(57)【要約】  フィールドデバイス（１４）を２線式（４４ａ、４４ｂ）プロセス制御ネットワーク（１０）のトランク（２０）に接続するために、入力すなわちトランクインターフェース（３０）と複数の出力すなわちスパーインターフェース（３８）との間にガルバニック絶縁を提供するための方法は、複数の組の複数のスパーインターフェースを、それぞれの絶縁素子（３４）に接続することを含む。各絶縁素子（３４）は、それぞれの組の出力すなわちスパーインターフェース（３８）をトランクインターフェース（３０）に接続し、またそれぞれの組のスパーインターフェース（３８）を、トランクインターフェース（３０）からガルバニックに絶縁する（４０、４２）。異なる組のスパーインターフェース（３８）に取り付けられたフィールドデバイス（１４）もまた、互いにガルバニックに絶縁される。
2017535189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の電線を介してデータ信号および電力を伝送するタイプの２線式フィールドバスネットワークのネットワークトランクに、複数のフィールドデバイスを接続することができるデバイス結合器であって、前記デバイス結合器が、
前記デバイス結合器を前記ネットワークトランクに接続するためのトランクインターフェースと、互いと並列に前記第１のトランクインターフェースに接続された複数のスパー絶縁組と、を備え、
各スパー絶縁組が、前記トランクインターフェースに接続された絶縁素子と、前記絶縁素子に接続された１組の２つ以上のスパーインターフェースと、を含み、前記スパーインターフェースが、前記絶縁素子に互いと並列に接続され、前記絶縁素子が、前記トランクインターフェースと前記スパーインターフェースとをともに接続し、かつ前記トランクインターフェースを前記スパーインターフェースからガルバニックに絶縁する、デバイス結合器。
【請求項２】
各スパー絶縁組において、前記絶縁素子が、それぞれの変圧器を備え、前記変圧器が、前記トランクインターフェースに接続された第１の変圧器巻線と、前記１組のスパーインターフェースに接続された第２の変圧器巻線と、を備える、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項３】
前記スパー絶縁組の前記第１の変圧器巻線が、互いと並列に前記トランクインターフェースに接続される、請求項２に記載のデバイス結合器。
【請求項４】
各スパー絶縁組の複数のスパーモジュールが、互いと並列に前記スパー絶縁組の前記第２の変圧器巻線に接続される、請求項２に記載のデバイス結合器。
【請求項５】
前記スパー絶縁組の前記第２の前記変圧器巻線が、互いに接続されない、請求項２に記載のデバイス結合器。
【請求項６】
前記複数のスパー絶縁組が、第１のスパー絶縁組および第２の絶縁組を含み、
前記第１のスパー絶縁組の前記複数のスパーインターフェースが、前記第１および第２のスパー絶縁組の少なくとも前記絶縁素子によって、前記第２のスパー絶縁組の前記複数のスパーインターフェースからガルバニックに絶縁される、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項７】
各スパー絶縁組の前記絶縁素子が変圧器であり、それにより、前記第１のスパー絶縁組の前記複数のスパーインターフェースが、前記第１および第２のスパー絶縁組の少なくとも前記変圧器によって、前記第２のスパー絶縁組の前記複数のスパーインターフェースからガルバニックに絶縁される、請求項６に記載のデバイス結合器。
【請求項８】
前記デバイス結合器が、前記ネットワークトランクに接続され、フィールドデバイスが、前記デバイス結合器の前記スパーインターフェースのうちの１つに取り付けられ、前記フィールドデバイスが、危険区域内位置する、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項９】
前記デバイス結合器が、前記ネットワークトランクに接続され、前記デバイス結合器が、危険区域内に位置する、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項１０】
前記デバイス結合器が、前記ネットワークトランクに接続され、電源が、前記ネットワークトランクに接続される、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項１１】
フィールドデバイスが、前記デバイス結合器の前記スパーインターフェースのうちの１つに接続され、前記電源が、前記フィールドデバイスに電力を供給する、請求項１０に記載のデバイス結合器。
【請求項１２】
前記デバイス結合器が、前記ネットワークトランクの一端を終端するように構成されている終端インピーダンスを備える、請求項１に記載のフィールドデバイス結合器。
