DISPOSITIVO DE TRANSMISION DE DATOS CON SEGURIDAD INTRINSECA.

Dispositivo de transmisión de datos (5) con:

un dispositivo de adaptación de datos (6),

dispositivo de adaptación de datos (6) que está unido con al menos un ordenador piloto de proceso (2),

un dispositivo de alimentación (8) asignado al dispositivo de adaptación de datos (6), y

uno o varios dispositivos de distribución de datos (7), cada uno de los cuales está unido con un aparato de campo (4, 17, 18);

en el que el dispositivo de transmisión de datos está conectado entre el ordenador piloto de proceso (2) y el aparato de campo (4) unido a través de un sistema de bus (3), en el que el ordenador de piloto de proceso (2) y los aparatos de campo (4) son partes de un sistema piloto de proceso (1), y el dispositivo de transmisión de datos (5) tiene seguridad intrínseca, en el que el dispositivo de alimentación (8) está unido a través de una línea protegida frente a explosión con el dispositivo de distribución de datos (7), en el que el dispositivo de distribución de datos (7) o los aparatos de campo (4, 17, 18) unidos con el dispositivo de distribución de datos presentan un dispositivo de barrera (10, 11) para la limitación de la energía alimentada, caracterizado porque el dispositivo de transmisión de datos (5) está dispuesto con módulos de suministro de red (27) en la región ex (29), y el dispositivo de adaptación de datos (6) y al menos el dispositivo de alimentación (8) asignado a él están conformados protegidos frente a explosión

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2004/013778.

Solicitante: COOPER CROUSE-HINDS GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: SENATOR-SCHWARTZ-RING 26,59494 SOEST.

Inventor/es: BECKER, UDO, SCHARFENBERG, MANFRED.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 24 de Febrero de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02H9/00E

Clasificación PCT:

  • G05B19/042 SECCION G — FISICA.G05 CONTROL; REGULACION.G05B SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS FUNCIONALES DE TALES SISTEMAS; DISPOSITIVOS DE MONITORIZACION O ENSAYOS DE TALES SISTEMAS O ELEMENTOS (dispositivos de maniobra por presión de fluido o sistemas que funcionan por medio de fluidos en general F15B; dispositivos obturadores en sí F16K; caracterizados por particularidades mecánicas solamente G05G; elementos sensibles, ver las subclases apropiadas, p. ej. G12B, las subclases de G01, H01; elementos de corrección, ver las subclases apropiadas, p. ej. H02K). › G05B 19/00 Sistemas de control por programa (aplicaciones específicas, ver los lugares apropiados, p. ej. A47L 15/46; relojes que implican medios anejos o incorporados que permiten hacer funcionar un dispositivo cualquiera en un momento elegido de antemano o después de un intervalo de tiempo predeterminado G04C 23/00; marcado o lectura de soportes de registro con una información digital G06K; registro de información G11; interruptores horarios o de programa horario que se paran automáticamente cuando el programa se ha realizado H01H 43/00). › que utilizan procesadores digitales (G05B 19/05 tiene prioridad).
  • H02H9/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › Circuitos de protección de seguridad para limitar el exceso de corriente o de tensión sin desconexión (asociación estructural de dispositivos de protección con máquinas o aparatos específicos ver las subclases relativas a estas máquinas o aparatos).

Clasificación antigua:

  • G05B19/042 G05B 19/00 […] › que utilizan procesadores digitales (G05B 19/05 tiene prioridad).
  • H02H9/00 H02H […] › Circuitos de protección de seguridad para limitar el exceso de corriente o de tensión sin desconexión (asociación estructural de dispositivos de protección con máquinas o aparatos específicos ver las subclases relativas a estas máquinas o aparatos).
DISPOSITIVO DE TRANSMISION DE DATOS CON SEGURIDAD INTRINSECA.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de transmisión de datos con seguridad intrínseca.

La presente invención se refiere a un dispositivo de transmisión de datos con al menos un dispositivo de adaptación de datos y un dispositivo de distribución de datos, que está conectado entre al menos un ordenador piloto de proceso y aparatos de campo unidos con éste por medio de un sistema de bus, en el que el ordenador piloto y los aparatos de campo asignados son parte de un sistema piloto de proceso, y el dispositivo de transmisión de datos, en particular, tiene una seguridad intrínseca.

Un sistema piloto de proceso de este tipo se conoce de la práctica, y sirve, por ejemplo, para la transmisión de datos entre aparatos de campo que conforman un sistema de sensor y el ordenador piloto de proceso asignado. La transmisión de datos se realiza por regla general de modo digital a través de un sistema de bus correspondiente. Puesto que los aparatos de campo, por razones de costes, se comunican con una tasa binaria reducida y, por otro lado, la comunicación en el sistema piloto se realiza con una tasa binaria elevada, entre el ordenador piloto de proceso y los aparatos de campo asignados está conectado un dispositivo de transmisión de datos. Éste presenta al menos un dispositivo de adaptación de datos y un dispositivo de distribución de datos. Por medio del dispositivo de adaptación de datos se realiza una adaptación correspondiente de los datos para la transmisión entre el sistema de sensor y el sistema piloto, en particular en lo que se refiere a las diferentes tasas binarias. El dispositivo de distribución de datos es, por ejemplo, un distribuidor de clasificación conectado entre el dispositivo de adaptación de datos y los aparatos de campo. Distribuye los datos suministrados por regla general a través de un cable multiconductor desde el dispositivo de adaptación de datos a, por ejemplo, cables de dos conductores para la transmisión de los datos a aparatos de campo correspondientes.

