DE2316039A1

DE2316039A1 - PROCEDURE CONTROL SYSTEM FOR DANGEROUS AREAS

Info

Publication number: DE2316039A1
Application number: DE19732316039
Authority: DE
Inventors: Jun Alvan H Bullard; Iii William Calder
Original assignee: Foxboro Co
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 1972-04-06
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1973-10-18
Also published as: IT982957B; NL7304743A; JPS4914881A; DE2316039C2; FR2179151A1; GB1412036A; FR2179151B1; CA983569A; AU5251773A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sperrvorrichtungen, wie sie in Verbindung mit Verfahrensregleranlagen zur Verhinderung einer Zündung oder Explosion in gefährdeten Verfahrens- oder Arbeitsbereichen infolge von Schäden oder Störungen der diesem Bereich zugeordneten elektrischen Ausrüstung verwendet werden.The invention relates to locking devices, as used in connection with process control systems to prevent a Ignition or explosion in hazardous process or work areas as a result of damage or disruption to this area associated electrical equipment.

In verschiedenen industriellen Verfahrensanlagen besteht ein großer Bedarf für elektrische Systeme zur Überwachung und Regelung von Verfahrensablaufen. Diese Systeme bestehen aus im Verfahrens- bzw. Arbeitsbereich angeordneten Instrumenten, die über Kabel mit einem Steuerraum verbunden sind, welcher bei-There is a great need for electrical monitoring and control systems in various industrial process plants of procedures. These systems consist of im Instruments arranged in the process or work area, which are connected via cables to a control room, which

Mü/Bl/mMü / Bl / m

30 98 42/089230 98 42/0892

spielsweise die Stromquellen, Anzeige- und Regelinstrumente enthält. In vielen Fällen befindet sich die Arbeitsausrüstung in Bereichen, in denen entflammbare Gase oder Dämpfe eine Gefahrenquelle darstellen. Aus diesem Grund müssen Vorsichtsmaßnahmen getreoffen werden, um sicherzustellen, daß Gefahrenbereiche innerhalb des Arbeitsgebiets im Normalbetrieb dieser Geräte gegen Explosions- oder Brandgefahr gesichert sind. Wenn ein Störung-szustand in der Stromquelle oder in den Instrumenten im Steuerraum- oder im Verfahrensbereich auftritt, muß ebenfalls sichergestellt werden, daß die in diesem Gebiet verfügbare Energie so niedrig ist, daß sie keine Entzündung der entflammbaren Gase oder Dämpfe.bewirken kann.for example the power sources, display and control instruments contains. In many cases, work equipment is located in areas where flammable gases or vapors are a source of danger represent. Because of this, precautions must be taken to ensure that there are hazardous areas within the work area in normal operation of this Devices are secured against the risk of explosion or fire. If there is a fault condition in the power source or in the instruments occurs in the control room or in the process area, it must also be ensured that the Energy is so low that it cannot ignite the flammable gases or vapors.

Ein wesentlicher Durchbruch auf diesem Sicherheitsgebiet erfolgte mit der Einführung sog. Trennvorrichtungen (barrier device). Ein gutes Beispiel für eine solche Vorrichtung ist in der US-PS 3 527 985 beschrieben.^A major breakthrough in this security area came with the introduction of so-called separation devices (barrier device). A good example of such a device is in U.S. Patent 3,527,985. ^

Trennvorrichtungen, wie sie in der genannten US-PS beschrieben sind, sind aber nur für die Begrenzung des Stroms in einer einzigen Leitung brauchbar. Anlagen mit Trennvorrichtungen sind sowohl kostspielig als auch kompliziert, da für jede Verbindung mit dem Arbeitsbereich jeweils eine gesonderte Trennvorrichtung erforderlich ist. Diese Vorrichtungen müssen ausserdem in gewissen Zeitabständen einzeln überprüft werden, um zu gewährleisten, daß sie tatsächlich den zum Arbeitsbereich übertragenen Strom bzw. die Leistung zu begrenzen vermögen.Separation devices, as they are described in the said US-PS, but are only for limiting the flow in a single Lead usable. Systems with disconnectors are both costly and complicated for each connection with the work area each have a separate separating device is required. These devices must also be checked individually at certain time intervals to ensure that they are actually able to limit the current or power transmitted to the work area.

Ein anderes bekanntes Absicherungsverfahren besteht in der Verwendung von speziell zugeordneten Stromquellen mit eingebauten Spannungs- und Strombegre^zungsvorrichtungen. Diese Lösungsart bedingt aber starke Einschränkungen bezüglich der Systemanordnung und der Anpassungsfähigkeit und erfordert die Verwendung mehr als einer Stromversorgung im Steuerraumbereich.Another well-known protection method is the Use of specially assigned power sources with built-in voltage and current limiting devices. These However, the type of solution entails severe restrictions with regard to the system arrangement and the adaptability and requires the Use more than one power supply in the control room area.