【請求項１３】
入出力間の伝送のために複数の出力を入力に接続する方法であって、前記入力が、２本の電線を介してフィールドデバイス用のデータ信号および電力を伝送する、２線式のフィールドバスネットワークのネットワークトランクへの接続用に構成され、前記出力が、前記フィールドデバイスの接続用に構成され、前記方法が、
前記複数の出力のすべてを、２つ以上の出力組に分割するステップであって、各出力が、前記２つ以上の組の出力のうちの１つおよび１つのみの組内にあり、各出力組が、２つ以上の出力を含む、ステップと、
絶縁素子を前記入力に互いと並列に接続し、かつ前記絶縁素子を前記出力組に接続するステップであって、各出力組が１つおよび１つのみの絶縁素子と並列に接続され、前記１つの絶縁素子が、前記出力組を前記入力に接続し、かつ前記出力組および前記入力をガルバニックに絶縁する、ステップと、を含み、
それによって、前記入力が、前記ネットワークトランクに接続されるとき、各出力組が、前記ネットワークトランクから、かつその他の出力組から、ガルバニックに絶縁される、方法。
【請求項１４】
前記絶縁素子を接続する前記ステップが、前記入力と各出力組との間にそれぞれの変圧器を接続するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
それぞれの変圧器を接続する前記ステップが、前記変圧器の第１の巻線を前記入力に接続し、前記変圧器の第２の巻線と並列に、前記変圧器に関連付けられた前記出力組を接続するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記絶縁素子を前記入力および出力に接続した後、各出力組が、前記変圧器のうちの少なくとも２つによって、各他の出力組からガルバニックに絶縁される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
フィールドデバイスを、前記出力のうちの１つに接続するステップを含み、前記フィールドデバイスが危険区域内に位置する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
ネットワークを介してデータ信号および電力を伝送する、２線式プロセス制御ネットワークであって、
２本の電線を備えるトランクであって、前記２本の電線が前記データ信号および前記電力を伝送する、トランクと、
前記トランクに接続されたトランクインターフェースと、
前記トランクインターフェースに接続された２組以上のスパーインターフェースであって、各スパーインターフェース組が、２つ以上のスパーインターフェースを含み、各スパーインターフェースが、スパーインターフェースのうちの１つおよび１つのみの組内にある、２組以上のスパーインターフェースと、
それぞれの絶縁素子に接続された各スパーインターフェース組であって、各絶縁素子が前記トランクインターフェースに接続される、各スパーインターフェース組と、を備える、２線式プロセス制御ネットワーク。
【請求項１９】
前記２つ以上のスパーインターフェース組が、第１のスパーインターフェース組および第２のスパーインターフェース組を含み、第１のフィールドデバイスが、前記第１のスパーインターフェース組のうちの１つのスパーインターフェースに接続され、第２のフィールドデバイスが、前記第２のスパーインターフェース組のうちの１つのスパーインターフェースに接続される、請求項１８に記載の２線式プロセス制御ネットワーク。
【請求項２０】
１つのスパーインターフェースに取り付けられたフィールドデバイスを備え、前記フィールドデバイスが危険区域内に位置する、請求項１８に記載の２線式プロセス制御ネットワーク。
【請求項２１】
前記スパーインターフェースが、危険区域内に位置する、請求項１８に記載の２線式プロセス制御ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プロセス制御において使用されるフィールドバスシステムに関し、具体的には、フィールドバストランクとフィールドバストランクに接続されたフィールドデバイスとの間にガルバニック絶縁を提供するための方法と、その方法を具現化するデバイス結合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかのプロセス制御システムは、２線式プロセス制御ネットワークを利用する。２本の電線は、ネットワークに接続された制御プロセッサとフィールドデバイスとの間で、アナログまたはデジタルデータ信号を伝送し、また、フィールドバスネットワークから電力供給されるそれらのフィールドデバイスに電力を供給する電源に接続される。信号反射を回避するために、トランク回線の端部に終端インピーダンスが提供され得る。
