用于本质安全工业应用中的通用IO的能量限制栅制造技术

本发明专利技术提供了一种装置(112，208，314)，该装置包括一个或多个信道。每个信道包括电路(212)，该电路被配置为从通用输入/输出(UIO)(104，206)接收输入电流并向危险或潜在危险区中的现场设备(102a，102b，204)提供输出，该电路被进一步配置为通过限制该输出的电压、电流或功率中的至少一者来限制到现场设备的能量。每个信道也包括端子(214)，该端子被配置为将电路连接到一根或多根电缆，该一根或多根电缆将现场设备耦接到装置。每个信道被配置为在现场设备和控制现场设备的操作的控制器之间提供本质安全栅。

Generic IO Energy Limiting Gate for Intrinsic Safety Industrial Applications

The invention provides a device (112, 208, 314) comprising one or more channels. Each channel includes a circuit (212), which is configured to receive input current from universal input/output (UIO) (104, 206) and provide output to field devices (102a, 102b, 204) in hazardous or potential hazardous areas. The circuit is further configured to limit energy to field devices by limiting at least one of the output voltages, currents or power. Each channel also includes a terminal (214) configured to connect a circuit to one or more cables that couple field devices to devices. Each channel is configured to provide intrinsic safety grids between the field device and the controller that controls the operation of the field device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于本质安全工业应用中的通用IO的能量限制栅
本公开整体涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及用于本质安全工业应用中的通用IO的能量限制栅。
技术介绍
工业过程控制和自动化系统通常用于使大型且复杂的工业过程自动化。这些类型的系统通常包括各种部件，包括传感器、致动器和控制器。控制器中的一些可以从传感器接收测量结果并且生成用于致动器的控制信号。现有的过程控制和自动化系统通常具有安装在控制室中的参与控制和输入/输出(I/O)功能的硬件部件。这些系统通常用于从现场采集I/O信息，并将该I/O信息传输到控制室。控制室中的系统可以执行各种控制功能并将输出传输回现场。在危险环境中，可能需要或期望使用本质安全栅来限制能量和隔离关键I/O功能。本质安全(IS)是一种保护技术，用于通过限制可用于点火的电能或热能来在危险区域中安全操作电气设备。这通常通过使用一个或多个IS栅来实现。
技术实现思路
本公开提供了用于本质安全工业应用中的通用IO的能量限制栅的能量限制栅。在第一实施方案中，一种装置包括一个或多个信道。每个信道包括电路，该电路被配置为从通用输入/输出(UIO)接收输入电流并向危险或潜在危险区中的现场设备提供输出，该电路被进一步配置为通过限制该输出的电压、电流或功率中的至少一者来限制到现场设备的能量。每个信道也包括端子，该端子被配置为将电路连接到一根或多根电缆，该一根或多根电缆将现场设备耦接到该装置。每个信道被配置为在现场设备和控制现场设备的操作的控制器之间提供本质安全栅。在第二实施方案中，一种系统包括UIO和耦接到UIO的本质安全(IS)栅。IS栅包括一个或多个信道。每个信道包括电路，该电路被配置为从UIO接收输入电流并向危险或潜在危险区中的现场设备提供输出，该电路被进一步配置为通过限制该输出的电压、电流或功率中的至少一者来限制到现场设备的能量。每个信道也包括端子，该端子被配置为将电路连接到一根或多根电缆，该一根或多根电缆将现场设备耦接到IS栅。每个信道被配置为在现场设备和控制现场设备的操作的控制器之间提供本质安全栅。在第三实施方案中，一种方法包括由IS栅从UIO接收输入电流。该方法也包括由IS栅向危险或潜在危险区中的现场设备提供输出。该方法还包括通过限制输出的电压、电流或功率中的至少一者来限制到现场设备的能量。IS栅包括一个或多个信道，每个信道包括被配置为将IS栅连接到一根或多根电缆的端子，该一根或多根电缆将现场设备耦接到IS栅。从以下附图、描述和权利要求中，其它技术特征对本领域的技术人员可以为显而易见的。附图说明为了更完整地理解本公开，现在参考以下结合附图来进行的描述，其中：图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统的一部分；图2示出了根据本公开的其中本质安全(IS)栅与通用输入/输出(UIO)一起使用的示例性系统；图3示出了根据本公开的其中IS栅与UIO成一体的示例性系统；图4示出了根据本公开的与分布式控制系统中的IS栅和UIO一起使用的示例性设备；并且图5示出了根据本公开的用于使用分布式控制系统中的IS栅和UIO的方法。具体实施方式下文讨论的图1至图5，以及用于描述本专利技术在本专利文献中的原理的各种实施方案仅以例示方式进行，并且不应被理解为以任何方式限制本专利技术的范围。本领域的技术人员将理解，本专利技术的原理可在任何类型的适当布置的设备或系统中实现。图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统100的一部分。