30 98 4 2/089230 98 4 2/0892

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine einfache Sicherungseinrichtung für in den erwähnten Gefahrenbereichen einzusetzende Verfahrensregelanlagen zu schaffen, die sich flexibel an alle möglichen zu sichernden Geräte- und Schaltungseinheiten anpassen und ohne großen Aufwand installieren läßt. The invention is therefore based on the object of providing a simple safety device for the danger areas mentioned To create process control systems to be used, which can be flexibly adapted to all possible devices and circuit units to be secured and can be installed without great effort.

Diese Aufgabe.wird erfindungsgemäß durch die im beigefügten Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst, deren weitere vorteilhafte Ausgestaltungen in Unteransprüchen gekennzeichnet sind.According to the invention, this task is achieved by the attached The measures specified in claim 1 are solved, the further advantageous embodiments thereof being characterized in the subclaims are.

Bei Anwendung der Erfindung können nun die mit Verfahrensregleranlagen bei Verwendung bekannter Trennvorrichtungen verbundenen Schwierigkeiten insbesondere hinsichtlich komplizierter Anordnung dadurch vermieden werden, daß das Erfordernis für einzelne, getrennte Trennvorrichtungen für jeden Anschluß zum Arbeitsbereich entfällt. Dieses Ziel der Erfindung wird durch Anwendung einer Verfahrensregleranlagen-Anordnung erreicht, die eine getrennte Spannungs- und Strombegrenzung ermöglicht. Dabei kann nur eine einzige Stromquelle vorgesehen sein, die eine große Vielseitigkeit insbesondere bei der Systemauslegung zuläßt. Die zugrundeliegende Aufgabe wird dabei im wesentlichen durch Verwendung einer Spannungsbegrenzenden Trennvorrichtung und von strombegrenzenden Vorrichtungen in jedem zum Arbeitsbereich führenden Signalpfad gelöst.When using the invention, those with process control systems difficulties associated with the use of known separating devices, in particular with regard to a complicated arrangement thereby avoiding the need for individual, separate disconnection devices for each connection to the work area not applicable. This object of the invention is achieved by using a process controller system arrangement, which enables separate voltage and current limitation. Only a single power source can be provided allows great versatility, particularly in terms of system design. The underlying task is thereby essentially by using a voltage-limiting disconnect device and current-limiting devices in each to the work area leading signal path solved.

Die neuartig angeordnete Verfahrensregleranlage weist eine Grenz- bzw. Trennfläche zwischen den Verfahrens- und Regelbereichen auf. Die spannungsbegrenzende Trennvorrichtung ist der Trennfläche zugeordnet. Sie ist insofern doppelseitig wirksam, als sie neben der Begrenzung des Spannungsausgangs der Stromquelle auch zu verhindern vermag, daß bei einer in einem Steuerraumgerät auftretenden Störung über die Stromquelle Strom bzw. Leistung zum Arbeitsbereich abgegeben wird. DiesThe newly arranged process control system has an interface or separation surface between the process and control areas on. The voltage-limiting separating device is assigned to the separating surface. It is effective on both sides, than they are in addition to limiting the voltage output of the Power source can also prevent that in the event of a fault occurring in a control room device via the power source Electricity or power is delivered to the work area. this

309842/0892309842/0892

wird dadurch erreicht, daß die beiden Seiten der Trennfläche über getrennte Kabel mit Strom beschickt werden, die nur an der spannungsbegrenzenden Trennvorrichtung miteinander verbunden sind.is achieved in that the two sides of the interface are supplied with electricity via separate cables that are only connected to the voltage-limiting isolating device are connected to each other.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following is a preferred embodiment of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer vollständigen Verfahrensreglersystem-Anordnung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und1 shows a simplified representation of a complete process control system arrangement with a preferred embodiment of the invention and

Fig. 2 eine schematische Darstellung der spannungsbegrenzen-• den Trennvorrichtung gemäß Fig. 1.Fig. 2 is a schematic representation of the voltage limiting • the separating device according to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt in Blocksehaltbilddarstellung eine Anlage mit Aufzeichnungs-, Regel- und Anzeigeinstrumenten, die über eine Trennfläche mit dem Verfahrens- bzw. Arbeitsbereich verbunden sind. Der vorher genannte Gefahrenbereich befindet sieh im Arbeitsbereich.' 'Fig. 1 shows a system in a block diagram representation Recording, control and display instruments that can be accessed via a Separation surface are connected to the process or work area. The aforementioned danger area is located in Workspace.' '

