專利名稱：本質(zhì)安全dsl電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用DSL協(xié)議的本質(zhì)(intrinsically)安全通信 電路，具體用于(但不限于)可燃?xì)夥?，特別是用于IIC類氣體組， 氫和乙炔，以及之下的例如對于氣體和/或粉末的IIB和IIA氣體組。
背景技術(shù)：
本質(zhì)安全環(huán)境中的現(xiàn)場設(shè)備和儀器是通過電通信電路遠(yuǎn)程控制 的。傳統(tǒng)上與驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備的電力一起在相同的電子電路中提供通 信。
較新的技術(shù)(比如以太網(wǎng))提供將分離的通信電路和電力電路捆 綁在一起的可能性。這提供了較高的靈活性和通信速度，其使得能夠 在現(xiàn)場中使用較現(xiàn)代的和復(fù)雜的儀器。
以太網(wǎng)并非設(shè)計用于本質(zhì)安全環(huán)境中，但是，以本申請人的名義 的WO2007/088387公開了 一種用于與供電的以太網(wǎng)線纜一起4吏用的 防易燃弧系統(tǒng)，其僅允許這樣的特定使用。同樣以本申請人的名義的 WO2007/129031公開了進(jìn)一步的發(fā)明，其使得能夠在本質(zhì)安全環(huán)境中 使用以太網(wǎng)信號。
但是，100Mb/s的快速以太網(wǎng)具有約100米的有限線纜跨度。超 過它任何長度，信號衰減都太高。對于大規(guī)模的處理工廠，r.m.s(平 均的)線纜跨度可以高達(dá)500米。如果在這樣的距離上使用以太網(wǎng)通 信，它會至少需要四個中繼器，每一個中繼器會要求大約5瓦特的電 力。利用48V的源電壓，僅對于交換機(jī)和/或中繼器，電流消耗就會 約為400毫安。而且，即使使用此類型的結(jié)構(gòu)，它仍會不理想，因?yàn)?在這樣的距離上以太網(wǎng)會由于收發(fā)的信號的大的衰減和失真而不穩(wěn) 定(temperamental)和不可靠。此外，以太網(wǎng)的通信容量比大多數(shù)情況下所要求的要大?？焖僖?br> 太網(wǎng)具有能支持?jǐn)?shù)百個控制環(huán)的非常大的帶寬。但是，在使用PoE(以 太網(wǎng)上供電)時，在外面現(xiàn)場沒有外部或中繼電力的情況下將會不可能 支持這個數(shù)量的控制環(huán)，因?yàn)榧仁故褂没旌螾oE線纜，在長的水平電 纜上，高電流需求和線纜銅損耗也會太大。在危險的處理工廠中，這 樣的額外硬件的成本會很高，而且用于支持交換機(jī)和中繼器的電源基 礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將會是復(fù)雜的。
因此，以太網(wǎng)水平電纜拓樸雖然對于家庭或辦公室環(huán)境完全夠 用，但是對于大規(guī)模處理工廠不是最佳的或經(jīng)濟(jì)的解決方案。
可以在長的線纜長度上使用玻璃光纖維而無需中繼器，但是玻璃 纖維、尤其是組合的纖維和電力線纜會非常昂貴并且難以可靠地端接 (terminate),纖維光纜還必須非常小心地安裝，并且破損是常見情 況。
本發(fā)明意欲克服上述問題中的一些。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明， 一種電氣設(shè)施包含借助于電通信電路與現(xiàn)場 設(shè)備連接的控制和/或監(jiān)測裝置，其中所述通信電路包含電源、通信設(shè) 備、作為其負(fù)載的現(xiàn)場設(shè)備和本質(zhì)安全裝置，其中所述通信設(shè)備適于 通過通信電路向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送信號并從現(xiàn)場設(shè)備接收信號，其中所述 現(xiàn)場設(shè)備適于通過通信電路向所述通信設(shè)備發(fā)送信號并從所述通信 設(shè)備接收信號，其中所述本質(zhì)安全裝置使得所有或部分通信電路本質(zhì) 安全，其中所迷現(xiàn)場設(shè)備位于所述通信電路的本質(zhì)安全部分內(nèi)，其特 征在于，所述通信電路適于傳送DSL信號，并且其中所述通信設(shè)備 和所述現(xiàn)場"^:備農(nóng)據(jù)DSL協(xié)i義互相通信。
