通用隔离器的制作方法

文档序号:16100205发布日期:2018-11-28 00:00阅读:403来源:国知局

隔离器装置通常被提供经常用于安全功能,例如某些形式的屏障功能,以便为例如与危险环境相关地操作的过程控制功能提供本质安全的连接。

传统上,不同的隔离器具有不同的配置,例如数字输入(DI)、数字输出(DO)、模拟输入(AI)和模拟输出(AO),并且根据特定的系统要求选择不同隔离器的任何一个。

最近,为了减轻对不同隔离器的需求,已经开发出通用隔离器。

对于这种通用隔离器,并且由于大多数隔离器将在一侧具有输入或输出级,并且在另一侧具有输出或相应地输入电路,因此隔离器将在两侧复制输入和输出功能。这不利地导致昂贵的电路复制。而且,一些已知的通用隔离器具有信号类型的自动检测,但是发现这种检测并不总是正确地实现。

另外,一些通用隔离器或隔离屏障没有直接视觉指示它们运行的模式,并且这在使用期间证明特别成问题。

本发明试图提供一种通用隔离器,其具有优于已知的这种隔离器的优点。

根据本发明的一个方面,提供了一种电子隔离器装置,其包括隔离器模块和基座模块,其中隔离器模块布置成在相对于基座模块的至少两个方向上可移除地与基座模块物理/电连接,其中在所述至少两个取向中的每个中与基座模块的电连接用于配置隔离器装置的类型/功能。

确认,隔离器模块可包括通用隔离器。

如果需要,电子装置被布置为提供与在本质安全环境中操作的装置相关的隔离。

有利地,在一种布置中,取向的数量对应于提供与基座模块的连接的隔离器模块的不同侧面的数量。优选地,隔离器装置被布置成使得隔离器模块和基座模块之间的物理连接的取向用于指示模块的类型/功能。

在另一种布置中,也可以通过将模块连接在“移位”位置而不旋转来实现隔离器功能。

有利地,由所述至少两个取向配置的隔离器装置的电功能包括输入和/或输出功能中的至少一个。

仅作为本发明的示例,隔离器装置可包括安全功能。可以通过安全模块提供这种安全功能。

优选地,安全功能可以包括屏障功能,使得安全模块可以包括屏障模块。

通过以下认识证明本发明是有利的:当在隔离的一侧不使用其中一个输入(或输出)时,它可以由另一侧使用。

因此,隔离的一侧将仅用作输入而另一侧将仅用作输出,并且前述至少两个取向用于例如将装置从输入隔离器改变为输出隔离器,和/或用于引入本质安全功能。

仅通过举例的方式,在下文中参考附图进一步描述本发明,其中:

图1A示意性地示出了布置用于提供模拟输出信号的已知隔离器;

图1B示意性地示出了布置用于处理模拟输入信号的已知隔离器;

图2A是类似于图1A的示意图,但包括现场部分(field section)中的本质安全功能;

图2B是类似于图1B的示意图,但包括现场部分中的本质安全功能;

图3是已知通用隔离器的一个例子的示意图,其在每一侧具有输入和输出级;

图4是与通用隔离器的图3类似的示意图,但是在现场部分中采用了复制的本质安全功能;

图5是根据本发明的一个实施例的隔离器装置的示意图。

图6是可以改变如图5中的隔离器部分的取向的方式的说明图。

图7是诸如图5的隔离器装置的示意图,但在可释放连接的隔离器部分之间以及随后的变化(例如图6的变化)之间具有不同的取向。

首先转到图1A,示出了已知的隔离器100,其布置用于传递模拟输出信号并包括电源部分101、处理部分110和现场部分130。

模拟输入处理线115连接到处理部分110,将模拟输入信号提供给信号处理功能111。然后,处理后的信号通过隔离耦合121(例如电光耦合或电磁耦合)传送到信号处理功能131和现场部分130,并且作为模拟输出信号向前传送到现场线135。

然而,如果需要输入/输出电流的相反方向,则采用诸如图1B的隔离器的不同隔离器150,使得其输入信号在现场线185处提供,用于输入到现场部分180,并用于传送作为到输入信号处理功能181的模拟信号,用于经由隔离器耦合171向前传送至处理部分160的信号处理功能161,至处理部分输出信号线165。

同样,隔离器150包括电源部分151,其包括电源线155。

图2A示出了已知隔离器的另一变型,并且类似于图1A的已知示例,但还包括本质安全屏障功能。也就是说,示出了隔离器200,其布置用于传递模拟输出信号并且包括电源部分201、处理部分210和现场部分230,以及包括屏障部件241的本质安全现场部分240。然后,在输出现场线245处可以获得现场侧的模拟输出。

模拟输入处理线215连接到处理部分210,用于将模拟输入信号提供给信号处理功能211。然后,处理后的信号通过隔离耦合221(例如电光耦合或电磁耦合)传送到现场部分230的信号处理功能231,并向前传送到现场线245,通过屏障部件241至输出现场线245。