Innerhalb der Trehnflache liegen mehrere Signalverarbeitungs-Schaltkreise, von denen zur Erleichterung der Darstellung nur einzelne repräsentative Elemente dargestellt sind. Der Arbeitsbereich enthält eine Anzahl von Vorrichtungen, wie Temperatur-, Druck- oder Durchsatzmengengeber, zur Messung der Verfahrensparameter sowie Vorrichtungen zur Beeinflussung des Verfahrens, wie Ventile und Ventil-Stellglieder, Heizer und Relais, Pumpen und Wandler und dergl.Several signal processing circuits are located within the trench area, of which only individual representative elements are shown to simplify the presentation. The work area contains a number of devices, such as temperature, Pressure or throughput quantity transmitter for measuring the process parameters as well as devices for influencing the process, such as valves and valve actuators, heaters and relays, pumps and converters and the like.

Zum besseren Verständnis der Erfindung können sowohl die Meßais auch die Bedienungsvorrichtungen im Arbeitsbereich als Widerstandselemente betrachtet werden. Diese Darstellung ist insofern nützlich, als der für den Betrieb dieser Arbeitsbereich-For a better understanding of the invention, both the Messais also the operating devices in the work area as resistance elements to be viewed as. This representation is useful in that the one needed to operate this workspace

309.842/0892309.842 / 0892

Vorrichtungen benötigte Strom vom Steuerraumbereich durch die Trennfläche über die gleichen Pfade zu diesen Vorrichtungen
übertragen wird, welche auch die Signalinformation führen. Die Antriebsenergie für einige dieser Vorrichtungen ist nichtelektrischer Natur, z.B. pneumatisch, wird jedoch durch elektrische Wandler gesteuert, so daß die vorliegende Darstellung zutrifft.Devices required power from the control room area through the interface via the same paths to these devices
which also carry the signal information. The drive power for some of these devices is non-electrical in nature, such as pneumatic, but is controlled by electrical transducers, so the present illustration is accurate.

Gemäß Fig. 1 ist die Trennfläche 10 in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich in eine Steuerraumseite 11 und eine Arbeitsbereich-Seite 12. Die vorgenannten, im Steuerraumbereich enthaltenen Instrumente und Vorrichtungen sind durch den Instrumentenblock 13 dargestellt und mit der Steuerraumseite 11 der Trennfläche 10 verbunden. Die Vorrichtungen zur Messung und
Beeinflussung des Verfahrensablaufs sind als ein übertrager
bzw. Geber 14 und ein Ventil-Stellglied 15 im Arbeitsbereich
16 dargestellt. Diese Vorrichtungen-sind an die Arbeitsbereichseite 12 der Trennfläche 10 angeschlossen.According to FIG. 1, the separating surface 10 is divided into two sections, namely into a control room side 11 and a work area side 12. The aforementioned instruments and devices contained in the control room area are represented by the instrument block 13 and connected to the control room side 11 of the separating surface 10. The devices for measuring and
Influencing the process flow are called a delegate
or transmitter 14 and a valve actuator 15 in the work area
16 shown. These devices are connected to the work area side 12 of the separating surface 10.

Ein charakteristisches Arbeitsbereich-Meßsignal erscheint als Änderung des Effektivwiderstands des Gebers I¹J und wird zur
Trennfläche über eine Leitung 17 übertragen, die mit einem in der Seite 12 der Trennfläche 10 befindlichen Widerstand 18 und einer Stromquelle in Reihe geschaltet ist. Das Meßsignal wird als Spannungsänderung über den Widerstand 18 durch einen
Differentialverstärker 19 festgestellt, dessen Eingangswiderstände 20 und 21 an die beiden Enden des Widerstands 18 angeschlossen sind. Das durch einen Verstärker 19 verarbeitete
Signal wird über eine Leitung 22 zu den Regelinstrumenten 13
übertragen.A characteristic working range measurement signal appears as a change in the effective resistance of the encoder I ¹ J and becomes
Transferring the separating surface via a line 17 which is connected in series with a resistor 18 located in the side 12 of the separating surface 10 and a power source. The measurement signal is a voltage change across the resistor 18 by a
Differential amplifier 19 detected, the input resistors 20 and 21 are connected to the two ends of the resistor 18. That processed by an amplifier 19
The signal is sent to the control instruments 13 via a line 22
transfer.

