DISPOSITIVO DE CAMPO DE DOS HILOS PARA LA TECNICA DE AUTOMATIZACION DE PROCESOS, PARA LA CONEXION AL MENOS DE UN ELEMENTO SENSOR.

Equipo de campo de dos hilos, para la técnica de automatización de proce­ sos,

para la conexión al menos de un elemento sensor, compuesto de un primer componente V1 de suministro que se puede unir mediante un primer enlace A1 de 2 hilos con un bus FB de campo, mediante el cual se suministra completamente con energía el equipo F1 de campo, una unidad FKE de comunicación del bus de campo, que está unida con el primer enlace A1 de 2 hilos, y con el primer componente V1 de suministro, y que sirve para el intercambio de datos mediante el bus de campo, un módulo VM de procesamiento que está unido con la unidad FKE de comunicación del bus de campo, con la unidad SKE de comunicación del bus de los sensores, y con el primer componente V1 de suministro, caracterizado porque un segundo componente V2 de suministro está conectado al primer componente V1 de suministro, y mediante un segundo enlace A2 de 2 hilos, sirve para el suministro de energía de un bus SB de los sensores, una unidad SKE de comunicación del bus de los sensores, está unida con el segundo enlace A2 de 2 hilos, y con el segundo componente V2 de suministro, y sirve para el intercambio de datos mediante el bus de los sensores, el bus FB de campo y el bus SB de los sensores, están aislados galvánicamente uno de otro

La invención se refiere a un equipo de campo de dos hilos, para la técnica de automatización de procesos, para la conexión al menos de un elemento sensor, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Por el documento US 6,574,515 se conoce un equipo genérico de campo de dos hilos para la técnica de automatización de procesos, al que se pueden conectar varios sensores, y que se suministra con energía mediante un bucle de regulación del proceso, de dos hilos. Los valores medidos suministrados por los elementos sensores, se elaboran en un módulo de procesamiento, y se transmiten a una unidad de orden superior, a través de una interfaz de comunicación que está conectada en el bucle de regulación del proceso, de dos hilos.

En este equipo de campo de dos hilos, varios elementos sensores están reunidos en grupos de sensores, cada uno de los cuales está unido mediante un multiplexor, con el módulo de procesamiento. La transmisión de datos entre multiplexor y módulo de procesamiento, se lleva a cabo en forma digital. Para el aislamiento galvánico de los elementos sensores, del módulo de procesamiento, después del multiplexor, está previsto un aislador en la línea de comunicación. El suministro de energía de los elementos sensores individuales, se lleva a cabo mediante una línea independiente para suministro de tensión, en la que es necesario otro aislador para el aislamiento galvánico.

Un inconveniente de este dispositivo consiste en que para cada uno de los grupos de sensores, es necesario un aislamiento galvánico, tanto en la línea de comunicación, como también en la línea de suministro de tensión.

Otro inconveniente de este dispositivo consiste todavía en que para cada elemento sensor se tienen que llevar cuatro líneas, lo que exige un notable gasto de cableado.

Por consiguiente, es misión de la invención indicar un equipo de campo de dos hilos, para la técnica de automatización de procesos, para la conexión al menos de un elemento sensor, que no presente los inconvenientes arriba citados, que exija en especial un bajo gasto de cableado, que se aísle galvánicamente en forma sencilla, y que se pueda fabricar de forma sencilla y barata.

Esta misión se resuelve mediante las notas características indicadas en la reivindicación 1.

Perfeccionamientos ventajosos de la invención, se indican en las reivindicaciones secundarias.

La idea esencial de la invención, en un equipo de campo de dos hilos que se suministra con energía mediante un bus de campo, consiste en conectar los elementos sensores individuales a la unidad de procesamiento mediante un bus de sensores, y prever un aislamiento galvánico entre el bus de campo y el bus de sensores. El aislamiento galvánico puede estar dispuesto en el equipo de campo en forma diferente, de conformidad con los tres ejemplos de realización.

Con ello se reduce el número de los aislamientos galvánicos necesarios. Además, también es menor el gasto de cableado para los elementos sensores individuales.

A continuación se explica en detalle la invención de la mano de un ejemplo de realización representado en el dibujo.

Se muestran:

Figura 1, esquema de bloques de un equipo de campo de dos hilos según la invención.

Figura 2, primer acondicionamiento alternativo de un equipo de campo según la figura 1.

Figura 3, segundo acondicionamiento alternativo de un equipo de campo según la figura 1.

Figura 4, tercer acondicionamiento alternativo de un equipo de campo según la figura 1.

Figura 5, tres variantes de una conexión aislante galvánica para un equipo de campo según la figura 1.

En la figura 1 está representado esquemáticamente un equipo de campo de dos hilos, para la técnica de automatización de procesos, para la conexión al menos de un elemento sensor. El equipo F1 de campo presenta una unidad FKE de comunicación del bus de campo, que está conectada con un bus FB de campo mediante un primer enlace A1 de dos hilos. Asimismo con el primer enlace A1 de dos hilos está unida una unidad V1 de suministro. La unidad V1 de suministro sirve para el suministro de energía de los componentes eléctricos individuales del equipo F1 de campo. Toda la energía para el equipo F1 de campo se suministra mediante el bus FB de campo, como es normal en equipos de campo de dos hilos. Junto a la primera unidad V1 de suministro, está prevista una segunda unidad V2 de suministro que está unida mediante un segundo enlace A2 de dos hilos, con un bus SB de sensores. En el bus SB de sensores están conectados varios elementos S1, S2, S3 sensores. La segunda unidad V2 de suministro sirve para el suministro de energía de los elementos sensores conectados en el bus SB de sensores. Recibe su energía asimismo de la unidad V1 de suministro.

