專利名稱：用于過程現(xiàn)場(chǎng)總線的冗余功率調(diào)節(jié)器的din導(dǎo)軌可安裝基座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率調(diào)節(jié)基座，該基座向由ー個(gè)或多個(gè)主機(jī)設(shè)備(分布式控制系統(tǒng))、傳感器和/或執(zhí)行器構(gòu)成的雙絞線過程現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)提供冗余、隔離和調(diào)節(jié)過的功率。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的用于過程現(xiàn)場(chǎng)總線的功率調(diào)節(jié)基座堆疊在一起并安裝于DIN導(dǎo)軌上。電源總線延伸經(jīng)過基座并連接到遠(yuǎn)供電源以向每個(gè)基座供電，以操作現(xiàn)場(chǎng)總線。 每個(gè)基座具有中空的塑料本體和位于本體內(nèi)的電子部件。本體內(nèi)的部件與外部部件電連接，外部部件包括電源模塊、現(xiàn)場(chǎng)總線配線、電源引線和安裝于DIN導(dǎo)軌上的相鄰基座。需要緊湊的過程現(xiàn)場(chǎng)總線基座，其中電路部件緊密地一起裝配在適當(dāng)?shù)奈恢?，以與外部部件電連接。

發(fā)明內(nèi)容
公開的基座提供用于兩個(gè)功率隔離模塊的安裝與連接?；哂杏糜趦筛娫纯偩€、兩個(gè)主機(jī)設(shè)備、用于傳感器和執(zhí)行器的一條主干線、繼電器警報(bào)回路和接地的現(xiàn)場(chǎng)配線的端子塊；用于接納兩個(gè)功率隔離模塊的對(duì)接連接器；以及用于電源總線和繼電器警報(bào)回路的卡緣連接件，這些卡緣連接件提供相鄰基座之間的功率和警報(bào)總線連接。為了便于配線，現(xiàn)場(chǎng)配線的端子塊是可插拔的。功率隔離模塊可在實(shí)時(shí)操作時(shí)交換(可熱交換)，這種操作允許每次更換ー個(gè)模塊，而不破壞過程現(xiàn)場(chǎng)總線的操作。橋接連接器可安裝在基座之間的卡緣電源和繼電器警報(bào)連接件上，以便于在由多個(gè)基座和過程現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的設(shè)備中對(duì)大容量直流(DC)電源和繼電器警報(bào)回路配線?；扇菁{兩電路板組件的中空塑料本體構(gòu)成。電子部件和現(xiàn)場(chǎng)配線的端子塊安裝于電路板組件上。附加地，基座提供用于使基座與DIN導(dǎo)軌匹配和失匹配的機(jī)構(gòu)以及用于安裝塑料標(biāo)記的裝置，該裝置可由使用者使用來對(duì)每個(gè)過程現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)貼標(biāo)簽。電路板組件內(nèi)的電路板邊緣裝配到在殼體的內(nèi)表面上形成的內(nèi)部凹槽內(nèi)以將組件垂直地定位在本體內(nèi)。設(shè)置在殼體內(nèi)的凹槽內(nèi)的對(duì)準(zhǔn)肋部延伸到在凹槽內(nèi)的電路板邊緣內(nèi)形成的凹部中，以將整個(gè)組件縱向定位到本體內(nèi)。使用對(duì)準(zhǔn)凹槽和肋部來將組件定位在本體內(nèi)允許將組件上的部件非常緊密和精確地定位到本體內(nèi)。這確保基座是緊湊的且電路板組件上的電子部件適當(dāng)?shù)囟ㄎ灰孕纬膳c外部部件的電連接。


圖I是安裝于DIN導(dǎo)軌上的基座的側(cè)視圖；圖2是安裝于DIN導(dǎo)軌上的三個(gè)基座的俯視圖3是沿圖2的線3-3剖取的剖視圖；圖4是基座的分解立體圖；圖5是沿圖4的線5-5剖取的視圖；圖6是圖5的部分A的放大圖；圖7是沿圖4的線7-7剖取的視圖；圖8是沿圖4的線8-8剖取的電路板組件的側(cè)視圖；圖9是沿圖8的線9-9剖取的剖視圖；以及圖10是圖8的俯視圖。