如图所示,屏障部件241包括齐纳和限流布置。

再次,然而如果需要输入/输出电流的相反方向,但具有本质安全功能,则采用诸如图2B的隔离器的不同隔离器250,使得其输入信号在现场线295处提供,用于输入到现场部分280,并用于传送作为到输入信号处理功能281的模拟信号,用于经由隔离器耦合271向前传送至处理部分260的信号处理功能261至处理部分输出信号线265。

与图2A的已知隔离器一样,图2B的隔离器250的现场部分280包括本质安全现场部分290,其采用连接到模拟输入现场线295的屏障部分291。

再次,图2B的隔离器250包括与电源线255相关联的电源部分251。

可以理解,隔离器200和250都需要提供本质安全的模拟输入和输出隔离。

然而,为了避免需要用两个不同的隔离器实现功能,可以提供已知的所谓的通用隔离器300,例如参考图3所示的通用隔离器。

这里,再次示出了由电源线305供电的电源部分301,并且其中多个模拟输入/输出处理线315、316连接到处理部分310,并且多个输入/输出模拟现场线335、336连接到现场部分330。

可以理解,通用隔离器300的隔离耦合321和322的两侧中的每一侧包括输入311、332信号处理功能和输出312、331信号处理功能。

然后可以根据需要配置这种已知的通用隔离器,例如通过到现场部分330的连接向现场设备提供输入功能或从现场设备提供输入功能。然而,缺点和局限仍然存在,因为隔离的输入侧和输出侧都存在重复连接,并且进一步因为相关信号的检测不总是可能。

图4中示出了图3的本发明的所示实施例的另一变型,其包括现场部分内的本质安全功能。再次存在由电源线405供电的电源部分401,并且其中多个模拟输入/输出处理线415、416连接到处理部分410,以及多个输入/输出模拟现场线445、446连接到现场部分430。

如将理解的,通用隔离器400的隔离耦合421和422的两侧中的每一侧包括输入411、432信号处理功能和输出412、431信号处理功能。图4的附加本质安全功能包括与多个场输出/输入线445、446中的每一个相关联的屏障部件441、442。

现在转到图5,提供了具有隔离器基座500并且根据本发明的实施例的通用隔离器装置的图示。

通用隔离器基座500包括与电源线505相关联的电源部分501以及与处理线515相关联的处理部分510,以及与现场线535相关联的现场部分530。还示出了输入模拟信号处理功能551和输出信号处理功能571,并且信号跨隔离561交换。

作为本发明的一个重要特征,隔离器内的隔离功能被提供作为移除部分,例如在可移除卡550上,其具有例如在处理部分和现场部分510、530与电源部分501之间的可移除可插拔连接555。

因此,包括信号处理551、571和隔离561的隔离器卡550可以根据需要从包括处理部分510、现场部分530和电源部分501的隔离器装置的剩余部分拔出和移除。

图5中所示的隔离器卡550的配置/取向是采用的,例如用于模拟输出配置。

然而,在该示例中,通过拔出隔离器卡550并使其绕垂直轴线以及沿隔离线旋转180度,如图6的箭头所示,可以容易地提供相反的取向/配置,以便改变输入/输出配置。通过具有不同取向的这种重新插入,改变了隔离器装置500的功能。

图7示出了图5的通用隔离器500,但隔离器卡550已经被移除、重新定向和重新插入,但是处于不同的配置/取向,这确定了不同的类型/功能。尽管装置500仍包括由电源线505供电的电源部分501,以及连接到处理线515的处理侧部分510,以及连接到现场线535的现场侧部分530,但是隔离器卡550的重新连接通过连接器555的方式以及图7所示的方式提供了一种配置,其中包括现场侧连接530和现场线535的现场侧用作跨越隔离561提供信号处理551的输入,并且处理侧连接510和处理线515用作来自信号处理571的信号的输出,如出现在隔离561的处理侧。

因此,通过在处理侧和现场侧之间分离隔离器功能,并允许其重新配置/重新定向的重新连接,可以实现与通用隔离器相关的优点,而无需不必要的附加电路,也没有存在误检测信号类型的可能性。

如将理解的,本发明基于这样的认识:当通用隔离器的一个输入(或输出)在一侧不使用时,它可以有效地用于另一侧。因此,隔离的一侧只是一个输入,而另一侧只是一个输出。

为了实现这种选择,电子隔离器卡相对于装置其余部分的连接端子的拔出和重新插入允许将输入隔离器改变为输出隔离器,特别是对于Ex安全环境。

当然,可能围绕不同轴的进一步旋转可用于改变数字功能为模拟功能。此外,对于Ex-i应用,在安全组件之前旋转卡将克服可能错误和危险连接的可能性,因为先前连接的非本质安全部件不能连接到本质安全电路。

这将具有大大减少组件数量的优点,并且如果需要,还可以减少安全组件的数量。这种减小可以有利地导致较低的成本并且还将允许操作者确切地知道通用隔离器如何配置有特定的明确功能。

因此,本发明需要更少的部件,并且可以提高可靠性。这是一些现场应用的重要特征,特别是与无法到达的位置有关的应用。

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