Además, con el segundo enlace A2 de dos hilos está conectada una unidad SKE de comunicación de los sensores, que también se suministra con energía por la segunda unidad V2 de suministro. Como unidad central de procesamiento para los datos (por ejemplo, valores medidos) suministrados por los elementos S1, S2, S3 sensores, sirve un módulo VM de procesamiento que está unido con la unidad SKE de comunicación del bus de los sensores, y con la unidad FKE de comunicación del bus de campo. En el módulo VM de procesamiento se elaboran los valores medidos de los elementos sensores, y se hacen seguir a la unidad FKE de comunicación del bus de campo, para la transmisión mediante el bus de campo. La comunicación mediante el bus FB de campo, se puede llevar a cabo, por ejemplo, según la norma de la línea colectiva del campo de proceso. En el caso del sistema del bus de los sensores, se puede tratar, por ejemplo, de un sistema multitrop HART o sistema de línea colectiva del campo de proceso.

La unidad FKE de comunicación del bus de campo y la unidad SKE de comunicación del bus de los sensores son responsables respectivamente de la transmisión de datos mediante el correspondiente sistema de bus (conexión física del bus, o estructura telegráfica).

Como barras rayadas están representadas tres alternativas en donde es práctico un aislamiento galvánico.

La ventaja esencial de la invención consiste en que el aislamiento galvánico sólo se tiene que prever en dos puntos. Además, el gasto de cableado para los elementos sensores individuales es notablemente inferior.

Tres acondicionamientos alternativos de la invención están representados esquemáticamente en las figuras 2 – 4, cada uno con una conexión J aislante galvánica.

En la figura 2, la conexión J aislante galvánica está dispuesta entre la primera y la segunda unidad V1 y V2 de suministro, así como entre el módulo VM de procesamiento y la unidad SKE de comunicación del bus de los sensores. El módulo VM de procesamiento se compone en lo esencial de un microcontrolador con CPU y distintas unidades de memoria RAM, ROM, EEPROM.

Según la figura 3, la conexión J aislante galvánica está dispuesta entre dos partes VM1, VM2 del módulo VM de procesamiento realizado de dos elementos. Las dos partes VM1, VM2 se componen cada una de un microcontrolador independiente,

sirviendo el microcontrolador en el módulo VM1 de procesamiento, como master, y el microcontrolador en el módulo VM2 de procesamiento, como slave. Según la figura 4, la conexión J aislante galvánica está dispuesta entre la primera y la segunda unidad V1 y V2 de suministro, así como entre el módulo VM de 5 procesamiento y la unidad FKE de comunicación del bus de campo.

La conexión J aislante galvánica se compone en todas las tres alternativas (figuras 2 – 4) de un acoplador O optoelectrónico y de un convertidor de continua a continua CC/CC (convertidor CC/CC), para la transmisión de energía.

En la figura 5 está representado que el acoplador O optoelectrónico, se puede sustituir también por un par SP de bobinas. Como otra variante cabe imaginar realizar también el convertidor de continua a continua CC/CC, y el par SP de bobinas, en un componente BT constructivo.

En un acondicionamiento alternativo de la invención, en cada uno de los elementos sensores puede estar previsto un aislamiento galvánico independiente. 15 La presente invención permite aislar galvánicamente en forma sencilla, varios elementos S1, S2, S3 sensores, de un bus FB de campo.

1. Equipo de campo de dos hilos, para la técnica de automatización de procesos, para la conexión al menos de un elemento sensor, compuesto de un primer componente V1 de suministro que se puede unir mediante un primer enlace A1 de 2 hilos con un bus FB de campo, mediante el cual se suministra completamente con energía el equipo F1 de campo, una unidad FKE de comunicación del bus de campo, que está unida con el primer enlace A1 de 2 hilos, y con el primer componente V1 de suministro, y que sirve para el intercambio de datos mediante el bus de campo, un módulo VM de procesamiento que está unido con la unidad FKE de comunicación del bus de campo, con la unidad SKE de comunicación del bus de los sensores, y con el primer componente V1 de suministro, caracterizado porque un segundo componente V2 de suministro está conectado al primer componente V1 de suministro, y mediante un segundo enlace A2 de 2 hilos, sirve para el suministro de energía de un bus SB de los sensores, una unidad SKE de comunicación del bus de los sensores, está unida con el segundo enlace A2 de 2 hilos, y con el segundo componente V2 de suministro, y sirve para el intercambio de datos mediante el bus de los sensores, el bus FB de campo y el bus SB de los sensores, están aislados galvánicamente uno de otro.

2. Equipo de campo de dos hilos según la reivindicación 1, caracterizado porque el aislamiento galvánico está previsto entre el módulo VM de procesamiento y la unidad SKE de comunicación de los sensores, o entre el componente V1 de suministro y el componente V2 de suministro.

3. Equipo de campo de dos hilos según la reivindicación 1, caracterizado porque el aislamiento galvánico está previsto entre el módulo VM de procesamiento y la unidad FKE de comunicación del bus de campo, o entre el componente V1 de suministro y el componente V2 de suministro.

4. Equipo de campo de dos hilos según la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo VM de procesamiento está configurado de dos elementos, y el aislamiento galvánico está previsto entre las dos partes VM1 ó VM2 del módulo VM de procesamiento, o entre el componente V1 de suministro y el componente V2 de suministro.