[发明专利]具有以太网供电功能的接口模块

说明书

 

本申请是申请号为200680026507.8的分案申请，原申请的申请日为2006年7月19日， 名称为具有以太网供电功能的接口模块。

 

技术领域

本发明涉及过程监控和/或控制系统，尤其涉及基于以太网配电的过程控制系统和过程监控系统。

 

背景技术

过程监控和控制系统，如用于化工过程、石油或其他方面的工业过程的过程监控和控制系统，一般包括一个集中监控和控制系统。这个集中监控和控制系统通过模拟或数字的通信路径，与操作者或用户的工作站，以及一个或多个现场设备相连。现场设备可以是用于监控过程参数（如温度、压力、流速等）的传感器和/或对工业过程进行操作（如，打开和关闭阀门等）的送变器。 

该集中监控和控制系统一般接收现场设备发来的过程测量值信号和/或现场设备通过输入/输出设备或模块（可以是模拟的或数字的）传过来的其他信息。监控系统接收过程测量值的信号，并根据收到的信号对过程的各个方面进行监控。它还可以用于将测量到的过程数据与预定的极限值进行比较，并且如果极限值被超过则发起一个操作（如发出一个告警信号）。 

监控和控制系统的过程控制器可以通过使用测量到的数据以及其他信息来监控一个过程和执行控制例行程序。控制器可以产生控制信号，将控制信号发送。控制信号通过总线或其他的通信路径或通道、通过模拟或数字输入输出设备，被传到现场设备来控制指定的过程操作。

传统上，各种各样的通信协议都已经被开发出来，可以通过使用这些协议实现不同厂家生产的控制器和现场设备之间的数据交换。例如，MODBUS就是这样的协议的之一，MODBUS协议定义了一种信息结构，控制器不管在哪种类型的网络上都可以识别和使用这种信息结构。MODBUS协议在本技术领域被人所熟知。大量的文章、手册和规范都对其进行了详细的描述，这些资料可以通过各种渠道获取，包括使用MODBUS协议的设备的生产商。还有其他的通信协议，例如，HART?、PROFIBUS?、执行器传感器接口（“AS-Interface”）、WORLDFIP?、Device-Net?、CAN以及FOUNDATION^TM FIELDBUS（以下简称“fieldbus”）协议。

不管使用什么通信协议，对过程监控和控制网络中的现场各设备、接口模块和界面结的供电都需要付出代价。特别是通过电缆供电，则电缆安装的成本必然使这样的系统的整个成本上升。并且如果在网络中添加新设备，另外增加电缆来供电和传送信号给新的设备，则会增加成本、复杂性和安装时间。

最近出现了一种向分布式系统供电的新标准（IEEE 802.3af）。具体地说，这个标准包括了在布线范围内利用现有的以太网布线的未使用的线对（信号线对）来供电。这种通过以太网线的供电被称做“以太网供电”（PoE）。这种IEEE标准允许在作为以太网通信的以太网布线（一般是CAT5E布线）上传输48伏350毫安的电力。

因此，对于能够利用新出现的供电技术和能够利用现有布线来把新的现场设备连接到过程监控和控制系统的工业过程设备的需求正在形成和增长。

 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是在于提供一种应用于过程控制或监控系统中的接口模块，包括一个以太网端口、一个控制器以及至少一个段输入/输出模块。

该以太网端口可以按照一种以太网协议通过包含有一组线的线揽发送和接收信号，并且接收通过至少两组线传导的电压。控制器被连接到这个以太网端口，并且从这个端口接收电压供电。至少有一个段输入/输出模块被连接到这个控制器，并且这个模块还被用来连接一个相关的现场设备段。这个现场设备段至少带有一个被接入的现场设备。在这个相关的现场设备段上，至少有一个输入/输出模块与至少一个被接入的现场设备产生相互作用。

 

附图说明

图1是本发明通过以太网供电的接口模块实施例的简化框图。

图2是按照本发明用于以太网供电和各个网络协议间通信的接口模块实施例的扩展框图。

图3是本发明用于以太网供电的工业过程控制和监控系统实施例的扩展框图。

图4是本发明用于通过以太网布线向HART网供电的接口模块实施例的简化框图。

 

具体实施方式