具體實(shí)施例方式圖I和圖2示出安裝于DIN導(dǎo)軌上的相似的過程現(xiàn)場(chǎng)總線基座10。兩個(gè)隔離模塊14可移除地安裝于每個(gè)基座10上。圖I中代表性地示出隔離模塊14。每個(gè)基座10包括通過將模制的塑料殼體18和20連結(jié)在一起而形成的中空塑料本體16。一體式電路板組件22精確地位于殼體18和20之間的本體16內(nèi)部中。本體16形成用于接納兩個(gè)并排的隔離模塊14的面向上的模塊凹部24。DIN導(dǎo)軌鉤部26和DIN導(dǎo)軌閉鎖件28設(shè)置在每個(gè)基座10的底部上以允許基座10可移除地附連于導(dǎo)軌12上。電路板組件22包括沿本體16的內(nèi)部長(zhǎng)度延伸的長(zhǎng)形下電路板30和在板30上方間隔ー短距離并位于凹部24下方的較短的上電路板32。電路板32通過位于板32 —端部上的兩個(gè)間隔/緊固構(gòu)件34和位于板32的相對(duì)端部處的單個(gè)間隔/緊固構(gòu)件36而安裝于電路板30上。板32支承兩個(gè)并排的多接觸件電連接器38，電連接器的上端部穿過殼體18和20內(nèi)的開ロ 40和42通入模塊凹部24。端子尾部44從連接器38向下延伸到板30上的焊盤。如圖10中所示，在端子46a上進(jìn)行與過程現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的主干線的連接。在端子46b上進(jìn)行電纜護(hù)套的連接。在端子46c上進(jìn)行可選的接地連接。由端子47來提供與繼電器警報(bào)回路的輸入和輸出連接以及功率隔離模塊旁路連接。兩對(duì)電源接觸引腳54安裝于圖10中所示的板30的右端上。兩對(duì)電源接觸焊盤56設(shè)置在具有連接的電路路徑的下板30的每ー側(cè)上。參見圖9。相鄰組件上的電源接觸焊盤56通過傳統(tǒng)的橋接連接器(未示出)來連接，以形成沿堆疊的基座延伸的兩根電源總線57。每根電源總線連接到每個(gè)基座10內(nèi)的成對(duì)電源引腳54。焊盤56位于殼體18和20內(nèi)的開ロ 58和60的內(nèi)部。兩個(gè)繼電器接觸焊盤62設(shè)置在板30的每ー側(cè)上、與引腳46相鄰，以通過使用橋接連接器(未示出)形成延伸通過安裝于DIN導(dǎo)軌12上的相鄰基座10的警報(bào)電路回路。焊盤62位于殼體18和20內(nèi)的開ロ 64和66的內(nèi)部。兩個(gè)解耦電感器68安裝于下板30的頂部上、引腳47與上電路板32之間。電源總線57通過隔離模塊14和電感器68連接到引腳46。圖5和7分別示出殼體20和18的內(nèi)部側(cè)壁。每個(gè)殼體18、20的內(nèi)部側(cè)壁包括位于凹部24下方、與端部52相鄰的水平上電路板凹槽70。位于凹槽70下方的水平下電路板凹槽72在端部48和52之間延伸并包括多個(gè)間隔開的凹槽部段74。兩個(gè)相對(duì)的對(duì)準(zhǔn)突起部或肋部76設(shè)置在上凹槽70內(nèi)。參見圖5、6和7。當(dāng)電路板組件22安裝在塑料本體16內(nèi)時(shí)，肋部76裝配到位于上電路板32的相對(duì)兩個(gè)邊緣上的凹部78內(nèi)，以將電路板組件22縱向定位在本體內(nèi)。間隔開的互鎖突起部80和82從殼體18的外側(cè)向外延伸。間隔開的互鎖凹部84和86延伸到殼體20的內(nèi)側(cè)內(nèi)。從ー個(gè)組件10延伸的突起部80和82裝配到相鄰組件10內(nèi)的凹部84和86內(nèi)以使組件在DIN導(dǎo)軌12上鎖在一起。凹部84略長(zhǎng)。突起部80和82貼合地裝配到凹部84和86內(nèi)。突起部80縱向較松地裝配到凹部86內(nèi)以適應(yīng)模制公差。多個(gè)鎖定凸柱88從殼體20的內(nèi)邊緣向外延伸。對(duì)應(yīng)的鎖定凹部90設(shè)置在殼體18的內(nèi)邊緣內(nèi)。通過使上和下電路板30和32的相鄰邊緣分別安置于凹槽70和72內(nèi)、并使凹槽70內(nèi)的肋部或突起部76延伸到上電路板32的相鄰側(cè)的凹部78內(nèi)來將電路板組件22的一側(cè)定位到殼體18或20中一個(gè)殼體的內(nèi)部?jī)?nèi)，從而將殼體18和20及組件22放置在一起以 形成基座10。隨著電路板組件在其中ー個(gè)殼體中的凹槽中在位，另ー殼體運(yùn)動(dòng)成與電路板組件22的露出側(cè)配合以將兩塊電路板的其它側(cè)裝配到另ー殼體內(nèi)的凹槽70和72內(nèi)。