DSL以前從來沒有用在本質(zhì)安全環(huán)境中，因?yàn)橹钡椒浅＝?，?質(zhì)安全協(xié)議施加的功率限制會防止其使用。經(jīng)典的本質(zhì)安全包括對于 IIC氣體組將電力限制到1.2瓦，本發(fā)明主要考慮這樣的環(huán)境。但是, 危險弧防止技術(shù)中的革新現(xiàn)在已經(jīng)允許在像IIC氣體組的本質(zhì)安全環(huán)
7境中使用超過24瓦，并且因而允許使用像以太網(wǎng)的技術(shù)。但是DSL 比以太網(wǎng)更適于在像那些以上所述的危險處理工廠中使用，因?yàn)樗?以在長得多的距離上用于銅線纜上，尤其是它可以用于長達(dá)500米或 更長的線纜上。DSL具有比以太網(wǎng)慢的傳輸速度和較低的通信容量， 但是它仍可以在上述類型的處理工廠中為所述數(shù)量的控制環(huán)提供服 務(wù)。實(shí)際上，其減小的容量使得它本質(zhì)上更適用。
此外，由于減小的通信容量，以及因此水平電纜上較小的設(shè)備數(shù) 量(population),可以使用被供電的DSL而無需外部的或中繼的電 力。這將由于線纜長度、互連組件和保證組件的較少的數(shù)量而顯著地 減小安裝和操作成本。
談?wù)勱P(guān)于這個的一些觀點(diǎn)，PoE大約可提供12瓦的功率，而利 用混合線纜系統(tǒng)，功率可在線纜的100米處增大到250瓦。利用DSL， 對于100米線纜，350瓦的電力是可能的，但對于500米線纜，由于 銅損耗而功率為100瓦。這意p未著可在500米處從一條DSL線供應(yīng) 240x4-20毫安的設(shè)備。用于控制240個模擬設(shè)備所需的帶寬至少為 8Mb/秒，而DSL能夠輕;f^地應(yīng)對它。同樣地，在為本發(fā)明設(shè)想的設(shè) 施中，DSL提供帶寬和電流消耗的良好組合。
DSL相比于以太網(wǎng)的其他優(yōu)點(diǎn)是源電壓高得多，高達(dá)60伏。這 導(dǎo)致較低的由線纜電阻引起的電壓損失，而且使被供電的DSL成為 電力傳輸?shù)妮^有效的形式，其在使用最近的防易燃弧技術(shù)時仍然安全 工作。
被供電的DSL可以用于給任何連接的設(shè)備或交換機(jī)供電，其自 身可以和使用其它媒介(例如PoE，現(xiàn)場總線，遙控I/0等等)的現(xiàn) 場設(shè)備通過接口連接。
因此，在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)場設(shè)備可以包含路由器，以及一個或 多個次級現(xiàn)場設(shè)備可以與所述路由器連接。所述路由器可適于將輸入 的DSL信號轉(zhuǎn)換到一個或多個不同的數(shù)字或模擬通信協(xié)議，以及從 所述一個或多個不同的數(shù)字或模擬通信協(xié)議轉(zhuǎn)換輸出的DSL信號， 并且依據(jù)所述一個或多個不同的數(shù)字或模擬通信協(xié)議之一與所述一個或多個次級現(xiàn)場設(shè)備中的每一個進(jìn)行通信。這些不同的數(shù)字或才莫擬
通信協(xié)議可以各自包含以太網(wǎng)、以太網(wǎng)上供電(PoE)、現(xiàn)場總線、 無線電、4-20毫安數(shù)字I/O、 HART、 RTD、 T/C、應(yīng)變測量、Modbus 或光學(xué)協(xié)議之一。
在一個實(shí)施例中，所述路由器可以包含DSL中繼器裝置，以及 通信電路可以包含一個或多個次級路由器。所述中繼器裝置可以適于 向一個或多個次級路由器中繼輸入的DSL信號以及從所述一個或多 個次級路由器中繼輸出的DSL信號。
如上所述，使用被供電的DSL可以是優(yōu)選的，所以在本發(fā)明的 一個版本中，通信電路可以是施加的電力電路，以及現(xiàn)場設(shè)備可以由 所提供的施加的電力來供電。(作為替代的方式，或除此之外，可以 為現(xiàn)場設(shè)備提供外部電源。)
本質(zhì)安全裝置可以是任何已知的保證本質(zhì)安全的設(shè)備，協(xié)議或系 統(tǒng)。但是，在本發(fā)明的一個版本中，本質(zhì)安全裝置可以是本申請人的 另外的未決專利申請WO2006/003445中描述的系統(tǒng)。
