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Title:
SERVICE INTERFACE TO BE CONNECTED TO FIELD DEVICES USED IN PROCESS AUTOMATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/013022
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a service interface that comprises intrinsically safe electrical circuits and is used for connecting a computer to field devices utilized in process automation. If such a certified intrinsically safe service interface is connected to a non-certified field device which is neither intrinsically safe nor explosion-proof, voltages and currents which exceed those allowed by measures taken according to anti-explosion requirements can occur at the output end in case of a fault but also during normal operation such that a circuit module ensuring intrinsic safety in the service interface risks being damaged. In order to prevent this from happening, the inventive service interface (10) is provided with a protective circuit (17) for protecting the circuit module (15) so as to ensure intrinsic safety.

Inventors:
GILLEN THOMAS (DE)
DETTE UTZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/007977
Publication Date:
February 10, 2005
Filing Date:
July 16, 2004
Export Citation:
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Assignee:
FLOWTEC AG (CH)
GILLEN THOMAS (DE)
DETTE UTZ (DE)
International Classes:
H02H9/00; (IPC1-7): G05B19/418; H02H9/00
Foreign References:
DE19719730C11998-10-22
DE4033313A11991-06-13
DE19646219A11997-12-18
Attorney, Agent or Firm:
Andres, Angelika c/o Endress + Hauser Holding GmbH (PatServe Colmarer Strasse 6, Weil am Rhein, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. ServiceInterface (10) zum Anschluß an ein Feldgerät (40,42, 44) der Prozegautomation, welches ServiceInterface (10) ein Schaltungsmodul (15; 16a, 16b, 16c, 16d) zur Gewährleistung einer Eigensicherheit umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daR eine Schutzbeschaltung (17; 18) vorgesehen ist, die beim Anschluß an ein nicht eigensicheres Feldgerat (42) das Schaltungsmodul (15) zur Gewährleistung einer Eigensicherheit vor Beschädigung schutzt.
2. Serviceinterface (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daR die Schutzbeschaltung (17) eine SpannungsbegrenzerSchaltung ist.
3. ServiceInterface (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daR die Schutzbeschaltung (17) eine StrombegrenzerSchaltung ist.
4. ServiceInterface (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzbeschaltung (17) wenigstens ein Schutzwiderstand ist.
5. ServiceInterface (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daR die Schutzbeschaltung (17) wenigstens eine Schutzkapazitat ist.
6. ServiceInterface (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzbeschaltung (17) eine Schmelzsicherung (18) ist.
7. Serviceinterface (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daR die Schutzbeschaltung (17) Dioden umfaßt.
Description:
Service-interface zum Anschluß an Feldgerate der Prozeßautomation Die Erfindung betrifft ein Service-interface, das mit einem Feldgerate der Prozeßautomation verbunden werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Service-interface mit eigensicheren Stromkreisen.

Service-Interfaces werden üblicherweise zwischen ein Feldgerät und einen Personal Computer, beispielsweise auch ein Laptop, geschaltet und dienen der Datenubermittiung zwischen dem Computer und dem Feldgerät. Auf diese Weise ist es einem Bediener möglich, Daten aus dem Feldgerät zu lesen, dort vorhandene Daten zu verändern oder neue Daten im Feldgerät zu installieren.

Daten bedeutet hier nicht nur Daten im üblichen Sinne, wie beispielsweise Parameter zur Funktion des Feldgerätes, sondern auch Software-Programme, Programmteile, Updates oder Upgrades von solchen Software-Programmen.

In besonderen Fallen ist es auch möglich, statt eines einzelnen Feldgerats mehrere Feldgeräte an das Service-Interface anzuschließen. Die Verbindung eines Service-Interfaces mit einem Computer wird üblicherweise wie die Verbindung mit dem oder den Feldgeräten Ober Kabel hergestellt. Ein Feldgerät im hier beschriebenen Sinne hat einen Kommunikationsausgang und kann sowohl ein Feldmeßgerät zum Erfassen einer sogenannten ProzeRvariablen, wie z. B. Druck, Temperatur, Füllstand, Durchfluß oder Grenzstand sein als auch ein Stellglied, wie z. B. ein Ventil oder einen Schieber in einer Rohrleitung.

Bei besonderen Feldgeräten, die in einem explosionsgefährdeten oder sonst wie gefährlichen Bereich einer industriellen Produktionsanlage installiert sind und die entsprechend den nationalen Bestimmungen zum Explosionsschutz zertifiziert sein mussen, stellen die Service-interfaces eine Art Verbindungsglied zwischen dem Gefahrenbereich der Feldgerate und dem außerhalb der Gefahrenzone befindlichen Computer dar.

Die Service-interfaces, die mit den beschriebenen, zertifizierten explosionsgeschützten und/oder eigensicheren Feldgeräten verbunden werden, umfassen ebenfalls ein Schaltungsmodul zur Gewährleistung der Eigensicherheit an dem Ausgang, an dem Ober ein Kabel diese Feldgeräten angeschlossen werden. Auch diese Service-Interfaces sind entsprechend zertifiziert.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß es im normalen Feldbetrieb nicht verhindert werden kann, daß an zertifizierte eigensichere Service-Interfaces auch nicht zertifizierte Feldgeräte angeschlossen werden, die weder eigensicher noch explosionsgeschützt sind. Bei dieser Art von Feldgeraten können jedoch im Normal-und auch im Fehlerfall ausgangsseitig höhere Spannungen und Ströme auftreten als es die Maßnahmen nach den Explosionsschutz-Bestimmungen erlauben. Bei einer Datenübertragung zwischen einem zertifizierten eigensicheren Service-Interface und einem daran angeschlossenen nicht zertifizierten Feldgerät besteht dann die Gefahr von solch hohen Spannungen und/oder Strömen, die das Schaltungsmodul zur Gewährleistung der Eigensicherheit im Service-interface zerstören können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein zertifiziertes Service- Interface mit einem eigensicheren Stromkreis zu schaffen, dessen Eigensicherheit auch beim Anschluß an ein nicht eigensicheres Feldgerat nicht zerstört wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Service-Interface zum Anschluß an ein Feldgerät der Prozeßautomation, welches Interface eine Schaltungsmodul zur Gewährleistung der Eigensicherheit umfaßt, wobei eine Schutzbeschaltung vorgesehen ist, die beim Anschluß an ein nicht eigensicheres oder nicht explosionsgeschütztes Feldgerät das Schaltungsmodul zur Gewährleistung der Eigensicherheit vor Beschädigung schutzt.

