专利名称：开关设备的制作方法
技术领域：
本发明属于用于输出或分配电能量的开关装置领域，并且涉及一种带有至少两个用于功能输出的模块化功能单元的开关设备，这些功能单元分别配备有一个具有连接线的、能够通信的现场设备，以便与现场总线进行通信。
背景技术：
尤其是在高可用性的开关设备中，必须能够在连续的运行中在不影响其它功能单元或功能输出的条件下更换每个功能单元。
在一种如由文献DE 4210657 C2公开的上述开关设备中，将通信模块形式的能够通信的现场设备按照简单的线性拓扑结构耦合到总线形式的现场总线上。为了避免在更换模块化功能单元时现场总线的断开，功能单元与现场总线的耦合是通过按照短线(Stichleitung)形式的连接线实现的。但是，该短线的采用由于信号反射的原因在高的数据传输率的条件下会导致通信干扰和通信中断。
发明内容
从一种按照该(DE 4210657 C2的)专利权利要求1的前序部分的开关设备出发，本发明要解决的技术问题是，简化开关设备的布线。
按照本发明，上述技术问题是如下解决的为了将所述至少两个模块化功能单元的能够通信的现场设备耦合到所述现场总线上，提供一个公共的总线模块，其中，所述总线模块包括各个单独的设备接入，用于将每根单个能够通信的现场设备的连接线连接到该总线模块上；现场总线接入，用于将所述现场总线连接到该总线模块上；以及分别在所述设备接入和现场总线接入之间设置的单独的带有转发器电路的耦合信道，其用于将每个设备接入与现场总线接入电流分离地耦合。
被称为“主动的短线”的短线是公知的，其中集成了转发器电路并且其具有直至12MBit/s的传输率。这类主动的短线例如由德国Indu-Sol GmbH公司按照缩写“ASTL”提供(http://www.indu-sol.com/opencms/export/indusol/hp/produkte/infrestrukturkomponenten/)。
此外，由计算机技术还公知具有一个RS-485输入信道和三个RS-485输出信道的接口变换器。不过，该已知的接口变换器由于其很低的传输率，既不能也不适合于用作按照本发明的开关设备的总线模块(http://www.spectra.de)。
该新的开关设备的一种优选的结构在于，所述总线模块具有多于两个单独的设备接入。
在另一种优选的结构中，为了将多于两个模块化功能单元的能够通信的现场设备耦合到所述现场总线上，提供至少两个总线模块的组合，其中，每个该至少两个总线模块具有两个或者多个设备接入。在对应的组合中可以允许按照简单的方式连接任意数量的模块化功能单元。
具有优势的是通过所述连接线和现场总线的数据交换按照传输标准RS485进行，特别是按照对于公知的现场总线系统Profibus-DP通常的大于500kBit/s的传输率进行。
该新的开关设备的另一种优选的结构在于，所述总线模块被设置在所述开关设备的开关板(Schaltfeld)的功能空间之外的一个空间中，特别是被设置在柜体汇流排(Hutschiene)上。在此，专业人员了解功能空间是在开关设备中用来放置模块化功能单元的结构空间。
为了防止触摸和异物以及防水，在另一种优选的结构中，总线模块的所有单独的、配备有转发器电路的耦合信道被设置在一个共同的外壳中。
此外，所述设备接入和现场总线接入被构造为可以从所述外壳拆下的插接系统组件，以便将总线模块构造得更有利于装配以及更任意布线。
下面对照附图1至5对本发明作进一步的解释，附图中图1表示由迄今的实践中已知的带有主动的短线的低压开关设备，图2表示按照带有总线模块的低压开关设备形式的、按照本发明的开关设备，图3表示图2所示的总线模块，以及图4和图5表示按照本发明的总线模块的优选的结构。
具体实施例方式
图1示出了在迄今的实践中常见的开关设备1，在该开关设备中设置有多个安装有可以通信的现场设备2的模块化功能单元3，可以通信的现场设备2配备有短线5形式的连接线。可以通信的现场设备2通过这些短线5连接到按照简单的线性拓扑实现的现场总线6上。
根据图2，在按照高可用性的低压开关设备形式的按照本发明的开关设备中，开关板10的模块化功能单元9的可以通信的现场设备8的连接是无短线地实现的。为此，每个可以通信的现场设备8通过分别由两个部分组成的连接线11耦合到总线模块12上。在此，连接线11的第一部分13在模块化功能单元9的内部延伸，而连接线11的第二部分14在模块化功能单元9和总线模块12之间延伸。利用在图中没有示出的插头形式的九针的D-SUB插接系统组件以及一个匹配电阻来在一侧批量制造(konfektioniert)第一部分13。其长度大约为1米。利用插头形式的第一RJ45插接系统组件15来在一侧批量制造第二部分14。第二部分14具有一个大约2.5米的长度。
根据图3，总线模块12为了将单个的可以通信的现场设备8连接到总线模块12上而具有多个构造为插座的第二RJ45插接系统组件形式的单独的设备接入16。此外，总线模块12为了将现场总线17连接到总线模块12上而具有一个构造为插座的9针的D-SUB插接系统组件的单独的现场总线接入18。为了进行每个设备接入16与现场总线接入18的电流分离的耦合，分别在设备接入16和现场总线接入18之间设置了单独的耦合信道19，其中每个耦合信道19带有一个本身公知的转发器电路20。
