ЭЛЕКТРОННОЕ ИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2019 года по МПК G05B19/42 G06F1/28 H01R13/434 H02H3/00 H02H9/00 H05K1/02 

Настоящее изобретение относится к универсальному изолятору и, в частности, универсальному изолятору, выполненному с возможностью обеспечения изоляции для устройств, расположенных в искробезопасной среде.

Устройства безопасности, обеспечивающие изоляцию и, например, выполняющие функции обеспечения барьерной безопасности, широко используются как часть систем управления технологическими процессами и, в частности, систем управления технологическими процессами, работающих в искробезопасных средах.

Традиционно предлагались изоляционные устройства с заранее заданной функциональностью, предлагающей соответствующую комбинацию компонентов обеспечения безопасности в отношении эксплуатационных требований системы, в которой предусмотрен этот изолятор.

Однако в последнее время появились так называемые универсальные изоляторы, которые содержат отдельные устройства, которые могут быть настроены для работы в выбранной одной из множества возможных рабочих конфигураций с учетом эксплуатационных требований системы управления технологическим процессом. Как и в других случаях, такие известные универсальные изоляторы обычно предусмотрены для использования в отношении искробезопасных сред, в которых требования такого размещения помогают подчеркнуть ограничения и недостатки, обнаруженные в отношении известных универсальных изоляторов.

Например, в отношении универсального изолятора, обеспечивающего искробезопасность универсального изолятора типа Ex-i, элементы обеспечения безопасности являются фиксированными и никаким способом не адаптируются к режиму, в котором работает этот изолятор. Например, для цифрового входа (DI) могут потребоваться максимальные допустимые значения напряжения/тока 13 В/14 мА; тогда как для цифрового выхода (DO) может потребоваться обеспечение выходного напряжения 27 В, а также множество различных значений тока в зависимости от прикладной системы, с которой функционально соединен изолятор. Хотя известны попытки решения этой проблемы посредством обеспечения различных контактов с соответствующими различными соединениями, это не покрывает всех требуемых возможностей, а также является дополнительным недостатком, поскольку неправильное присоединение к опасному кабелю потенциально очень опасно.

Настоящее изобретение направлено на обеспечение универсального изолятора, имеющего преимущества по сравнению известными такими изоляторами.

В частности, настоящее изобретение направлено на обеспечение доступности выбора компонентов обеспечения безопасности в универсальном изоляторе с учетом режима работы этого изолятора.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается электронное изолирующее устройство, выполняющее функции изоляции и обеспечения безопасности и содержащее: модуль изолятора, модуль безопасности, и в котором модуль изолятора выполнен с возможностью физического/электрического соединения и разъединения с модулем безопасности по меньшей мере в двух ориентациях/конфигурациях относительно модуля безопасности, причем электрическое соединение с модулем безопасности в каждой из указанных по меньшей мере двух ориентаций/конфигураций служит для настройки электрической функциональности указанного модуля безопасности.

Следовательно, настоящее изобретение является предпочтительным для обеспечения автоматического выбора правильных компонентов обеспечения безопасности с учетом режима, в котором должен работать изолятор. Настоящее изобретение обеспечивает особенное преимущество, поскольку оно служит для отделения изолирующего электронного оборудования от электронного оборудования обеспечения безопасности, тем самым обеспечивая возможность выбора подходящих компонентов обеспечения безопасности, чувствительных к выбранному способу соединения изолирующего электронного оборудования с электронным оборудованием обеспечения безопасности.

Предпочтительно, модуль безопасности содержит барьерный модуль.

Кроме того, указанный изолятор предпочтительно содержит универсальный изолятор.

Кроме того, изолятор выполнен с возможностью обеспечения изоляции для устройств, работающих в искробезопасной среде.

Кроме того, количество возможных ориентаций/конфигураций модуля безопасности может быть по меньшей мере равно количеству сторон модуля безопасности, обеспечивающих возможность соединения. Кроме того, также можно использовать каждую сторону дважды посредством поворота/переворота модуля безопасности на 180 градусов. Предпочтительно, электрическая функциональность, подлежащая настройке посредством ориентации/конфигурации модуля безопасности, может содержать по меньшей мере одно из входного и/или выходного напряжения.

Также следует понимать, что различная функциональность может быть обеспечена просто посредством смещения положения модуля изолятора относительно модуля безопасности.

Однако также следует понимать, что указанный модуль также может обеспечивать любую выбираемую функциональность. Например, в качестве части указанной изоляции могут быть обеспечены различные измерительные функции, такие как измерительный модуль милливольтметра, термометра сопротивления и/или термопары.