Ein von den Instrumenten 13 ausgehendes repräsentatives Regelsignal wird über eine Leitung 23 an die Steuerraumseite 11 der Trennfläche 10 angelegt. Die Leitung 23 ist mit einem Eingangs-A representative control signal emanating from the instruments 13 is applied to the control room side 11 of the separating surface 10 via a line 23. The line 23 is equipped with an input

309842/0892309842/0892

~ ⁶ ~ 2316Ö39~ ⁶ ~ 2316Ö39

widerstand 24 eines Verstärkers 25 in Reihe geschaltet. Das vom Verstärker 25 verarbeitete Signal wird auf einer Leitung 27 über einen Ausgangswiderstand 26 zum Stellglied 15 im Arbeitsbereich 16 übertragen. 'resistor 24 of an amplifier 25 connected in series. The signal processed by the amplifier 25 is on a line 27 via an output resistor 26 to the actuator 15 in the working area 16 transferred. '

Aufgabe der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung ist die Verhinderung einer Zündung in potentiellen Gefahrenbereichen im Arbeitsbereich 16 durch Begrenzung des Stroms bzw. der Leistung, der bzw. die über die Leitungen 17 und 27 zum Arbeitsbereich übertragen wird. Dieses Strombegrenzungsmerkmal muß im Normalbetrieb der Anlage wirksam sein und auch den für den Arbeitsbereich verfügbaren Strom bzw« Leistung zu begrenzen vermögen, wenn Störungsbedingungen auftreten.The task of the circuit arrangement described above is to prevent ignition in potential danger areas in the work area 16 by limiting the current or the power that or the lines 17 and 27 to the Work area is transferred. This current limiting feature must be effective in normal operation of the system and also the Be able to limit the current or power available for the work area if fault conditions occur.

Es gibt zwei Möglichkeiten für eine zur Zündung ausreichende Leistung. Die erste liegt in der Stromquelle vor, die zur Erfüllung des normalen Leistungsbedarfs der Arbeitsbereich-Vorrichtungen, der Vorrichtungen der Trennfläche und der Regelinstrumente benötigt wird« Diese Stromquelle ist in Fig. 1 als Stromversorgung 28 dargestellt _s die über ein Kabel 29 mit den Instrumenten 13 und über ein Kabel 31 mit einer Trennvorrichtung 30 verbunden ist,There are two possibilities for sufficient power to ignite. The first is in the power source, which is required to fulfill the normal power requirement of the working area devices, the devices of the separation area and the control instruments "This current source is shown in FIG. 1 _s shown as a power supply 28 via a cable 29 with the instruments 13 and is connected to a separating device 30 via a cable 31,

Die Trennvorrichtung 30 verteilt den Strom von der Stromversorgung 28 über zwei Sätze von Sammelsehlenen an die Trennfläche 10. Der erste Satz von Sammelsehienen,welcher die Steuerraumseite 11 der Trennfläche mit Strom versorgt, besteht aus Sammelsehienen 32 und 33 _s welche die beiden getrennten Spannungswerte führen, wie sie von zahlreichen modernen elektronischen Bauteilen, wie Verstärkern mit integrierter Schaltung, benötigt werden« Der entsprechende Satz von Sammelsehienen zur Versorgung der Arbeitsbereichseite 12 der Trennfläche 10 ist bei 3¹* und 35 dargestellt. The separating device 30 distributes the current from the power supply 28 via two sets of busbars to the interface 10. The first set of busbars, which supplies the control room side 11 of the interface with current, consists of busbars 32 and 33 _s which carry the two separate voltage values, as they are of many modern electronic components, such as amplifiers integrated circuit needed "the corresponding set of Sammelsehienen to supply the working area 12 side of the parting surface 10 is shown at 3 and ¹ * 35th

3-0'9842/'08923-0'9842 / '0892

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die signalverarbeitenden Verstärker 19 und 25 als repräsentative Abschnitte der Trennfläche 10 dargestellt sind, die eine Vielzahl solcher Vorrichtungen enthalten kann, von denen jede auf die in Pig. 1 gezeigte und vorstehend beschriebene Weise mit dem Arbeitsbereich 16, den Instrumenten 13 und der Trennvorrichtung 30 verbunden ist.In this context it should be noted that the signal processing Amplifiers 19 and 25 are shown as representative portions of the interface 10 having a plurality of such Devices, any of which are based on those described in Pig. 1 and described above with the work area 16, the instruments 13 and the separating device 30 is connected.

Eine andere potentielle Strom- oder Leistungsquelle, die unter Störungsbedingungen eine Zündung im Arbeitsbereich verursachen kann, ist in Pig. I als sekundäre Stromquelle 36 dargestellt. Diese ist über ein Kabel 37 mit den Regelinstrumenten 13 verbunden und stellt eine beliebige Stromquelle, einschließlich einer Netzspannungsquelle dar, die während eines Störungszustandes oder einer Kombination von Störungszuständen mit einem der Steuerraum-Instrumente in Kontakt kommen kann.Another potential source of current or power which, under fault conditions, will cause an ignition in the work area can is in Pig. I is shown as a secondary current source 36. This is connected to the control instruments 13 via a cable 37 and provides any desired power source, including a mains voltage source, which during a fault condition or a combination of fault conditions with a the control room instruments can come into contact.