上電路板32上的凹部78定位成與第二殼體內(nèi)的凹槽70內(nèi)的肋部76相対。然后，隨著電路板30和32的邊緣裝配到凹槽70和72內(nèi)，突起部76延伸到凹部78內(nèi)，且殼體的內(nèi)邊緣彼此鄰接，兩個(gè)殼體一起運(yùn)動(dòng)成將凸柱88鎖定到凹部90內(nèi)以形成本體16。如圖3和4中所示，電路板組件22完全占據(jù)塑料本體16的內(nèi)部。電路板完全橫貫本體的寬度延伸。電路板30在本體的內(nèi)部端部之間延伸。用于位于組件一端部處的最外部引腳46、47和位于電路板的相對(duì)端部上的最外部引腳50、51和54的外殼位于本體的內(nèi)部端部處。這意味著重要的是電路板30在下凹槽70內(nèi)精確地水平定位。間隔/緊固構(gòu)件34和36使上和下電路板32和30以沿縱向和垂向關(guān)于彼此正確的關(guān)系來精確地定位。當(dāng)組件22定位在塑料本體16內(nèi)時(shí)，盡管在殼體的模制、電路板的制造和電路板上部件的制造及安裝方面存在固有的微小尺寸公差，但肋部76使上電路板32縱向精確定位，使得下電路板30處于本體內(nèi)適當(dāng)?shù)目v向位置，其中下電路板的端部和安裝于下電路上的部件位于用于緊密地裝配在本體16內(nèi)的位置。每個(gè)基座10用于連接到引腳對(duì)46和50的過程現(xiàn)場(chǎng)總線。ー個(gè)接地總線57向基座上的ー個(gè)隔離模塊14供DC電流。另ー DC總線57向基座上的另ー隔離模塊供DC電流。隔離總線57延伸經(jīng)過安裝于DIN導(dǎo)軌上的所有基座10。通過連接到一個(gè)基座10內(nèi)的兩對(duì)電源接觸引腳54的導(dǎo)線來向這些總線供DC電源。由總線57所供電的DC電壓可通常在約18伏特到約30伏特的范圍內(nèi)變化。此電壓由于現(xiàn)場(chǎng)總線之外的因素而變化。模塊14隔離并調(diào)節(jié)輸入電壓以產(chǎn)生約28伏特的穩(wěn)定DC輸出電壓。結(jié)合來自兩個(gè)模塊14的輸出電壓，且正極電壓輸出通過ー個(gè)解耦電感器68饋送，而接地或負(fù)極電壓輸出通過另ー解耦電感器68饋送。然后，這些輸出饋送到與現(xiàn)場(chǎng)總線配線相連的引腳46和50?；系拿總€(gè)隔離模塊14具有獨(dú)立于基座上的另ー隔離模塊而向連接到基座10的現(xiàn)場(chǎng)總線完全供電的足夠容量。這意味著基座10上的兩個(gè)隔離模塊14中的ー個(gè)的失效將不影響由基座所用的現(xiàn)場(chǎng)總線的操作。另ー隔離模塊將自動(dòng)供電以操作現(xiàn)場(chǎng)總線。同樣，模塊14可以是熱交換的。每個(gè)模塊14包括常閉的故障繼電器，該故障繼電器連接到基座10上另ー模塊內(nèi)的繼電器以及安裝于DIN導(dǎo)軌12上另一基座10上的模塊內(nèi)的類似繼電器。通過繼電器接觸焊盤62和相鄰基座10上的橋接連接器連結(jié)焊盤62進(jìn)行繼電器之間的連接。在隔離模塊14失效且ー個(gè)故障繼電器斷開的情況下，基座10上剩余的模塊將繼續(xù)用于現(xiàn)場(chǎng)總線，并將致動(dòng)警報(bào)，以向操作者警示故障并啟動(dòng)失效模塊14的調(diào)查和更換。警報(bào)將呈操作者面板上或控制站處 的閃光燈或指示件的形式。
權(quán)利要求
1.一種用于過程現(xiàn)場(chǎng)總線的基座，所述基座包括成對(duì)的長(zhǎng)形并排塑料殼體，所述殼體連結(jié)在一起以形成本體，所述本體具有帶有相對(duì)側(cè)部的長(zhǎng)形內(nèi)部空間、沿所述內(nèi)部側(cè)部延伸的成對(duì)相對(duì)的平行上電路板凹槽以及在所述上電路板下方、沿所述內(nèi)部側(cè)面部延伸的成對(duì)相對(duì)的平行下電路板凹槽；一體式電路板組件，所述電路板組件包括上電路板、位于所述上電路板下方的下電路板以及連結(jié)到所述上和下電路板以使所述電路板相對(duì)于彼此保持間隔開、平行且固定的間隔件，每塊電路板具有相対的和平行的邊緣，其中，所述上電路板的所述邊緣位于所述上電路板凹槽內(nèi)，