Кроме того, электрическая функциональность, подлежащая настройке посредством ориентации/конфигурации модуля безопасности, может предпочтительно содержать по меньшей мере один из цифрового и/или аналогового доменов. Таким образом, будет понятно, что избирательная физическая/электрическая возможность соединения модуля безопасности обеспечивает надлежащий выбор компонентов обеспечения безопасности с учетом функциональности изолятора, как требуется системой, размещению в которой он подлежит.

Таким образом, посредством отделения изолирующего электронного оборудования от электронного оборудования обеспечения безопасности, обеспечивается возможность автоматического присоединения изолирующего модуля к правильному элементу обеспечения безопасности, если это соединение разработано для такой подходящей функции. Например, подключение изолятора к блоку безопасности в положении DI не только укажет на выбранный режим, но и на самом деле также обеспечит выбор компонентов обеспечения безопасности входа 13 В/14 мА. Затем опасные соединители можно безопасно использовать без риска неправильного монтажа/соединения.

Предпочтительно, способ физического соединения модуля изолятора с модулем безопасности обеспечивает визуальную индикацию выбранного режима работы.

Изобретение дополнительно описано далее только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 показано схематическое изображение изолирующего устройства, реализующего настоящее изобретение и имеющего модуль изолятора и барьерный модуль, причем указанные два модуля соединены в одной ориентации/конфигурации;

на фиг. 2 показано аналогичное схематическое изображение, где эти модули соединены во второй ориентации/конфигурации;

на фиг. 3 показано еще одно схематическое изображение, где эти модули соединены в третьей ориентации/конфигурации; и

на фиг. 4 показано схематическое изображение проиллюстрированного варианта осуществления изолирующего устройства, причем указанные модули соединены в соответствии с четвертой ориентацией/конфигурацией.

Каждый из этих четырех чертежей схематически изображает электронное изолирующее устройство, реализующее настоящее изобретение, и в котором один и тот же модуль изолятора и барьерный модуль соединены в четырех различных ориентациях/конфигурациях, то есть эффективно поворачивающийся изолятор соединяется с барьерной секцией в соответствии с каждым из четырех различных конфигураций соединений.

Обратимся сначала к фиг. 1, где показан изолятор, выполняющий барьерную функцию, при которой может использоваться в качестве изолятора/барьера по отношению к полевому устройству, работающему в искробезопасной среде.

Функциональное электронное устройство содержит барьерную секцию 100, которая в соответствии с настоящим изобретением в сущности содержит барьерную основную часть, к которой присоединена часть изолятора 101, по существу содержащая съемную и поворачивающуюся часть, выполненную с возможностью поворота также, например, в направлении по часовой стрелке, как схематично показано на чертежах. Указанный модуль выполнен с возможностью повторного соединения поворачивающейся секции изолятора 101 с барьерной основной секцией 100 в различной конфигурации, как указано при помощи последовательных ссылок на чертежи. Со ссылкой на конфигурацию соединения по фиг. 1 будет понятно, что поворачивающаяся секция изолятора 101 соединена способом, обеспечивающим цифровой выход «DO» с барьерной основной секцией. Как следует понимать, с учетом схемы соединения в секции 101 изолятора и при такой конфигурации, как в примере, показанном на фиг. 1, когда обеспечивается соединение с барьерной основной секцией 100, выполняется соединение, например, посредством соединения 110 для положения DO и конфигурационных связей 111 DO. Как также очевидно показано, барьерная основная секция 100 содержит многообразие элементов, таких как отдельный соединитель 102, компоненты обеспечения безопасности 105, опасные боковые линии 104 и безопасные боковые линии 103.

Секция изолятора 101 содержит другие соединительные части, такие как соединитель 140 для положения DI, конфигурационные связи 141 DI, соединители 120 для положения AI, конфигурационные связи 121 AI, соединители 130 для положения AO и конфигурационные связи 131 АО. Однако, как показано со ссылкой на фиг. 1, эти соединительные элементы не находятся в активном соединении с барьерной основной секцией 100, учитывая ориентацию/конфигурацию соединения между секцией изолятора 101 и барьерной основной секцией 100.

На фиг. 1 также показана возможность соединения обрабатывающей секции 150 секции изолятора 101, выполняемого с помощью линий 151 между обрабатывающей секцией 150 и соединительными компонентами.

