專利名稱：用于連接至少一個傳感器元件的過程自動化技術(shù)二線制現(xiàn)場設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分中限定的用于連接至少一 個傳感器元件的過程自動化技術(shù)二線制現(xiàn)場設備。
背景技術(shù)：
從US 6，574，515已知一種這類用于過程自動化技術(shù)的二線制現(xiàn)場 設備，多個傳感器元件可連接至該二線制現(xiàn)場設備且該二線制現(xiàn)場設 備通過二線制過程控制回路而被應能量。從傳感器元件發(fā)送的測量值 在處理模塊中被加工并經(jīng)由連接至二線制過程控制回路的通信接口而 傳遞至上位單元。
在這種二線制現(xiàn)場設備的情況中，多個傳感器元件結(jié)合為傳感器 組，并且每一組經(jīng)由多路轉(zhuǎn)換器與處理模塊相連。多路轉(zhuǎn)換器和處理 模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)字地進行。為了將傳感器元件與處理模塊流電 隔離，在通信線路中在多路轉(zhuǎn)換器之后提供隔離器。各個傳感器元件 的供電是經(jīng)由分離的電壓源線路進行的，在該電壓源線路中需要另外 的隔離器用于流電隔離。
這種裝置的一個缺點是，對于每一傳感器組，在通信線路中和電 壓源線路中都需要流電隔離。
這種裝置的另一缺點是，必須將四條線路引向每一傳感器元件， 這需要可觀的布線花費。
發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于連接至少一個傳感器元
3件的過程自動化技術(shù)二線制現(xiàn)場設備，其不具有上面提到的缺點，特 別地，其僅僅需要較少的布線花費，易于流電隔離并且可簡單且成本 低廉地制造。
這個目的通過權(quán)利要求1給出的特征來實現(xiàn)。
從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明的具有優(yōu)點的進一步發(fā)展。
本發(fā)明的主要思想是，在被通過現(xiàn)場總線而供電的二線制現(xiàn)場設 備的情況中，各個傳感器元件經(jīng)由傳感器總線連接至處理單元并且提 供在現(xiàn)場總線和傳感器總線之間的流電隔離。流電隔離可以根據(jù)三種 實施例而不同地設置在現(xiàn)場設備中。
以這種方式，減少了所需的流電隔離的數(shù)目。另外，對于各個傳 感器元件的布線花費也變小。
下面根據(jù)附圖中示出的實施例詳細解釋本發(fā)明。附圖中
圖1是本發(fā)明的二線制現(xiàn)場設備的框圖2是根據(jù)圖1的現(xiàn)場設備的第一變型實施例；
圖3是根據(jù)圖1的現(xiàn)場設備的第二變型實施例；
圖4是根據(jù)圖1的現(xiàn)場設備的第三變型實施例；和
圖5是根據(jù)圖1的現(xiàn)場設備的流電隔離電路的三種形式。
具體實施例方式
圖1示意性顯示了用于過程自動化技術(shù)的二線制現(xiàn)場設備，其用
于連接至少一個傳感器元件?，F(xiàn)場設備F1具有現(xiàn)場總線通信單元FKE， 其經(jīng)由第一二線制連接Al與現(xiàn)場總線FB相連。同樣與第一二線制連 接Al相連的是電源單元VI。電源單元VI用于現(xiàn)場設備F1的各個電 子元件的能量供應。正如在二線制現(xiàn)場設備中所常見的，現(xiàn)場設備Fl
4的全部電能都是經(jīng)由現(xiàn)場總線FB提供的。除了第一電源單元VI之外，
提供第二電源單元V2，其經(jīng)由第二二線制連接A2與傳感器總線SB相 連。多個傳感器元件Sl、 S2、 S3連接至傳感器總線SB。第二電源單 元V2用于連接至傳感器總線SB的傳感器元件的能量供應。它同樣從 電源單元VI獲得其能量。
與第二二線制連接A2相連的還有傳感器通信單元SKE，其也由 第二電源單元V2供應能量。處理模塊VM用作對于從傳感器元件Sl、 S2、 S3發(fā)送的數(shù)據(jù)(例如，測量值)的中央處理單元，其與傳感器總 線通信單元SKE以及現(xiàn)場總線通信單元FEK相連。在處理模塊VM中， 傳感器元件的測量值被處理并轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場總線通信單元FKE，以通過 現(xiàn)場總線進行傳輸。經(jīng)由現(xiàn)場總線FB的通信可以例如依據(jù)Profibus標 準而進行。傳感器總線系統(tǒng)可以例如是HART多點系統(tǒng)或者Profibus 系統(tǒng)。
現(xiàn)場總線通信單元FEK和傳感器總線通信單元SKE負責經(jīng)由相應 總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸(物理的總線接口或者電報構(gòu)造)。
以陰影示出流電隔離有意義的三種選擇。
