本质安全通信电路制造技术

本公开涉及一种电气电路，包括：电源、负载、在电源和负载之间的一对平行正电缆、在负载和电源之间的一对平行负电缆、和易燃电弧预防装置，所述易燃电弧预防装置包括：监测装置，适用于检测电缆对中的一条的电流和／或电压是否与另一条的偏离；以及控制装置，适用于如果监测装置检测到电缆对中的一条的电流和／或电压与另一条的偏离则将电源与电缆对完全或部分地隔离，其特征在于：电气电路在电源和正电缆对之间包括共用正段，在负电缆对和电源之间包括共用负段，其中第一调制装置适用于产生调制通信信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及本质安全通信电路，具体用于但不限于用于易燃环境，尤其是气体群组类别nc、氢气和乙炔，以及下面的，例如，针对气体和/或灰尘的气体群组IIB和IIA。
技术介绍
经由电气通信电路来远程地控制本质安全环境中的场仪器(fieldinstrument) 和设备。传统地，在与驱动场仪器的电源相同的电气电路中提供通信。本申请人的 W02006/003445公开了这种构造的现代版本，其中沿两个金属线现场总线段传递信令。 然而，诸如以太网的新技术提供了具有与电源电路捆绑在一起的单独的通信电路 的可能性。这提供了更大的灵活性和通信速度，这允许在现场使用更现代和复杂的设备。 以太网不是为了在本质安全环境中使用而被设计的，然而本申请人的 W02007/088387公开了与加电的以太网电缆一起使用的易燃电弧预防系统，所述系统仅允 许这样的特殊使用。还是本申请人的W02007/129031公开了允许在本质安全环境中使用以 太网信号的又一专利技术。 然而，这两种在先的情况仅涉及使得以太网电源线或以太网信号线本质安全，并 且他们没有公开其中以太网类型的电缆可同时用于电源和通信的任何方式。这样的组合电 路将提供甚至更大的灵活性和能力。 具体地讲，W02007/088387中的公开特定于功率分布，并公开了适用于监测一对正 电缆和一对负电缆的易燃电弧预防装置，并检测正电缆对中的一个电缆中的电流和/或电 压是否与另一个电缆中的偏离，以及负电缆对中的一个电缆中的电流和/或电压是否与另 一个电缆中的偏离。如果发生了上述情况，则控制装置将电源与电缆隔离。如果向正或负 电缆对中的一个电缆施加传统信令，则将导致电流和/或电压的偏离，并且电源将被隔离。 实际上，向正电缆对和负电缆对提供单独但相同的信号是非常难的，所述单独但相同的信 号应相似到易燃电弧预防装置不反应。 W02007/129031涉及电数据信号到光信号的变换，并将那些信号越过电气隔离间 隙传输至本质安全媒体变换器。显然，不可能以该方式使得电源电路本质安全。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述问题中的一些问题。 因此，根据本专利技术，电气电路包括电源、负载、在电源和负载之间的一对平行正电 缆、在负载和电源之间的一对平行负电缆、和易燃电弧预防装置，其中易燃电弧预防装置包 括监测装置，所述监测装置适用于监测正电缆对和负电缆对，并检测正电缆对中的一个电 缆的电流和/或电压是否与另一个的偏离，以及负电缆对中的一个电缆的电流和/或电压 是否与另一个的偏离，并且其中所述易燃电弧预防装置包括控制装置，所述控制装置适用 于如果所述监测装置检测到正电缆对中的一个电缆的电流和/或电压与另一个的偏离，或 负电缆对中的一个电缆的电流和/或电压与另一个的偏离，则将电源与正电缆对和负电缆5对完全或部分地隔离，其特征在于电气电路在电源和正电缆对之间包括共用正段，而在负 电缆对和电源之间包括共用负段，其中在共用正段或共用负段中设置第一调制装置，其中 在电源和第一调制装置之间设置阻抗装置，并且其中所述第一调制装置适用于产生调制过 的通信信号。 因此，本专利技术提供的本质安全电气电路与W02007/088387中描述的相似，但其中 可用正电缆对发送，而不会使易燃电弧预防装置出差错。通信信号被监测装置忽略，因为净 效应是与负载变化相似的共模影响。 第一调制装置在共用正段或负段中、或跨越二者来调制电路的电源端的功率，并 且所产生的调制以完全相同的方式影响正电缆对的两条电缆和负电缆对的两条电缆，从而 不存在使易燃电弧预防装置出差错的差异。 因此，本专利技术提供了一种传输电流和/或电压和/或速度和/或类型高的通信系 统，并且肯定比W02007/088387中公开的电气电路承受的要高得多。 