因此，本質(zhì)安全裝置可以包含防易燃弧裝置，防易燃弧裝置包含 監(jiān)測裝置和隔離裝置，其中監(jiān)測裝置適于借助于電抗器裝置監(jiān)測通信 電路，其中監(jiān)測裝置適于識別電抗器裝置中的電抗，其指示潛在地在 通信電路中導(dǎo)致易燃弧出現(xiàn)的短路，其中隔離裝置適于如果監(jiān)測裝置 檢測到電抗器裝置中的所述電抗則完全地或部分地從所述短路隔離 電力供應(yīng)，以使易燃弧不能出現(xiàn)，并且其中監(jiān)測裝置適于識別電抗器 裝置中的電抗，其利用電流和/或電壓模式(pattern)來指示事件， 所述電流和/或電壓模式是電源和現(xiàn)場設(shè)備之間的通信電路中變得不 出現(xiàn)易燃弧的特征，其中，隔離裝置適于如果監(jiān)測裝置檢測到電抗器 裝置中的所述電抗則完全地或部分地將電源從所述事件隔離，以使不 能出現(xiàn)易燃弧。
本申請人的其他未決專利申請WO2006/003445包含大量的進(jìn)一 步的特征，并且描述了幾個不同的實(shí)施例。那些特征和實(shí)施例中的任 何一個或全部都可被用于本發(fā)明，在此通過引用將WO2006/003445以其全文引入到如下程度其中公開的任何特征在本申請的進(jìn)行期間 都可被并入下面的任何權(quán)利要求中。
雖然這一個與使得通信電路本質(zhì)安全特別相關(guān)，但是本質(zhì)安全裝 置還可以是在本申請人的其他未決申請WO2007/129031中描述的系 統(tǒng)，并且不必然是被施加了電力的電路。但是，在那個文獻(xiàn)中公開的 任何和所有特征都可被用于本發(fā)明，并且在此通過引用將 WO2007/129031以其全文引入到如下程度其中公開的任何特征在本 申請的進(jìn)行期間都可被并入下面的任何權(quán)利要求中。
在本發(fā)明的實(shí)踐版本中，可以很好地證明最好和額外的電力電路 一起使用DSL。因此，電氣設(shè)施可以進(jìn)一步包含含有電源的電力電
路，作為其負(fù)載的現(xiàn)場設(shè)備，以及可以使得所有或部分的電力電路本質(zhì) 安全的本質(zhì)安全裝置?，F(xiàn)場設(shè)備可以位于電力電路的本質(zhì)安全部分 內(nèi)，而且它可以由電力電路部分地或完全地供電。
通信電路和電力電路可以包含被一起捆綁在同一線纜內(nèi)的多條電線。
電力電路可以包含一對電線(并且這是在以上引用的以及 WO2006/003445中^^開的防易燃弧裝置的情況)，可以組成本質(zhì)安全 裝置。
因此，電力電路的本質(zhì)安全裝置可以包含防易燃孤裝置，防易燃 弧裝置包含監(jiān)測裝置和隔離裝置，其中所述監(jiān)測裝置適于借助于電抗 器裝置監(jiān)測電力電路，其中監(jiān)測裝置適于識別電抗器裝置中的電抗， 其指示短路，所述短路潛在地在電力電路中導(dǎo)致易燃弧出現(xiàn)，其中隔 離裝置適于如果監(jiān)測裝置檢測到電抗器裝置中的所迷電抗則完全地 或部分地將其電源從所述短路隔離，以使易燃弧不能出現(xiàn)，并且其中 監(jiān)測裝置適于識別電抗器裝置中的電抗，其通過電流和/或電壓模式來 指示事件，所述電流和/或電壓模式是其電源和現(xiàn)場設(shè)備之間的電力電 路中變得不出現(xiàn)易燃弧的特征，其中，隔離裝置適于如果監(jiān)測裝置檢 測到電抗器裝置中的所述電抗則完全地或部分地將其電源從所述事 件隔離，以使不能出現(xiàn)易燃弧。再次說明，WO2006/003445中公開的任何和所有的特征都可以 用于電力電路，并且WO2006/003445可以:帔引用到如下程度其中
路的任何;利要求)。、 '' '"'
但是，在上述方式的替代方式中，電力電路可以像在以太網(wǎng)中使 用的那樣包含兩對電線。那是以本申請人名義的WO2007/088387中 公開的防易燃弧裝置可替代地被用作本質(zhì)安全裝置的情形。
