查实和调整设备耦合器的电流限制的方法和执行它的电路.pdf

提供一种对于在分布式物理位置处安装于电路的干线上的多个设备中的每一个查实电流限制的方法，其中，所述设备耦合器中的每一个能够服务于与其连接的一个或更多个支线，并且其中，所述干线具有总干线电流和已知的电阻成分，该方法包括以下的步骤：a)查实电路的物理特性，包含：i)所述设备耦合器沿所述干线的长度安装于所述干线上的次序；ii)各设备耦合器服务于与其连接的一个或更多个支线所需要的负载电流；以及，iii)由其电阻成分导致的干线的所述部分中的每一个的电压降，该电压降与其物理长度和由干线的该部分所服务的各设备耦合器的组合负载电流成比例；b)根据预先确定的容限意向，计算各设备耦合器的电流限制，该电流限制比所述负载电流大；c)通过从所述总干线电流扣除在所述次序中先于该设备耦合器的各设备耦合器的电流限制以及由先于该设备耦合器的干线的所述部分中的每一个的所述电压降导致的电流的相应减少，计算各设备耦合器可用的中间干线电流；和d)调整所述电流限制使得没有一个超过相应设备耦合器可用的中间干线电流。

1.  一种对于在分布式物理位置处安装于电路的干线上的多个设备耦合器中的每一个查实电流限制的方法，其中，所述设备耦合器中的每一个能够服务于与其连接的一个或更多个支线，并且其中，所述干线具有总干线电流和已知的电阻成分，该方法包括以下的步骤：
a)查实电路的物理特性，包含：i)所述设备耦合器沿所述干线的长度安装于所述干线上的次序；ii)各设备耦合器服务于与其连接的所述一个或更多个支线所需要的负载电流；和iii)由其电阻成分导致的干线的所述部分中的每一个的电压降，该电压降与其物理长度和由干线的该部分所服务的各设备耦合器的组合负载电流成比例；
b)根据预先确定的容限意向，计算各设备耦合器的电流限制，该电流限制比所述负载电流大；
c)通过从所述总干线电流扣除在所述次序中先于各设备耦合器的每个设备耦合器的电流限制以及由先于该设备耦合器的干线的所述部分中的每一个的所述电压降导致的电流的相应减少，计算各设备耦合器可用的中间干线电流；和
d)调整所述电流限制使得没有一个超过相应设备耦合器可用的中间干线电流。

2.  根据权利要求1所述的查实电流限制的方法，其中，步骤d)包含识别具有超过其可用中间干线电流的电流限制的任何设备耦合器，并且，或者将该设备耦合器的电流限制减小到等于或小于其可用的中间干线电流，或者通过减小其上游和/或下游的一个或更多个不同的设备耦合器的电流限制来增大其可用的中间干线电流以使其等于或大于该设备耦合器的电流限制。

3.  根据权利要求1所述的查实电流限制的方法，其中，所述电路还包括电源和电流分布控制机构，
其中，步骤a)包含各设备耦合器和所述电源测量所述干线的电流和/或电压并然后向所述电流分布控制机构传达所述测量，并且，在各设备耦合器的情况下，还向所述电流分布控制机构传达该设备耦合器服务于与其连接的一个或更多个支线所需要的所述负载电流，
其中，步骤a)包含电流分布控制机构通过根据降低的大小依次进行所述测量来查实所述设备耦合器安装于所述干线上的所述次序，以及
其中，步骤a)包含：电流分布控制机构通过从由一个设备耦合器的上游的设备耦合器提供的测量扣除由一个设备耦合器提供的测量或者在所述次序中的第一设备耦合器的情况下扣除由所述电源提供的测量，来查实由其电阻成分导致的干线的所述部分中的每一个的电压降。

4.  根据权利要求1所述的查实电流限制的方法，其中，步骤a)还包含电流分布控制机构通过组合在一个设备耦合器之前的所有设备耦合器的负载电流以确定由其下游的干线的部分承载的部分电流，然后根据由所述电压降和所述部分电流导致的其相应的电流减小计算干线的该部分的物理长度，来查实干线的所述部分中的每一个的物理长度。

5.  一种对于在分布式物理位置处安装于电路的干线上的多个设备耦合器中的每一个调整电流限制的方法，其中，所述设备耦合器中的每一个能够服务于与其连接的一个或更多个支线，其中所述干线具有总干线电流和已知电阻成分，其中所述设备耦合器沿所述干线的长度依次安装于所述干线上，由此将所述干线分成在所述设备耦合器之间延伸的部分，其中的每一个具有由其电阻成分导致的电压降，其中所述设备耦合器中的每一个包含根据权利要求1～4中的任一项的方法查实的可调整的电流限制，该方法包括以下的步骤：
a)或者有意通过连接或断开支线或者无意地通过故障改变目标设 备耦合器服务于与其连接的一个或更多个支线所吸取的负载电流；
b)查实由其电阻成分导致的干线的所述部分中的每一个的修改电压降，该电压降与其物理长度和由干线的该部分所服务的各设备耦合器的经改变的组合负载电流成比例；
c)通过从所述总干线电流扣除在所述次序中先于各设备耦合器的每个设备耦合器的设备耦合器电流限制以及由先于该设备耦合器的干线的所述部分中的每一个的所述电压降导致的经修改的电流相应减少，计算各设备耦合器可用的经修改的中间干线电流；和
d)调整所述电流限制使得没有一个超过相应设备耦合器可用的中间干线电流。

6.  根据权利要求5所述的调整电流限制的方法，其中，在各情况下，设备耦合器的负载电流与电流限制之间的差异是过剩电流，其中步骤a)包含增大所述目标设备耦合器服务于与其连接的一个或更多个支线所吸取的负载电流，并且其中步骤d)包含通过向其分配过剩电流的全部或一部分来增大所述目标设备耦合器可用的中间干线电流。

7.  根据权利要求6所述的调整电流限制的方法，当从属于权利要求3时，其中在步骤a)中，所述目标设备耦合器向所述电流分布控制机构传达负载电流的所述增大，并且其中步骤d)包含所述电流分布控制机构根据预先确定的重新分配意向依次调整所述设备耦合器电流限制中的一个或更多个以向所述目标设备分配过剩电流的全部或一部分。

8.  根据权利要求5所述的调整电流限制的方法，当从属于权利要求3时，其中所述电流分布控制机构包含根据优先级将所述设备耦合器的支线分级的支线层级，其中步骤a)包含将所述目标设备耦合器的负载电流需求增大到大于所述目标设备耦合器的电流限制的水平， 并且其中在步骤d)中，所述电流分布控制机构增大所述目标设备耦合器的电流限制，以通过减活在所述支线层级中分级低于所述目标设备耦合器的一个或更多个支线的所述目标设备耦合器的或其它设备耦合器的一个或更多个支线，来适应负载电流需求的所述增大。

9.  根据权利要求5所述的调整电流限制的方法，其中，步骤a)包含通过从所述目标设备耦合器断开所有支线将所述目标设备耦合器吸取的负载电流减小到零，并且其中，在步骤b)～d)中不考虑所述目标设备耦合器。