Однако, теперь со ссылкой на фиг. 2 и после отсоединения секции изолятора 101 от барьерной основной секции 100, как показано на фиг. 1, и после поворота по часовой стрелке (в проиллюстрированном примере) секции изолятора 101 таким образом, чтобы приводить краевые соединители DI секции изолятора 101 во взаимодействие с соединительными элементами барьерной основной секции – такое последующее повторное соединение в конфигурации AI показано на фиг. 2.

Таким образом, ориентация/конфигурация, показанная на фиг. 2, теперь имеет соединители для положения 120 AI, и конфигурационные связи 121 AI теперь присоединены к барьерной основной секции, которая выполнена в качестве барьера 100, имеющего безопасные боковые линии 103, опасные боковые линии 104, элементы 105 обеспечения безопасности и один соединитель на основной части 102, как показано на чертеже.

Сравнение возможности соединения секции DO секции изолятора 101, показанного на фиг. 1, с соединением секции AI изолятора 101, показанным на фиг. 2, иллюстрирует различные возможности соединения, выполненные с помощью функциональных основных барьеров 105 различным способом, служащим для автоматического выбора соответствующих/требуемых значений напряжения и тока таким образом, что функция обеспечения безопасности, выполняемая основным барьером изменяется каждый раз с помощью таких различных конфигураций соединения, эффективно адаптируясь к режиму изолирующего устройства.

Как дополнительно показано на фиг. 2, секция 101 изолятора содержит потенциальную возможность соединения, относящуюся к сторонам DO, DI и AO, таким как соединители 110 для положения DO, 140 для секции DI и 130 для секции АО. Кроме того, для секций DO, DI и AO обеспечены конфигурационные связи 111, 141 и 131, соответственно; а соединители для сторон AO, DI и DO по существу являются резервными в конфигурации, показанной на фиг. 2.

Как и на фиг. 1, возможность соединения обрабатывающей секции 150 секции изолятора 101 на фиг. 2 достигается посредством линий 151 между обрабатывающей секцией 150 и соединительными компонентами.

Отсоединение и дальнейший поворот секции изолятора в направлении по часовой стрелке относительно барьерного основания 100 приводит к соединениям и, таким образом, к конфигурациям, показанным со ссылкой на фиг. 3. Здесь соединители 130 для положения AO и конфигурационные связи 131 AO теперь выполняют соединение с барьерным основанием в соответствии с другой конфигурацией 100, для которого снова применяются безопасные боковые линии 103, опасные боковые линии 104 и компоненты 105 обеспечения безопасности.

В проиллюстрированной компоновке, показанной на фиг. 3, возможность соединения, содержащая соединители 140, 110 и 120 для соответствующих сторон DI, DO и AI, указана вместе с конфигурационными связями 141 DI, конфигурационными связями 111 DO и конфигурационными связями 121 AI, и в этой ориентации/ конфигурации показана как резервная.

Как и на предыдущих чертежах, возможность соединения на фиг. 3 обрабатывающей секции 150 секции изолятора 101 достигается посредством линий 151 между обрабатывающей секцией 150 и соединительными компонентами.

Наконец, со ссылкой на фиг. 4 показана конфигурация/ориентация, в которой возможность соединения между секцией изолятора 101 и основной барьерной секцией 100 такова, что это устройство в целом скомпоновано для выполнения функций цифрового ввода (DI). Таким образом, в этом варианте осуществления изобретения соединитель 140 для положения DI и конфигурационные связи 141 DI выполняют соединение с основным барьером 100, для которого снова используются безопасные боковые линии 103, опасные боковые линии 104 и электронное оборудование 105 обеспечения безопасности.

Как и ранее, обрабатывающая часть 150 секции изолятора 101 обеспечивает возможность соединения с соединительным компонентом посредством соединителей 151.

Таким образом, как показано на фиг. 1 – фиг. 4, посредством эффективного отделения электронного оборудования изолятора от электронного оборудования обеспечения барьера/безопасности становится возможным выбор соответствующих компонентов обеспечения безопасности в соответствии с режимом, в котором работает изолятор, просто посредством соединения соответствующего набора соединителей каждой из соответствующих четырех сторон изолирующего устройства 101 с основным барьером 100.

