[实用新型]一种M-BUS总线本质安全栅

说明书

技术领域

本实用新型属于电子设备技术领域，具体涉及一种非本安设备与本安设备之间的安全栅，其符合M-BUS总线标准，工作在易燃易爆危险区的M-BUS从站可通过本安全栅连接到M-BUS主站，组成本质安全防爆系统。

背景技术

M-BUS（Meter-BUS，EN1434-3）是消费类仪表国际通行标准。是一种经济实惠的现场总线，具有良好的开放性，其拓扑结构为总线结构，采用普通的两芯电缆连接，同时完成电源供电和数据通信的功能，在连接时不用区分极性，可按照任意拓扑结构布线施工，其施工成本和难度大大下降。

M-BUS总线电气接口应符合下列要求：

在从站由主站供电时，每个从站获得不大于2mA的电流，主站驱动能力应不小于64个从站。

主站至从站的信息传输是通过电平变化的方式来实现的。传号（逻辑电平为“1”）时：总线电压比空号时的总线电压大于10V，且总线电压小于等于42V；空号（逻辑电平为“0”）时：总线电压应大于12V。

从站至主站信息传输是通过从站电流大小的变化来实现的。传号（逻辑电平“1”）时：传号电流为0mA～1.5mA；空号（逻辑电平“0”）时：空号电流为在传号电流值的基础上增加约11mA～20mA；总线空闲时，主、从站应保持传号状态。

安全栅又称安全保持器，是接在安全区的非本质安全电路和危险区的本质安全电路之间，能在安全区和危险区之间双向转递电信号，并可限制因故障引起的安全区向危险区的能量转递，将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内的装置。

本质安全型安全栅应用在本安防爆系统的设计中，它是安装于安全场所并含有本安电路和非本安电路的装置，电路中通过限流和限压电路限制了送往现场本安回路的能量，从而防止非本安电路的危险能量串入本安电路，它在本安防爆系统中称为关联设备，是本安系统的重要组成部分。一般安全栅有齐纳式、隔离式。

齐纳式安全栅，电路中采用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的能量。

隔离式安全栅，采用了将输入、输出以及电源三方之间相互电气隔离的电路结构，同时符合本质安全限制能量的要求。

在M-BUS总线系统中，主站为非本安设备位于安全区，从站为本安设备位于危险区，需要主站和从站之间设置符合本安要求的安全栅，其要符合M-BUS总线标准，不能影响主从站的工作和之间的通信。

现有的安全栅应用在M-BUS总线上，存在以下不足：

1、齐纳式安全栅，较大的限流电阻，过大的电压降导致总线供电不足，降低驱动从站的能力；内部电路不符合M-BUS总线标准，使主从站不能正常工作或主从站不能通信；在故障时，需要更换熔丝或安全栅，操作极不方便，增加维护成本。

2、隔离式安全栅，输出供电能力较差导致驱动从站数量减少或通信距离降低；不符合M-BUS总线标准，应用在M-BUS总线上时，影响主站与从站之间的通信。

发明内容

本实用新型的一个目的是弥补现有技术的不足，提供一种M-BUS总线本质安全栅，可对M-BUS总线输入进行多级限压和过流保护，输出端符合本质安全要求，其符合M-BUS总线标准并能用于M-BUS总线上。

本实用新型的另一目的是对M-BUS总线通道数量进行扩展，一个主站可轮流驱动多条M-BUS总线，扩展了M-BUS总线系统的容量，降低了设备成本。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种M-BUS总线本质安全栅，所述总线本质安全栅连接在M-BUS总线系统的主站和从站之间；其特征在于，所述总线本质安全栅包括依次连接的下述电路：

输入级，实现M-BUS总线输入的极性转换，并限制M-BUS总线的短路电流；

保护级                                                ，包括限压电路和过流保护电路，其输入端连接所述输入级的输出端，该保护级的输出端连接保护级的输入端；

保护级，所述保护级与所述保护级顺次连接，所述保护级也包括一限压和过流保护电路，与所述保护级一起构成M-BUS总线的冗余保护。

如果M-BUS总线需要一个以上的通道，则所述M-BUS总线本质安全栅还进一步包括输出级，该输出级的输入端连接所述保护级的输出端，所述输出级为组合电子开关矩阵或机械开关矩阵，是一个通道数量扩展电路，实现从一个通道到多个通道的扩展，增加驱动从站的数量。当然，如果只需要一个通道，可不要此级。