Por regla general están al menos dispuestos un dispositivo de distribución de datos y un aparato de campo en una región protegida frente a explosiones (región ex). En una región ex de este tipo, las conexiones están conformadas con seguridad intrínseca (ex-i), y se puede trabajar sólo con una energía limitada en un circuito eléctrico.

En el dispositivo de transmisión de datos conocido previamente representa una desventaja el hecho de que en la práctica se puede conectar un máximo de cuatro aparatos de campo, es decir, en un dispositivo de adaptación de datos. Debido a ello se incrementan los costes por aparato de campo.

El documento de JOHANNSMEYER U: "Fieldbus for processes automation in hazardous locations - actual developments" INTERNATIONAL CONFERENCE ON EXPLOSION SAFETY IN HAZARDOUS AREAS (CONF. PUBL. NO. 469), 1999, páginas 61 a 67, XP002317460 LONDON, UK, ISBN: 0-85295-723-3, da a conocer un sistema de bus de campo en el que cada aparato de campo presenta un dispositivo de barrera correspondiente. Cada dispositivo de transmisión de datos está provisto de un dispositivo de alimentación asignado como parte del dispositivo de adaptación de datos. Un suministro de red se realiza directamente en la región ex y desde el dispositivo de transmisión de datos a una serie de aparatos de campo y, dado el caso, por medio de un dispositivo de distribución de datos conectado entremedias.

El documento DE 19910409 A1 muestra un dispositivo de distribución de bus de campo entre un acoplador de bus de campo y aparatos de campo individuales. Sirve para la división de las señales correspondientes en los circuitos eléctricos con seguridad intrínseca. En el distribuidor de bus de campo está provisto un medio de limitación de la tensión, en el que a continuación están provistas las conexiones para los aparatos de campo individuales.

El documento US 2002/097031 A1 muestra un dispositivo para el control de potencia variable, en el que, sin embargo, no se indica nada sobre regiones con peligro de explosión, o problemas que puedan aparecer en este contexto.

La invención se basa en el objetivo de mejorar un dispositivo de transmisión de datos del tipo mencionado al comienzo de manera que se puedan conectar más aparatos de campo por dispositivo de adaptación de datos al mismo tiempo que se reducen los costes por aparato de campo.

Este objetivo se consigue conjuntamente con las características de la reivindicación 1 gracias al hecho de que el dispositivo de adaptación de datos y sus dispositivos de alimentación asignados estén conformados protegidos frente a explosiones, y cada dispositivo de alimentación esté unido por medio de una línea protegida frente a explosiones con dispositivos de distribución de datos, presentando éstos o aparatos de campo unidos con éstos un dispositivo de barrera para la limitación de la energía alimentada.

Según la invención están dispuestos dispositivos de adaptación de datos y dispositivos de alimentación asignados en la región ex. El dispositivo de alimentación hace posible la separación galvánica según criterios ex y por medio de la prolongación de la adaptación de señal con seguridad intrínseca al dispositivo de distribución de datos o aparato de campo, las salidas correspondientes de los dispositivos de alimentación no se deben realizar con seguridad intrínseca. Gracias a ello la carga por circuito puede ser considerablemente mayor que en el estado de la técnica, y se puede conectar un gran número de aparatos de campo, por ejemplo 40 a 50 sensores, por circuito. Gracias a ello se reducen los costes de un modo considerable, así como el coste para el cableado, en particular entre el dispositivo de adaptación de datos y los aparatos de campo.

Para una asignación y una integración sencilla en los sistemas ya existentes en la región ex se puede enchufar el dispositivo de adaptación de datos y/o el dispositivo de alimentación a una placa portadora, que presenta un bus de campo para la comunicación de los dispositivos entre ellos y con el ordenador piloto de proceso.

Una placa portadora de este tipo con módulos de enchufe correspondientes está descrita, por ejemplo, en el documento WO 96/31815. La placa portadora está conformada de modo modular y se puede ampliar de modo sencillo para el enchufe adicional de un dispositivo de adaptación de datos y un dispositivo de alimentación. Alternativamente se pueden reemplazar módulos ya existentes sobre la placa portadora por medio de un dispositivo de adaptación de datos o un dispositivo de alimentación.

Para adaptar datos tanto en la tasa de transmisión de datos y/o en el formato de datos o similar, el dispositivo de adaptación de datos puede presentar un circuito de adaptación de datos y/o un circuito de conversión de datos.

