УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНОГО УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ С НЕСКОЛЬКИМИ ПОЛЕВЫМИ ПРИБОРАМИ Российский патент 2022 года по МПК G05B19/42 

Изобретение относится к устройству сопряжения для соединения по меньшей мере одного устройства управления с несколькими полевыми приборами, причем устройство сопряжения может использоваться, в частности, в оборудовании для управления процессами, например оборудовании для автоматизации производства.

В оборудовании для управления процессами автоматизации производства полевые сигналы от полевых приборов направляются по основному кабелю в помещение контроля. Здесь сигнальные провода основного кабеля должны сортироваться в соответствии с видами сигналов. Это называется ранжированием (маршаллингом). Помимо сортировки видов сигналов, следует, при необходимости, произвести еще преобразование сигналов с помощью соответствующего модуля сопряжения. Преобразования сигналов могут осуществляться, например, посредством реле, которое преобразует напряжения на полевом уровне, например 230 В, в уровни напряжений, с которыми работают системы управления процессами, например 24 В.

Из ЕР 3149550 А1 известна универсальная промежуточная система ввода/вывода, которая обрабатывает сигналы ввода-вывода, передаваемые между прибором ввода/вывода и контроллером. Известная промежуточная система содержит плату-носитель, на которой расположены соединительное устройство для подключения полевого прибора и соединительное устройство для подключения устройства управления. Как показано на фиг. 9 в ЕР 3149550 В1, между двумя соединительными устройствами проходит сигнальный канал, содержащий соединительное устройство на плате-носителе, в которое, в свою очередь, может быть вставлено устройство обработки сигналов, например реле. Кроме того, для целенаправленного прерывания сигнального канала в нем может быть расположено приводимое в действие вручную предохранительное устройство.

В основе изобретения лежит задача создания устройства сопряжения для соединения по меньшей мере одного устройства управления с несколькими полевыми приборами, которое можно было бы эксплуатировать гибко и недорого с устройствами защиты от перенапряжений или без них, причем вызванные перенапряжениями высокие токи отводятся через плату-носитель без оказания влияния на передаваемые через устройство сопряжения полевые сигналы.

Поставленная задача решается посредством признаков п. 1 формулы.

Устройство сопряжения предназначено, в частности, для соединения по меньшей мере одного устройства управления с несколькими полевыми приборами. Полевыми приборами могут быть датчики и/или исполнительные органы, а устройством управления может быть, например, программируемый логический контроллер.

Согласно первому аспекту, устройство сопряжения содержит плату-носитель с несколькими сигнальными каналами, каждый из которых содержит первое и второе соединительные устройства, причем первые соединительные устройства выполнены с возможностью подключения полевого прибора, а вторые соединительные устройства выполнены с возможностью подключения по меньшей мере одного устройства управления. Между первым и вторым соединительными устройствами каждого сигнального канала расположен первый соединитель, который выполнен с возможностью электрического и механического соединения со вторым ответным соединителем устройства обработки сигналов. Устройством обработки сигналов может быть, например, преобразователь сигналов, который может преобразовывать величины напряжения полевого уровня в величины напряжения определенного уровня, с которыми работают системы управления процессами. Кроме того, каждый сигнальный канал содержит разъем, который расположен на плате-носителе между соответствующими первыми соединителем и соединительным устройством и выполнен с возможностью разъемного, предпочтительно вставного подключения соответствующего модуля защиты от перенапряжений. Например, каждый разъем может содержать для этого по меньшей мере два соединительных контакта, к которым подключен резистор. Каждый разъем соединен с резистором. Кроме того, с разъемами электрически соединено устройство отвода перенапряжений, причем устройство отвода перенапряжений, по меньшей мере, частично расположено на и/или внутри платы-носителя и выполнено с возможностью отвода возникающих перенапряжений и/или сверхтоков предпочтительно только через плату-носитель.

Чтобы достичь компактного и эффективного расположения на плате-носителе, сигнальные каналы расположены параллельно друг другу. Каждый сигнальный канал содержит по меньшей мере один первый отрезок сигнального провода, который проходит от первого соединительного устройства соответствующего сигнального канала к первому соединителю и в который включен резистор соответствующего сигнального канала. Каждый сигнальный канал содержит по меньшей мере один второй отрезок сигнального провода, который напрямую или непрямым образом электрически соединяет вторые соединительные устройства соответствующего сигнального канала с соответствующим первым соединителем. Компактное расположение возникает за счет того, что первые соединители расположены на плате-носителе по одной линии. Устройство отвода перенапряжений содержит электрический проводник, который проходит перпендикулярно первым отрезкам сигнального провода. Благодаря этому возникающие сверхтоки не влияют на сигналы, передаваемые по сигнальным каналам.

Чтобы гарантировать отвод сверхтоков или перенапряжений только через плату-носитель, а не через расположенные на ней элементы, например устройства обработки сигналов, на плате-носителе может быть расположен вывод соединения на массу, соединенный с электрическим проводником устройства отвода перенапряжений.

Как уже сказано, согласно одному предпочтительному варианту, в каждый первый соединитель может быть вставлено первое устройство обработки сигналов, которое может выполнять по меньшей мере одну заданную функцию.

