[发明专利]本质安全通信电路

说明书

技术领域

本发明涉及本质安全通信电路，具体用于但不限于用于易燃环 境，尤其是气体群组类别IIC、氢气和乙炔，以及下面的，例如，针 对气体和/或灰尘的气体群组IIB和IIA。

背景技术

经由电气通信电路来远程地控制本质安全环境中的场仪器(field  instrument)和设备。传统地，在与驱动场仪器的电源相同的电气电 路中提供通信。本申请人的WO2006/003445公开了这种构造的现代 版本，其中沿两个金属线现场总线段传递信令。

然而，诸如以太网的新技术提供了具有与电源电路捆绑在一起的 单独的通信电路的可能性。这提供了更大的灵活性和通信速度，这允 许在现场使用更现代和复杂的设备。

以太网不是为了在本质安全环境中使用而被设计的，然而本申请 人的WO2007/088387公开了与加电的以太网电缆一起使用的易燃电 弧预防系统，所述系统仅允许这样的特殊使用。还是本申请人的 WO2007/129031公开了允许在本质安全环境中使用以太网信号的又 一发明。

然而，这两种在先的情况仅涉及使得以太网电源线或以太网信号 线本质安全，并且他们没有公开其中以太网类型的电缆可同时用于电 源和通信的任何方式。这样的组合电路将提供甚至更大的灵活性和能 力。

具体地讲，WO2007/088387中的公开特定于功率分布，并公开 了适用于监测一对正电缆和一对负电缆的易燃电弧预防装置，并检测 正电缆对中的一个电缆中的电流和/或电压是否与另一个电缆中的偏 离，以及负电缆对中的一个电缆中的电流和/或电压是否与另一个电 缆中的偏离。如果发生了上述情况，则控制装置将电源与电缆隔离。 如果向正或负电缆对中的一个电缆施加传统信令，则将导致电流和/ 或电压的偏离，并且电源将被隔离。实际上，向正电缆对和负电缆对 提供单独但相同的信号是非常难的，所述单独但相同的信号应相似到 易燃电弧预防装置不反应。

WO2007/129031涉及电数据信号到光信号的变换，并将那些信 号越过电气隔离间隙传输至本质安全媒体变换器。显然，不可能以该 方式使得电源电路本质安全。

发明内容

本发明旨在克服上述问题中的一些问题。

因此，根据本发明，电气电路包括电源、负载、在电源和负载之 间的一对平行正电缆、在负载和电源之间的一对平行负电缆、和易燃 电弧预防装置，其中易燃电弧预防装置包括监测装置，所述监测装置 适用于监测正电缆对和负电缆对，并检测正电缆对中的一个电缆的电 流和/或电压是否与另一个的偏离，以及负电缆对中的一个电缆的电 流和/或电压是否与另一个的偏离，并且其中所述易燃电弧预防装置 包括控制装置，所述控制装置适用于如果所述监测装置检测到正电缆 对中的一个电缆的电流和/或电压与另一个的偏离，或负电缆对中的 一个电缆的电流和/或电压与另一个的偏离，则将电源与正电缆对和 负电缆对完全或部分地隔离，其特征在于：电气电路在电源和正电缆 对之间包括共用正段，而在负电缆对和电源之间包括共用负段，其中 在共用正段或共用负段中设置第一调制装置，其中在电源和第一调制 装置之间设置阻抗装置，并且其中所述第一调制装置适用于产生调制 过的通信信号。

因此，本发明提供的本质安全电气电路与WO2007/088387中描 述的相似，但其中可用正电缆对发送，而不会使易燃电弧预防装置出 差错。通信信号被监测装置忽略，因为净效应是与负载变化相似的共 模影响。

第一调制装置在共用正段或负段中、或跨越二者来调制电路的电 源端的功率，并且所产生的调制以完全相同的方式影响正电缆对的两 条电缆和负电缆对的两条电缆，从而不存在使易燃电弧预防装置出差 错的差异。

因此，本发明提供了一种传输电流和/或电压和/或速度和/或类型 高的通信系统，并且肯定比WO2007/088387中公开的电气电路承受 的要高得多。

本发明的电气电路受益于WO2007/088387的权宜性易燃电弧预 防装置，所述装置使用四条电缆来辨别负载附加或变化和具有成为易 燃电弧的潜力的故障之间的区别。负载附加或变化将以相同的方式影 响两条或一对电缆，而故障不会，从而可忽略负载影响而仅考虑电缆 故障。