В проиллюстрированном примере выбор соответствующего набора соединителей определяется посредством того, какая из четырех сторон проиллюстрированного изолирующего устройства 101 соединена с основным барьером 100. То есть, какая из сторон AI, AO, DI и DO соединена с основным барьером 100. Однако альтернативные и возможные дополнительные варианты и избирательность могут быть получены посредством обеспечения различных конфигураций повторного соединения при помощи переворота/поворота/смещения изолирующего устройства на 180 градусов. Например, со ссылкой на фиг. 1 изолирующее устройство 101 возможно просто отсоединить и перевернуть на 180 градусов вокруг вертикальной оси на чертеже, а затем повторно соединить. Таким образом, каждая из четырех сторон изолирующего устройства 101, показанного на чертежах, может обеспечивать два варианта соединения/конфигурации, что в общей сложности обеспечивает восемь возможных вариантов.

Кроме того, изменение физического соединения между изолятором и барьером также служит для обеспечения идентифицируемого визуального указания в отношении того, для работы в каком из четырех режимов барьер соединен.

Ориентация/конфигурация изолирующего устройства 101 относительно основного барьера 100 также может служить для указания на характер обработки, выполняемой обрабатывающей секцией 150.

Следовательно, как было отмечено, настоящее изобретение обладает преимуществом обеспечения автоматического выбора правильных компонентов безопасности с учетом режима, в котором должен работать изолятор, и, главным образом, посредством отделения изолирующего электронного оборудования от электронного оборудования обеспечения безопасности. Такое отделение обеспечивает возможность автоматического соединения модуля изолятора с правильными компонентами обеспечения безопасности, если соединение выполнено с возможностью такой функции. Например, подключение изолятора к барьеру безопасности в положении DI не только укажет на выбранный режим при помощи визуальной проверки соединения, но также автоматически, например, выберет соответствующие соединители 13 В/14 мА.

Затем внешние опасные соединители могут быть использованы без риска неправильной и опасной конфигурации монтажа.

Изобретение относится к электронике. Электронное изолирующее устройство, выполняющее функции изолирования и обеспечения безопасности, содержит модуль изолятора и модуль безопасности. Модуль изолятора выполнен с возможностью физического/электрического соединения и разъединения с модулем безопасности по меньшей мере в двух ориентациях/конфигурациях относительно модуля безопасности. Электрическое соединение с модулем безопасности в каждой из указанных ориентаций/конфигураций служит для настройки электрической функциональности модуля безопасности. Обеспечивается доступность выбора компонентов обеспечения безопасности с учетом режима работы этого изолятора. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электронное изолирующее устройство, выполняющее функции изолирования и обеспечения безопасности, которое содержит модуль изолятора (101), модуль безопасности (100), и в котором модуль изолятора (101) выполнен с возможностью физического/электрического соединения и разъединения с модулем безопасности (100) по меньшей мере в двух ориентациях/конфигурациях относительно модуля безопасности (100), причем электрическое соединение с модулем безопасности (100) в каждой из указанных по меньшей мере двух ориентаций/конфигураций служит для настройки электрической функциональности указанного модуля безопасности (100).

2. Устройство по п. 1, в котором модуль безопасности (100) выполняет барьерную функцию.

3. Устройство по пп. 1 или 2, содержащее настраиваемый изолятор.

4. Устройство по пп. 1, 2 или 3, содержащее многофункциональный изолятор.

5. Устройство по пп. 1, 2, 3 или 4, содержащее универсальный изолятор.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, выполненное с возможностью обеспечения изоляции для устройств, работающих в искробезопасной среде.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором количество возможных ориентаций/конфигураций модуля безопасности (100) равно по меньшей мере количеству участков (110, 120, 130, 140) модуля безопасности (100), обеспечивающих возможность соединения.

8. Устройство по п. 7, в котором на различных сторонах модуля безопасности (100) обеспечены различные участки (110, 120, 130, 140), обеспечивающие соединение.

9. Устройство по п. 8, в котором по меньшей мере одна из указанных сторон выполнена с возможностью обеспечения по меньшей мере двух различных ориентаций/конфигураций соединения.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, в котором электрическая функциональность, подлежащая настройке посредством ориентации/конфигурации модуля безопасности (100), содержит по меньшей мере один из входного и/или выходного напряжения/тока.

11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором электрическая функциональность, подлежащая настройке посредством ориентации/конфигурации модуля безопасности (100), содержит по меньшей мере один из цифрового и/или аналогового доменов.

12. Устройство по любому из пп. 1-11, в котором физическое соединение модуля изолятора (101) с модулем безопасности (100) обеспечивает визуальную индикацию выбранного режима работы.

13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором физическое соединение модуля изолятора (101) с модулем безопасности (100) выполнено с возможностью обеспечения визуальной индикации обрабатывающей функциональности устройства.