Para conformar el dispositivo de adaptación de datos y/o el dispositivo de alimentación de un modo sencillo como módulos enchufables para la placa portadora (backplane) mencionada anteriormente, y disponerlos en la región ex, éstos pueden estar encapsulados de modo resistente a la presión (ex-d).

En este punto se ha de hacer referencia al hecho de que puede estar conectado más de un dispositivo de alimentación a cada dispositivo de adaptación de datos, de manera que gracias a ello se reduce de nuevo el coste en el cableado, y al mismo tiempo se incrementa el número de aparatos de campo por dispositivo de adaptación de datos a 100 y más aparatos de campo.

En caso de que el dispositivo de alimentación disponga de al menos una salida con seguridad incrementada (Ex-e), entonces se pueden conectar de modo sencillo diferentes dispositivos de distribución de datos en serie a esta salida, y cada dispositivo de distribución de datos puede estar conectado con un número de aparatos de campo a través de líneas con seguridad intrínseca (Ex-i). Este tipo de líneas Ex-i, sin embargo, sólo se requieren cuando el dispositivo de distribución de datos presenta ya un dispositivo de barrera.

En caso de que los aparatos de campo estén conformados sin una adaptación de señal con seguridad intrínseca, entonces también se puede realizar la comunicación entre el dispositivo de distribución de datos y el aparato de campo a través de líneas de seguridad elevada (Ex-e).

El dispositivo de barrera puede estar conformado como componente separado que está asignado a un dispositivo de distribución de datos correspondiente. Del mismo modo es posible que el dispositivo de barrera esté integrado en el dispositivo de distribución de datos, o también en el aparato de campo.

Para este...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de transmisión de datos (5) con:

un dispositivo de adaptación de datos (6), dispositivo de adaptación de datos (6) que está unido con al menos un ordenador piloto de proceso (2),

un dispositivo de alimentación (8) asignado al dispositivo de adaptación de datos (6), y

uno o varios dispositivos de distribución de datos (7), cada uno de los cuales está unido con un aparato de campo (4, 17, 18);

en el que el dispositivo de transmisión de datos está conectado entre el ordenador piloto de proceso (2) y el aparato de campo (4) unido a través de un sistema de bus (3), en el que el ordenador de piloto de proceso (2) y los aparatos de campo (4) son partes de un sistema piloto de proceso (1), y el dispositivo de transmisión de datos (5) tiene seguridad intrínseca, en el que el dispositivo de alimentación (8) está unido a través de una línea protegida frente a explosión con el dispositivo de distribución de datos (7), en el que el dispositivo de distribución de datos (7) o los aparatos de campo (4, 17, 18) unidos con el dispositivo de distribución de datos presentan un dispositivo de barrera (10, 11) para la limitación de la energía alimentada, caracterizado porque el dispositivo de transmisión de datos (5) está dispuesto con módulos de suministro de red (27) en la región ex (29), y el dispositivo de adaptación de datos (6) y al menos el dispositivo de alimentación (8) asignado a él están conformados protegidos frente a explosión.

2. Dispositivo de transmisión de datos según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de adaptación de datos (6) y/o el dispositivo de alimentación (8) se pueden enchufar en una placa portadora (28) que presenta un bus de campo (23) para la comunicación de los dispositivos (6, 8) entre ellos y con el ordenador piloto de proceso (2).

3. Dispositivo de transmisión de datos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo de adaptación de datos (6) presenta un circuito de adaptación de datos y/o de conversión de datos.

4. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de adaptación de datos (6) y/o el dispositivo de alimentación (8) están encapsulados de modo protegido frente a explosión.

5. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de alimentación (8) presenta al menos una salida (12) con una seguridad elevada (ex-e).

6. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de distribución de datos (7) y/o los aparatos de campo (4, 17, 18) están conformados para la adaptación de señal (ex-i) con seguridad intrínseca.

7. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de barrera (10, 11) está integrado en el aparato de campo (4, 17, 18) o en el dispositivo de distribución de datos (7).

8. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de barrera (10, 11) es una barrera de seguridad con diodos Zehner y/o resistencia y/o fusibles.

9. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de distribución de datos (7) y el aparato de campo (4, 17, 18) están unidos por medio de líneas de unión (13) con una seguridad intrínseca (ex-i) o elevada (ex-e).

10. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de distribución de datos (7) es una caja de derivación (14).

11. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de bus (3) entre el ordenador piloto de proceso (2) y la placa portadora o módulo de acoplamiento de bus (115) en la placa portadora es un Profibus o similar.

12. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la placa portadora se pueden enchufar módulos de adaptación de señal I/O (16).

13. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los aparatos de campo (4, 17, 18) son sensores y/o actuadores.

14. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ordenador piloto de proceso (2) está unido a través de un dispositivo de transmisión de datos de alta velocidad (19) con un servidor (20).

15. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el servidor (20) está unido con un dispositivo de entrada (21, 22) para al menos mantenimiento y modificación del sistema piloto del proceso (1).

16. Dispositivo de transmisión de datos según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de adaptación de datos (6) está unido directamente con el ordenador piloto de proceso (2).


 

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