【０００３】
知られている２線式プロセス制御ネットワークの例としては、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ  Ｆｉｅｌｄｂｕｓ  Ｈ１およびＰｒｏｆｉｂｕｓ  ＰＡフィールドバスネットワークが挙げられるが、それらに限定されるものではない。
【０００４】
２線式プロセス制御ネットワークは、制御装置に接続されたネットワークトランクと、ネットワークトランクから延び、かつフィールドデバイスをネットワークトランクに接続するスパーと、を含むことが多い。トランクおよびスパーは、ポイント・ツー・ポイント型トポロジー、トランク−スパー型トポロジー、ツリー型トポロジー、およびそれらの組み合わせを含む（しかし、それらに限定されない）、当該技術分野において知られている異なるネットワークトポロジーにおいて配列され得る。
【０００５】
デバイス結合器をネットワークトランクに接続するトランクインターフェースすなわち入力、および複数のスパーをデバイス結合器に接続する複数のスパーインターフェースすなわち出力を含む、デバイス結合器によって、スパーが提供され得る。１つ以上のデバイス結合器が、ネットワークトランクに取り付けられ得る。デバイス結合器が、ネットワークトランクの一端に接続される場合、デバイス結合器はまた、トランクのその一端に終端インピーダンスを提供し得る。
【０００６】
危険な場所（つまり、電気火花によって引き起こされる爆発の危険性がある場所）に位置するフィールドデバイスは、この爆発の危険性を低減するために、フィールドデバイスへの電力送給が制限されたスパーによって、ネットワークトランクに接続され得る。スパー回線はまた、ネットワークトランクからガルバニックに絶縁され得る。２つのネットワークセグメント間のガルバニック絶縁は、セグメント間の直接接続を遮断し、それにより、ネットワークトランクとスパーとの間の電流の流れを防止し、さらに爆発の危険性を低減する。
【０００７】
トランクとスパーセグメントとの間のガルバニック絶縁は、他の利益も提供することができる。絶縁は、トランクとスパーセグメントとの間に過渡電圧スパイクを伝播させることがある、グラウンドループの可能性を低減する。絶縁はまた、トランクとスパーセグメントとの間のいかなるコモンモードノイズの伝播も防止し得る。つまり、ガルバニック絶縁は、非危険場所におけるネットワーク使用の際にも利益を提供することができる。
【０００８】
トランクインターフェースと複数のスパーインターフェースとの間にガルバニック絶縁を有するデバイス結合器を提供する、いくつかの従来の手法がある。
【０００９】
図２は、トランクインターフェース２１２および８個のスパーインターフェース２１４を含むデバイス結合器２１０を図示する。変圧器２１６として形成された絶縁素子が、トランクインターフェース２１２およびスパーインターフェース２１４に接続される。変圧器の一次巻線２１８が、トランクインターフェース２１２に接続される。スパーインターフェース２１４が、変圧器の二次巻線２２０に並列に接続される。変圧器２１６は、トランクインターフェース２１２と全スパーインターフェース２１４との間に絶縁を提供し、つまり、スパーインターフェースのすべては、それらが同じ変圧器二次巻線２２０に接続されることから、同じ絶縁組内にある。
【００１０】
図２は、ネットワークトランク２２２に接続され、また「ＳＩ１」、「ＳＩ２」と表示されたスパーインターフェースに接続されたスパー２２４を有する、デバイス結合器２１０を図示する。スパー２２４は、フィールドデバイス２２６に接続される。単一の変圧器２１６が、フィールドデバイス２２６をネットワークトランク２２２から絶縁するが、フィールドデバイス２２６は、互いにはガルバニックに絶縁されない。全スパーインターフェース２１４が変圧器二次巻線２２０と並列に接続されることから、スパー２２４のいずれの間にも電流が流れ得る。
【００１１】
単一変圧器の手法の修正形態が、２つのフィールドデバイス２２６をネットワークトランク２２２に接続するデバイス結合器２３０を示す、図３に示される。デバイス結合器２３０は、変圧器２１６が、単一の二次巻線ではなく複数の二次巻線２２０を有することを除いて、デバイス結合器２１０と同様である。各二次巻線２２０は、それぞれのスパーインターフェース２１４に直列に接続される。
【００１２】
デバイス結合器２１０のように、変圧器２１６は、トランクインターフェース２１２と全スパーインターフェース２１４との間に絶縁を提供する。しかし、各二次巻線２２０が１つのスパーインターフェース２１４のみに接続されることから、二次巻線２２０が、スパーインターフェース２１４間にもガルバニック絶縁を提供する。二次巻線２２０が、スパーインターフェース２１４を互いに絶縁することから、スパー２２４間に電流は流れ得ない。