10.  一种电路，包括：
电源、干线、在分布式物理位置处安装于所述干线上的多个设备耦合器、以及用于执行权利要求1～9中的任一个的方法的电流分布控制机构，
其中，所述设备耦合器中的每一个能够服务于与其连接的一个或更多个支线，并且包含可电子方式调整的电流限制，
其中，所述干线具有总干线电流和已知的电阻成分，其中所述设备耦合器沿所述干线的长度依次安装于所述干线上，由此将所述干线分成在所述设备耦合器之间延伸的部分，其中的每一个具有由其电阻成分导致的电压降，
其中，所述电流分布控制机构包含填充有执行了权利要求1的方法之后的数据的数据库，所述数据包含：i)所述设备耦合器沿所述干线的长度安装于所述干线上的次序；ii)各设备耦合器服务于与其连接的一个或更多个支线所需要的负载电流；iii)由其电阻成分导致的干线的所述部分中的每一个的电压降，该电压降与其物理长度和由干线的该部分所服务的各设备耦合器的组合负载电流成比例；iv)各设备耦合器可用的中间干线电流；和v)各设备耦合器的电流限制，根据预先确定的容限意向，该电流限制大于所述负载电流，并且也不超过其可用的中间干线电流，
并且其中，在由所述设备耦合器中的一个提出的电流要求变化的情况下，所述电流分布控制机构适于调整所述设备耦合器中的一个或更多个的电流限制以适应电流需求的所述变化。

11.  根据权利要求10所述的电路，其中，所述电流分布控制机构包含所述多个设备耦合器中的一个或更多个。

12.  根据权利要求10所述的电路，其中，所述电流分布控制机构包含管理电子器件。

查实和调整设备耦合器的电流限制的方法和执行它的电路
本发明涉及具体但不专门用于二导线分布式控制系统中的查实和调整设备耦合器的电流限制的方法以及用于执行这些方法的电路。
在用于控制和监测多个设备的许多工业设置中使用两个分布式控制系统。这些系统在特定的协议下操作，这些协议的一个例子是Fieldbus。它是用于实时分布式控制的一类工业计算机网络协议的名称，现在被标准化为IEC61158。复杂的自动化工业系统，例如，燃料提炼厂，通常需要有组织的层次的控制器系统起作用。在该层次中，存在操作员可监测或操作系统的顶部的人机界面(HMI)。它一般通过非时间关键的通信系统(例如，Ethernet)与可编程逻辑控制器(PLC)的中间层链接。控制链的底部是Fieldbus，它链接PLC与诸如传感器、致动器、电动机、控制灯、开关、阀和接触器的实际工作的部件。Fieldbus通常是向场部件提供功率和通信两者的二导线组合功率和数据网络。
Fieldbus常用于固有安全环境中，例如，易燃气氛，特别是气体族类别IIC氢气和乙炔以及以下，例如，用于气体和/或灰尘的气体族IIB和IIA。在典型的组合二导线Fieldbus电力和通信电路中，存在电源、一些类型的固有安全屏障、引出到现场中的干线部分、在分布式物理位置处安装于干线上的若干设备耦合器和与各设备耦合器连接的一个或更多个支线(spur)，在这些支线中的每一个上，安装了一个或更多个现场仪器。干线和支线一起形成“区段(segment)”。固有安全屏障将电路分成固有安全侧和非固有安全侧。电源、PLC和其它系统，比如测量电路和网络硬件的物理层属性的物理层诊断模块，以及正在使用的物理软件或协议的一部分，位于电路的非固有安全侧，通常处于控制室内。干线、设备耦合器、支线和现场仪器位于现场外的固有安全侧。但是，在普通的非固有安全环境中以及在没有任何固 有安全屏障的情况下，也能够使用Fieldbus或者任何其它类似的二导线协议。
在任何二导线区段中，在位存在电流限制，这些电流限制用于防止任何设备耦合器或支线在短路或开路的情况下吸取太多的电流。这在固有安全系统中是至关重要的，原因是电流限制用于防止短路或开路形成易燃电弧。但是，这种系统还防止区段在有故障的情况下失效，原因是故障可与特定的支线隔离，并且防止整个区段毁坏。这通常用有源设备耦合器内的电流限制保护电子器件实现这一点，该电流限制保护电子器件用于在特定支线上出现故障的情况下完全隔离或者限制特定支线中的电流。这样的电流限制设备通常包括一系列的半导体器件和电流感测/驱动电路。所述电路监测支线上的电流，并且，如果它作为在支线上出现的短路的结果达到断路水平(trip level)，那么半导体被切换以限制电流，并且防止故障影响区段的剩余部分。所述电路或者以矩形的方式工作并且变为高阻抗以将电流限制到断路水平自身并且在特定的时间周期内使其保持在那里，或者它以返送(foldback)的方式工作，并且将电流限制到低水平，由此有效地使支线与区段的剩余部分隔离。
当存在疏忽的电缆制作时，或者如果设备自身失效到短路状态(这种失效可源自电子部件失效或者甚至仪器外封壳的溢流)，那么可出现这样的故障。电流限制电子器件防止任何这种故障使干线短路。当设备被断开时或者当在例行维护和校准中出现错误时，也可出现短路，因此，电流限制电子器件用作保护并且允许在有源支线上实施例行工作，使得其危险性不影响电路的其它部分。
当初始设计二导线系统时，各支线和设备耦合器的负载电流在理论上是已知的，因而，向干线提供给定量的功率，以满足这些要求。但是，面对任何现有或将来二导线系统的问题是，由于区段上某处的任何过电流要求超过设计，可能出现失效，并且，该失效然后导致区段别处的特定点处的供给电压低于需要的设备输入电压，从而导致设备失效。电路设计可能常常与实际应用不同，特别地，负载可能比初 始计算高。另外，虽然电路可被设计为适应一个支线故障，但是，可能不能同时适应两个或更多个故障。这种故障可能是疏忽的，诸如短路等，但它们常常是由非预定或未控制的设备加载导致的。
这是面向任何二导线系统的问题，虽然它简单或冗余。常规的解决这种在现有区段上出现的问题的方式是，将其停电并且重新启用它。在许多情况下，这导致许多控制循环的损失和昂贵的停机时间。
作为替代方案，当初始设计电路时，可以提供更大的余量，以适应这种故障或意外的负载。但是，该更大的余量的代价是电缆长度和/或容量。经典的Fieldbus系统仅允许一个过载支线的故障，当系统例如操作安全系统时，或者，在存在多达32个支线或设备的情况下(这增大同时故障的风险)，这产生太大的风险。但是，增大余量使得这种系统非常低效。
仅向整个网络供给一个电压电平的替代性选项也是低效的，原因是它会伴随恒定电流负载需要低负载。
