本发明涉及一种用于在爆炸危险区域中使用的本质安全自动化现场设备。
背景技术：
1、在自动化中，经常使用用于记录和/或修改过程变量的现场设备，特别是在过程自动化中。诸如，填充水平测量设备、流量计、压力和温度测量设备、ph氧化还原电位计、电导率计等的传感器用于记录相应的过程变量，诸如，填充水平、流量、压力、温度、ph水平和电导率。诸如例如阀门或泵的致动器用于影响过程变量。因此，可以通过致动器来改变管道部分中的流体的流速或容器中的填充水平。原则上，所有在过程中使用并供应或处理过程相关信息的设备都称为现场设备。在本发明的上下文中，现场设备还包括远程i/o、无线电适配器和/或通常布置在现场水平的设备。
2、endress+hauser公司制造和销售多种这样的现场设备。
3、许多现场设备以所谓的2线版本(两线现场设备)可获得。这里，通过用于通信的同一对线路(两线线路)向现场设备供应电力。
4、两线现场设备被设计成使得测量值经由两线布线或两线线路以模拟方式被传送(即传输)。传输通常基于4至20ma标准。此外，在现有的自动化系统中还存在多个总线馈送的现场设备，这些现场设备彼此连接并且通过现场总线连接到至少一个上位单元，这在自动化技术中是标准的。
5、现有技术中已知的总线馈送现场设备被设计成使得测量值经由现场总线以数字方式传送。例如，现场设备可以根据profibus标准、特别是profibus pa/ff来传送数据。
6、尤其是在过程工业中，而且在自动化中，物理或技术变量通常必须由存在潜在爆炸风险的区域(即所谓的潜在爆炸区域)中的现场设备进行测量或确定。通过现场设备和评估系统中的适当措施(例如电压和电流限制)，可以限制要传输的信号中的电功率，使得该信号在任何情况下(短路、中断、热效应等)不能触发爆炸。为此，iec en din 60079ff中定义了对应的保护原则。
7、根据该标准，爆炸危险区域中使用的现场设备的设计和电路措施是基于要应用的点火保护类型来定义的。这些点火保护类型之一代表点火保护类型“本质安全”(识别代码ex-i，iec en din 60079-11，2012年6月发布)。
8、点火保护类型“本质安全”基于限制电路中的电流和电压的原理。能够点燃爆炸性环境的电路中的功率是有限的，使得周围的爆炸性环境不能被火花或电气组件的不允许的加热点燃。
9、点火保护类型“本质安全”定义了三个保护级别：ex-ia、ex-ib和ex-ic。在这种情况下，最高级别由级别a定义，在该级别中，两个可计数故障的组合不导致故障并因此引起点火(2故障安全)。b级定义一个可计数的故障不导致故障并因此引起点火(1-故障安全)。在c级的情况下，没有定义错误安全，因此，在一次故障的情况下，已经可以触发点火(0-故障安全)。
10、现场设备中本质安全点火保护类型(ex-i)的关键区域是分流电阻器，它用于测量或读回回路电流。在正常操作中，分流电阻器上通常只有几毫伏的压降。该电压用作调节设备的输入电流的反馈，并且在某些情况下用作数字通信(hart、profibus pa或基金会现场总线ff)的输入值。这些设备形成可控电流吸收器，其中电流可以同时是模拟电流接口(4-20ma电流接口)，或者可以将数字总线信号调制到该回路电流(hart或曼彻斯特总线供电，如在profibus pa或基金会现场总线的情况下)。
11、如果分流电阻器然后在发生故障或与电路板断开时变得高电阻，则设备的整个端子电压被施加在电阻器点上。
12、对于根据上述标准iec en din 60079-11(ex-i)的本质安全设备，因此这些分流电阻器必须具有与现场设备电子系统的其余部分隔离的足够的距离(根据标准iec en din60079-11的表5的间隔距离)，或者被设计为具有三重冗余，以便防止在发生故障时现场设备的不安全状态(不允许的高电压)。
13、然而，如果必须将电感与分流电阻器串联，则在某些情况下可能无法进行电阻器的冗余设计。对于曼彻斯特总线供电的现场设备——诸如profibus pa和基因会现场总线ff现场设备，通常出现这种情况。在这种情况下，唯一的选择因此是通过对应设计的间隔距离(标准iec en din 60079-11的表5)确保分流电阻器与设备电子设备的其余部分充分隔离。
14、然而，该措施需要在对应的印刷电路板上具有相对大量的空间，因为必须为间隔距离提供额外的空间。此外，分流电阻器通常被设计为精密电阻器并且因此相对昂贵。
技术实现思路
1、因此，本发明的目的是提供一种具有现场设备电子系统的本质安全自动化技术，其可以更加成本有效地实现并且在印刷电路板上需要甚至更少的空间。