Следует отметить, что в каждом сигнальном канале может быть предусмотрен по меньшей мере один дополнительный соединитель для соединения с дополнительным устройством обработки сигналов, причем дополнительные устройства обработки сигналов могут выполнять иные заданные функции, нежели первые устройства обработки сигналов. Таким образом, могут быть выполнены устройства сопряжения с самыми разными функциями.

Поставленная задача решается также посредством признаков п. 4 формулы.

В соответствии с этим, предложено устройство сопряжения для соединения по меньшей мере одного устройства управления с несколькими полевыми приборами. Устройство сопряжения содержит по меньшей мере одну первую плату-носитель с несколькими первыми сигнальными каналами, каждый из которых содержит первое и второе соединительные устройства, причем каждое первое соединительное устройство выполнены с возможностью подключения полевого прибора, а вторые соединительные устройства выполнены с возможностью электрического соединения с третьим соединительным устройством второй платы-носителя. Каждый первый сигнальный канал содержит разъем, который выполнен с возможностью разъемного подключения соответствующего модуля защиты от перенапряжений и расположен между первым и вторым соединительными устройствами соответствующего сигнального канала. Для этого каждый разъем может содержать по меньшей мере два соединительных контакта, к которым подключен, например, резистор. Каждый разъем соединен с резистором. Кроме того, предусмотрено электрически соединенное с разъемами устройство отвода перенапряжений, которое, по меньшей мере, частично расположено на и/или внутри указанной по меньшей мере одной первой платы-носителя и выполнено с возможностью отвода возникающих перенапряжений и/или сверхтоков предпочтительно только через плату-носитель. Устройство сопряжения содержит вторую плату-носитель с несколькими вторыми сигнальными каналами, каждый из которых содержит третье и четвертое соединительные устройства. Четвертые соединительные устройства выполнены с возможностью подключения по меньшей мере одного устройства управления, а, по меньшей мере, некоторые из третьих соединительных устройств выполнены с возможностью электрического соединения со вторым соединительным устройством указанной по меньшей мере одной первой платы-носителя. Когда указанная по меньшей мере одна первая плата-носитель и вторая плата-носитель связаны между собой, возникает электрическое соединение между вторыми и третьими соединительными устройствами. Между третьим и четвертым соединительными устройствами каждого второго сигнального канала расположен первый соединитель, при этом первые соединители выполнены с возможностью электрического и механического соединения со вторым ответным соединителем устройства обработки сигналов.

Компактное устройство сопряжения образуется, например, за счет того, что первые сигнальные каналы по меньшей мере одной первой платы-носителя расположены параллельно друг другу, каждый первый сигнальный канал содержит по меньшей мере один первый отрезок сигнального провода, который проходит от первого соединительного устройства соответствующего первого сигнального канала к второму соединительному устройству и в который включен резистор соответствующего сигнального канала. Кроме того, устройство отвода перенапряжений содержит электрический проводник, который проходит перпендикулярно первому отрезку сигнального провода, чтобы избежать влияния перенапряжений или сверхтоков на сигналы в сигнальных каналах.

Чтобы гарантировать отвод сверхтоков или перенапряжений только через первую плату-носитель, а не через расположенные на первой и/или второй плате-носителе элементы, например устройства обработки сигналов, целесообразно, чтобы на указанной по меньшей мере одной первой плате-носителе был расположен вывод соединения на массу, соединенный с электрическим проводником.

Устройство сопряжения может использоваться гибко. Предпочтительно, для этого может быть предусмотрена дополнительная первая несущая панель с несколькими третьими сигнальными каналами, каждый из которых содержит пятое и шестое соединительные устройства. Пятые соединительные устройства выполнены с возможностью подключения полевого прибора, а шестые соединительные устройства могут быть выполнены с возможностью электрического соединения с оставшимися третьими соединительными устройствами второй платы-носителя. Каждый третий сигнальный канал содержит разъем, который выполнен с возможностью разъемного подключения, предпочтительно, для вставки соответствующего модуля защиты от перенапряжений и расположен между пятым и шестым соединительными устройствами соответствующего третьего сигнального канала. Каждый разъем соединен с резистором. Кроме того, предусмотрено устройство отвода перенапряжений, электрически соединенное с разъемами, которое расположено, по меньшей мере, частично на и/или внутри указанной дополнительной первой платы-носителя и выполнено с возможностью отвода возникающих перенапряжений и/или сверхтоков предпочтительно только через указанную по меньшей мере одну дополнительную первую плату-носитель.

Описанные выше устройства сопряжения могут быть выполнены с возможностью установки на монтажной шине.

Модули защиты от перенапряжений могут быть выполнены в виде сменных модулей, при этом разъемы выполнены с возможностью подключения таких сменных модулей.

Как уже упомянуто, согласно одному предпочтительному варианту, в каждый первый соединитель может быть вставлено первое устройство обработки сигналов, которое может выполнять по меньшей мере одну заданную функцию.

Следует отметить, что в каждом втором сигнальном канале может быть предусмотрен по меньшей мере один дополнительный соединитель для соединения с дополнительным устройством обработки сигналов, причем дополнительные устройства обработки сигналов могут выполнять иные заданные функции, нежели первые устройства обработки сигналов. Таким образом, могут быть выполнены устройства сопряжения с самыми разными функциями.