【００１３】
しかしながら、隣接するスパーインターフェース２１４間の絶縁は、複数の二次巻線２２０の間隔要件のため、各スパーインターフェース２１４とトランクインターフェース２１２との間の絶縁よりも小さい。
【００１４】
トランクインターフェースと複数のスパーインターフェースとの間にガルバニック絶縁を有するデバイス結合器を提供する、また別の手法が、２つのフィールドデバイス２２６をネットワークトランク２２２に接続するデバイス結合器２４０を図示する、図４に示される。デバイス結合器２４０は、スパーインターフェース２１４ごとに別個の変圧器２１６が提供される、モジュラーシステムを利用する。変圧器２１６の一次巻線２１８は、トランクインターフェース２１２と並列に接続されるが、各変圧器２１６の二次巻線２２０は、それぞれのスパーインターフェース２１４に直列に接続される。各スパーインターフェース２１４は、専用の変圧器２１６によって、トランクインターフェース２１２から個々に絶縁される。
【００１５】
各スパーインターフェース２１４は、２つの変圧器２１６によって別のスパーインターフェース２１４からも絶縁され、つまり、いかなる電流も、１つのスパーインターフェース２１４から別のスパーインターフェース２１４に流れるには、２つの変圧器２１６を通過しなければならない。電流がまた、それぞれのスパー２２４に取り付けられた２つの変圧器２１６を通して流れなければ、図４に示された２つのスパー２２４間に電流は流れ得ない。
【００１６】
本明細書における、また本出願での共同発明者要件を有する、出願人によって所有されるＨｅｌｆｒｉｃｋらの米国特許第７，９４０，５０８号は、図４に示されるモジュラーシステムの変形形態を開示する。第７，９４０，５０８号特許は、トランクインターフェースをバックプレーンに接続することを開示する。バックプレーンに取り付けられた別々のスパーインターフェースモジュールは、バックプレーンを通してトランクインターフェースにも接続するスパーインターフェースと、そのスパーインターフェースに接続された絶縁素子とを含む。スパーインターフェースモジュールは、必要に応じて、バックプレーンに追加されるかまたはそれから取り外されることが可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
フィールドデバイスを、２つの電線を介してデータ信号および電力を供給する２線式プロセス制御ネットワークのトランクに接続する際に、入力すなわちトランクインターフェースと複数の出力すなわちスパーインターフェースとの間にガルバニック絶縁を提供する、新規の手法が開示される。可能な実施形態では、複数のフィールドデバイスをトランクに接続するためのデバイス結合器として、入力すなわちトランクインターフェースおよび複数の出力すなわちスパーインターフェースが提供され得る。
【００１８】
一実施形態において、入出力間の伝送の際に、いくつかの出力を入力に接続するための方法が開示される。入力は、２本の電線を介してフィールドデバイス用のデータ信号および電力を伝送する、２線式フィールドバスネットワークのネットワークトランクへの接続用に構成され、出力は、フィールドデバイスの接続用に構成される。
【００１９】
出力は、２つ以上の出力組に分割される。各出力組は、少なくとも２つの出力を含み、各出力は、１つおよび１つのみの組の出力内にある。
【００２０】
絶縁素子は、入力に互いに並列に接続され、また絶縁素子は、出力組に接続される。各出力組は、１つおよび１つのみの絶縁素子に互いに並列に接続され、その１つの絶縁素子が、出力組を入力に接続し、出力組および入力をガルバニックに絶縁する。
【００２１】
この方法の可能な一実施形態において、絶縁素子は変圧器である。変圧器の一次巻線は、入力に互いと並列に接続され、各出力組は、１つの変圧器の二次巻線に互いと並列に接続される。
【００２２】
一実施形態において、いくつかのフィールドデバイスを、２本の電線を介してデータ信号および電力を伝送するタイプの２線式フィールドバスネットワークのネットワークトランクに接続することができる、デバイス結合器が開示される。
【００２３】
デバイス結合器は、デバイス結合器をネットワークトランクに接続するための第１のトランクインターフェースと、互いと並列に第１のトランクインターフェースに接続された２つ以上のスパー絶縁組と、を含む。
【００２４】
各スパー絶縁組は、１組の２つ以上のスパーインターフェースと、トランクインターフェースとスパーインターフェースとをつなぎ合わせる絶縁素子とを、含む。各スパーインターフェースは、スパーインターフェースのうちの１つおよび１つのみの組のメンバーである。各スパー絶縁組では、スパーインターフェースが、互いと並列に絶縁素子に接続される。絶縁素子は、トランクインターフェースおよびスパーインターフェースを互いにガルバニックに絶縁する。
