パスに沿って電気信号を伝送することが、伝送電線の第三のペアに沿って前記第一の方向に電気信号を伝送することと、伝送電線の第四のペアに沿って前記第二の方向に電気信号を伝送することとを含んでいる、請求項31記載の方法。
- 前記第一の伝送パスに沿って電気信号を伝送することが、第一の伝送電線に沿って第一の方向に電気信号を伝送することと、第二の伝送電線に沿って第二の方向に電気信号を伝送することとを含んでおり、前記第二の伝送パスに沿って電気信号を伝送することが、第三の伝送電線に沿って前記第一の方向に電気信号を伝送することと、第四の伝送電線に沿って前記第二の方向に電気信号を伝送することとを含んでいる、請求項31記載の方法。
- 前記第二の伝送パスに関連する前記電気特性を測定することが、電流、電圧、または抵抗を測定することを含んでいる、請求項31記載の方法。
- 前記第二の伝送パスに関連する前記測定された電気特性と正常動作値とを比較することをさらに含んでいる、請求項31記載の方法。
- 前記第一の伝送パスに沿って電気信号の前記流れを中断することが、前記正常動作値からの、前記第二の伝送パスに関連する前記測定された電気特性の変化に応答して、前記第一の伝送パスに接続されたスイッチコンタクタを開放することを含んでいる、請求項36記載の方法。
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