因此，電力電路可包含一對位于其電源和現(xiàn)場設(shè)備之間的平行的 正極線纜，和位于現(xiàn)場設(shè)備和其電源之間的一對平行的負(fù)極線纜，并 且本質(zhì)安全裝置可以包含防易燃弧裝置，防易燃弧裝置包含監(jiān)測裝 置，監(jiān)測裝置適于監(jiān)測所述一對正極線纜和所述一對負(fù)極線纜，并且 適于檢測所述一對正極線纜之一中的電流和/或電壓是否偏離另 一個， 以及所述一對負(fù)極線纜之一 中的電流和/或電壓是否偏離另 一個，并且 其中防易燃弧裝置包含控制裝置，控制裝置適于如果監(jiān)測裝置檢測到 所述一對正極線纜之一的電流和/或電壓已經(jīng)偏離另一個，或所述一對 負(fù)極線纜之一的電流和/或電壓已經(jīng)偏離另 一個，則全部地或部分地將 其電源從所述一對正極線纜和所述一對負(fù)極線纜隔離。
再一次說明，WO2007/088387中公開的任何和所有的特征和實(shí) 施例都可用于本發(fā)明，在此通過引用將WO2007/088387以其全文并 入到如下程度其中公開的任何特征在本申請的進(jìn)行期間都可被并入 以下任何權(quán)利要求中。
通信電路如果想要的話也可以包含一對正極線纜和一對負(fù)極線 纜。這樣的布置允許通信速度加倍。
不論是使用單個的或成對的線纜，如果所有的現(xiàn)場設(shè)備形成控制 環(huán)對，則上栽和下載速率可以是對稱的，且DSL可以是SDSL。作為 備選的方案，如果上載和下栽速率不需要是對稱的，則DSL可以是 ADSL。
電氣設(shè)施可以包含與所述電通信電路一樣的冗余電通信電路。 通信電路還可以包含一個或多個中繼器單元，中繼器單元簡單地
ii適于中繼輸入的和輸出的DSL信號。如果線纜長度大，則在實(shí)踐中 可能需要它們。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖以例子的方式描述本發(fā)明的幾個實(shí)施例，其中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的電氣設(shè)施的概圖2是用于圖1中所示的電氣設(shè)施中的現(xiàn)場設(shè)備的概圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于電氣設(shè)施中的通信設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備的
概圖4是根據(jù)本發(fā)明的電氣設(shè)施的概圖5是根據(jù)本發(fā)明的用于電氣設(shè)施中的線纜的概圖6是根據(jù)本發(fā)明的用于電氣設(shè)施中的線纜的概圖7是根據(jù)本發(fā)明的用于電氣設(shè)施中的線纜的概圖8是根據(jù)本發(fā)明的用于電氣設(shè)施中的線纜的概圖9是根據(jù)本發(fā)明的用于電氣設(shè)施中的DSL中繼器的概圖；以
及
圖IO是根據(jù)本發(fā)明的用于電氣設(shè)施中的中繼點(diǎn)(spur)隔離器 的布置的概圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，電氣設(shè)施1包含借助于電通信電路4與路由器3 形式的現(xiàn)場設(shè)備連接的PC 2形式的控制和/或監(jiān)測裝置。通信電路4 包含電源5，路由器6形式的通信設(shè)備，作為其負(fù)載的路由器3，以 及位于電路4的任一端的易燃孤監(jiān)測和防止模塊7和8形式的本質(zhì)安 全裝置。
如下面進(jìn)一步所描述的那樣，路由器6適于在通信電路4上向路 由器3發(fā)送信號且從路由器3接收信號，反之亦然。本質(zhì)安全裝置7 和8使得通信電路4的部分9本質(zhì)上安全，并且路由器3位于本質(zhì)上 安全的部分9內(nèi)。通信電路4適于傳送DSL信號，并且路由器3和6依據(jù)DSL協(xié)議互相通信。
圖1以最基本的形式顯示了本發(fā)明，并且僅僅意欲示出本發(fā)明的 基本特征。應(yīng)當(dāng)理解在實(shí)踐中將需要各種其它組件，并且優(yōu)選實(shí)施復(fù) 雜很多的配設(shè)。
但是，參見圖1,通信電路4是施加了電力的電路，并且由電源 5提供的電力為路由器3供電。線纜段10延伸進(jìn)入電路4的本質(zhì)安全 部分9內(nèi)，并且長度為幾百米。線纜段10是適于傳送DSL信號和電 力的銅線。
PC2借助于以太網(wǎng)線纜11與路由器6連接，并且這兩個組件依 據(jù)以太網(wǎng)協(xié)議互相通信。路由器6適于將輸入的以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)成 DSL信號，并將那些DSL信號向下傳輸?shù)诫娐?。