因为在实践中常见的是，为低电压开关设备的开关板21配备可变的、特别是偶数个多于两个待连接的模块化功能单元，根据图4和图5，在优选的结构中总线模块22或23具有四个或六个单独的设备接入16。由此，在总线模块22或23上可以连接四个或六个模块化功能单元9。利用总线模块(四重或六重的)这两种变形，可以通过相对应的组合将每种在实践中常见数目的模块化功能单元9耦合到现场总线17上。
总线模块由于其在低压开关设备内部的应用而经受特别的环境条件，因此必需针对其发热特性、其运行和人员安全性以及其在其电气环境中的特性而提出特殊的要求。因此，优选的是，将总线模块的所有组件(特别是单独的、配备有转发器电路的耦合信道19)置于一个共同的外壳24中。总线模块12、22、23的装配在低压开关板中是在图中没有示出的电缆连接空间或者一个同样没有示出的布线空间中并且是在开关设备的开关板的功能空间之外实现的。
因为设备接入16和现场总线接入18被构造为可以拆卸的插接系统组件的形式，所以总线模块12、22、23可以容易地安装和布线。通过连接线11形式的固定布线，还额外地支持了对于总线模块12、22、23的维护和更换。
耦合信道19内部的转发器电路20按照公知的方式电流地分离了现场总线17和连接线，因此在不限制传输速度的条件下保证了可靠的运行。由此，可以在不影响其它功能单元的条件下在连续的运行中更换模块化功能单元9。尤其可以采用外部控制电压作为对于单个转发器电路20的供电电压。
权利要求
1.一种带有至少两个模块化功能单元(9)的开关设备(7)，这些功能单元分别配备有一个具有连接线(11)的、能够通信的现场设备(8)，以便与现场总线(17)进行通信，其特征在于，为了将所述至少两个模块化功能单元(9)的能够通信的现场设备(8)耦合到所述现场总线(17)上，提供一个公共的总线模块(12；22；23)，其中，所述总线模块(12；22；23)包括分别的单独的设备接入(16)，其用于将单个能够通信的现场设备(8)的连接线(11)连接到该总线模块(12；22；23)上；现场总线接入(18)，其用于将所述现场总线(17)连接到该总线模块(12；22；23)上；以及分别在所述设备接入(16)和现场总线接入(18)之间设置的、单独的、配备有转发器电路(20)的耦合信道(19)，其用于将每个设备接入(16)与现场总线接入(18)电流分离地耦合。
2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，所述总线模块(22；23)具有多于两个单独的设备接入(16)。
3.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，为了将多于两个模块化功能单元(9)的能够通信的现场设备(8)耦合到所述现场总线(17)上，提供来自至少两个总线模块的一种组合(22，22；23，23；22，23)，其中，该至少两个总线模块中的每一个具有两个或者多个设备接入。
4.根据上述权利要求中任一项所述的开关设备，其特征在于，所述总线模块(12；22；23)的传输率大于500kBit/s。
5.根据上述权利要求中任一项所述的开关设备，其特征在于，通过所述连接线(11)和现场总线(17)的数据交换按照传输标准RS485进行。
6.根据上述权利要求中任一项所述的开关设备，其特征在于，所述总线模块(12；22；23)被设置在所述开关设备的开关板(21)的功能空间之外的一个空间中。
7.根据上述权利要求中任一项所述的开关设备，其特征在于，所述总线模块(12；22；23)可以被安装在柜体汇流排上。
8.根据上述权利要求中任一项所述的开关设备，其特征在于，总线模块(12；22；23)的所有单独的、配备有转发器电路(20)的耦合信道被设置在一个共同的外壳(24)中。
9.根据权利要求8所述的开关设备，其特征在于，所述设备接入(16)和现场总线接入(18)被构造为可以从所述外壳(24)上拆下的插接系统组件。
全文摘要
本发明涉及一种带有至少两个模块化功能单元(9)的开关设备(7)，这些功能单元分别配备有一个具有连接线(11)的、能够通信的现场设备(8)，以便与现场总线(17)进行通信。为了简化该开关设备(7)的布线，提供一个公共的总线模块(12；22；23)以便将所述至少两个模块化功能单元(9)的能够通信的现场设备(8)耦合到所述现场总线(17)上，其中，所述总线模块(12；22；23)包括分别单独的设备接入(16)，其用于将每条单个能够通信的现场设备(8)的连接线(11)连接到该总线模块(12；22；23)上；现场总线接入(18)，其用于将所述现场总线(17)连接到该总线模块(12；22；23)上；以及分别设置于所述设备接入(16)和现场总线接入(18)之间的、单独的、配备有转发器电路(20)的耦合信道(19)，其用于将每个设备接入(16)与现场总线接入(18)电流分离地耦合。
文档编号H02B1/20GK101080858SQ200580043213
公开日2007年11月28日 申请日期2005年12月13日 优先权日2004年12月17日
发明者海科·科希米德, 斯文·奥伯诺斯 申请人:西门子公司