[发明专利]本质安全DSL电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用DSL协议的本质(intrinsically)安全通信 电路，具体用于(但不限于)可燃气氛，特别是用于IIC类气体组， 氢和乙炔，以及之下的例如对于气体和/或粉末的IIB和IIA气体组。

背景技术

本质安全环境中的现场设备和仪器是通过电通信电路远程控制 的。传统上与驱动现场设备的电力一起在相同的电子电路中提供通 信。

较新的技术(比如以太网)提供将分离的通信电路和电力电路捆 绑在一起的可能性。这提供了较高的灵活性和通信速度，其使得能够 在现场中使用较现代的和复杂的仪器。

以太网并非设计用于本质安全环境中，但是，以本申请人的名义 的W02007/088387公开了一种用于与供电的以太网线缆一起使用的 防易燃弧系统，其仅允许这样的特定使用。同样以本申请人的名义的 WO2007/129031公开了进一步的发明，其使得能够在本质安全环境中 使用以太网信号。

但是，100Mb/s的快速以太网具有约100米的有限线缆跨度。超 过它任何长度，信号衰减都太高。对于大规模的处理工厂，r.m.s(平 均的)线缆跨度可以高达500米。如果在这样的距离上使用以太网通 信，它会至少需要四个中继器，每一个中继器会要求大约5瓦特的电 力。利用48V的源电压，仅对于交换机和/或中继器，电流消耗就会 约为400毫安。而且，即使使用此类型的结构，它仍会不理想，因为 在这样的距离上以太网会由于收发的信号的大的衰减和失真而不稳 定(temperamental)和不可靠。

此外，以太网的通信容量比大多数情况下所要求的要大。快速以 太网具有能支持数百个控制环的非常大的带宽。但是，在使用PoE(以 太网上供电)时，在外面现场没有外部或中继电力的情况下将会不可能 支持这个数量的控制环，因为既使使用混合PoE线缆，在长的水平电 缆上，高电流需求和线缆铜损耗也会太大。在危险的处理工厂中，这 样的额外硬件的成本会很高，而且用于支持交换机和中继器的电源基 础结构将会是复杂的。

因此，以太网水平电缆拓扑虽然对于家庭或办公室环境完全够 用，但是对于大规模处理工厂不是最佳的或经济的解决方案。

可以在长的线缆长度上使用玻璃光纤维而无需中继器，但是玻璃 纤维、尤其是组合的纤维和电力线缆会非常昂贵并且难以可靠地端接 (terminate)。纤维光缆还必须非常小心地安装，并且破损是常见情 况。

本发明意欲克服上述问题中的一些。

发明内容

因此，根据本发明，一种电气设施包含借助于电通信电路与现场 设备连接的控制和/或监测装置，其中所述通信电路包含电源、通信设 备、作为其负载的现场设备和本质安全装置，其中所述通信设备适于 通过通信电路向现场设备发送信号并从现场设备接收信号，其中所述 现场设备适于通过通信电路向所述通信设备发送信号并从所述通信 设备接收信号，其中所述本质安全装置使得所有或部分通信电路本质 安全，其中所述现场设备位于所述通信电路的本质安全部分内，其特 征在于，所述通信电路适于传送DSL信号，并且其中所述通信设备 和所述现场设备依据DSL协议互相通信。

DSL以前从来没有用在本质安全环境中，因为直到非常近，本 质安全协议施加的功率限制会防止其使用。经典的本质安全包括对于 IIC气体组将电力限制到1.2瓦，本发明主要考虑这样的环境。但是， 危险弧防止技术中的革新现在已经允许在像IIC气体组的本质安全环 境中使用超过24瓦，并且因而允许使用像以太网的技术。但是DSL 比以太网更适于在像那些以上所述的危险处理工厂中使用，因为它可 以在长得多的距离上用于铜线缆上，尤其是它可以用于长达500米或 更长的线缆上。DSL具有比以太网慢的传输速度和较低的通信容量， 但是它仍可以在上述类型的处理工厂中为所述数量的控制环提供服 务。实际上，其减小的容量使得它本质上更适用。

此外，由于减小的通信容量，以及因此水平电缆上较小的设备数 量(population)，可以使用被供电的DSL而无需外部的或中继的电 力。这将由于线缆长度、互连组件和保证组件的较少的数量而显著地 减小安装和操作成本。