图1示出本发明的第三方面的实施例，在后面完全解释它，但它也示出以上提到的二导线网络的类型，并且，为了理解其相关特性中的一些，可以参照它。在图1中，二导线Fieldbus系统基于具有一个或更多个网关2a和2b、简单或冗余干线3a和3b、以及简单或冗余状态变量(选项)电源4a和4b的开放简单或冗余TCP/IP(因特网协议)系统1。安装于干线3a上的是一个或更多个通信设备耦合器9a、9b和9n，在各情况下，通过支线电缆11服务于一个或更多个场设备8。将理解，图1所示的不是限制，并且，可存在更多的设备耦合器以及与其连接的更多的支线。还能够使单个支线或设备直接而不是通过设备耦合与干线3a连接。在已知的布置中，设备耦合器9a、9b和9n会包括针对任何支线过电流的静止电路保护。
在大多数的Fieldbus系统中，干线3a、3b是最长的电缆，并且，对于二导线Fieldbus系统，它至少在电源端处取得整个负载电流。因此，沿着包含分布式或中心化的设备耦合器的给定长度的干线，存在由电缆的电阻成分导致的电压降，该电压降与流过其中的电流成比例。
通过分布系统，最接近电源4a的电缆部分5使最高电压下降，原因是它承载总电流(/9a+/9b+/9n)。但是，该电压降在下一部分6上成比例地下降，原因是它承载较少的电流(/9b+/9n)。类似地，电压降进一步在承载最小电流(/9n)的最后部分7上减小。
实际上，总电流(/9a+/9b+/9n)是可为静态或动态的任何变量的组合。所述变量包含静态或动态的设备负载、设备故障电流或支线电缆短路。不管什么情况，重要的是对各参与的成分提供最小的输入电压。将理解，该电压依赖于任何设备的特定电流、设备耦合器或者电路中的其特定位置处的故障。例如，添加到设备耦合器9n的附加的100mA会导致对于设备耦合器9n的输入电压降低到最小需要电压以下，而添加到设备耦合器9a的相同的100mA不会导致对于设备耦合器9n的输入电压降低到最小需要电压以下。这是由于基于电缆长度的电缆的电流-电阻-电压(V/IR)特性。(参见图5和伴随的以下进一步解释这种现象的描述。)
如果部分5、6和7的长度相等且各设备耦合器9a、9b和9n吸取相同的电流，那么会在该布局中的设备耦合器9n处看到最低的电压。在将所有三个设备耦合器9a、9b和9n放在部分7的端部处的一个中心点处的替代性布局中，不会是这种情况。因而，所示这样的系统是更功率高效的。
当初始设计区段时，考虑上述的因素，然后，计算什么电流和电压将处于区段的不同的部分处。通常通过计算机仿真器/计算器执行它(区段设计检查)，或者可手动执行它。但是，在各情况下，仅可考虑理论预期的工作条件，并因此外推最大电流限制。另外，只能适应给定数量的理论短路故障。
作为该方法的结果，电路设计常常是不准确的，并且通常基于保守的风险因素。换句话说，为了减少失效的风险，将比所需的容限大的容限设计到系统中，这导致利用不足。
并且，伴随越来越复杂的系统被引入到Fieldbus(或类似)场所中，这些类型的计算变得更困难，并且数据输入变得耗费更多的时间。
在任何情况下，一旦系统实际就位且出现初始计算没有想到的意外的操作条件、故障或劣化，这些计算不再适用，这因此导致区段失效。
即使当区段被很好地设计且可应对许多意外的变化时，它仍然易于受到过载和失效的影响，即使加入支线故障保护。即使当设置冗余干线时，除非它具有负载分担能力，否则这也将不提供任何保护。至少，假定一个电源失效，系统必须能够在简单的模式中运行。
还要考虑设备涌入。设备涌入电流是由将支撑系统充电以应对诸如设备熄灭和设备附着要求的需要导致的。阻挡涌入是已知的，但这需要附加的复杂的电子器件。作为替代方案，电源可被配置为应对总的初始化(系统通电)，使得所有的负载同时要求充电电流。可通过增大电源的电涌能力实现这一点。但是，这也是有代价的，原因是仅有的使用它的时间是在初始化时，在这之后，区段将被恒定地通电几个月，在该时间，电源将以减少的电流运行。
可出现的另一问题是，在一些区段中，负载高，但电缆短。这意味着，为了恒定电流负载和给定固定最大电压的恒定电压供给，可在设备耦合器处存在过剩电压。该电压可以超过20V。如果电源被设定为48V且电流为1A，那么功率为48瓦特。在80％效率处，功率损失为9.5瓦特。但是，如果电源只需要在28V处运行，那么功率损失将为28×1×0.2＝5.5瓦特，即，可能节省4瓦特和约50％。
又一问题是，当系统冗余时，比如图1所示，操作高于需要的电流限制或者松开设定点(trip set point)以提供更大的余量可能是不希望的，原因是，它可允许一些破坏性故障继续。故障可表现破坏性或间歇性的故障特性，但是不松开电源，并且剩余的电源将开始或接管，从而使得故障保持。在大多数情况下，这可能不是问题，但它使得系统易于受影响。例如，需要400mA供给的区段无法通过在5A处触发的电源被理想地服务。同样地，如果在以后的日期系统需要扩展到800mA，那么使用500mA供给可能是无用的。
本发明意欲克服上述的问题中的一些。
因此，根据本发明的第一方面，提供一种对于在分布式物理位置处安装于电路的干线上的多个设备耦合器中的每一个查实电流限制的方法，其中，所述设备耦合器中的每一个能够服务于与其连接的一个或更多个支线，并且其中，所述干线具有总干线电流和已知的电阻成分，该方法包括以下的步骤：
a)查实电路的物理特性，包含：i)所述设备耦合器沿所述干线的长度安装于所述干线上的次序；ii)各设备耦合器服务于与其连接的所述一个或更多个支线所需要的负载电流；iii)由其电阻成分导致的干线的所述各部分中的每一个的电压降，该电压降与其物理长度和由干线的该部分所服务的各设备耦合器的组合负载电流成比例；
b)根据预定的容限意向，计算各设备耦合器的电流限制，该电流限制比所述负载电流大；
c)通过从所述总干线电流扣除在所述次序中先于该设备耦合器的各设备耦合器的电流限制以及由先于该设备耦合器的干线的所述部分中的每一个的所述电压降导致的电流的由此的减少，计算各设备耦合器可用的中间干线电流；和
d)调整所述电流限制使得没有一个超过相应设备耦合器可用的中间干线电流。
因此，本发明提供通过使用任何已知协议查实用于任何两导线或四导线区段的电流限制的方法，该方法基于实际使用要求而不是初始理论设计。它还允许设备耦合器被放在干线上的任何位置并且能够查实因此对它们可用的电流，原因是，由干线的上游部分的电压降导致的电流减小被考虑。另外，所述方法提供一种机构，由此，如果会是故障等的选择余量的预先确定的容限意向(rationale)太大且一个或更多个设备耦合器在该余量内在上游故障的情况下将缺乏电流，那么可因此减少电流限制以防止这种现象。因此，本发明的第一方面的方法是自调节区段的适当的电流限制的方式。