本专利技术的电气电路受益于W02007/088387的权宜性易燃电弧预防装置，所述装置 使用四条电缆来辨别负载附加或变化和具有成为易燃电弧的潜力的故障之间的区别。负载 附加或变化将以相同的方式影响两条或一对电缆，而故障不会，从而可忽略负载影响而仅 考虑电缆故障。 此外，由于易燃电弧预防装置基于检测有源电缆之间的差别的原理进行操作，与 仅在一个点处监测一条电缆相反，所述装置可依赖于电缆之间的相对测量而不是绝对测量 来辨别故障。这样，可使电气电路对于潜在的易燃故障测量更敏感，而不使用更高的静态或 线路电流。 此外，四线系统具有本质保护，因为一旦一条极线断开，另一条相同极性的线将需 要总电流的大部分，因为它具有比断开的线更低的电阻，从而有效地避开了易燃能量的大 部分-如果不是全部的话-故障。这是在l区(Zone one)或等同环境内，在更加安全的应 用中用于非电弧连接的双管脚的实质。 在优选的构造中，电气电路可在正电缆对和负载之间包括负载端共用正段，并在 负载和负电缆对之间包括负载端共用负段。可在负载端共用正段或负载端共用负段中设置 第二调制装置，所述第二调制装置适用于对所述调制通信信号解调。这样，可在现场接收调 制信号并相应地使用。 第二调制装置可适用于产生返回调制通信信号，并且第一调制装置可适用于解调 所述返回调制通信信号。因此，第一和第二调制装置实质上用作可彼此通信的调制解调 器。 电气电路可适用于承载任何类型的模拟或数字信号，例如以太网、以太网供电 (PoE)、现场总线、HART或Modbus等类型的信号。然而，在优选的实施例中，通信信号可以 是DSL信号，而第一调制装置和第二调制装置可按照DSL协议彼此通信。信号可以是ADSL、 SDSL或任何其他变形。 电气电路可具有媒体变换器，所述媒体变换器适用于按照需要将通过电路承载的 信号变换为其他媒体，并将来自其他媒体的到来信号变换为该电气电路所使用的信号。具 体地讲，媒体变换器可适用于将信号变换为任何类型的模拟或数字通信信号(例如，以太 网、以太网供电(PoE)、现场总线、无线电、4-20mA数字I/O、 HART、 RTD、 T/C、应变计、Modbus6或光类型的信号)，或从任何类型的模拟或数字通信信号来变换到该信号。 应理解本专利技术的电气电路可仅用作本质安全通信电路，所述电路主要使用W02007/088387的专利技术来提供本质安全性。在本专利技术的这种版本中，第二调制装置将包括负载。 然而，在优选的应用中，本专利技术的电气电路被用于功率分配和通信，在该情况下， 负载可包括一个或多个场装置，并且电气电路可为所述一个或多个场装置提供功率。 在允许调制功率方面，可在共用正段或共用负段中设置阻抗装置。然而，在优选的 实施例中，阻抗装置可包括共用正段中的第一阻抗装置，和在共用负段中包括第二阻抗装 置。这样，将平衡电气电路。 第一阻抗装置和第二阻抗装置可包括平衡的电感反应器(inductivereactor)。 应理解第一和第二调制装置可以是可分别在电源端调制共用正或负段中的功率， 并且可调制负载端共用正或负段中的功率的任何元件。这可以通过到用作单独阻抗装置的 隔离反应器的电感耦合来实现。 然而，在优选的构造中，第一和第二调制装置可分别包括在共用正段和共用负段 之间跨电路安装的电容耦合调制器、和在负载端正段和负载端负段之间跨电路安装的电容 耦合调制器。作为替换，调制器可以是耦合的变压器。 在本专利技术的一个版本中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气电路，包括：电源、负载、在电源和负载之间的一对平行正电缆、在负载和电源之间的一对平行负电缆、和易燃电弧预防装置，其中易燃电弧预防装置包括监测装置，所述监测装置适用于监测正电缆对和负电缆对，并检测正电缆对中的一条电缆中的电流和／或电压是否与另一条电缆的电流和／或电压偏离，以及负电缆对中的一条电缆中的电流和／或电压是否与另一条电缆的电流和／或电压偏离，并且其中易燃电弧预防装置包括控制装置，所述控制装置适用于如果监测装置检测到正电缆对中的一条电缆中的电流和／或电压与另一条的电流和／或电压偏离，或负电缆对中的一条电缆中的电流和／或电压与另一条的电流和／或电压偏离，则将电源与正电缆对和负电缆对完全或部分地隔离，其特征在于：