Изобретение более подробно поясняется ниже на двух примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлены:

- фиг. 1: вид сверху примера выполнения устройства сопряжения согласно изобретению;

- фиг. 2: вид в сечении вдоль первого сигнального канала устройства сопряжения, показанного на фиг. 1;

- фиг. 3: вид сверху альтернативного примера выполнения устройства сопряжения согласно изобретению;

- фиг. 4: вид в сечении вдоль первого сигнального канала устройства сопряжения, показанного на фиг. 3.

Предварительно следует отметить, что используемый в ссылочных позициях индекс n может быть равен, например, 16.

На фиг. 1 показан пример устройства 10 сопряжения, которое предназначено для соединения нескольких полевых приборов по меньшей мере с одним устройством управления, при этом сигналы от полевых приборов /к полевым приборам сортируются, обрабатываются и/или преобразовываются в зависимости от практической реализации устройства сопряжения. Полевыми приборами могут быть датчики и/или исполнительные органы. Устройство 10 сопряжения содержит плату-носитель 40 с несколькими сигнальными каналами 90₁-90_n. Предпочтительно вблизи левого края платы-носителя 40 расположено несколько первых соединительных устройств 50₁-50_n. Они расположены предпочтительно на воображаемой линии, проходящей параллельно у-оси системы координат, показанной на фиг. 1 и, тем самым, перпендикулярно продольной оси платы-носителя 40. К каждому соединительному устройству может быть подключен один полевой прибор. Такой полевой прибор 30 изображен на фиг. 2 в качестве примера.

Сигнальные каналы 90₁-90_n проходят предпочтительно параллельно друг другу, а именно на воображаемых линиях, каждая из которых проходит параллельно х-оси системы координат, показанной на фиг. 1, и, тем самым, параллельно продольной оси платы-носителя 40. Поскольку в данном примере сигнальные каналы выполнены в основном идентичными друг другу, их строение для простоты более подробно описывается лишь в отношении сигнального канала 90₁. Сигнальный канал 90₁ поясняется слева направо в отношении устройства 10 сопряжения, показанного на фиг. 1.

Сигнальный канал 90₁ содержит первое соединительное устройство 50₁, которое предпочтительно посредством первого отрезка 91₁ сигнального провода соединено с первым электрическим соединителем 70₁. Последний может быть выполнен в виде гнезда или штепселя штепсельного соединения. Между первым соединительным устройством 50₁ и соединителем 70₁ на плате-носителе 40 смонтирован разъем 100₁. Он выполнен для разъемного подключения модуля защиты от перенапряжений. Предпочтительно модуль защиты от перенапряжений выполнен в виде сменного модуля, такого что разъем имеет соответствующее механическое выполнение для подключения сменных модулей. Разъем 100₁ содержит по меньшей мере два электрических контакта 101₁, 102₁, которые могут быть соединены с соответствующими контактами модуля защиты от перенапряжений.

Чтобы устройство 10 сопряжения даже без подключенных модулей защиты от перенапряжений можно было эксплуатировать надлежащим образом, к первому отрезку 91₁ сигнального провода или к контактам 101₁, 102₁ разъема 100₁ подключен резистор 130₁. Последний предназначен для того, чтобы вызванный перенапряжениями повышенный ток протекал через разъем 100₁ и через подключенный модуль защиты от перенапряжений. Соответствующий модуль защиты от перенапряжений выполнен таким образом, что при высоких напряжениях он становится низкоомным, в результате чего ток больше не течет через резистор 130₁ или течет, не причиняя вреда. Чтобы возникающие при перенапряжении высокие токи не протекали через устройства обработки сигналов, предусмотрено устройство 140 отвода перенапряжений, содержащее электрический проводник 141, который электрически соединен с каждым разъемом 100₁-100_n или с соответствующими первыми отрезками 91₁-91_n сигнальных проводов. Электрический проводник 141 предпочтительно соединен с выводом 145 соединения на массу, расположенным предпочтительно на плате-носителе 40. Как показано на фиг. 1, вывод 145 соединения на массу может быть соединен с землей или монтажной шиной (не показана), на которой фиксируется устройство 10 сопряжения.

Как видно далее на фиг. 1, первый отрезок 91₁ сигнального провода сигнального канала 90₁ соединен с соединителем 70₁. В данном примере соединитель 70₁ не напрямую соединен с вторым соединительным устройством 60₁, а через второй отрезок 92₁ сигнального провода, предохранительное устройство 120₁, приводимое в действие вручную, и третий отрезок 93₁ сигнального провода.

Вторые соединительные устройства 60₁-60_n расположены предпочтительно вблизи правого края платы-носителя 40 на воображаемой линии, проходящей параллельно у-оси системы координат, показанной на фиг. 1. Возможно также соединение соединителя 70₁ непосредственно через второй отрезок 92₁ сигнального провода с вторым соединительным устройством 60₁. Преимущество приводимого в действие вручную предохранительного устройства 120₁ в том, что соответствующий сигнальный канал, здесь сигнальный канал 90₁, может быть в экстренном случае прерван непосредственно оператором.

Как видно на фиг. 1, устройство 10 сопряжения содержит, например, n=16 сигнальных каналов 90₁-90_n, 16 первых соединительных устройств 50₁-50_n, 16 разъемов 100₁-100_n, 16 соединителей 70₁-70_n и соответственно вторых соединительных устройств 60₁-60_n, которые расположены на воображаемых линиях, проходящих параллельно у-оси системы координат, показанной на фиг. 1. Все сигнальные каналы и вторые соединительные устройства 60₁-60_n выполнены с возможностью соединения с устройством управления, например программируемым логическим контроллером 20, показанным на фиг. 2.

