[发明专利]用于能够在爆炸危险区域使用的行走机械的网络基础结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于能够在爆炸区域使用的行走机械的网络基础结构，具有本质安全网络参与部和设置在耐压壳体中的非本质安全网络参与部，其中，该机械具有至少一个设置在耐压壳体中的控制器，该控制器用于致动至少一个非本质安全参与部。

背景技术

在诸如煤矿开采的爆炸危险区域，现在存在类似于地面上的高自动化要求。在用在爆炸危险区域的行走机械的机械控制和监控的情况中，一般使用集中设置的控制台，这些控制台位于不存在进行保护以抵御爆炸的问题的区域。为了能够从地面上的控制台控制和监控即使复杂的自动化序列，例如不得不需要大量用在爆炸危险区域的不同的传感器和致动器，包括测试和诊断系统。例如，对产能、可靠性的高要求以及强大的现场总线协议的更频繁的应用，使各个机械群的控制及互相之间的通信网络基础结构的结构能力和性能，提出更高的要求。

用在爆炸危险区域的行走机械的控制系统的普通网络基础结构包括单一的中央控制器。这个单独的控制器控制和监控所有的机械功能并控制网络中的信息和数据的流动。所有输入和输出信号以及传感器和致动器系统都通过中央控制器直接捕捉和控制。这需要各个设备到中央单元的复杂的因而容易出错的布线。如果中央控制器出现故障，则存在网络内的整个通信或控制功能可能都停止工作的风险。

开采中需要的防爆保护意味着在用于爆炸区域的网络中，该网络被分成本质安全网络参与部和非本质安全网络参与部，本质安全网络参与部满足用于对应防爆保护的本质安全的严格要求，非本质安全网络参与部因此被设置在耐压壳体中，耐压壳体用于确保该没有耐压壳体就不被许可的网络参与部也可以用在爆炸危险区域。非本质安全网络参与部和本质安全网络参与部之间的这种分离加上网络的星形定向大大增加了布线复杂度。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于爆炸区域的网络基础结构，该网络基础结构减少或避免了前述弱点。

这个目的通过机械的优点在根据本发明的网络基础结构中实现，该机械在用于第一控制器的耐压壳体外部，包括至少一个用于致动至少一个本质安全参与部的第二本质安全控制器，其中第一控制器形成多个非本质安全参与部的数据分配器，第二控制器形成多个本质安全网络参与部的数据分配器，其中第一数据分配器和第二数据分配器之间具有电解耦的数据通信链路。

根据本发明的网络基础结构或拓扑结构是具有多个数据分配器的分布式系统的形式，结果布线复杂度大大降低。至少一个用于本质安全参与部的数据分配器和分开的用于非本质安全参与部的数据分配器的布置允许耐压壳体设置有最小数量的套管，例如，即使控制器之间的有线数据通信也是可能的。

采用优选铜基并通过额外的屏障被电解耦的导电数据通信线能实现数据通信链路。与之相比，在一个优选的改进中，数据通信链路包括玻璃纤维线或光波导。在一特别有益的改进中，用于第二控制器的数据通信链路经由单个耐压出口被引导通过耐压壳体，该壳体围绕第一控制器。除电解耦的数据通信链路外，还可能提供第一控制器和第二控制器之间的电力供应连接，在这个例子中，所述电力供应连接被尽可能地减少至耐压壳体上的单个套管。为了增加网络的可用性，至少所述数据通信链路可以是冗余设计。如果单独的连接路径内发生错误，数据分配器能方便地改变到可运行的通信链路。

在一个优选的改进中，第一控制器优选连接有专门的非本质安全网络参与部，这些网络参与部可能设置在多个分开的耐压壳体上。在耐压壳体内，许多非本质的安全网络参与部也可能被设置在一起。更优选的是，本质安全的第二控制器连接有专门的本质安全网络参与部。

形成用于多个本质安全参与部的数据分配器的第二控制器，特别可能是具有组合数据连接和电力供应连接的本质安全网络开关的形式。这样的具有组合数据连接和电力供应连接以及具有方便应用的本质安全以太网网络接口的网络开关在申请人的DE 202010000110中详细描述，其公开的内容可作为本发明的补充来参考。为此，用于爆炸危险区域的网络接口可能特别设置用于射频电力解耦的电阻网络和设置用于针对其他网络接口DC电力解耦的电容网络，其中电容网络分别设置在连接器连接侧，电阻网络分别设置在相对于网络接口的传输部件的电子侧上，所以电阻器网络和电容网络之间连接有对应的传输部件。然而，形成数据分配器的第二控制器也可以具有另一种设计。