路由器3通過以太網(wǎng)線纜14和現(xiàn)場總線連接15分別與兩個現(xiàn)場 設(shè)備12和13連接，并且路由器3依據(jù)那些特定協(xié)議與這些組件通信。 此配置僅是對可能的配置的示例，并且應(yīng)當(dāng)理解任意數(shù)量的現(xiàn)場設(shè)備 可以通過任何已知類型的通信媒介與路由器3連接。
防易燃弧模塊7和8包含如同上面引用的WO2006/003445中描 述的那些那樣的監(jiān)測裝置和隔離裝置。在那個文獻(xiàn)中對這些特征完整 地進(jìn)行了解釋，在此就不作任何進(jìn)一步的描述。
圖2更詳細(xì)地示出了路由器3，同時也顯示了許多圖1中沒有顯 示的進(jìn)一步的特性。路由器3的目的是提供一個足夠的DSL骨干 (backbone)來標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場設(shè)備和設(shè)備接口 。路由器3包含控制單元 16，控制單元16管理通信I/0、處理、存儲和電力管理。六個出口與 控制單元16連接，六個出口各自具有不同的功能。出口 17是PoE交 換機(jī)或中繼點(diǎn)，出口 18是用于段或設(shè)備的現(xiàn)場總線出口，出口19是 無線電鏈接，出口 20是傳統(tǒng)的數(shù)字RTDI/0，出口21是另一個數(shù)字 接口 (例如Modbus)，而出口 22是輔助設(shè)備電源。對于每一個出口 17~21，控制單元16將輸入的DSL信號轉(zhuǎn)換成合適的形式，反之亦 然，并且將電力從電路4轉(zhuǎn)向輔助電源22。
應(yīng)當(dāng)理解出口 17~22僅是可能情形的示例，還可以提供更多或較少的這些出口，或可以提供多種類型的特定出口，因而，在任何特
定地點(diǎn)無論需求如何要求，都可以配置路由器3。其它類型的數(shù)字或 模擬通信出口也是可以的，包含筒易以太網(wǎng)、4-20毫安數(shù)字I/O、 HART、 T/C、應(yīng)變測量或光學(xué)的。
路由器3還包含DSL中繼器23，因此可以在電路4中串聯(lián)地配 置多個這樣的路由器3。路由器3還包含用于手持設(shè)備連接的過濾器 24，以及用于外部電源的入口 25。重申一下，這些特征是可選的，并 且可在需要時被并入。
路由器3在圖2中被顯示為與電路4和冗余通信電路26連接。 此布置提供故障事件中的安全性，并且也是可選的。在實(shí)踐中，單路 方式將不能滿足其中精確度和可靠性重要的工業(yè)環(huán)境中的使用，并且 體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)包括冗余或表決(voting)系統(tǒng)。表決系統(tǒng)是極好的錯 誤檢測系統(tǒng)，并且達(dá)到高的完整性。所提供的外部電源也可以是單路 的或者冗余的。
圖3更詳細(xì)地顯示路由器6，并且示出可以如何借助于DSL中 繼器23在電路4中串聯(lián)連接多個現(xiàn)場路由器3、 3，。路由器6通過以 太網(wǎng)線纜ll與PC 2連接，以太網(wǎng)線纜被顯示為具有冗余。與PC 2 的此連接也可以是PoE， Profinet或任何其它串聯(lián)或并聯(lián)接口 。路由 器6包含將輸入的以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換成DSL信號以在電路4上傳輸?shù)?轉(zhuǎn)換器功能27。路由器6還具有可選的電力注入器，電力注入器可以 包含來自電源5的施加的電力，或者與所述施加的電力協(xié)同工作。
圖4是符合圖1所示的電氣設(shè)施的簡易框圖。圖4中，以太網(wǎng)接 口29與路由器30連接，路由器30被提供有電力31。在一段距離上 DSL線纜33像電話線一樣延伸到現(xiàn)場路由器33，現(xiàn)場路由器33以 無線或有線方式與現(xiàn)場設(shè)備34連接?，F(xiàn)場路由器33可被提供有可選 的電力輸入33，，電力輸入33，能夠?yàn)槁酚善?3和為現(xiàn)場設(shè)備34提供 電力。