На фиг. 2 показан вид в сечении устройства 10 сопряжения из фиг. 1, а именно вдоль первого сигнального канала 90₁.

На фиг. 2 показаны сечение платы-носителя 40 и подключенный к первому выводу 50₁ полевой прибор 30, который может быть датчиком или исполнительным органом. Как показано на фиг. 2 в качестве примера, первый отрезок 91₁ сигнального провода сигнального канала 90₁ проходит внутри платы-носителя 40 до первого электрического контакта 101₁ разъема 100₁, дальше через резистор 130₁ и второй электрический контакт 102₁ разъема 100₁ до первой контактной точки 71₁ первого соединителя 70₁. Далее на фиг. 2 видно, что в разъем 100₁ вставлен модуль 110 защиты от перенапряжений. Как уже сказано, модуль 110 защиты от перенапряжений служит для того, чтобы в случае перенапряжения направить высокий ток через резистор 130₁.

Далее на фиг. 2 видно устройство 80 обработки сигналов, которое электрически и механически соединено с соединителем 70₁. Для этого устройство 80 обработки сигналов содержит ответный соединитель 81.

Второй отрезок 92₁ сигнального провода проходит от второй контактной точки 72₁ первого соединителя 70₁, например, частично внутри и по плате-носителю 40 до приводимого в действие вручную предохранительного устройства 120₁. Как видно на фиг. 2, два отрезка 91₁, 92₁ сигнальных проводов электрически соединены между собой только тогда, когда устройство 80 обработки сигналов соединено с первым соединителем 70₁. Электрическое соединение сигнального канала 90₁ создается, тем самым, только тогда, когда устройство 80 обработки сигналов электрически соединено с первым соединителем 70₁. Сигнал от полевого прибора 30, функционирующего как датчик, может затем через отрезок 91₁ сигнального провода и резистор 130₁ подаваться на устройство 80 обработки, обрабатываться им, а затем - через второй отрезок 92₁ сигнального провода, предохранительное устройство 120₁, приводимое в действие вручную, третий отрезок 93₁ сигнального провода и второе соединительное устройство 60₁ - подаваться на программируемый логический контроллер 20 для дальнейшей обработки.

Устройство 10 сопряжения обеспечивает условие, чтобы подключенные к первым соединительным устройствам 50₁-50_n полевые приборы могли быть корректно распределены к соответствующим входам и выходам устройства 20 управления. В зависимости от практической реализации, например, по сигнальному каналу 90₁ на устройство 80 обработки сигналов могут подаваться аналоговые входные сигналы датчика 30, преобразовываться в нем в цифровые сигналы и через соединительное устройство 60₁ подаваться на цифровой вход устройства 20 управления. Аналогичным образом в зависимости от практической реализации, например, по сигнальному каналу 90_n аналоговые выходные сигналы устройства 20 управления - через второе соединительное устройство 60_n, устройство обработки сигналов, электрически соединенное с соединителем 70_n, и первое соединительное устройство 50_n - могут подаваться на содержащий аналоговый вход исполнительный орган (не показан).

Следует еще отметить, что разъемы 100₁-100_n могут быть выполнены соответственно в виде электрических соединителей типа штепселя или гнезда.

На фиг. 3, 4 изображено альтернативное устройство 11 сопряжения, выполненное для соединения нескольких полевых приборов по меньшей мере с одним устройством управления, причем сигналы от полевых приборов /к полевым приборам в зависимости от практической реализации сортируются, обрабатываются и/или преобразовываются.

Отличие от устройства 10 сопряжения состоит в том, что устройство 11 сопряжения содержит несколько плат-носителей, которые обеспечивают более гибкую конструкцию и, тем самым, более легкую адаптацию к различным областям и случаям применения. Для этого разъемы 180₁-180_n для подключения модулей защиты от перенапряжений расположены на по меньшей мере одной первой плате-носителе 150, а электрические соединители 290₁-290_n для подключения устройств обработки сигналов – на второй плате-носителе 160. Прежде всего, следует рассмотреть фиг. 3.

На фиг. 3 изображен вид сверху альтернативного устройства 11 сопряжения без модулей защиты от перенапряжений и без вставленных устройств обработки сигналов, которые, однако, изображены на фиг. 4.

Устройство 11 сопряжения содержит по меньшей мере одну первую плату-носитель 150, которая, в свою очередь, содержит несколько первых сигнальных каналов, например восемь сигнальных каналов 270₁-270₈. В данном примере устройство 11 сопряжения содержит две первые платы-носители, а именно плата-носитель 150 и дополнительная плата-носитель 151, которая, в свою очередь, содержит несколько сигнальных каналов, например также восемь сигнальных каналов 270₉-270_n. Таким образом, устройство 11 сопряжения имеет 16 сигнальных каналов.

Поскольку обе платы-носители 150, 151 выполнены в основном одинаково, ниже более подробно поясняется строение платы-носителя 150.