在本发明的一个版本中，步骤d)可包含识别具有超过其可用中间干线电流的电流限制的任何设备耦合器并且或者将设备耦合器的电 流限制减小到等于或小于其可用的中间干线电流，或者，通过减小其上游和/或下游的一个或更多个不同的设备耦合器中的一个的电流限制，增大其可用的中间干线电流使其等于或大于设备耦合器的电流限制。在第一情况下，设备耦合器基本上降级，这会要求一个或更多个支线减活，或者减少对其提供的余量。在第二情况下，为了在讨论的设备耦合器处提供需要的余量，降低在区段中的别处提供的余量。可仅通过几个上游设备耦合器处的小且相对不重要的余量的减少实现这一点，但是，其组合可能是明显的。
优选地，所述电路还可包括电源和电流分布控制机构，并且，步骤a)可包含各设备耦合器和所述电源测量所述干线的电流和/或电压并然后向所述电流分布控制机构传达所述测量，并且，在各设备耦合器的情况下，还向所述电流分布控制机构传达设备耦合器服务于与其连接的一个或更多个支线所需要的所述负载电流。并且，步骤a)可包含电流分布控制机构通过根据降低的大小依次进行所述测量查实所述设备耦合器安装于所述干线上的所述次序，并且，步骤a)还可包含电流分布控制机构通过从由其上游的设备耦合器提供的测量扣除由一个设备耦合器提供的测量或者在所述次序中的第一设备耦合器的情况下扣除由所述电源提供的测量，来查实由其电阻成分导致的干线的所述部分中的每一个的电压降。
因此，可通过与电流分布控制机构通信的设备耦合器自动执行本发明的第一方面的方法所要求的需要的事实的查实。该“机构”可以是能够执行这些通信和计算并存储需要的数据的任何电子设备或系统。它可存在于设备耦合器自身中的一个中，或者存在于与区段相关的单独的管理计算机中，或者存在于整个网络。
步骤a)还可包含电流分布控制机构，所述电流分布控制机构通过组合在一个设备耦合器之前的所有设备耦合器的负载电流以确定由其下游的干线的部分承载的部分电流，然后根据由所述电压降和所述部分电流导致的其相应的电流减小来计算干线的该部分的物理长度，来查实干线的所述部分中的每一个的物理长度。可通过使用收集的数 据执行该计算。
将理解，本发明的第一方面属于区段的初始设置阶段，但是，作为当环境改变时调整使用中的电流限制的方法，相同的发明概念也可找到应用。
因此，根据本发明的第二方面，提供一种调整在分布式物理位置处安装于电路的干线上的多个设备耦合器中的每一个的电流限制的方法，其中，所述设备耦合器中的每一个能够服务于与其连接的一个或更多个支线，其中所述干线具有总干线电流和已知电阻成分，其中所述设备耦合器沿所述干线的长度依次安装于所述干线上，由此将所述干线分成在所述设备耦合器之间延伸的部分，其中的每一个具有由其电阻成分导致的电压降，其中所述设备耦合器中的每一个包含根据所附权利要求1～4中的任一项的方法查实的可调整电流限制，该方法包括以下的步骤：
a)或者有意通过连接或断开支线或者无意地通过故障改变目标设备耦合器服务于与其连接的一个或更多个支线所吸取的负载电流；
b)查实由其电阻成分导致的干线的所述部分中的每一个的修改电压降，该电压降与其物理长度和由干线的该部分所服务的各设备耦合器的经改变的组合负载电流成比例；
c)通过从所述总干线电流扣除在所述次序中先于该设备耦合器的各设备耦合器的设备耦合器电流限制以及由先于该设备耦合器的干线的所述部分中的每一个的所述电压降导致的经修改的电流相应减少，计算各设备耦合器可用的经修改的中间干线电流；和
d)调整所述电流限制使得没有一个超过相应设备耦合器可用的中间干线电流。
因此，本发明的第二方面基本上包括在使用中应用变化的情况下重新计算设备耦合器电流限制。该变化可以是预定的一个，例如，设备的附着或拆卸，或者，它可以是疏忽的一个，例如，制造或清除故障。对于任何方式，假定变化是系统可适应的变化(与不能适应的变化相对，在这种情况下，会达到讨论的设备耦合器的电流限制，并且， 电路会保持在静止故障状态中)，则方法会基本上操作，如同区段是新的，并且，会重新查实适合的电流限制。
优选地，在各情况下，设备耦合器的负载电流与电流限制之间的差值可以是过剩电流，并且，当步骤a)包含增大(与减小相反)所述目标设备耦合器服务于与其连接的一个或更多个支线所吸取的负载电流时，步骤d)可包含通过向其分配过剩电流的全部或一部分增大所述目标设备耦合器可用的中间干线电流。基本上，这包括对在自调节方式中需要它的情况重新分配余量。
当设置电流分布控制机构时，步骤a)可包括所述目标设备耦合器向所述电流分布控制机构传达负载电流的所述增大，然后步骤d)可包含所述电流分布控制机构根据预先确定的重新分配意向依次调整所述设备耦合器电流限制中的一个或更多个以向所述目标设备分配过剩电流的全部或一部分。该重新分配意向可包括任何适当的因素，例如，阈值，在该阈值以下视为减少电流限制是安全的，在该阈值以上则不是。它可以是设备耦合器或者甚至特定的支线。
在本发明的一个版本中，电流分布控制机构可包含根据优先级将所述设备耦合器的支线分级的支线层级。当步骤a)包含将所述目标设备耦合器的负载电流需求增大到大于所述目标设备耦合器的电流限制的水平时，那么在步骤d)中，所述电流分布控制机构可增大所述目标设备耦合器的电流限制以通过减活分级低于所述支线层级中的所述目标设备耦合器的一个或更多个支线的其它设备耦合器或所述目标设备耦合器的一个或更多个支线来适应负载电流需求的所述增大。通过该系统，能够以牺牲其它为代价来保持区段上的重要设备。
因此，假如超过电流限制(或者尝试超过)，该系统选择性地限定哪些设备或支线会被关断以及哪些设备保持，并且，不能从别处获取备用容量(例如，系统正以所有允许电流限制被用完的容量工作)。该选项允许安全关键设备或控制循环继续，并且，较少的关键设备被关电。
例如，设备耦合器可具有附着设备的设备层级列表，在这里，一 些设备可以正在监测，并且，一些设备可被用于控制循环。但是，在控制循环中，一些要素可比其它要素重要，例如，为了支持填充控制阀会牺牲水平测量的箱体填充控制循环，在这里，测量的损失会以失效安全的方式启动控制阀关断。
同样，可存在包含加入规则的支线层级，在这里，即使由于别处的足够过剩而使得分配会是可能的，也可阻挡或阻止最后或者最新的附着，或者从层级系统要求允许。当出于这些目的与设备通信时，可直接从中获得其电流要求，或者，如果设备可传达其模型类型，那么可从数据库获得它。作为替代方案，系统可从其自身的区段设计记录向设备耦合器提供该数据。