如上所述，實(shí)踐中可以最好與額外的電力電路一起使用DSL， 并且圖5至7示出了各種可能性。在圖5中，在線纜36內(nèi)部使用一對絞芯35，并且它們在有或沒 有施加的電力的情況下傳送DSL信號。如果沒有提供施加的電力， 則向現(xiàn)場設(shè)備提供外部電力。這是和圖l所示的相同的配置。
但是，在圖6中，在線纜39內(nèi)部使用兩對絞芯37和38。在此 情況下，第一對37在有或沒有施加的電力的情況下傳送DSL信號， 而第二對38提供電力。此配置與使用小的和大的c.s.a芯的混合體的 以太網(wǎng)線纜類似。
如果芯37的特征阻抗在DSL規(guī)范之內(nèi)，則可如圖6所示使用任 何已知類型的單對或多對線纜來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。這樣的布置對于其中多 芯對是常見情形且成本有效率的處理工廠環(huán)境會是比較有利的。芯38 可以是大規(guī)格的，這會使得它們優(yōu)于cat 5e以太網(wǎng)線纜，并且端接/ 連接會好于RJ45型連接器。
利用此構(gòu)造，芯38可以是電力電路的一部分，所述電力電路被 提供有與如圖1所示的易燃弧監(jiān)測和防止模塊7和8相同的本質(zhì)安全 裝置。換句話說，電力電路可以并入WO2006/003445中公開的本質(zhì) 安全發(fā)明。
圖7顯示備選的布置，其中第一對絞芯40在有或沒有施加的電 力的情況下傳送DSL信號，并且電力電路包含作為所謂4線電力的 兩對絞芯41和42。所有三對40、 41和42在線纜43內(nèi)部被捆綁在一 起。
芯41包含一對平行的正極芯，而芯42包含一對平行的負(fù)極芯。 利用此結(jié)構(gòu)，芯41和42可以是電力電路的一部分，所述電力電路被 提供有像WO2007/088387中所公開的那樣的本質(zhì)安全裝置。
圖8示出進(jìn)一步的可能性，其中本發(fā)明的通信電路包含4線布置。 第一對絞芯44可以包含上載DSL對，而第二對絞芯45可以包含下 載DSL對。這樣的布置允許通信速度加倍，并且對于其中上載和下 載容量相同的SDSL確實(shí)如此。
應(yīng)當(dāng)理解，四線通信電路還可以與圖6和7中所示的兩線或4 線電力電路一起使用。就用于本發(fā)明的任何上述實(shí)施例的DSL的具體類型而言，它可 以是如上所述的基本DSL、 SDSL，或ADSL (如果希望的話)。它 還可以是ADSL2或所要求的任何其它變體。
圖9顯示中繼器，所述中繼器也可作為電力注入器，HUB或隔 離器運(yùn)行，并且所述中繼器可被用在電路4中來提升它的容量。中繼 器47安裝在電路4和冗余電路26中，并且包含中繼器功能48。中繼 器47顯示為被提供有可選的單路或冗余外部電力49。隔離的選項(xiàng)還 提供作為圏或環(huán)冗余(沒有示出)形式的平行冗余的備選方案的系統(tǒng)， 其中在任何側(cè)上的任何短路或開路電路將被從鏡像側(cè)隔離。
圖10示出DSL通信電路4如何作為骨干，所述骨干由于增長的 網(wǎng)絡(luò)范圍(reach)和經(jīng)濟(jì)性而是多支路的。許多DSL中繼點(diǎn)50可以 從輸入延伸到輸出，隔離體中繼點(diǎn)51安裝在電路4中。利用隔離， 在任何線纜和設(shè)備故障期間都可以維持水平電纜的完整性。
因此，本發(fā)明在本質(zhì)安全環(huán)境中提供寬帶，這克服了本質(zhì)安全以 太網(wǎng)線纜的與使用非常長的長度相關(guān)的問題。
1權(quán)利要求
1、一種電氣設(shè)施，包含借助于電通信電路與現(xiàn)場設(shè)備連接的控制和/或監(jiān)測裝置，其中所述通信電路包含電源、通信設(shè)備、作為其負(fù)載的所述現(xiàn)場設(shè)備、以及本質(zhì)安全裝置，其中所述通信設(shè)備適于通過所述通信電路向所述現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送信號并從所述現(xiàn)場設(shè)備接收信號，其中所述現(xiàn)場設(shè)備適于通過所述通信電路向所述通信設(shè)備發(fā)送信號并從所述通信設(shè)備接收信號，其中所述本質(zhì)安全裝置使得所有或部分通信電路本質(zhì)安全，其中所述現(xiàn)場設(shè)備位于所述通信電路的本質(zhì)安全部分內(nèi)，其特征在于，所述通信電路適于傳送DSL信號，并且其中所述通信設(shè)備和所述現(xiàn)場設(shè)備依據(jù)DSL協(xié)議互相通信。