Каждый из сигнальных каналов 270₁-270₈ содержит предпочтительно вблизи первого края платы-носителя 150 первое соединительное устройство, а на противоположном краю платы-носителя 150 – второе соединительное устройство. Другими словами, сигнальный канал 270₁ содержит первое 190₁ и второе 220₁ соединительные устройства, а восьмой сигнальный канал 270₈ – первое 190₈ и второе 220₈ соединительные устройства. Первые соединительные устройства 190₁-190₈ выполнены с возможностью подключения каждого к полевому прибору. Полевым прибором может быть исполнительный орган или датчик с аналоговым или цифровым выходом. Вторые соединительные устройства 220₁-220₈ выполнены таким образом, что они могут быть электрически соединены с третьими соединительными устройствами 230₁-230₈ второй платы-носителя 160. На фиг. 3 в качестве примера в устройстве 11 сопряжения третьи соединительные устройства 230₁-230₈ закрыты платами-носителями 150, 151; они видны лишь на фиг. 4. Здесь следует отметить, что две первые платы-носители 150, 151 и плата-носитель 160 в альтернативном варианте могут быть соединены своими торцевыми сторонами, при этом вторые соединительные устройства 220₁-220_n расположены, например, на самом краю или на торцевой стороне плат-носителей 150, 151, а третьи соединительные устройства 230₁-230_n могут быть расположены на краю слева на плате-носителе 150 или на ее торцевой стороне.

Каждый из сигнальных каналов 270₁-270_n содержит разъем 180₁-180_n, причем каждый разъем выполнен для разъемного подключения соответствующего модуля защиты от перенапряжений. Разъемы 180₁-180₈ могут быть выполнены в виде штепсельного или гнездового соединителя.

Разъемы 180₁-180₈ расположены между первым и вторым соединительными устройствами соответствующего сигнального канала. Так, например, разъем 180₁ расположен между первым 190₁ и вторым 220₁ соединительными устройствами. Каждый разъем соединен с резистором. Так, разъем 180₁ соединен с резистором 210₁, а разъем 180₈ – с резистором 210₈. Далее первая плата-носитель 150 содержит устройство 200 отвода перенапряжений, которое, по меньшей мере, частично расположено на и/или в первой плате-носителе 150 и выполнено для отвода возникающих перенапряжений и/или сверхтоков. Аналогичным образом дополнительная первая плата-носитель 151 содержит устройство 202 отвода перенапряжений, которое электрически соединено с разъемами 270₉-270_n.

В данном примере каждый первый сигнальный канал 270₁-270₈ платы-носителя 150 содержит по меньшей мере один первый отрезок 271₁-271₈ сигнального провода, который проходит от первого соединительного устройства соответствующего первого сигнального канала к второму соединительному устройству. Другими словами, отрезок 271₁ сигнального провода первого сигнального канала 270₁ проходит от первого соединительного устройства 190₁ до второго соединительного устройства 220₁.

Как видно на фиг. 3, резистор 210₁-210₈ включен в соответствующий отрезок 271₁ сигнального провода или соединен, каждый, с двумя электрическими контактами 211₁-211₈ и 212₁-212₈ соответствующего разъема 180₁-180₈. Далее на фиг. 3 в качестве примера показано, что устройство 200 отвода перенапряжений содержит электрический проводник, проходящий перпендикулярно первым отрезкам 271₁-271₈ сигнальных проводов. Другими словами, электрический проводник устройства 200 отвода перенапряжений ориентирован по воображаемой линии, расположенной параллельно у-оси, тогда как отрезки 271₁-271₈ сигнальных проводов проходят параллельно х-оси системы координат. На первой плате-носителе 150 может быть расположен вывод 201 соединения на массу, соединенный с электрическим проводником устройства 200 отвода перенапряжений. Аналогичным образом на дополнительной первой плате-носителе 151 может быть расположен вывод 203 соединения на массу, электрически соединенный с электрическим проводником устройства 202 отвода перенапряжений.

Плата-носитель 151 содержит остальные сигнальные каналы 270₉-270_n, которые как уже сказано, в основном идентичны описанным выше сигнальным каналам 270₁-270₈. Как видно на фиг. 3, в частности, первые соединительные устройства 190₁-190_n, разъемы 180₁-180_n и вторые соединительные устройства 220₁-220_n расположены соответственно на воображаемой линии, проходящей параллельно у-оси системы координат, показанной на фиг.3.

Здесь следует отметить, что обе первые платы-носители 150, 151 и вторая плата-носитель 160 могут быть выполнены так, чтобы электрически и механически соединяться между собой. Для этого платы-носители могут содержать соответствующие фиксаторы, которые обеспечивают механическую фиксацию и удержание плат-носителей между собой.

Вторая плата-носитель 160 содержит несколько вторых сигнальных каналов 280₁-280_n, которые содержат каждый по одному третьему соединительному устройству и четвертому соединительному устройству и в соединенном состоянии они расположены соосно с первыми сигнальными каналами 270₁-270_n. Так, например, второй сигнальный канал 280₁ содержит третье 230₁ и четвертое 250₁ соединительные устройства. Как уже сказано, третьи соединительные устройства 230₁-230_n предусмотрены для электрического соединения со вторыми соединительными устройствами 220₁-220_n обеих первых плат-носителей 150, 151. К четвертым соединительным устройствам 250₁-250_n платы-носителя 160 может быть подключено по меньшей мере одно устройство управления. Следует еще отметить, что как сигнальные каналы 270₁-270_n, так и сигнальные каналы 280₁-280_n проходят в основном параллельно друг другу, т.е. параллельно х-оси системы координат, показанной на фиг.3.