【００２５】
デバイス結合器の変形の一実施形態において、各絶縁素子は、トランクインターフェースに接続された一次巻線、および変圧器の二次巻線に互いと並列に接続されたスパーインターフェースを有する、変圧器である。
【００２６】
トランクインターフェースすなわち入力と複数のスパーインターフェースすなわち出力との間にガルバニック絶縁を提供する開示された手法は、いくつかの利点を有する。
【００２７】
スパーインターフェースすなわち出力の１つの組内のスパーインターフェースすなわち出力に、ノイズのあるスパーが接続され、その他のフィールドデバイスが、スパーインターフェースすなわち出力の別の組内のスパーインターフェースすなわち出力に接続される場合がある。スパーインターフェースすなわち出力の組が互いに絶縁されるので、ノイズは、その他のスパーインターフェースすなわち出力の組には伝わらないことになる。
【００２８】
２つ以上のスパーインターフェースすなわち出力の組をそれぞれの絶縁素子に接続することは、各スパーインターフェースすなわち出力に別々の絶縁素子を提供することに比べて、費用を低減する。スパーインターフェースすなわち出力を複数のインターフェースすなわち出力の組にグループ分けすることによって、絶縁素子と各絶縁素子に関連付けられた関連回路構成要素の費用が、その組のすべてのスパーインターフェースすなわち出力間で分散され、開示された手法を利用するデバイス結合器によって提供されたスパーインターフェース当たりの費用を大幅に低減する。
【００２９】
複数のスパーインターフェースすなわち出力の組は、少なくとも２つの絶縁素子によって互いに絶縁される。各スパーインターフェースすなわち出力とトランクインターフェースとの間と同様、複数のスパーインターフェースすなわち出力の組間に絶縁を提供することによって、危険な場所において、本質的に場所に対して安全な電力を要求する複数のフィールドデバイスを稼動させるのに十分な電力を提供する、制御ネットワーク内の火花発生の危険性が低減され、また、いくつかの用途では、別々の安全バリアすなわち専用の電源の必要性を排除することができる。
【００３０】
開示された手法は、スパーインターフェースすなわち出力を、トランクインターフェースすなわち入力に取り付けられた、単一の一次巻線を有する変圧器の複数の二次巻線に接続することについての利点も提供する。開示された手法に見られるように、スパーインターフェースすなわち出力間に同じ絶縁を実現するためには、隣接する二次巻線間の間隔を広くする必要があり、単一の二次巻線のみを有する複数の変圧器を使用する場合よりも広いスペースをとる変圧器を必要とするであろう。
【００３１】
本開示のその他の目的および特徴は、特に、１つ以上の実施形態を示す添付の図面に関連してなされる場合、以下の発明を実施するための形態の説明が進むにつれ、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】フィールドデバイスをネットワークトランクに接続する開示されたデバイス結合器の一実施形態を含む、２線式プロセス制御ネットワークを図示する。
【図２】先行技術のデバイス結合器を図示する。
【図３】先行技術のデバイス結合器を図示する。
【図４】先行技術のデバイス結合器を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、制御プロセッサ１２と、示されている３つのフィールドデバイス１４ａ、１４ｂ、１４ｃのフィールドデバイス１４との間でプロセス制御信号を伝送する、２線式プロセス制御ネットワーク１０を図示する。図示されたネットワーク１０は、ネットワークトランク２０の一端に接続された、従来のフィールドバス電源１６およびパワーコンディショナ１８を含む、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ  Ｆｉｅｌｄｂｕｓ  Ｈ１ネットワークである。終端インピーダンス２２は、ネットワークトランク２０の両端に位置する。
【００３４】
トランク２０に沿って伝送されたデータ信号を受信し、伝送するために、制御プロセッサ１２が、ネットワークトランク２０に接続される。フィールドデバイス１４ａ、１４ｂ、１４ｃが、デバイス結合器２４に接続され、今度はこのデバイス結合器２４が、ネットワークトランク２０に接続される。フィールドデバイス１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、デバイス結合器２４を通し、ネットワークトランク２０に沿ったデータ信号を受信し、伝送し、またネットワークトランク２０を通し、かつデバイス結合器２４を通し、電源１６から伝送された電力も受け取る。