Der Strom von der Stromquelle 36 könnte über zwei mögliche Wege den Arbeitsbereich 16 erreichen und eine Zündung verursachen. Der erste Weg verläuft dabei über die Signalpfade 22 und 23· Dieser Strom könnte den Arbeitsbereich unmittelbar über die in der Trennfläche 10 enthaltenen elektronischen Schaltungen oder sogar über die Trennvorrichtung 30 erreichen, indem er die Sammelschienen 32 und 33 erreicht und über die Trennvorrichtung 30 zu den Sammelschienen 3¹I und 35 und von dort zum Arbeitsbereich gelangt.The current from the power source 36 could reach the work area 16 in two possible ways and cause an ignition. The first path runs via the signal paths 22 and 23 This current could reach the work area directly via the electronic circuits contained in the separation surface 10 or even via the separation device 30 by reaching the busbars 32 and 33 and via the separation device 30 to the Busbars 3 ¹ I and 35 and from there to the work area.

Der zweite denkbare Weg, über den der Strom von der Stromquelle 36 den Arbeitsbereich 16 erreichen könnte, verläuft über das Kabel 37 zu den Instrumenten 13, sodann über die Kabel 29 und 31 zur Trennvorrichtung 30 und von dieser über die Sammelschienen 3²J und 35 zu den Leitungen 17 und 27.The second conceivable route by which the current from the power source 36 could reach the work area 16 is via the cable 37 to the instruments 13, then via the cables 29 and 31 to the separating device 30 and from there via the busbars 3 ² J and 35 to lines 17 and 27.

309842/0892309842/0892

Obgleich aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich ist, daß einige der Kombinationen von Störungszuständen, die für eine mögliche·Zündung im Arbeitsbereich nötig sind, äußerst unwahrscheinlich sind, macht die große Gefahr für Personal und Ausrüstung, die im Betriebsbereich eingesetzt sind, der entflammbare Gase und Dämpfe enthalten kann, auch einen Schutz . gegen sehr unwahrscheinliche Kombinationen von Vorfällen erforderlich. Although it can be seen from the above, that some of the combinations of disturbance conditions necessary for possible ignition in the work area are extreme are unlikely, the great danger to personnel and equipment used in the operating area makes it flammable May contain gases and vapors, including protection. required against very unlikely combinations of incidents.

Erfindungsgemäß wird auf die im folgenden beschriebene Weise ein Schutz gegen zu hohe Strom- oder Leistungswerte auf den mit dem Arbeitsbereich verbundenen, beispielhaft bei 17 und 27 dargestellten Leitungen gewährleistet« Die strombegrenzenden Widerstände 20, 21 und 24 dienen zur Begrenzung des Stroms, der von der Steuerraumseite 11 her für die Arbeitsbereichseite 12 der Trennfläche 10 verfügbar ist. Die Trennvorrichtung 30 begrenzt die für die Arbeitsbereichseite 12 der Trennfläche 10 auf den Sammelschienen J>k und 35 verfügbare Spannung. Die Einzelheiten der Trennvorrichtung 30 sind nachstehend in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben*According to the invention, in the manner described below, protection against excessive current or power values on the lines connected to the work area, shown for example at 17 and 27, is ensured Control room side 11 is available for the work area side 12 of the separating surface 10. The separating device 30 limits the voltage available for the working area side 12 of the separating surface 10 on the busbars J> k and 35. The details of the separator 30 are described below in connection with FIG. 2 *

Die Stromquelle 28 liefert den Strom unmittelbar zu den Instrumenten 13 und über die Trennvorrichtung 30 zur Trennfläche 10. Im Normalbetrieb wird die Trennfläche 10 über das Kabel mit Strom versorgt. Falls eine Störung in den Regelinstrumenten 13 auftritt, kann der Strom von der Stromquelle 36 ebenfalls über das Kabel 29 an das Kabel 31 angelegt werden. Die Trennvorrichtung 30 wirkt dann als Spannungsbegrenzer auf das Kabel 31 und verhindert, daß eine am Kabel 31 auftretende überspannung der Stromquellen 28 oder 36 die Trennfläche 10 über die Sammelschienen 32, 33» 3^ oder 35 erreicht. Diese Funktion wird durch die in Fig. 2 dargestellten Spannungsbegrenzungs-Schaltungen erreicht. Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei identische spannungshegrenzende Schaltkreise 37, und 39 parallelgeschaltet. Obgleich jeder Schaltkreis für sichPower source 28 supplies power directly to the instruments 13 and via the separating device 30 to the separating surface 10. In normal operation, the separating surface 10 is over the cable powered. If a malfunction occurs in the control instruments 13, the current from the current source 36 can also can be applied to the cable 31 via the cable 29. The separating device 30 then acts as a voltage limiter on the Cable 31 and prevents an overvoltage occurring on the cable 31 of the power sources 28 or 36 over the interface 10 the busbars 32, 33 »3 ^ or 35 reached. this function is achieved by the voltage limiting circuits shown in FIG. In the illustrated embodiment three identical voltage limiting circuits 37 and 39 are connected in parallel. Although each circuit for itself