Как видно на фиг. 3, в смонтированном состоянии вторые соединительные устройства 220₁-220_n первой платы-носителя 150 соединены с соответствующими третьими соединительными устройствами, из которых на фиг. 4 изображено только соединительное устройство 230₁, а вторые соединительные устройства 220₉-220_n первой платы-носителя 151 электрически соединены с соответствующими третьими соединительными устройствами на плате-носителе 160.

Далее, между третьим и четвертым соединительными устройствами каждого второго сигнального канала 280₁-280_n расположен электрический соединитель 290₁-290_n. Так, например, между третьим 230₁ и четвертым 250₁ соединительными устройствами сигнального канала 280₁ расположен соединитель 290₁. Соединители 290₁-290_n могут быть реализованы в виде штепселей или гнезд и выполнены для электрического и механического соединения со вторым ответным соединителем устройства обработки сигналов. Соответственно ответный соединитель 241 изображен для устройства 240 обработки сигналов на фиг. 4.

Каждый второй сигнальный канал 280₁-280_n может содержать первый отрезок сигнального провода, проходящий от первого соединительного устройства соответствующего сигнального канала к первому электрическому контакту соответствующего соединителя, и по меньшей мере один второй отрезок сигнального провода, проходящий от второго электрического контакта соответствующего электрического соединителя - через предохранительное устройство 260₁-260_n или напрямую - к соответствующему четвертому соединительному устройству. В отношении второго сигнального канала 280₁ первый отрезок 281₁ его сигнального провода проходит от третьего соединительного устройства 230₁ к первому электрическому контакту 291₁ электрического соединителя 290₁, а второй электрический контакт 292₁ электрического соединителя 290₁ соединен с четвертым соединительным устройством 250₁ через отрезок 282₂ сигнального провода, предохранительное устройство 260₁ и дополнительный отрезок 283₁ сигнального провода. Как видно на фиг. 3, дополнительные сигнальные каналы 280₂-280_n в основном идентичны сигнальному каналу 280₁. Другими словами, каждый электрический соединитель 290₁-290_n cоединен с соответствующим четвертым соединительным устройством 250₁-250_n предпочтительно через одно из предохранительных устройств 260₁-260_n , приводимых в действие вручную.

На фиг. 4 изображен вид в сечении устройства 11 сопряжения, показанного на фиг. 3, вдоль сигнальных каналов 270₁, 280₁, причем первая 150 и вторая 160 платы-носители изображены отделенными одна от другой.

На фиг. 4 в сечении изображена плата-носитель 150 с первым соединительным устройством 190₁, которое расположено на ее верхней стороне в качестве соединительного контакта. Также изображено второе соединительное устройство 220₁, расположенное, например, на нижней стороне платы-носителя 150. Соединительное устройство 190₁ через отрезок 271₁ сигнального провода соединено с соединительным устройством 220₁, причем отрезок 271₁ сигнального провода проходит предпочтительно в плате-носителе 150. В отрезок 271₁ сигнального провода включен резистор 210₁ своими соединительными контактами 211₁, 212₁, которые, в свою очередь, могут быть электрически соединены с контактами 181₁, 182₁ разъема 180₁, распложенного на верхней стороне платы-носителя 150.

Как видно далее на фиг. 4, отрезок 271₁ сигнального провода соединен с электрическим проводником устройства 200 отвода перенапряжений, который, в свою очередь, соединен с выводом 201 соединения на массу. Последний может быть электрически соединен, например, с землей или монтажной шиной, чтобы отводить вызванные перенапряжением сверхтоки.

Далее на фиг. 4 изображен модуль 170 защиты от перенапряжений, который может быть выполнен в виде сменного модуля. Разъем 180₁ выполнен предпочтительно для размещения сменных модулей. Вызванные перенапряжениями сверхтоки направляются в основном через модуль 170 защиты от перенапряжений, что обозначено штриховой линией в нем.

Далее на фиг. 4 изображено сечение второй платы-носителя 160, а именно вдоль сигнального канала 280₁.

На верхней стороне платы-носителя 160 расположены третье 230₁ и четвертое 250₁ соединительные устройства. Первый отрезок 281₁ сигнального провода проходит предпочтительно внутри платы-носителя 160 и соединяет третье соединительное устройство 230₁ с контактом 291₁ электрического соединителя 290₁. Второй отрезок 282₁ сигнального провода проходит предпочтительно местами внутри платы-носителя 160 и местами сверху по ней и соединяет контакт 292₁ электрического соединителя 290₁ с первым контактом предохранительного устройства 260_1, приводимого в действие вручную. Третий отрезок 283₁ сигнального провода проходит предпочтительно частично внутри платы-носителя 160, а частично по плате-носителю 160 и соединяет второй контакт предохранительного устройства 260₁, приводимого в действие вручную, с соединительным устройством 250₁.

Далее на фиг. 4 изображено электрически и механически соединенное с соединителем 290₁ устройство 240 обработки сигналов, которое содержит ответный соединителю 290₁ электрический соединитель 241. Согласно одному предпочтительному варианту, отрезок 281₁ сигнального провода электрически соединяется с отрезком 282₁ только тогда, когда устройство 240 обработки сигналов электрически соединено с расположенным на плате-носителе 160 соединителем 290₁. Это состояние символически обозначено штриховой линией 242. Другими словами, лишь в смонтированном состоянии полевые сигналы могут поступать от полевого прибора, подключенного к соединительному устройству 190₁, к четвертому соединительному устройству 250₁, при этом в устройстве 240 осуществляется заданная обработка сигналов и/или заданное преобразование сигналов.