在本发明的一个版本中，当步骤a)包含通过从目标设备耦合器断开所有支线将所述目标设备耦合器吸取的负载电流减小到零时，那么，在步骤b)～d)中，不考虑所述目标设备耦合器。
该特征的原因在于，如果希望适应端子短路、设备或辅助装置的偶尔附着那样的事项，或者，如果支线用于扩展或者用作故障变出的备用，那么没附着设备的支线仍可具有电流限制，并因此在方法中分配总干线电流。
常规上，所有设备耦合器包括具有使用开关或电势计的设定最大电流限制或可设定电流限制的支线短路保护。在所有情况下，这总是活动的，并且，即使有意或者偶然激活，也可用完总干线电流的配额。换句话说，它总是提供故障电势和过载电流电势。
但是，如上面提到的那样，通过本发明的方法，如果任何不使用的支线被探测，并且，如果支线不活动，那么它可被排除或减活。作为替代方案，可通过本地或远程手段或其它预先确定的手段手动或自动激活或减活它。
如果不活动的设备耦合器随后进入活动状态，那么或者通过设备的有意连接或者通过故障，可通过电流分布控制机构使得电流限制可用。它可以是事先允许的电流限制或者新协商的一个。例如，电流限制可以是20mA，但是新附着的设备实际上需要27mA。在这种情况下， 电流分布控制机构可通过减小一些其它部分的余量或者通过减小总系统包线余量来重新分布电流。换句话说，首先协商支线附着请求，然后分配电流限制，并且，该电流限制可以是自由的或者是从一个或更多个其它设备耦合器的过剩借取的。可完全传送或者逐渐增大对于新活动支线的电流。
如果通过去除设备使得活动设备耦合器或支线不活动，那么电流分布控制机构可保持先前的电流限制，或者，它可检测不存在附着的设备并然后减小电流限制，可能释放它以用于区段上的别处。这种功能可以是自动的并且根据设定意向操作，或者它可以被手动推翻。换句话说，支线或设备耦合器可被指示为释放其它系统的电流的配额，并然后被指示为关断。
总之，一旦系统被设定并且运行，那么任何设备附着或拆卸、或者隔离或组合的故障或电流过载将不导致区段以简单或冗余的方式失效。系统将因此分配电流，或者它反过来牺牲网络的特定部分。
将理解，可通过相应调整的电路自动执行本发明的第一和第二方面的方法，并且，这样的电路会包括与所述方法相同的发明概念。
因此，根据本发明的第三方法，电路包括：电源、干线、在分布式物理位置处安装于所述干线上的多个设备耦合器、以及用于执行后面的权利要求1～9中的任一个的方法的电流分布控制机构，
其中，所述设备耦合器中的每一个能够服务于与其连接的一个或更多个支线，并且，包含可电子方式调整的电流限制，
其中，所述干线具有总干线电流和已知电阻成分，其中，所述设备耦合器沿所述干线的长度依次安装于所述干线上，由此将所述干线分成在所述设备耦合器之间延伸的各部分，其中的每一个具有由其电阻成分导致的电压降，
其中，所述电流分布控制机构包含填充有执行权利要求1的方法之后的数据的数据库，所述数据包含：i)所述设备耦合器沿所述干线的长度安装于所述干线上的次序；ii)各设备耦合器服务于与其连接的一个或更多个支线所需要的负载电流；iii)由其电阻成分导致的干 线的所述部分中的每一个的电压降，该电压降与其物理长度和由干线的该部分所服务的各设备耦合器的组合负载电流成比例；iv)各设备耦合器可用的中间干线电流；和v)各设备耦合器的电流限制，根据预先确定的容限意向，该电流限制大于所述负载电流，并且也不超过其可用的中间干线电流，
其中，在由所述设备耦合器中的一个提出的电流要求变化的情况下，所述电流分布控制机构适于调整所述设备耦合器中的一个或更多个的电流限制以适应电流需求的所述变化。
如上面提到的那样，电流分布控制机构可以是能够执行这些通信和计算并存储必要的数据的任何电子设备或系统。它可包括所述多个设备耦合器中的一个或更多个，或者它可包含在别处托管的管理电子器件。
从所有以上描述将可以清楚地看出，本发明的三个方面通过直接或间接在电源与设备耦合器之间或者在设备耦合器自身之间设置通信程度来通过已知的二导线区段设计解决上述的问题，这提供自适应自调节或层级系统方法。
通信的目的是，不管在区段上出现什么，都确保在所有时间总是在各设备耦合器上存在足够的电压。
为了给出解释性的例子，如果两个设备耦合器附着于给定干线上，那么当第一次连接时，它们将相互或者通过管理计算机通信，以测试它们在干线上的相对位置。如上面提到的那样，它们可通过通过在它们的位置处取得绝对电流和/或电压测量并且比较它们来导出上游电阻以完成这一点。(作为其替代，或者与其结合，已知的差动电流可通过各设备耦合器被注入，例如，10mA或20mA，并且，通过使用dl/dV计算以查实附着它的部分的表观电阻并且外推它，注入前后的电压测量将清楚地指示设备耦合器的容量以及与其它设备耦合器的关系容量。这只需要是近似的，并且，它可被用于外推V-I曲线以限定其操作包线。)可以在具有或没有设备负载的情况下执行测量，但优选在全设备加载的情况下执行测量。当完成这一点时，可假定源电压 是什么，或者它可被预加载或者键入为变量。作为替代方案，实际的电压可通过电源被传送到设备耦合器。
从这一点，各设备耦合器知道其在干线上的位置以及各设备耦合器之间的电缆长度和其与电源之间的总长度。在该点处，各设备耦合器将获知它可取得什么负载电流，但是，它将不知道其它的正在采取或者更特别地将采取什么负载电流。但是，通过本发明的第一方面的方法，将提供该信息。两个设备耦合器中的每一个将获知另一个正采取什么负载电流并且还获知另一个的电流限制是什么。并且，如果这两个电流限制中的任一个将对设备耦合器中的一个具有限制性的影响，那么它们将能够相互限制或限制自身，以实现工作平衡。
一般地，根据将被设计为正确地工作的初始设计模板安装网络区段。因而，应存在非常少的误差和高度的余量。但是，导致问题的是电缆常常不为首先设计的确切长度，负载也不为确切的设计电流。通过本发明的第一方面的方法，各设备耦合器获知它在电缆上相对于其它设备处于什么位置，并然后可查实适当地调整的余量。
例如，如果设备耦合器A取100mA且设备耦合器B取200mA，那么会假定设备耦合器A可取150mA且设备耦合器B可取250mA。但是，设备耦合器A可处于电缆的端部处，并且，如果设备耦合器A取250mA而设备耦合器B也取250mA，那么设备耦合器A处的电压可低于最小输入电压。因此，为了解决两者的最佳总电流限制，对于任何给定的支线故障电流以及可能对于任何涌入电流，基于任何支线静态电流的绝对需要(配额)，设备耦合器A和B会一起执行迭代过程。