【００３５】
フィールドデバイス１４は、フィールドバス技術分野において知られているような、プロセス制御装置、測定デバイスなどであり得る。図示されたフィールドデバイス１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、危険区域２６内に位置する。デバイス結合器２４は、区域２８内に位置する。区域２８は、危険区域２６と同じである可能性があり、または区域２６とは異なる危険または非危険区域である可能性がある。
【００３６】
ネットワークトランク２０が、図１では、制御プロセッサ１２とデバイス結合器２４との間にまっすぐに延びて示される。しかしながら、制御プロセッサ１２とデバイス結合器２４との間でネットワークトランク２０に接続されるか、またはデバイス結合器２４からダウンストリームにネットワークトランク２０に接続される、その他のデバイス結合器またはフィールドデバイス（図示せず）がある場合がある。
【００３７】
図１に示されるネットワークトポロジーは、従来のトランクとスパーのトポロジーであるが、他の従来のフィールドバストポロジーが知られており、フィールドバスデバイスをフィールドバスセグメントに接続するのに、この他のトポロジーにおいてデバイス結合器２４が使用され得る。
【００３８】
デバイス結合器２４は、デバイス結合器２４をネットワークトランクすなわちフィールドバスセグメントに接続する入力トランクインターフェース３０と、フィールドデバイスをデバイス結合器２４に接続する、トランクインターフェース３０と並列に接続された複数のスパー絶縁組３２と、を含む。各スパー絶縁組３２は、絶縁素子３４と、フィールドデバイスをデバイス結合器２４に接続する、２つ以上の出力すなわちスパーインターフェース３８の組３６と、を含む。各スパーインターフェース３８は、１つのみのスパーインターフェース組３６のメンバーである。
【００３９】
スパー絶縁組３２内では、絶縁素子３４がトランクインターフェース３０に接続され、スパーインターフェース３８が、絶縁素子１４と並列に接続される。絶縁素子３４は、トランクインターフェース３０を、スパーインターフェース組３６の各スパーインターフェース３８と接続し、またトランクインターフェース３０を、スパーインターフェース３６の各スパーインターフェース３０からガルバニックに絶縁する。
【００４０】
図示されたデバイス結合器２４は、２つのスパー絶縁組３２を有する。１つのスパー絶縁組３２は、図１内で「スパーインターフェース１」〜「スパーインターフェース４」と表示された４つのスパーインターフェース３８を含むスパーインターフェース組３６を含む。もう１つのスパー絶縁組３２は、図１内で「スパーインターフェース５」〜「スパーインターフェース８」と表示された４つのスパーインターフェース３８を含むスパーインターフェース組３６を含む。デバイス結合器２４のその他の実施形態が、追加のスパー絶縁組３２を含む可能性があり、またはスパーインターフェース組３６が、２つ、３つ、４つ、または５つよりも多いスパーインターフェース３８を含む可能性があることが、理解されるべきである。
【００４１】
図示された実施形態における各絶縁素子３４は、一次巻線４０および二次巻線４２を有する変圧器である。一次巻線４０は、トランクインターフェース３０に接続される。絶縁素子３４に関連付けられたスパーインターフェース組３６のスパーインターフェース３８は、二次巻線４２と並列に接続される。二次巻線４２は、互いには接続されない。
【００４２】
デバイス結合器２４は、図１では、ネットワークトランク２０のそれぞれの電線４６ａ、４６ａに接続されている１組すなわち１対の端子４４ａ、４４ｂによってネットワークトランク２０に接続されて、示される。
【００４３】
図１は、「スパーインターフェース１」と表示されたスパーインターフェース３８に接続された第１のフィールドデバイス１４ａ、「スパーインターフェース２」と表示されたスパーインターフェース３８に接続された第２のフィールドデバイス１４ｂ、および「スパーインターフェース５」と表示されたスパーインターフェース３８に接続された第３のフィールドデバイス１４ｂを図示する。つまり、フィールドデバイス１４ａ、１４ｂは、１つのスパーインターフェース３６に接続され、もう１つのフィールドデバイス１４ｂは、もう１つのスパーインターフェース組３６に接続される。各フィールドデバイス１４は、フィールドデバイス１４とデバイス結合器２４との間のデータ信号および電力の伝送用の２線式スパー４８によって、そのそれぞれのスパーインターフェース３６に接続される。
【００４４】