Изобретение относится к устройству (10) сопряжения для соединения по меньшей мере одного устройства (20) управления с несколькими полевыми приборами (30). Устройство (10) сопряжения содержит плату-носитель (40) с несколькими сигнальными каналами (90₁-90_n), соединитель (70₁-70_n), расположенный между первым и вторым соединительными устройствами каждого сигнального канала (90₁-90_n) и выполненный с возможностью электрического и механического соединения со вторым ответным соединителем (81) устройства (80) обработки сигналов. Каждый сигнальный канал (90₁-90_n) содержит электрический разъем (100₁-100_n), который выполнен с возможностью разъемного подключения соответствующего модуля (110) защиты от перенапряжений, причем каждый разъем (100₁-100_n) электрически соединен с резистором (130₁-130_n) и устройством (150) отвода перенапряжений, которое расположено по меньшей мере частично на и/или внутри платы-носителя (40) и выполнено с возможностью отвода возникающих перенапряжений и/или сверхтоков. Технический результат - создание устройства сопряжения для соединения по меньшей мере одного устройства управления с несколькими полевыми приборами, которое можно было бы эксплуатировать гибко с устройствами защиты от перенапряжений или без них, причем вызванные перенапряжениями высокие токи отводятся через плату-носитель без оказания влияния на передаваемые через устройство сопряжения полевые сигналы.. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство (10) сопряжения для соединения по меньшей мере одного устройства (20) управления с несколькими полевыми приборами (30), содержащее:

- плату-носитель (40) с несколькими сигнальными каналами (90₁-90_n), каждый из которых включает в себя первое соединительное устройство (50₁-50_n) и второе соединительное устройство (60₁-60_n), причем первые соединительные устройства (50₁-50_n) выполнены с возможностью подключения соответствующего полевого прибора (30), а вторые соединительные устройства (60₁-60_n) выполнены с возможностью подключения по меньшей мере одного устройства (20) управления; соединитель (70₁-70_n), расположенный между первым и вторым соединительными устройствами каждого сигнального канала (90₁-90_n), причем соединитель (70₁-70_n) выполнен с возможностью электрического и механического соединения с соответствующим вторым ответным соединителем (81) устройства (80) обработки сигналов, при этом каждый сигнальный канал (90₁-90_n) включает в себя электрический разъем (100₁-100_n), который выполнен с возможностью разъемного подключения соответствующего модуля (110) защиты от перенапряжений и расположен на плате-носителе (40) между соответствующим соединителем (70₁-70_n) и соответствующим первым соединительным устройством (50₁-50_n), причем каждый разъем (100₁-100_n) соединен с резистором (130₁-130_n), и

- устройство (150) отвода перенапряжений, электрически соединенное с разъемами (100₁-100_n), которое по меньшей мере частично расположено на плате-носителе (40) и/или внутри платы-носителя (40) и выполнено с возможностью отвода возникающих перенапряжений и/или сверхтоков.

2. Устройство сопряжения по п. 1, отличающееся тем, что сигнальные каналы (90₁-90_n) расположены параллельно друг другу, каждый сигнальный канал (90₁-90_n) содержит по меньшей мере один первый отрезок (91₁-91_n) сигнального провода, который электрически соединяет первое соединительное устройство (50₁-50_n) соответствующего сигнального канала (90₁-90_n) с соответствующим соединителем (70₁-70_n) и в который включен резистор (130₁-130_n) соответствующего сигнального канала, при этом каждый сигнальный канал (90₁-90_n) содержит по меньшей мере один второй отрезок (92₁-92_n, 93₁-93_n) сигнального провода, который электрически соединяет, напрямую или непрямым образом, второе соединительное устройство (60₁-60_n) соответствующего сигнального канала (90₁-90_n) с соответствующим соединителем (70₁-70_n), причем первые соединители (70₁-70n) расположены на плате-носителе (40) по одной линии, и устройство (140) отвода перенапряжений содержит электрический проводник, проходящий перпендикулярно первым отрезкам (91₁-91_n) сигнального провода.

3. Устройство сопряжения по п. 2, отличающееся тем, что на плате-носителе (40) расположен вывод (145) соединения на массу, соединенный с электрическим проводником (150).

4. Устройство (11) сопряжения для соединения по меньшей мере одного устройства управления с несколькими полевыми приборами, содержащее:

- по меньшей мере одну первую плату-носитель (150) с несколькими первыми сигнальными каналами (270₁-270₈), каждый из которых включает в себя первое соединительное устройство (190₁-190₈) и второе соединительное устройство (220₁-220₈), причем первые соединительные устройства (190₁-190₈) выполнены с возможностью подключения соответствующего полевого прибора, а вторые соединительные устройства (220₁-220₈) выполнены с возможностью электрического соединения с третьими соединительными устройствами (230₁) второй платы-носителя (160), причем каждый сигнальный канал (270₁-270₈) включает в себя электрический разъем (180₁-180₈), который предназначен для подключения соответствующего модуля (170) защиты от перенапряжений и расположен между первым и вторым соединительными устройствами (190₁-190₈; 220₁-220₈) соответствующего сигнального канала (270₁-270₈), причем каждый разъем (180₁-180₈) соединен с резистором (210₁-210₈), и