309842/0892309842/0892

die erforderliche Spannungsbegrenzungsfunktion zu erfüllen vermag, dienen die redundanten Schaltkreise zur Gewährleistung dieser Punktion auch für den Fall eines Störungszustandes in der Trennvorrichtung 30 selbst.able to fulfill the required voltage limiting function, the redundant circuits serve to guarantee this puncture also in the event of a fault condition in the separating device 30 itself.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der vorstehend erläuterten Trennvorrichtung 30, die über ein Kabel 31 und über Schmelzsicherungen 40 und 41, von denen je eine pro Eingangsleitung vorgesehen ist, mit Strom gespeist wird. Diese Schmelzsicherungen sind mit Schmelzsicherungen 42 bzw. 43 in Reihe geschaltet, die in einem Raum 44 angeordnet sind. Der Raum 44 stellt den Teil der Trennvorrichtung 30 dar, dier gewünschtenfalls vergossen oder auf sonstige zweckmäßige Weise gegenüber Umgebungseinflüssen geschützt sein kann. Die Schmelzsicherungen schützen die Trennvorrichtung 30 vor Überlastung unter Störungsbedingungen. Mit jeder Leitung sind zwei Schmelzsicherungen in Reihe geschaltet, so daß diese verschiedene Nennwerte besitzen können. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Sicherungen aus verschiedenen Fertigungsserien stammen. Hierdurch läßt sich eine ausreichende Sicherheit dafür garantieren, daß nicht beide Schmelzsicherungen schadhaft sind. Die schwächeren Sicherungen, d.h. die Schmelzsicherungen 40 und 41, befinden sich in der Trennvorrichtung 30, aber ausserhalb des versiegelten Raums 44. Auf diese Weise kann erforderlichenfalls eine Sicherung ersetzt werden, ohne in den Raum 44 eindringen zu müssen, falls dieser beispielsweise vergossen oder auf andere Weise geschützt ist.Fig. 2 is a schematic representation of that discussed above Separating device 30, which is fed with current via a cable 31 and via fuses 40 and 41, one of which is provided for each input line. These fuses are connected in series with fuses 42 and 43, which are arranged in a space 44. The room 44 represents that part of the separator 30 which can be used if desired encapsulated or protected in some other appropriate way against environmental influences. The fuses protect the isolating device 30 from being overloaded under fault conditions. There are two fuses with each line connected in series so that they can have different nominal values. This ensures that the Fuses come from different production series. This guarantees sufficient security for that both fuses are not defective. The weaker fuses, i.e. fuses 40 and 41, are located in the separating device 30, but outside the sealed space 44. In this way, if necessary a fuse can be replaced without having to penetrate into the space 44, for example if it is potted or is protected in other ways.

Die Schmelzsicherungen 42 und 43 sind an die beiden Enden von drei parallel strombegrenzenden Schaltkreisen angeschlossen, von denen der Begrenzerschaltkreis 37 nachstehend näher erläutert ist.The fuses 42 and 43 are connected to the two ends of three parallel current-limiting circuits, of which the limiter circuit 37 will be explained in more detail below is.

Die hauptsächliche Spannungsbegrenzung wird durch einen gesteuerten Siliziumgleichrichter (SCR) 45 gewährleistet, derThe main voltage limitation is controlled by a Silicon rectifier (SCR) 45 ensures the

309842/0892309842/0892

" ¹⁰■■" ■ "" 2310039" ¹⁰ ■■" ■ "" 2310039

über die Speiseleitung schaltbar ist. Wenn die am Kabel 31 anliegende Spannung einen vorbestimmten Wert übersteigt, schaltet der Gleichrichter 45 durch und wirkt als Kurzschluß über die Speiseleitung, wodurch die Spannung auf weniger als 1 V reduziert wird. ■ ⁰^can be switched via the feed line. If the voltage applied to the cable 31 exceeds a predetermined value, the rectifier 45 turns on and acts as a short circuit across the feed line, whereby the voltage is reduced to less than 1V. ■ ⁰ ^