図１で明らかなように、各フィールドデバイス１４は、フィールドデバイス１４が取り付けられているスパー絶縁組の絶縁素子３４によって、トランクインターフェース３０からガルバニックに絶縁される。１対のスパー絶縁組３２間のいかなる電流フローも、２つのスパー絶縁組３２の両方の絶縁素子３４を通って流れなければならないことから、１つのスパー絶縁組３２に取り付けられたフィールドデバイスは、両方の絶縁素子３４によって、別のスパー絶縁組３２に取り付けられたフィールドデバイスからカルバニックに絶縁される。
【００４５】
図１では、フィールドデバイス１４ａ、１４ｂは、トランクインターフェース３０からガルバニックに絶縁され、フィールドデバイス１４ｃは、両方の変圧器３４によって、フィールドデバイス１４ａ、１４ｂからガルバニックに絶縁される。フィールドデバイス１４ｃに接続されたスパー４８にノイズがある場合、ノイズは、フィールドデバイス１４ａ、１４ｂに接続されたスパー４８には伝わらないことになる。フィールドデバイス１４ｃがノイズを発生させることが分かっている場合、そのスパー絶縁組３２は、フィールドデバイス１４ｃのみの接続専用であり得る。
【００４６】
デバイス結合器２４は、トランクインターフェース３０に選択的に接続可能な終端インピーダンス５０を含む。デバイス結合器２４がネットワークトランク２０の一端に置かれる場合、ネットワークトランク２０の一端を終端するのに、デバイス結合器のインピーダンス５０が、従来通りにトランクインターフェース３０に手動または自動で接続され得る。
【００４７】
本開示は、詳細に説明された１つ以上の例示的な実施形態を含むが、この１つ以上の実施形態が、それぞれ、修正が可能であり、また、本開示の範囲が、本明細書に示された正確な詳細に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲内にあるような変更および改造とともに、当業者には明らかであるような、このような修正形態を含むことが、理解される。
【図１】
2017535189.tif 000003
【図２】
2017535189.tif 000004
【図３】
2017535189.tif 000005
【図４】
2017535189.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月14日(2017.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図２は、ネットワークトランク２２２に接続され、また「ＳＩ１」、「ＳＩ５」と表示されたスパーインターフェースに接続されたスパー２２４を有する、デバイス結合器２１０を図示する。スパー２２４は、フィールドデバイス２２６に接続される。単一の変圧器２１６が、フィールドデバイス２２６をネットワークトランク２２２から絶縁するが、フィールドデバイス２２６は、互いにはガルバニックに絶縁されない。全スパーインターフェース２１４が変圧器二次巻線２２０と並列に接続されることから、スパー２２４のいずれの間にも電流が流れ得る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
スパー絶縁組３２内では、絶縁素子３４がトランクインターフェース３０に接続され、スパーインターフェース３８が、絶縁素子１４と並列に接続される。絶縁素子３４は、トランクインターフェース３０を、スパーインターフェース組３６の各スパーインターフェース３８と接続し、またトランクインターフェース３０を、スパーインターフェース組３６の各スパーインターフェース３８からガルバニックに絶縁する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
デバイス結合器２４は、図１では、ネットワークトランク２０のそれぞれの電線４４ａ、４４ｂに接続されている１組すなわち１対の端子４２ａ、４２ｂによってネットワークトランク２０に接続されて、示される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図１は、「スパーインターフェース１」と表示されたスパーインターフェース３８に接続された第１のフィールドデバイス１４ａ、「スパーインターフェース２」と表示されたスパーインターフェース３８に接続された第２のフィールドデバイス１４ｂ、および「スパーインターフェース５」と表示されたスパーインターフェース３８に接続された第３のフィールドデバイス１４ｃを図示する。つまり、フィールドデバイス１４ａ、１４ｂは、１つのスパーインターフェース３６に接続され、もう１つのフィールドデバイス１４ｃは、もう１つのスパーインターフェース組３６に接続される。各フィールドデバイス１４は、フィールドデバイス１４とデバイス結合器２４との間のデータ信号および電力の伝送用の２線式スパー４８によって、そのそれぞれのスパーインターフェース３６に接続される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の電線を介してデータ信号および電力を伝送するタイプの２線式フィールドバスネットワークのネットワークトランクに、複数のフィールドデバイスを接続することができるデバイス結合器であって、前記デバイス結合器が、