- устройство (200) отвода перенапряжений, которое электрически соединено с разъемами (180₁-180₈) и которое по меньшей мере частично расположено на и/или внутри указанной по меньшей мере одной первой платы-носителя (150) и выполнено с возможностью отвода возникающих перенапряжений и/или сверхтоков,

- вторую плату-носитель (160) с несколькими вторыми сигнальными каналами (280₁-280_n), каждый из которых включает в себя третье соединительное устройство (230₁) и четвертое соединительное устройство (250₁-250_n), причем четвертые соединительные устройства (250₁-250_n) выполнены с возможностью подключения по меньшей мере одного устройства управления, а по меньшей мере некоторые из третьих соединительных устройств выполнены с возможностью электрического соединения со вторыми соединительными устройствами (220₁-220_n) указанной по меньшей мере одной первой платы-носителя (150), при этом, когда указанная по меньшей мере одна первая плата-носитель (150) и вторая плата-носитель (160) связаны между собой, существует электрическое соединение между вторыми соединительными устройствами (220₁-220_n) и соответствующими третьими соединительными устройствами (230₁),

- соединитель (290₁-290_n), расположенный между третьим и четвертым соединительными устройствами (230₁, 250₁-250_n) каждого второго сигнального канала (280₁-280_n), при этом соединители (290₁-290_n) выполнены с возможностью электрического и механического соединения с соответствующим вторым ответным соединителем (241) устройства (240) обработки сигналов.

5. Устройство (11) сопряжения по п. 4, отличающееся тем, что первые сигнальные каналы (270₁-270₈) указанной по меньшей мере одной первой платы-носителя (150) расположены параллельно друг другу, каждый первый сигнальный канал (270₁-270₈) включает в себя по меньшей мере один первый отрезок (271₁-271₈) сигнального провода, который проходит от первого соединительного устройства (190₁-190₈) соответствующего первого сигнального канала (270₁-270_n) к второму соединительному устройству (220₁-220₈) и в который включен резистор (210₁-210₈) соответствующего сигнального канала (270₁-270₈), при этом устройство (200) отвода перенапряжений содержит электрический проводник, проходящий перпендикулярно первым отрезкам (271₁-271₈) сигнального провода.

6. Устройство (11) сопряжения по п. 5, отличающееся тем, что на указанной по меньшей мере одной первой плате-носителе (150) расположен вывод (201) соединения на массу, соединенный с электрическим проводником (200).

7. Устройство (11) сопряжения по любому из пп. 4-6, отличающееся тем, что оно содержит дополнительную первую плату-носитель (151) с несколькими третьими сигнальными каналами (270₉-270_n), каждый из которых включает в себя пятое соединительное устройство (190₉-190_n) и шестое соединительное устройство (220₉-220_n), причем пятые соединительные устройства (190₉-190_n) выполнены с возможностью подключения соответствующего полевого прибора, а шестые соединительные устройства (220₉-220_n) выполнены с возможностью электрического соединения с оставшимися третьими соединительными устройствами (230₁) второй платы-носителя (160), причем каждый третий сигнальный канал (270₉-270_n) содержит электрический разъем (180₉-180_n), который выполнен с возможностью подключения соответствующего модуля защиты от перенапряжений и расположен между пятым и шестым соединительными устройствами (190₉-190_n, 220₉-220_n) соответствующего третьего сигнального канала (270₉-270_n), причем каждый разъем (180₉-180_n) соединен с резистором (210₉-210_n), при этом с разъемами (180₉-180_n) электрически соединено устройство (202) отвода перенапряжений, которое по меньшей мере частично расположено на и/или внутри дополнительной первой платы-носителя (151) и выполнено с возможностью отвода возникающих перенапряжений и/или сверхтоков.

8. Устройство (11) сопряжения по любому из пп. 4-7, отличающееся тем, что вторые сигнальные каналы (280₁-280_n) расположены параллельно друг другу, каждый второй сигнальный канал (280₁-280_n) включает в себя по меньшей мере один первый отрезок (281₁-281_n) сигнального провода, который электрически соединяет третье соединительное устройство (230₁) соответствующего второго сигнального канала (280₁-280_n) с соответствующим соединителем (290₁-290_n), при этом каждый второй сигнальный канал (280₁-280_n) включает в себя по меньшей мере один второй отрезок (282₁-282_n, 283₁-283_n) сигнального провода, который электрически соединяет, напрямую или непрямым образом, четвертое соединительное устройство (250₁-250_n) соответствующего второго сигнального канала (280₁-280_n) с соответствующим соединителем (290₁-290_n), причем соединители (290₁-290_n) расположены на плате-носителе (160) по одной линии.

9. Устройство сопряжения по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что устройство (10; 11) сопряжения выполнено в виде монтажной схемы и/или устройства преобразования сигналов.

10. Устройство сопряжения по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что устройство (10; 11) сопряжения выполнено с возможностью установки на монтажной шине.

11. Устройство сопряжения по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что разъемы (100₁-100_n; 180₁-180_n) выполнены с возможностью размещения модулей защиты от перенапряжений, выполненных в виде сменных модулей.