Bei einer besonderen und bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schutzbeschaltung eine Spannungsbegrenzer-Schaltung.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schutzbeschaltung eine Strombegrenzer-Schaltung.

Noch andere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen wenigstens einen Schutzwiderstand oder wenigstens eine Schutzkapazitat als Schutzbeschaltung vor.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung umfassen eine Schmelzsicherung oder Dioden als Schutzbeschaltung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels genauer beschrieben. Dabei zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Verbindung eines Computers mit einem Feldgerat mittels eines Service- Interface nach der Erfindung; und Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Service-interface nach der Erfindung.

Fig. 1 veranschaulicht, wie das Service-interface 10 nach der Erfindung zur Verbindung eines Computer 20 mit einem Feldgerat dient. Bei dem hier dargestellten Beispiel sind alternativ drei Feldmeßgeräte an das Service- Interface 10 anschließbar : ein explosionsgeschütztes Durchflußmeßgerät 40, ein explosionsgeschütztes Durchflußmeßgerät 42 und ein nicht zertifiziertes Füllstandsmeßgerät 44. Die hier dargestellten FeldmeRgerate sind Beispiele, es können selbstverständlich auch andere Feldmeßgeräte oder Stellglieder der Prozef3automation an das Service-Interface 10 angeschlossen werden.

Optional kann an das Service-Interface 10 noch eine zusätzliche Spannungsquelle 30 angeschlossen werden, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Verbindungen vom und zum Service-Interface 10 wird durch hier nicht naher bezeichnete geeignete Kabel realisiert.

Weiterhin ist in Fig. 1 eine Trennung des explosionsgefährdeten Bereichs EX vom nicht gefahrdeten Bereich NON-EX durch eine Trennungslinie TL veranschaulicht. Das Service-Interface 10, das selbst eigensicher ist, bildet ein Verbindungsglied zwischen dem Gefahrenbereich der Feldgeräte und dem außerhalb der Gefahrenzone befindlichen Computer. Es ist auch möglich, daR die zugelassenen Ex-geschützten Feldgeräte beim Anschluß an das Service- Interface 10 keiner explosionsgefährdeten Atmosphäre ausgesetzt sind.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Service-Interface 10 nach der Erfindung dargestellt. An einem Eingang 12 werden wie in Fig. 1 veranschaulicht, der Computer 20 und gegebenenfalls auch die optional Spannungsquelle 30 angeschlossen. Eine galvanische Trennstufe 13 trennt den Eingang 12 von einem Ausgang 14, an dem die Feldgeräte, beispielsweise die Feldmeßgeräte 40,42, 44 nach Fig. 1 angeschlossen werden. Wie bereits erwähnt, ist das Service-Interface 10 ein zugehöriges eigensicheres und entsprechend zertifiziertes Gerat und umfaßt daher ein Schaltungsmodul 15 zur Gewahrleistung der Eigensicherheit. Dieses Schaltungsmodul 15 wiederum umfaßt bei dem hier dargestellten Beispiel des Service-interface 10 drei Zenerdioden 16a, 16b und 16c und einen Widerstand 16d.

Wie bereits oben erklärt, stellen die in Fig. 1 dargestellten angeschlossenen explosionsgeschützten Feldmeßgeräte 40 oder 42 kein Problem fur das Service-interface 10. Falls jedoch an das Service-Interface 10 ein nicht zertifiziertes Feldmeßgerät, wie z. B. das in Fig. 1 dargestellte Fullstandsmef3gerat 44 angeschlossen wird, kann es eventuell zu solch hohen Spannungen oder Strömen kommen, die Ober die fur die Eigensicherheit zulässigen Werte übersteigen und die das Schaltungsmodul 15 zur Gewahrleistung der Eigensicherheit beschadigen oder zerstoren konnen. Um dies zu verhindern und das Schaltungsmodul 15 auch beim Anschluß eines nicht zertifiziertes Feldgerätes an den Ausgang 14 des Service-Interface 10 zu schützen, ist nach der Erfindung vorgesehen, die Zenerdioden 16a, 16b, 16c und den Widerstand 16d des Schaltungsmoduls 15 durch eine Schutzbeschaltung 17 zu schutzen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Service-Interface 10 ist die Schutzbeschaltung 17 eine Schmelzsicherung 18, die bei zu hohen Spannungen oder Strömen durchschmilzt und das Schaltungsmodul 15 zuverlässig schutzt. Das Schaltungsmodul 15 wird dann nicht zerstört und das Service-Interface 10 kann nach Auswechseln der Schmelzsicherung 18 wieder in Betrieb genommen werden. Andere, alternative Schutzbeschaltungen 17 sind durch geeignete Schutzwiderstände, Schutzkapazitaten oder durch weitere spannungs-oder strombegrenzende Dioden realisierbar.