Die Gate-Elektrode des SCR 45 ist mit einer Reihenkombination aus einer Zehnerdiode 46 und einem Widerstand 47 verbunden, die eine Temperaturkompensation für den Gleichrichter 45 bietet und die Spannung bestimmt, bei welcher der SCR 45 zündet bzw. durchschaltet. Die Anordnung der Bauteile im Schaltkreis 37 ermöglicht einen überspannungsschutz für die Differentialspannung zwischen der Plus- und Minusklemme einer Stromversorgung mit nur einem steuerbaren Gleichrichter·.The gate electrode of the SCR 45 is with a series combination from a Zener diode 46 and a resistor 47 connected, which offers temperature compensation for the rectifier 45 and determines the voltage at which the SCR 45 fires or switches through. The arrangement of the components in circuit 37 enables overvoltage protection for the differential voltage between the plus and minus terminal of a power supply with only one controllable rectifier ·.

Eine Reihenkombination aus Dioden 48 und 49,die parallel zum SCR 45 geschaltet ist und eine Mittelanzapfung nach Masse besitzt, gewährleistet eine Steuerfunktion, um den SCR 45 gegenüber den beiden Leitungen des Kabels 31 auf Masse zu beziehen. .-·■_■■"A series combination of diodes 48 and 49 running in parallel is connected to the SCR 45 and a center tap to ground has a control function to control the SCR 45 to refer to the two lines of the cable 31 to ground. .- · ■ _ ■■ "

Gemäß Fig. 2 sind die spannungsbegrenzenden Schältkreise 37» 38 und 39 durch überbrückungen 50 und 51 parallelgeschaltet, an welche die Sammelschienen 34 bzw.. 35 angeschlossen sind. Diese überbrückungen sind ausbaubar, um die Prüfung der einzelnen Begrenzerschaltkreise zu erleichtern.According to FIG. 2, the voltage-limiting circuits 37 » 38 and 39 connected in parallel by bridges 50 and 51, to which the busbars 34 and 35 are connected. These bridges can be expanded to include the examination of the to facilitate individual limiter circuits.

Die Sammelschienen 32 und 33» welche die Steuerraumseite der Trennfläche 10 mit Strom versorgen, sind jeweils an den Begrenzerschaltkreis 39 über ein Paar Schmelzsicherungen angeschlossen, welche die gleiche Funktion besitzen wie die beschriebenen Schmelzsicherungen 40 - 43.The busbars 32 and 33 »which the control room side of the Supply separation surface 10 with power are each connected to the limiter circuit 39 via a pair of fuses connected, which have the same function as the described fuses 40 - 43.

Infolge der Verwendung getrennter Sammelschienensätze für dieDue to the use of separate busbar sets for the

30 98 4 2/089230 98 4 2/0892

Stromversorgung der Steuerraum- und der Arbeitsbereichseite der Trennfläche 10 vermag die Trennvorrichtung 30 eine auf den Sammelschienen 32 und 33 von einer anderen Stromquelle, wie der Stromquelle 36 auftretende überspannung daran zu hindern, an den mit dem Arbeitsbereich 16 verbundenen Sammelsehienen 3^ und 35 zu erscheinen.The separating device 30 is capable of providing power to the control room and the work area side of the separating surface 10 the busbars 32 and 33 from another power source, such as the power source 36 to prevent overvoltage, to appear on the collecting rails 3 ^ and 35 connected to the work area 16.

Obgleich vorstehend eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So können beispielsweise die in Fig. 1 als strombegrenzende Vorrichtungen durch Widerstände dargestellten Elemente durch andere Elemente, etwa optische Trennvorrichtungen, ersetzt sein. Die Meßgeräte können Thermoelemente, Schließkontakte oder Frequenz-bestimmte Einrichtungen sein. Aus diesem Grund hängt die elektrische Anordnung der Trennfläche von den jeweils angewandten Meß- und Regelgeräten ab. Die Schaltung gemäß Fig. 2 kann durch verschiedene andere Überspannungsschaltungen ersetzt werden, ohne daß vom Wesen der Erfindung abgewichen wird. Für die Verwirklichung der Erfindung ist es nur nötig, Widerstandseinrichtungen in einer Trennfläche und eine Spannungstrennvorrichtung zu verwenden, wie dies vorstehend beschrieben ist.Although a preferred embodiment of the invention is shown and described above, it goes without saying numerous changes and modifications are possible without departing from the scope of the invention. For example the elements shown in Fig. 1 as current-limiting devices by resistors by other elements, such as optical separators. The measuring devices can be thermocouples, closing contacts or frequency-specific Facilities. For this reason, the electrical arrangement of the interface depends on the measurement and measurement used Control devices. The circuit according to FIG. 2 can be replaced by various other overvoltage circuits without that the essence of the invention is deviated from. For the implementation of the invention it is only necessary to have resistance devices in an interface and a voltage disconnect device as described above.