前記デバイス結合器を前記ネットワークトランクに接続するためのトランクインターフェースと、互いと並列に前記第１のトランクインターフェースに接続された２つ以上のスパー絶縁組と、を備え、
各スパー絶縁組が、前記トランクインターフェースに接続された絶縁素子と、前記絶縁素子に接続された１組の２つ以上のスパーインターフェースと、を含み、前記スパーインターフェースが、前記絶縁素子に互いと並列に接続され、前記絶縁素子が、前記トランクインターフェースと前記スパーインターフェースとをともに接続し、かつ前記トランクインターフェースを前記スパーインターフェースからガルバニックに絶縁する、デバイス結合器。
【請求項２】
各スパー絶縁組において、前記絶縁素子が、それぞれの変圧器を備え、前記変圧器が、前記トランクインターフェースに接続された第１の変圧器巻線と、前記１組のスパーインターフェースに接続された第２の変圧器巻線と、を備える、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項３】
前記２つ以上のスパー絶縁組が、第１のスパー絶縁組および第２の絶縁組を含み、
前記第１のスパー絶縁組の前記複数のスパーインターフェースが、前記第１および第２のスパー絶縁組の少なくとも前記絶縁素子によって、前記第２のスパー絶縁組の前記複数のスパーインターフェースからガルバニックに絶縁される、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項４】
前記デバイス結合器が、前記ネットワークトランクに接続され、フィールドデバイスが、前記デバイス結合器の前記スパーインターフェースのうちの１つに取り付けられ、前記フィールドデバイスが、危険区域内位置する、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項５】
前記デバイス結合器が、前記ネットワークトランクに接続され、前記デバイス結合器が、危険区域内に位置する、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項６】
前記デバイス結合器が、前記ネットワークトランクに接続され、電源が、前記ネットワークトランクに接続される、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項７】
前記デバイス結合器が、前記ネットワークトランクの一端を終端するように構成されている終端インピーダンスを備える、請求項１に記載のデバイス結合器。
【請求項８】
入出力間の伝送のために複数の出力を入力に接続する方法であって、前記入力が、２本の電線を介してフィールドデバイス用のデータ信号および電力を伝送する、２線式のフィールドバスネットワークのネットワークトランクへの接続用に構成され、前記出力が、前記フィールドデバイスの接続用に構成され、前記方法が、
前記複数の出力のすべてを、２つ以上の出力組に分割するステップであって、各出力が、前記２つ以上の組の出力のうちの１つおよび１つのみの組内にあり、各出力組が、２つ以上の出力を含む、ステップと、
２つ以上の絶縁素子を前記入力に互いと並列に接続し、かつ前記絶縁素子を前記出力組に接続するステップであって、各出力組が１つおよび１つのみの絶縁素子と並列に接続され、前記１つの絶縁素子が、前記出力組を前記入力に接続し、かつ前記出力組および前記入力をガルバニックに絶縁する、ステップと、を含み、
それによって、前記入力が、前記ネットワークトランクに接続されるとき、各出力組が、前記ネットワークトランクから、かつその他の出力組から、ガルバニックに絶縁される、方法。
【請求項９】
前記絶縁素子を接続する前記ステップが、前記入力と各出力組との間にそれぞれの変圧器を接続するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
それぞれの変圧器を接続する前記ステップが、前記変圧器の第１の巻線を前記入力に接続し、前記変圧器の第２の巻線と並列に、前記変圧器に関連付けられた前記出力組を接続するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2017535189.tif 000007
【国際調査報告】
2017535189.tif 000008
2017535189.tif 000009
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