2、 如權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)施，其中所述現(xiàn)場設(shè)備包含路由 器，其中一個或多個次級現(xiàn)場設(shè)備與所述路由器連接，其中所述路由 器適于將輸入的DSL信號轉(zhuǎn)換到一個或多個不同的數(shù)字或模擬通信 協(xié)議以及從所述一個或多個不同的數(shù)字或模擬通信協(xié)議轉(zhuǎn)換輸出的 DSL信號，并且依據(jù)所述一個或多個不同的數(shù)字或模擬通信協(xié)議之一 與所述一個或多個次級現(xiàn)場設(shè)備中的每一個通信。
3、 如權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)施，其中所述一個或多個不同的 數(shù)字或模擬通信協(xié)議各自包含以太網(wǎng)、以太網(wǎng)上供電(PoE)、現(xiàn)場 總線、無線電、4-20亳安數(shù)字I/O、 HART、 RTD、 T/C、應(yīng)變測量、 Modbus或光學(xué)中的一個。
4、 如權(quán)利要求3所述的電氣設(shè)施，其中所述路由器包含DSL中 繼器裝置，其中所述通信電路包含一個或多個次級路由器，并且其中 所述中繼器裝置適于向所述一個或多個次級路由器中繼輸入的DSL 信號以及從所述一個或多個次級路由器中繼輸出的DSL信號。
5、 如前面權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電氣設(shè)施，其中所述通信 電路是施加的電力電路，并且其中所述現(xiàn)場設(shè)備通過所提供的施加的 電力被供電。
6、 如前面權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電氣設(shè)施，其中所述本質(zhì) 安全裝置包含防易燃弧裝置，所述防易燃弧裝置包含監(jiān)測裝置和隔離 裝置，其中所述監(jiān)測裝置適于借助于電抗器裝置監(jiān)測所述通信電路， 其中所述監(jiān)測裝置適于識別指示短路的所述電抗器裝置中的電抗，短 路潛在地導(dǎo)致在所述通信電路中出現(xiàn)易燃弧，其中所述隔離裝置適于 如果所述監(jiān)測裝置檢測到電抗器裝置中的所述電抗則完全地或部分 地將所述電源從所述短路隔離，以使不能出現(xiàn)易燃弧，并且其中所述 監(jiān)測裝置適于識別利用電流和/或電壓模式指示事件的所述電抗器裝 置中的電抗，所述電流和/或電壓模式是所述電源和所迷現(xiàn)場設(shè)備之間 的通信電路中變得不出現(xiàn)易燃弧的特征，其中所述隔離裝置適于如果 所述監(jiān)測裝置檢測到電抗器裝置中的所述電抗則完全地或部分地將 電源從所述事件隔離，以使不能出現(xiàn)易燃弧。
7、 如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)或引用權(quán)利要求1至4中任意 一項(xiàng)的權(quán)利要求6所述的電氣設(shè)施，其中所述電氣設(shè)施還包含電力電 路，所述電力電路包含電源、作為其負(fù)載的現(xiàn)場設(shè)備和本質(zhì)安全裝置， 其中所述本質(zhì)安全裝置使得所有或部分電力電路本質(zhì)安全，其中所述 現(xiàn)場設(shè)備位于所述電力電路的本質(zhì)安全部分內(nèi)，并且其中所述現(xiàn)場設(shè) 備由所述電力電路部分地或全部地供電。
8、 如權(quán)利要求7所述的電氣設(shè)施，其中所述通信電路和所述電 力電路包含被一起捆綁在同一線纜中的多條電線。