电气电路在电源和正电缆对之间包括共用正段，以及在负电缆对和电源之间包括共用负段，其中在共用正段或共用负段中设置第一调制装置，其中在电源和第一调制装置之间设置阻抗装置，并且其中所述第一调制装置适用于产生调制通信信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种电气电路，包括电源、负载、在电源和负载之间的一对平行正电缆、在负载和电源之间的一对平行负电缆、和易燃电弧预防装置，其中易燃电弧预防装置包括监测装置，所述监测装置适用于监测正电缆对和负电缆对，并检测正电缆对中的一条电缆中的电流和/或电压是否与另一条电缆的电流和/或电压偏离，以及负电缆对中的一条电缆中的电流和/或电压是否与另一条电缆的电流和/或电压偏离，并且其中易燃电弧预防装置包括控制装置，所述控制装置适用于如果监测装置检测到正电缆对中的一条电缆中的电流和/或电压与另一条的电流和/或电压偏离，或负电缆对中的一条电缆中的电流和/或电压与另一条的电流和/或电压偏离，则将电源与正电缆对和负电缆对完全或部分地隔离，其特征在于电气电路在电源和正电缆对之间包括共用正段，以及在负电缆对和电源之间包括共用负段，其中在共用正段或共用负段中设置第一调制装置，其中在电源和第一调制装置之间设置阻抗装置，并且其中所述第一调制装置适用于产生调制通信信号。2. 如权利要求1所述的电气电路，其中电气电路在正电缆对和负载之间包括负载端共 用正段，并在负载和负电缆对之间包括负载端共用负段，其中在负载端共用正段或负载端 共用负段中设置第二调制装置，并且其中所述第二调制装置适用于对所述调制通信信号解 调。3. 如权利要求2所述的电气电路，其中第二调制装置适用于产生返回调制通信信号， 并且其中第一调制装置可适用于解调所述返回调制通信信号。4. 如权利要求3所述的电气电路，其中第二调制装置包括所述负载，并且电气电路仅 用于通信。5. 如权利要求3所述的电气电路，其中所述负载包括一个或多个场装置，并且其中电 气电路可为所述一个或多个场装置提供功率。6. 如权利要求4或5所述的电气电路，其中在共用正段中设置阻抗装置。7. 如权利要求4或5所述的电气电路，其中在共用负段中设置阻抗装置。8. 如权利要求4或5所述的电气电路，其中阻抗装置包括共用正段中的第一阻抗装置 和共用负段中的第二阻抗装置。9. 如权利要求8所述的电气电路，其中第一阻抗装置和第二阻抗装置包括平衡的电感 反应器。10. 如权利要求9所述的电气电路，其中第一调制装置包括在共用正段和共用负段之 间跨电路安装的电容耦合调制器，并且其中第二调制装置包括在负载端共用正段和负载端 共用负段之间跨电路安装的电容耦合调制器。11. 如权利要求2-10中任一项所述的电气电路，其中电气电路适用于承载DSL信号，并 且其中第一调制装置和第二调制装置根据DSL协议彼此通信。12. 如权利要求3-10中任一项或当从属于权利要求3至10中任一项时的权利要求 11所述的电气电路，其中电气电路具有媒体变换器，所述媒体变换器适用于将调制通信信 号和/或所述返回调制通信信号变换为其他媒体，以便传输至使用所述电气电路的相关设 备，并将来自其他媒体中的所述相关器件的到来信号变换为调制通信信号和/或所述返回 调制通信信号，并且其中媒体变换器适用于将调制通信信号和/或所述返回调制通信信号变换为下述其它媒体中的任何一种或多种以太网、以太网供电(PoE)、现场总线、无线电、4-20mA数字1/0、HART、RTD、T/C、应变计、Modbus或光媒体，或从上述其它媒体中的任何一 种或多种将信号变换为调制通信信号和/或返回调制通信信号。13. 如权利要求12所述的电气电路，其中正电缆对被形成为第一双绞线，其中负电缆 对被形成为第二双绞线，并且其中第一双绞线和第二双绞线被捆绑在同一个外层电缆中。14. 如权利要求13所述的电气电路，其中第一正电缆和第一负电缆被形成为第一双绞线，其中第二正电缆和第二负电缆被形成为第二双绞线，并且其中第一双绞线和第二双绞 线可被捆绑在同一个外层电缆中。15. 如前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷纳托基特切纳尔，G罗格尔，M凯斯勒，
申请(专利权)人：德国倍加福公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]