该电流限制是静止的，并且，它在开始不允许超过它的负载附着于给定的支线。但是，通过使用本发明的第二方面的方法，电流限制会在这种情况下被重新评定，并且，干线上的各设备耦合器的电流限制会被重新计算，以在可能的情况下跨着区段用足够的余量适应负载。
为了有利于本发明的第一和第二方面的方法，能够使用分层系统，该分层系统包含各设备耦合器的微观和宏观电力管理，并且，对于各 设备支线或者对于整个系统，任选地包含各电源。
关于微观电力管理，这可包括各设备耦合器内的自适应支线电流限制阈值。初始区段设计将包括各支线的缺省电流限制和/或总设备耦合器电流限制，并且，将首先使用这些电流限制。因此，当设备在设定过程中被附着于支线上时，根据设计应用自动自适应电流限制。如果设备可通信以评定其电流包线将是什么(允许其峰值电流，包含或者排除涌入)，那么可在该微观电力管理水平上修改电流限制。
一旦设备被附着，就将能够理解是否在设计的支线电流与实际支线电流之间存在任何差异，该差异对于一些支线可能较高，或者对于其它的较低。该差异可能是由于设备设计或类型的变化等。如果是这样，那么设备耦合器可通过微观电力管理方式自动抵消其支线之间的电流分布，同时保持设备耦合器的总体初始分配的输入电流。
另外，该微观管理过程可导致识别功率过剩。例如，如果设备耦合器被分配60mA的电流且它具有分别具有15mA的分配的两个支线，使得具有附加的10mA的余量，例如，对于各支线电流限制为25mA，那么，如果各设备实际仅对于相同的余量需要10mA，那么将存在20mA的过剩，这可被“库存”。
在各情况下，各支线将被分配给定的过剩电流，以允许通信、漂移和容限等，并且，该值可被事先限定，或者可以是可在需要时改变的缺省值。在该点处，在微观电力管理中，支线短路的数量、设备故障或设备过载不被考虑。
因此，各设备耦合器将基于实际的操作条件并且考虑任何可能的短路故障计算附着到它的各支线的分布电流和电流限制。
关于包含于本发明的第一和第二方面的方法中的宏观电力管理，它可包括自适应设备耦合器负载分布。一旦各设备耦合器执行了上述的微观电力管理，它就可与其它设备耦合器通信，以识别其在干线上的位置并且还传达它是否具有任何过剩“库存”电流。
如上面提到的那样，设备耦合器可通过获知几个变量并相互传达它们来识别它们在干线上的相对位置，这些变量包含i)电源电压；ii) 自身和其它参与的设备耦合器的输入电流；iii)输入电压。由此，各设备耦合器可基于计算的电缆的电阻计算其位置。(这可能不精确，原因是各设备耦合器可在另一支线上附着于干线上，但是，总体上的总电流是已知的，并且对于该支线的电流也会是已知的。)
各设备耦合器将可从这些获知允许它取得什么电流。但是，在能够通过针对区段的剩余部分的要求进行检查而计算为可接受之前，将不允许取得该电流。将从其它设备耦合器或电流分布控制机构获取允许。该过程可包括在微观电力管理阶段中识别的任何过剩电流的重新分布，并且，对于使区段工作，一个设备耦合器可将其过剩依次放弃给一个或更多个其它的设备耦合器。在这里可应用校正因子，例如，不能允许更接近电源的设备耦合器的100mA的过剩完全被最远离电源的点处的耦合器使用。另外，一旦设备耦合器放弃任何过剩，就可需要存在另一重新计算，以确保各设备耦合器仍至少接收它需要的最小输入电压。
作为以这种方式重新分布对于其它设备耦合器的任何过剩电流的替代，设备耦合器中的任一个可在其自身的支线之中分布任何过剩，或者，可以使用过剩以产生比该设备耦合器或者其特定支线中的任一个的初始区段设计高的余量。也可对已知将在某个时间点具有更高的需求的特定的设备保留过剩，以执行某些功能。同样，一些设备也可被驱动到睡眠模式中。
在所有情况下，一旦设备耦合器处于其电流限制上，它就不能改变它或者超过它，直到在向电流分布控制机构传达任何要求的变化之后被允许这样做，并且，已执行了本发明的第二方面的方法。可能通过在支线之间重新分布余量或支线，设备耦合器如果可能的话仍可根据其“微循环”在内部应对变化。还可根据其支线层级决定关断特定的支线，该支线层级根据优先级将设备耦合器的支线分级。该分级可被预先定义，但是它也可以是随机的，或者它可是自适应的并且与特定点处的支线要求有关。
简言之，本发明的第三方面的区段将具有3D操作包线上限。它 可在上限处或者在从上限算起的安全距离内工作。将在特定的设备耦合器之间决定线性或非线性电流分布。如果需要的话，也可存在手动推翻和重新分布电流的设施。
关于新设备与设备耦合器的支线的连接或者甚至新设备耦合器与区段的连接，电流分布控制机构可与其通信，以向其提供小的加入电流，该小的加入电流可来自任何识别的电流支线。但是，该电流允许必须被限制，原因是，如果由新连接的设备提出的电流要求太高，那么它可导致区段失效，而不管任何保护手段。例如，设备耦合器应只允许比方说5mA或10mA的加入电流。如果此时对于10mA不存在备用容量，那么可通过IP网络向安装者报告该信息。根据本发明的第二方面的方法，为了与所有参与设备耦合器和/或电流分布控制机构重新沟通电流限制，一旦被加入并且使用所述加入电流，新设备或设备耦合器就可然后向电流分布控制机构传达其最大工作电流。在它被赋予的电流限制的界限内，它也可评定其支线负载中的每一个并且每次附着一个支线，并且，它可因此调整各支线的设定点，直到电流限制被满足或者所有支线是活动的。
由于对于电压和电流来说能够通过使用本发明的方法测量沿电缆(通过推断)的任何损失，因此，为了进行能量监测和效率估计，也能够作为功率使用数据中转该信息，该信息然后可在IP网络被发送。
可通过各种方式执行本发明的三个方面，但是，现在将作为例子并且参照附图描述一个实施例，其中，
图1是根据本发明的第三方面的电路的示图，该电路可执行本发明的第一和第二方面的方法；
图2是图1所示的电源的示意图；
图3是图1所示的设备耦合器的示意图；
图4是图1所示的电路的布局层级的示意图；
图5是示出图1所示的电路的操作包线的示图；
图6是示出本发明的第一方面的方法的流程图；
图7是示出本发明的第二方面的方法的流程图。
图1示出根据本发明的第三方面的二导线Fieldbus区段的形式的电路。它包括冗余电源4a和4b的形式的电源、冗余干线3a和3b的形式的干线、在分布式物理位置处安装于所述干线3a上的多个设备耦合器9a、9b和9n和用于执行以下的权利要求1～9中的任一个的方法的电流分布控制机构10，该电流分布控制机构10存在于设置在设备耦合器9a、9b和9n中和电源4a中的电子器件中，并且在图1中由这些部件之间的虚通信线10示出。
