[发明专利]现场设备耦合单元和系统

说明书

现场设备耦合单元（10；20；30），用于为现场设备（5）提供供给电压（2）并且用于与上级控制单元（1）通信，所述现场设备耦合单元（10；20；30）包括被配置用于与控制单元（1）通信并且具有第一可控输入负载（4）的电流接口（3），所述第一可控输入负载（4）被配置成根据所述电流接口（3）的接口电流（6）来提供所述供给电压（2）所基于的负载电压（7），所述现场设备耦合单元（10；20；30）进一步包括用于提供要被传输给所述控制单元的通信信号（25）的电路布置（8），其中所述电路布置（8）被配置成根据所述通信信号（25）来控制所述第一可控输入负载（4），以便使所述接口电流（6）叠加有对应于所述通信信号（25）的电流信号（9）。

技术领域

本发明涉及用于为现场设备提供供给电压并且用于与上级控制单元通信的现场设备耦合单元，所述现场设备耦合单元包括被配置用于与控制单元通信并且具有第一可控输入负载的电流接口，所述第一可控输入负载被配置成根据所述电流接口的接口电流来提供所述供给电压所基于的负载电压，所述现场设备耦合单元进一步包括用于提供要被传输给控制设备的通信信号的电路布置。

背景技术

上述类型的现场设备耦合单元从现有技术中是已知的，并且用于经由电流接口将现场设备连接到上级控制单元。

现场设备耦合单元主要履行两个功能。首先，现场设备耦合单元用于基于电流接口的接口电流为现场设备提供供给电压。其次，现场设备耦合单元使得借助于电流接口与控制单元通信成为可能。

为了履行第一功能——即提供供给电压，已知的现场设备耦合单元包括可控输入负载，其优选地串联连接在电流接口中，并且其负载电压——即落在输入负载上的电压——是供给电压的基础；亦即，所述负载电压用作供给电压或用作用于供给电压的基础。可控输入负载意图在于尤其是确保负载电压维持在特定电压范围内，以使得所述电压可以用作供给电压或用作用于供给电压的基础。取决于可控输入负载的配置，所述输入负载也可以满足针对防爆的特定要求，例如因为与输入负载相关联的电流和/或电压被限制成达不到爆炸混合物的最低点火能量的这样的程度。

如上所述，现场设备耦合单元的第二功能在于允许借助于电流接口在现场设备与上级控制单元之间进行通信。在本上下文中，将首先解释该通信的基本原理。常规地，为了借助于电流接口进行通信，要传输的通信信号被映射到接口电流的电流水平上。然而，由于以这种方式仅能实现非常低的数据传输率，因此发展出其中使接口电流叠加有包含要传输的信息的、频率调制的电流信号的传输过程。例如，HART（高速通道可寻址远程高速通道）协议基于此类传输过程。此处，根据频移键控的原理，将各种传输符号映射到电流信号随时间而循序采取的各种频率上。在这种情况下，频率在接口电流的正常频谱之外，并且因此电流信号不被接口电流中的变化所破坏。

现在为了将所述电流信号叠加在接口电流上，在常规的现场设备耦合单元中，提供特定的叠加电流。所述叠加电流增加现场设备耦合单元的电流复杂度，其结果是所述单元更加难以生产、更加复杂并且更易出错。

发明内容

本发明的目标是实现在开篇处描述的类型的现场设备耦合单元中的接口电流与电流信号的叠加而同时使所需的电流复杂度最小化。

该目标针对上述类型的基于在权利要求1的特征部分中限定的特征的现场设备耦合单元来实现。根据本发明，电路布置——亦即提供要传输的通信信号的单元——被配置成根据该通信信号控制第一可控输入负载，以便从而使接口电流叠加有对应于该通信信号的电流信号。

根据本发明，常规地用于为现场设备提供电压的第一可控输入负载现在因此也用于在接口电流上传送（impress）对应于通信信号的电流信号。

因此，实际上被提供用于不同功能的现有部件——亦即第一可控输入负载——现在有利地也用于使接口电流叠加有电流信号。

因此，根据本发明，在现有技术中使用的类型的单独的叠加电路不是必需的。因此，实现了最小化的电路复杂度的优点，并且实现了上文提及的目标。