如图1所示，系统100包括有利于生产或加工至少一种产品或其它材料的各种部件。例如，系统100可用于促进对一个或多个工业工厂中的部件的控制或监视。每个工厂表示一个或多个加工设施(或其一个或多个部分)，诸如用于生产至少一种产品或其它材料的一个或多个制造设施。一般来说，每个工厂可实现一个或多个工业过程并且能够单独地或共同地称为过程系统。过程系统通常表示被配置为以某种方式以不同形式加工一种或多种产品或其它材料或能量的任何系统或部分系统。在图1所示的示例中，系统100包括一个或多个传感器102a和一个或多个致动器102b。传感器102a和致动器102b表示过程系统中可执行多种功能中的任一种功能的部件。例如，传感器102a可以测量过程系统中的多种特性，诸如温度、压力或流量。另外，致动器102b可以改变过程系统中的多种特性。传感器102a中的每个传感器包括用于测量过程系统中的一个或多个特性的任何合适的结构。致动器102b中的每个致动器包括用于在过程系统中操作或影响一个或多个条件的任何合适的结构。至少一个输入/输出(I/O)模块(有时简称为“IO”)104耦接到传感器102a和致动器102b。IO104有利于与传感器102a、致动器102b或其它现场设备的相互作用。例如，IO104可用于接收一个或多个模拟输入(AI)、数字输入(DI)、数字输入事件序列(DISOE)或脉冲累加器输入(PI)或提供一个或多个模拟输出(AO)或数字输出(DO)。每个IO104包括用于从一个或多个现场设备接收一个或多个输入信号或向一个或多个现场设备提供一个或多个输出信号的任何合适的结构。系统100还包括各种控制器106。控制器106可在系统100中使用以执行各种功能以便控制一个或多个工业过程。例如，第一组控制器106可使用来自一个或多个传感器102a的测量以控制一个或多个致动器102b的操作。这些控制器106可以经由一个或多个IO104与传感器102a、致动器102b和其它现场设备进行相互作用。第二组控制器106可用于优化由第一组控制器执行的控制逻辑或其它操作。第三组控制器106可用于执行附加的功能。控制器106通常分层布置在系统中。例如，不同的控制器106可用于控制各个致动器、形成机器的致动器的集合、形成单元的机器的集合、形成工厂的单元的集合，以及形成企业的工厂的集合。控制器106的分层布置的特定示例被定义为过程控制的“普渡”模型。不同分层水平中的控制器106可以经由一个或多个网络108和相关联的开关、防火墙和其它部件进行通信。每个控制器106包括用于控制工业过程的一个或多个方面的任何合适的结构。例如，控制器106中的至少一些控制器可表示比例积分微分(PID)控制器或多变量控制器，诸如鲁棒多变量预测控制技术(RMPCT)控制器或实现模型预测控制(MPC)或其它高级预测控制的其它类型的控制器。作为特定示例，每个控制器106可表示运行实时操作系统、WINDOWS操作系统或其它操作系统的计算设备。操作员对系统100的控制器106和其它部件的访问和相互作用可经由各种操作员站110进行。每个操作员站110可用于向操作员提供信息以及从操作员接收信息。例如，每个操作员站110可向操作员提供识别工业过程的当前状态的信息，诸如各种过程变量的值和警告、报警或与工业过程相关联的其它状态。每个操作员站110也可接收影响如何控制工业过程的信息，诸如通过接收由控制器106控制的过程变量的设定值或接收改变或影响控制器106如何控制工业过程的其它信息。每个操作员站110包括用于向操作员显示信息以及与操作员进行相互作用的任何合适的结构。这表示可用于制造或加工一种或多种材料的一种类型的工业过程控制和自动化系统的简要描述。关于工业过程控制和自动化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置(112，208，314)，包括：一个或多个信道，每个信道包括：电路(212)，所述电路被配置为从通用输入/输出(UIO)(104，206)接收输入电流并向危险或潜在危险区中的现场设备(102a，102b，204)提供输出，所述电路被进一步配置为通过限制所述输出的电压、电流或功率中的至少一者来限制到所述现场设备的能量；和端子(214)，所述端子被配置为将所述电路连接到一根或多根电缆，所述一根或多根电缆将所述现场设备耦接到所述装置；其中每个信道被配置为在所述现场设备和控制所述现场设备的操作的控制器之间提供本质安全栅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.06 US 15/287,1801.一种装置(112，208，314)，包括：一个或多个信道，每个信道包括：电路(212)，所述电路被配置为从通用输入/输出(UIO)(104，206)接收输入电流并向危险或潜在危险区中的现场设备(102a，102b，204)提供输出，所述电路被进一步配置为通过限制所述输出的电压、电流或功率中的至少一者来限制到所述现场设备的能量；和端子(214)，所述端子被配置为将所述电路连接到一根或多根电缆，所述一根或多根电缆将所述现场设备耦接到所述装置；其中每个信道被配置为在所述现场设备和控制所述现场设备的操作的控制器之间提供本质安全栅。2.根据权利要求1所述的装置，其中每个信道被配置为从所述UIO和所述现场设备接收多种类型的输入或输出信号。3.根据权利要求2所述的装置，其中每个信道被配置为从所述UIO接收所述输入电流，而不管所述输入或输出信号的类型如何。4.根据权利要求2所述的装置，其中相同的端子被用于将所述电路连接到所述一根或多根电缆，而不管所述输入或输出信号的类型如何。5.根据权利要求2所述的装置，其中所述每个信道的电路被配置为在没有机械或软件重新配置的情况下限制到所述现场设备的所述能量，而不管所述输入或输出信号的类型如何。6.根据权利要求2所述的装置，其中所述多种类型的输入或输出信号包括模拟输入、模拟输出、数字输入和数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪尼斯·库马尔·克恩，塞·克里希南·贾甘纳坦，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US