如后面进一步描述的那样，所述设备耦合器9a、9b和9n中的每一个能够服务于以支线电缆11和附着到它的设备8的形式与其连接的一个或更多个支线，并且包括通过图3所示的设备电流限制管理器28设定的电气可调整电流限制。
干线3a具有总干线电流和已知的电阻成分，并且，设备耦合器9a、9b和9n沿长度依次安装于所述干线3a上，由此将所述干线3a分成在所述设备耦合器9a、9b和9n之间延伸的各部分5、6和7，这些部分中的每一个具有由其电阻成分导致的固有电压降。
电流分布控制机构10包含数据库13的形式的数据库，该数据库出于解释的目的位于设备耦合器9a中，但将理解，它可位于区段中或区段逻辑控制器中的任何位置。数据库13填充有执行了权利要求1的方法之后的数据，所述数据：在14处包含沿长度在所述干线3a上安装所述设备耦合器9a～9n的次序；在15处包含各设备耦合器9a～9n服务于与其连接的一个或更多个支线11所需要的负载电流；在16处包含由其电阻成分导致的干线5～7的所述部分中的每一个的电压降，该电压降与其物理长度和由干线3a的该部分5～7服务的各设备耦合器9a～9n的组合负载电流15成比例；在17处包含各设备耦合器9a～9n可用的中间干线电流；以及，在18处包含各设备耦合器9a～9n的电流限制，根据预先确定的容限意向，该电流限制比所述负载电流15大，并且也不超过其可用的中间干线电流17。该纯粹解释性的例子的预先确定的容限意向是20mA的余量或者负载电流15的25％，取两者中的较小者。将理解，它可能是不同的，并且，根据它服务的设备 8，所述意向可以是设备耦合器9a～9n特定的。
如在说明书的别处解释的那样，在由所述设备耦合器9a～9n中的一个提出的电流要求变化的情况下，所述电流分布控制机构10被调整，以调整所述设备耦合器9a～9n中的一个或更多个的电流限制18，以适应电流需求的所述变化。
图1示出电流分布控制机构10如何至少在附着于干线3a的设备耦合器9a～9n之间以及在设备耦合器9a～9n与电源4a之间延伸。将理解，它也可延伸到网关2a和2b和电缆网络1，因此它可延伸到更高的逻辑控制器(未示出)。
电流分布控制机构10促进的通信可以是有线的，或者它可以是无线的，哪个合适用哪个。根据如何在电子器件中查实电流分布控制机构，各参与设备9a-9n和4a可以是管理器和/或计算器和/或监测器/注射器和/或调整器。将理解，本领域技术人员可在位于所示的通信网络10中或附着于网络(未示出)的其它IP(或其它协议)可访问设备中的任何其它位置内的电子器件内实现本发明的三个方面的各种功能。如上所述，在该示出的例子中，数据库13位于第一设备耦合器9a的电子器件中。另外，管理电子器件19被设置在后面进一步描述的电源4a中。
还应理解，电子器件被编程为执行本发明的三个方面的各种功能的方式将将是本领域技术人员的事务，并且将在其电子编程的一般知识内。并且，使用的特定意向，诸如用于确定设备耦合器的适当的余量和区段的支线的那些，以及用于根据优先级将支线分级的那些，将是本领域技术人员的事务，这些本领域技术人员可根据现场的要求设定这种参数。因而，在这里不进一步详细描述本发明的这些具体方面。
图2示出具有可调整输出电压20、电流松开点21、负载涌入限制和时间22、以及电流测量23的电源4a。它还可包括可调整或选择的电流预负载(未示出)。电源4a还托管管理电子器件19，该管理电子器件19接收来自设备耦合器9a～9n的数据并且执行本发明的第一和第二方面的方法的各种计算。
电源4a还具有用于通过使用Fieldbus电报以已知的方式与设备耦合器9a～9n通信的手段。这允许管理电子器件19接收来自设备耦合器9a～9n的数据并且向其传达操作指令，具体而言，一旦执行了本发明的第一和第二方面的方法，为各设备耦合器要具有的电流限制18。它还可传达电流和电压的其自身的输出参数，并且，它可从其它参与的设备取得指令，以调整输出电压和/或输出电流松开点和/或任何涌入容量。
设备耦合器9a～9n还具有通过使用Fieldbus电报以已知的方式的相互通信以及与管理电子器件19通信的手段。作为电流分布控制机构的一体化部分，设备耦合器9a～9n还具有参与调整其它参与设备的操作参数的能力。
图3示出设备耦合器9a，该设备耦合器9a具有输入电流测量24、和/或电流注入手段25、输入电压测量26、控制支线电流的设备连接管理器和涌入排序器(sequencer)27、以及托管根据上述的宏观电力管理过程设定的规定的设备耦合器电流限制18并且根据上述的微观电力管理过程设定各支线电流限制的设备电流限制管理器28。设备耦合器9a还具有多个支线出口，每个支线出口具有由设备电流限制管理器28控制的支线电流限制29。设备耦合器9b-9n与图3所示的设备耦合器9a相同。重新参照图1，其在设备耦合器9a和附着到它的支线11、8之间的12处示出虚通信线，它示出由上述的设备电流限制管理器28执行的支线电流限制的微观电力管理。
因此，设备耦合器9a～9n具有用于检测输入端子电压以及用于检测输入电流的手段。它们还具有通过使用循环电流注入而监测输入电压的情况下调整输入电流的能力。可以执行为dV/dl＝R计算的该特征，以关于其它给定的部分5～7查实给定干线部分5-7的容量。设备耦合器9a～9n还具有用于通过使用Fieldbus电报以已知的方式相互以及与管理电子器件19通信的手段。作为电流分布控制机构10的一体化部分，设备耦合器9a～9n还具有参与调整其它参与设备的操作参数的能力。
图4示出图1所示的区段的布局层级，该层级包含设备耦合器9a～9n的干线3a层级、支线11的设备耦合器9a～9n层级和设备8的支线11层级。
图5示出给定分布的总区段操作包线，该示图示出设备耦合器任何越接近电源4a则负载电流可增大得越大且与更远离的设备耦合器相比仍驻留于设备耦合器的电流限制内。图5中的Y轴是设备耦合器吸取的电力，X轴是它到电源的距离。设备耦合器9a和9b被示为示图的X轴上的线，其高度示出吸取的电力。虚线30示出设备耦合器9a和9b的最大可能电流限制，并且，它示出随着设备耦合器9a和9b进一步远离电源4a它必须如何减小。点划线31示出与电流限制30成比例的余量。随着设备耦合器进一步远离电源4a，可用的余量减小，原因是最大可能电流限制30减小。实线32和33示出设备耦合器9a与9b之间的电力消耗关系。如果设备耦合器9a仅消耗线32的水平的电流，那么这导致设备耦合器9b可用的电力为线32的相对端的电力，其大致等于设备耦合器9b的电流限制。因而，设备耦合器9b可如意图的那样操作。但是，如果设备耦合器9a消耗线33的水平的增大的电流，那么这导致设备耦合器9b可用的电力为线33的相对端的电力，该电力太低。相反，线32和33还示出如果设备耦合器9b消耗线32的水平的电流，则这导致设备耦合器9a可用的电力为线32的相对端的电力，该电力对于设备耦合器9a来说太低了。类似地，如果设备耦合器9b消耗线33的水平的电流，那么这导致设备耦合器9a可用的电力为线33的相对端处的电力，其大致等于其电流限制，因而，设备耦合器9a可如意图的那样操作。