Zusammenfassend* wird mit der Erfindung somit eine Verfahrensregelanlage mit Regel-, Aufzeichnungs- und Anzeigevorrichtungen in einem Steuerraumbereich sowie mit einer mit dem zu regelnden Verfahren zusammenwirkenden'Arbeitsbereichausrüstung in einem Gefahrenbereich geschaffen, bei welcher die Systemanordnung einen ausreichenden Schutz vor der übertragung von gefährlichen Strom- oder Leistungswerten über die Anschlüsse zum Gefahrenbereich bietet, um eine Zündung zu verhindern. Die Anlage weist eine einzige, zweiseitig wirkende, spannungsbegrenzende Trennvorrichtung sowie mehrere strombegrenzende Vor-In summary, the invention thus provides a process control system with control, recording and display devices in a control room area as well as with one with the to regulatory procedures cooperative workspace equipment created in a danger area in which the system arrangement provides sufficient protection against the transmission of dangerous Provides current or power values via the connections to the hazardous area in order to prevent ignition. The attachment has a single, double-acting, voltage-limiting isolating device as well as several current-limiting

309842/0892309842/0892

23160382316038

richtungen für alle zum Gefahrenbereich führenden Signalpfade auf, wodurch die Notwendigkeit für getrennte Trennvorrichtungen in jeder mit dem Gefahrenbereich, verbundenen Leitung vermieden wird.directions for all signal paths leading to the hazardous area thereby eliminating the need for separate disconnection devices in each line connected to the hazardous area is avoided.

Claims

PATENT CLAIMS

[1. jProcedure control system, in which normally a power supply ^ - 'source-related control, recording and / or measuring instruments are provided in a control room connected to instruments in a process area, characterized in that that for the adapted use of this control system in hazardous areas a separating surface (10) for Limitation of the current in all signal paths leading to and from the process area as well as one between the current source (28) and the voltage limiter (30) arranged on the separating surface is provided for limiting the voltage supplied to the separating surface (10) are.

2, plant according to claim 1, characterized in that that the separating surface (10) amplifiers (19, 25) for processing the supplied to and from the process area (16) Signals and the input side of each amplifier has associated resistors for current limiting.

3. Plant according to claim 1, characterized in that net that the separating surface (10) has a control room part (11), a process area part (12), input resistances in the process area part for signals emanating from the process area, Amplifiers provided in the control room part for signals emanating from the process area, arranged in the control room part Input resistances for signals coming from the control room and amplifiers for

309842/0892309842/0892

having signals emanating from the control room.

4. Plant according to claim 3 »characterized »That the voltage limiter (30) has a cable for supplying power from a power source, a second Has cable for supplying power to the control room part of the separation surface and a third cable for supplying power to the process area part of the separation surface.

In that the voltage limiter (30) in the first and the second cable is switched in-line fuses 5. Installation according to claim 1, characterized in that (4O ^- - 43) having different values.

6. Interface arrangement for use between an instrumented control area of a control system and a process area containing work equipment in a hazardous atmosphere, g e k e η η ζ ei c h η e t through a control room side connected to the control range, a work area page for establishing signal and power connections to the process area, in the « pedanzelernente, over which the controller room side and the Work area side to limit the current flowing between the two are connected to each other and a Double acting voltage limiter to limit the voltage applied to the interface, with a. Entry, which can be connected to a power source, a first output connected to the controller room side and a second output connected to the work area side, the voltage limit value of the limiter being set by the permissible limit current of the impedance elements is determined so that the energy transmitted to the process area below the level that is limited for ignition, itself under failure conditions of a device in the electricity

309842/0892 - 15 -309842/0892 - 15 -

source, in the control area as well as in the control room side and in the work area side of the interface in which hazardous atmosphere is necessary.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the separating device has a controllable Rectifier (SCR) or a four-layer triode connected via the input of the isolating device is, and has a trigger circuit connected thereto, which the voltage applied to the input measures and lets the SCR or the four-layer triode switch through when the voltage limit is exceeded.

8. The arrangement according to claim I ₁ characterized in that the separating device furthermore has a set of fuses provided in each input, which then melt when the SCR or the four-layer triode begins to hold through.

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the separating device continues has a second set of fusible links connected in series with the first set, which are then connected by " melt when the SCR or the four-layer triode has switched through for a predetermined period of time.

10. The arrangement according to claim 9 *, characterized in that the SCR or the four-layer triode, the trigger circuit and a second fuse set are encapsulated to protect against environmental influences, so that the separating device after switching through the SCR or the four-layer triode after replacing the first Fusible link set is reusable.

309842/0892