所述下電路板的所述邊緣位于所述下電路板凹槽內(nèi)；位于所述電路板邊緣中的ー個(gè)處的第一對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件和位于所述凹槽中的一個(gè)處的第二對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件，且所述第一和第二對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件彼此配合；用于建立與過程現(xiàn)場(chǎng)總線的電連接的、所述電路板組件上的第一接觸元件；以及用于建立與用于所述現(xiàn)場(chǎng)總線的DC電源的電連接的、所述電路板組件上的第二接觸元件；其中所述凹槽使所述電路板組件在所述本體內(nèi)垂直對(duì)準(zhǔn)，并且所述對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件使所述電路板組件在所述本體內(nèi)水平對(duì)準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求I所述的基座，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件包括第一凹口和第一肋部，所述第一肋部延伸到所述第一凹ロ內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的基座，其特征在干，包括位于所述上電路板的邊緣內(nèi)的第二凹ロ以及位于接納所述上電路板的所述邊緣的所述凹槽內(nèi)的第二肋部，所述第二肋部延伸到所述第二凹口內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的基座，其特征在干，所述第一接觸元件和第二接觸元件位于所述下電路板上，且所述第二接觸元件在所述下電路板的ー個(gè)端部處。
5.如權(quán)利要求4所述的基座，其特征在干，包括位于所述下電路板上的第一和第二DC率禹合電感器。
6.如權(quán)利要求5所述的基座，其特征在于，所述第一和第二DC耦合電感器沿所述下電路板間隔開。
7.如權(quán)利要求3所述的基座，其特征在于，包括用于對(duì)從所述第二接觸元件供給到所述第一接觸元件的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的隔離模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的基座，其特征在于，所述隔離模塊位于所述上電路板上。
9.如權(quán)利要求8所述的基座，其特征在于，包括位于所述上電路板上的第二隔離模塊。
10.如權(quán)利要求9所述的基座，其特征在于，所述隔離模塊并排地位于所述上電路板上。
11.如權(quán)利要求I所述的基座，其特征在于，包括DIN導(dǎo)軌鉤部和DIN導(dǎo)軌閉鎖件。
12.一種用于過程現(xiàn)場(chǎng)總線的基座，所述基座包括； 具有形成內(nèi)部空間的兩個(gè)相對(duì)構(gòu)件的中空本體,所述本體具有相對(duì)的內(nèi)部側(cè)壁和沿每個(gè)內(nèi)部側(cè)壁延伸的第一凹槽，所述凹槽橫貫所述本體內(nèi)部彼此相對(duì)并彼此平行地延伸； 所述凹槽中的ー個(gè)凹槽處的第一對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件； 所述中空本體內(nèi)的一體式電路板組件，所述電路板組件包括上電路板、平行于所述上電路板延伸的下電路板和用于將所述電路板固定起來的間隔/緊固構(gòu)件，以及用干與現(xiàn)場(chǎng)總線電連接的第一接觸元件、用干與用于所述現(xiàn)場(chǎng)總線的電源電連接的第二接觸元件和所述第一接觸元件和第二接觸元件之間的解耦電感器裝置，其中一塊電路板具有相対的平行電路板邊緣，且第二對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件位于所述電路板邊緣中的一個(gè)處，所述電路板邊緣裝配到所述凹槽內(nèi)以防止所述電路板組件沿垂直于所述凹槽的方向運(yùn)動(dòng)，且所述對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件彼此配合以防止所述電路板組件沿所述凹槽方向運(yùn)動(dòng)， 其中兩塊電路板都定位在所述中空本體內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12所述的基座，其特征在于，每個(gè)相對(duì)構(gòu)件包括中空殼體。