2、根据本发明，该目的通过根据权利要求1的本质安全自动化现场设备来实现。
3、根据本发明的用于在爆炸危险区域中使用的本质安全自动化现场设备包括：
4、-第一连接端子和第二连接端子，所述第一连接端子和第二连接端子用于连接两线线路，经由所述两线线路能够供应电流；
5、-传感器和/或致动器元件，所述传感器和/或致动器元件用于检测和/或设置过程变量；
6、-现场设备电子系统，所述现场设备电子系统被连接到所述第一连接端子和所述第二连接端子并经由电流路径将能够经由两线线路供应的电流从所述第一连接端子传导到所述第二连接端子，其中，所述现场设备电子系统被设计成经由所述两线线路传输经由所述传感器元件检测到的过程变量，特别是通过将所述电流设置为对应的值，和/或经由所述两线线路接收将由所述致动器元件设置的过程变量，特别是通过读出所述电流，和/或对应地设置致动器元件，其中所述现场设备电子系统具有带有被引入到所述电流路径中的分流电阻器的分流电阻器电路以及两个二极管，所述二极管中的每个二极管并联连接到所述分流电阻器，所述二极管被接线，使得所述二极管在流动方向上被引入到所述电流路径中。
7、根据本发明，提出在流动方向上并联连接到分流电阻器的两个二极管在故障的情况下限制分流电阻器处的电压，使得满足iec en din 60079-11标准的要求。根据本发明的解决方案提供的优点在于，它可以以更节省空间的方式实现并且比现有技术的类似解决方案更成本有效。
8、本质安全自动化现场设备的有利实施例提供分流电阻器(30)分流电阻器具有在5欧姆至40欧姆的范围内，优选7欧姆至30欧姆，特别优选在10欧姆至25欧姆的范围内的电阻值。
9、自动化技术的本质安全现场设备的另一有利实施例提供二极管是是在大约0.6v至0.7v的正向电压的硅二极管。
10、本质安全自动化现场设备的另一有利实施例提供现场设备电子系统被配置为根据profibus pa或基金会现场总线ff标准传输与所述过程变量对应的值和/或根据profibus pa或基金会现场总线ff标准接收与所述过程变量对应的值以用于设置所述致动器元件。特别地，该实施例可以提供分流电阻器电路还包括串联连接到所述分流电阻器的电感(l)用于增加根据profibus pa或基金会现场总线ff标准的通信的稳定性，并且其中，所述二极管与所述分流电阻器和所述电感并联连接。
11、本质安全自动化现场设备的另一有利实施例提供现场设备电子系统具有桥式整流器，其在输入侧上连接到所述连接端子并且其被配置为对施加到所述输入侧的端子电压进行整流，并将其提供到输出侧上以用于向所述现场设备电子系统供应电力。
1.一种用于在爆炸危险区域中使用的自动化技术的本质安全现场设备，包括：
2.根据权利要求1所述的本质安全自动化现场设备，其中，所述分流电阻器(39a)具有在5欧姆至40欧姆的范围内，优选7欧姆至30欧姆，特别优选在10欧姆至25欧姆的范围内的电阻值。
3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的本质安全自动化现场设备，其中，所述二极管(39b、39c)是具有大约0.6v至0.7v的正向电压的硅二极管。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的本质安全自动化现场设备，其中，所述现场设备电子设备(20、31、32、33、34、35、36、38)被配置为根据profibus pa或基金会现场总线ff标准传输与所述过程变量对应的值和/或根据profibus pa或基金会现场总线ff标准接收与所述过程变量对应的值以用于设置所述致动器元件(16)。
5.根据前一权利要求所述的本质安全自动化现场设备，其中，所述分流电阻器电路(39a、39b、29c)还具有串联连接到所述分流电阻器的电感(l)用于增加根据profibus pa或基金会现场总线ff标准的通信的稳定性，并且其中，所述二极管(39b、39c)与所述分流电阻器(39a)和所述电感(i)并联连接。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的本质安全自动化现场设备，其中，所述现场设备电子系统(20、31、32、33、34、35、36、38)具有桥式整流器(31)，所述桥式整流器在输入侧上连接到所述连接端子(30a、30b)并且所述桥式整流器被设计为对施加到所述输入侧的端子电压(uk)进行整流，并将其提供到输出侧上以用于向所述现场设备电子系统供应电力。