本發(fā)明的一個根本優(yōu)點是，僅需在兩個位置提供流電隔離。另外， 對于各個傳感器元件的布線花費顯著減少。
在圖2-4中示意性給出本發(fā)明的三個變型實施例，每一種情況中 都具有流電隔離電路I。
圖2顯示了設置在第一和第二電源單元VI和V2之間以及在處理 模塊VM和傳感器總線通信單元SKE之間的流電隔離電路I。處理模 塊VM主要由具有CPU和不同存儲單元RAM、 ROM、 EEPROM的微
控制器構(gòu)成。圖3顯示了在兩部分構(gòu)成的處理模塊VM的兩個部分VM1、 VM2 之間設置的流電隔離電路I。這兩個部分VM1、 VM2各自具有一個獨 立的微控制器，其中處理模塊VM1中的微控制器用作主機，且處理模 塊VM2中的微控制器用作從設備。
圖4顯示了在第一和第二電源單元VI和V2之間以及在處理模塊 VM和現(xiàn)場總線通信單元FKE之間設置的流電隔離電路I。
在所有三個變型(圖2-4)的情況中，流電隔離電路I由用于數(shù)據(jù) 傳輸?shù)墓怦頞和用于能量傳輸?shù)闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換器DC/DC (DC/DC轉(zhuǎn)換 器)構(gòu)成。
圖5顯示，光耦O也可以由線圈對SP替代。作為另一變型，可 以考慮在一個部件BT中實現(xiàn)直流電壓轉(zhuǎn)換器DC/DC以及線圈對SP。
在本發(fā)明的另一實施例中，可以在每一傳感器元件中提供獨立的 流電隔離。
本發(fā)明以簡單的方式將多個傳感器元件S1、 S2、 S3流電地與現(xiàn)場 總線FB隔離。
權(quán)利要求
1.用于連接至少一個傳感器元件的過程自動化技術(shù)二線制現(xiàn)場設備，具有第一電源部分V1，其能夠通過第一二線制連接A1與現(xiàn)場總線FB相連，現(xiàn)場設備完全通過現(xiàn)場總線FB被供應能量；第二電源部分V2，其連接至第一電源部分V1并且用于經(jīng)由第二二線制連接A2為傳感器總線SB供應能量；現(xiàn)場總線通信單元FKE，其與第一二線制連接A1和第一電源部分V1相連，并且用于經(jīng)由現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)交換；傳感器總線通信單元SKE，其與第二二線制連接A2和第二電源部分V2相連，并且用于經(jīng)由傳感器總線的數(shù)據(jù)交換；處理模塊VM，其與現(xiàn)場總線通信單元FKE、傳感器總線通信單元SKE和第一電源部分V1相連；其特征在于，所述現(xiàn)場總線FB和所述傳感器總線SB彼此流電隔離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的二線制現(xiàn)場設備，其中，所述流電隔離 是在處理模塊VM和傳感器總線通信單元SKE之間以及在電源部分V1 和電源部分V2之間提供的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二線制現(xiàn)場設備，其中，所述流電隔離 是在處理模塊VM和現(xiàn)場總線通信單元FKE之間以及在電源部分VI 和電源部分V2之間提供的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的二線制現(xiàn)場設備，其中，所述處理模塊 VM構(gòu)成為兩部分，并且所述流電隔離是在處理模塊VM的兩個部分 VI、 V2之間以及在電源部分VI和電源部分V2之間提供的。
全文摘要
一種用于連接至少一個傳感器元件的過程自動化技術(shù)二線制現(xiàn)場設備，其具有第一電源部分V1，其通過第一二線制連接A1可與現(xiàn)場總線FB相連。現(xiàn)場設備完全通過現(xiàn)場總線FB被供電。二線制現(xiàn)場設備具有第二電源部分V2，其連接至第一電源部分V1并且用于經(jīng)由第二二線制連接A2為傳感器總線SB供電。還提供了現(xiàn)場總線通信單元FKE，其與第一二線制連接A1和第一電源部分V1相連，并且用于經(jīng)由現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)交換；和傳感器總線單元SKE，其與第二二線制連接A2和第二電源部分V2相連，并且用于經(jīng)由傳感器總線的數(shù)據(jù)交換。處理模塊VM與現(xiàn)場總線通信單元FKE、傳感器總線通信單元SKE和第一電源部分V1相連。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)場總線FB和傳感器總線SB彼此流電隔離。
文檔編號G05B19/05GK101568890SQ200780047407
公開日2009年10月28日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者托馬斯·約格, 斯特凡·康拉德, 阿爾弗雷德·烏姆克雷爾 申請人:恩德萊斯+豪瑟爾韋澤爾有限商業(yè)兩合公司