14.如權(quán)利要求12所述的基座，其特征在于，每個(gè)相對(duì)構(gòu)件包括平行于所述第一凹槽延伸的第二凹槽，且另一電路板的所述邊緣延伸到所述第二凹槽內(nèi)。
15.如權(quán)利要求12所述的基座，其特征在于，所述第一對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件包括所述ー個(gè)凹槽內(nèi)的肋部，且所述第二對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件包括位于所述一個(gè)電路板邊緣內(nèi)的凹部，所述肋部延伸到所述凹部?jī)?nèi)。
16.如權(quán)利要求12所述的基座，其特征在于，所述本體包括用于隔離模塊的模塊凹部，所述第一電路板與所述凹部相鄰，所述隔離模塊位于所述模塊凹部?jī)?nèi)并安裝于所述第一電路板上，所述隔離模塊調(diào)節(jié)供給到所述第一接觸元件的功率。
17.如權(quán)利要求12所述的基座，其特征在于，所述下電路板沿所述內(nèi)部空間的長(zhǎng)度延伸并具有相對(duì)端部，所述第一接觸元件和所述第二接觸元件位于所述下電路板的所述端部上。
18.如權(quán)利要求17所述的基座，其特征在于，包括位于所述下電路板上、在所述上電路板ー側(cè)的兩個(gè)解耦電感器，以及位于所述上電路板上的隔離模塊。
19.一種用于過程現(xiàn)場(chǎng)總線的基座，所述基座包括； 具有形成內(nèi)部空間的兩個(gè)相對(duì)構(gòu)件中空本體； 位于所述中空本體內(nèi)的一體式電路板組件，所述電路板組件包括上電路板、平行于所述上電路板延伸的下電路板、用于將所述電路板固定起來的間隔/緊固構(gòu)件，以及用干與現(xiàn)場(chǎng)總線電連接的第一接觸元件、用干與用于所述現(xiàn)場(chǎng)總線的電源電連接的第二接觸元件和所述第一和第二接觸元件之間的解耦電感器裝置； 所述電路板中的ー塊與ー個(gè)相對(duì)構(gòu)件之間的第一連接件，以使所述組件垂直地定位在所述內(nèi)部空間內(nèi)， 所述電路板中的ー塊與ー個(gè)相對(duì)構(gòu)件之間的第二連接件，以使所述組件水平地定位在所述內(nèi)部空間內(nèi)， 其中兩塊電路板都垂直地和水平地位于所述內(nèi)部空間內(nèi)且所述接觸元件在用以使現(xiàn)場(chǎng)總線配線與電源配線配合的期望位置處。
20.如權(quán)利要求19中所述的基座,其特征在于,一個(gè)連接件包括一個(gè)相對(duì)構(gòu)件的內(nèi)表面上的凹槽或ー個(gè)相對(duì)構(gòu)件的所述內(nèi)表面上的突起部。
21.如權(quán)利要求19中所述的基座，其特征在于，所述第一連接件和第二連接件位于所述相同的電路板處。
22.如權(quán)利要求19中所述的基座，其特征在于，所述第一連接件和第二連接件位于所述上電路板處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模塊化的DIN導(dǎo)軌安裝基座，該基座包括由塑料殼體構(gòu)成的兩件式本體和具有兩塊垂直間隔開的電路板的一體式電路板組件。電路板的邊緣裝配到形成于殼體的內(nèi)表面上的內(nèi)部凹槽內(nèi)以將組件垂直定位在殼體內(nèi)。設(shè)置在殼體內(nèi)的凹槽內(nèi)的對(duì)準(zhǔn)肋部延伸到在該凹槽內(nèi)的電路板邊緣內(nèi)形成的凹部，以沿凹槽將該組件縱向地定位在本體內(nèi)。
文檔編號(hào)H05K5/02GK102695386SQ20121009303
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者M·A·科雷爾, T·L·巴伯 申請(qǐng)人:鳳凰通訊發(fā)展及制造股份有限公司