9、 如權(quán)利要求8所述的電氣設(shè)施，其中所述電力電路包含一對 電線，并且其中所述電力電路的本質(zhì)安全裝置包含防易燃弧裝置，所述防易燃弧裝置包含監(jiān)測裝置和隔離裝置，其中所述監(jiān)測裝置適于借 助于電抗器裝置監(jiān)測所述電力電路，其中所述監(jiān)測裝置適于識別指示 短路的所述電抗器裝置中的電抗，所述短路潛在地導(dǎo)致在所述電力電 路中出現(xiàn)易燃弧，其中所述隔離裝置適于如果所述監(jiān)測裝置檢測到電 抗器裝置中的所述電抗則完全地或部分地將其電源從所述短路隔離， 以使不能出現(xiàn)易燃弧，并且其中所述監(jiān)測裝置適于識別利用電流和/ 或電壓模式指示事件的所述電抗器裝置中的電抗，所述電流和/或電壓 模式是其電源和所述現(xiàn)場設(shè)備之間的電力電路中變得不出現(xiàn)易燃弧 的特征，其中所述隔離裝置適于如果所述監(jiān)測裝置檢測到電抗器裝置 中的所述電抗則完全地或部分地將其電源從所述事件隔離，以使不能 出現(xiàn)易燃弧。
10、 如權(quán)利要求8所述的電氣設(shè)施，其中所述電力電路包含位于 其電源和現(xiàn)場設(shè)備之間的一對平行的正極線纜與位于現(xiàn)場設(shè)備和其 電源之間的一對平行的負(fù)極線纜，其中所述本質(zhì)安全裝置包含防易燃 弧裝置，所述防易燃弧裝置包含監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置適于監(jiān)測所 述一對正極線纜和所述一對負(fù)極線纜，并且適于檢測所述一對正極線 纜之一中的電流和/或電壓是否偏離另 一個以及所述一對負(fù)極線纜之 一中的電流和/或電壓是否偏離另 一個，并且其中所述防易燃弧裝置包 含控制裝置，所述控制裝置適于如果所述監(jiān)測裝置檢測到所述一對正 極線纜之一的電流和/或電壓已經(jīng)偏離另 一個、或者如果所述一對負(fù)極 線纜之一的電流和/或電壓已經(jīng)偏離另一個，則完全地或部分地將其電 源從所述一對正極線纜和所述一對負(fù)極線纜隔離。
11、 如前面權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電氣設(shè)施，其中所述通信 電路包含一對正極線纜和一對負(fù)極線纜。
12、 如前面權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電氣設(shè)施，其中所述DSL 是SDSL。
13、 如權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所述的電氣設(shè)施，其中所述 DSL是ADSL。
14、 如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的電氣設(shè)施，其中所述現(xiàn) 場設(shè)備被提供有外部電源。
15、 如前面權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電氣設(shè)施，其中所述電氣 設(shè)施包含與所述電通信電路一樣的冗余電通信電路。
16、 如前面權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的電氣設(shè)施，其中所述通信 電路包含一個或多個中繼器單元，所述中繼器單元適于中繼輸入的 DSL信號和輸出的DSL信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電氣設(shè)施，包含借助于電通信電路與現(xiàn)場設(shè)備連接的控制和/或監(jiān)測裝置，其中所述通信電路包含電源、通信設(shè)備、作為其負(fù)載的現(xiàn)場設(shè)備和本質(zhì)安全裝置，其中所述通信設(shè)備適于通過通信電路向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送信號并從現(xiàn)場設(shè)備接收信號，其中所述現(xiàn)場設(shè)備適于通過通信電路向所述通信設(shè)備發(fā)送信號并從所述通信設(shè)備接收信號，其中所述本質(zhì)安全裝置使得所有或部分通信電路本質(zhì)安全，其中所述現(xiàn)場設(shè)備位于所述通信電路的本質(zhì)安全部分內(nèi)，其特征在于，所述通信電路適于傳送DSL信號，其中所述通信設(shè)備和所述現(xiàn)場設(shè)備依據(jù)DSL協(xié)議互相通信。
文檔編號H04L12/10GK101682517SQ200880015719
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者G·羅格爾, M·凱斯勒, R·基特切納爾 申請人:德國倍加福公司