关于图5的重要点在于，它示出在设备耦合器9a上与在设备耦合器9b上相比更大程度的变化如何是实际可能的。与在设备耦合器9b的位置处相比，线32与33之间的间隙在设备耦合器9a的位置处更大。这是由于线32和33相交的点34在X轴上与设备耦合器9a相比更接近设备耦合器9b。因而，用于在不至于不利地影响下游设备耦合器的情况下调整更接近电源的设备耦合器的范围比用于在不至于不利地影 响上游设备耦合器的情况下调整进一步远离电源的设备耦合器的范围大。它包括于本发明的电流分布控制机构10调整设备耦合器9a和9b的电流限制的方式中，特别地，与远离电源的设备耦合器相比，它将提供具有更大的电流限制的更接近电源的设备耦合器。
图6示出本发明的第一方面的方法。具体而言，它示出在第一步骤60中如何查实区段的物理特性。通过以上详细描述的方式中的任一种确定这些，然后，数据被传达到第一设备耦合器9a并存储于数据库13中。这些特性：在14处包含沿长度在所述干线3a上安装所述设备耦合器9a～9n的次序；在15处包含各设备耦合器9a～9n服务于与其连接的一个或更多个支线11所需要的负载电流；在16处包含由其电阻成分导致的干线3a的所述部分5～7中的每一个的电压降，该电压降与其物理长度和由干线3a的该部分5～7服务的各设备耦合器9a～9n的组合负载电流15成比例。
通过各设备耦合器9a～9b首先通过使用其输入电流测量24在其位置处取得干线3a的电流和/或电压的测量并然后向管理电子器件19传达所述测量及其负载电流，完成该第一步骤。管理电子器件19然后通过根据降低的大小依次放置所述接收的测量来查实设备耦合器9a-9n的次序。它然后通过从由其上游的设备耦合器9a-9n提供的测量或者在设备耦合器9a的情况下从由电源4a取得的测量扣除由一个设备耦合器9a-9n提供的测量，以查实由其电阻成分导致的干线3a的各部分5～7的电压降。
管理电子器件19也可通过在一个设备耦合器9a-9n之后组合所有设备耦合器9a-9n的负载电流15以确定由其下游的干线3a的部分5～7承载的部分电流、然后作为由所述电压降16和所述部分电流导致的间接电流减小的因素计算干线3a的各部分5～7的物理长度，查实干线38的各部分5～7的物理长度。
在第二步骤61中，根据预先确定的意向计算各设备耦合器9a-9n的电流限制18。按以上详细描述的方式中的任一种由管理电子器件19执行该步骤。电流限制在18处存储于数据库13中。
在第三步骤62中，通过从总干线电流扣除在所述次序14中先于该设备耦合器9a-9n的各设备耦合器9a-9n的电流限制18以及由先于该设备耦合器9a-9n的干线3a的所述部分5～7中的每一个的电压降16导致的间接电流减小，计算各设备耦合器9a-9n可用的中间干线电流。按以上详细描述的方式中的任一种由管理电子器件19执行该步骤。中间干线电流在17处存储于数据库13中。
在第四步骤63中，电流限制18被调整，因此，没有一个超过相应的设备耦合器9a-9n可用的中间干线电流17。也可按以上详细描述的方式中的任一种由管理电子器件19执行该步骤。修改的电流限制18存储于数据库13中，并被传达到各设备耦合器9a-9n。
通过用超过其可用的中间干线电流17的电流限制18识别任何设备耦合器9a-9n、并且或者将该设备耦合器的电流限制18减小为等于或小于其可用的中间干线电流17或者通过增大其可用的中间干线电流17而借助于减小其上游和/或下游的一个或更多个不同的设备耦合器9a-9n的电流限制18使得它等于或大于设备耦合器的电流限制，完成该第四步骤63。图5示出可如何操作这两个选项以及各选项的效果。如果设备耦合器9a消耗线33的水平的电力，那么设备耦合器9b的电流限制可减小，因此，它等于或小于线33的相对端。作为替代方案，设备耦合器9a的电力消耗也可减小到线32的水平，效果是设备耦合器9b可用的电力增大到其希望的电流限制。
也可通过不同的方式完成第四步骤63，包括为了平衡跨着区段吸取的电流关断设备耦合器9a-9n的特定的支线11。也可通过简单地将查实电流限制18的意向变为较保守的模型，例如，将它们从负载电流的20％减小到10％，来完成它。可等同地跨着区段完成它，或者可根据优先级在设备耦合器9a-9n特定的基础上完成它。
图7示出本发明的第二方面的方法。特别地，它示出在第一步骤70中目标设备耦合器9a-9n服务于与其连接的一个或更多个支线11所吸取的负载电流15如何改变，或者通过连接或断开支线11有意地改变或者通过故障无意地改变。
在第二步骤71中，查实由其电阻成分导致的干线38的各部分5～7的修改电压降，该修改电压降与其物理长度和由干线3a的该部分5～7服务的各设备耦合器9a-9n的改变的组合负载电流15成比例。
通过各设备耦合器9a～9b首先在其位置处取得干线3a的修改的电流和/或电压的测量并然后向管理电子器件19传达所述测量及其负载电流，完成该第二步骤71。管理电子器件19然后通过从由其上游的设备耦合器9a-9n提供的测量或者在第一设备耦合器9a的情况下从由电源4a提供的测量扣除由一个设备耦合器9a-9n提供的测量，查实由其电阻成分导致的干线3a的各部分5～7的电压降16。
在第三步骤72中，通过从总干线电流扣除在所述次序14中先于该设备耦合器9a-9n的各设备耦合器9a-9n的电流限制18以及由先于设备耦合器9a-9n的干线3a的所述部分5～7中的每一个的电压降16导致的修改的电流间接减小，计算各设备耦合器9a-9n可用的经修改的中间干线电流。按以上详细描述的方式中的任一种由管理电子器件19执行该步骤。经修改的中间干线电流在17处存储于数据库13中。
在第四步骤73中，电流限制18被调整，因此，没有一个超过相应的设备耦合器9a-9n可用的经修改的中间干线电流17。也可按以上详细描述的方式中的任一种由管理电子器件19执行该步骤。经修改的电流限制18存储于数据库13中，并被传达到各设备耦合器9a-9n。
通过用超过其可用的中间干线电流17的电流限制18识别任何设备耦合器9a-9n，并且或者将该设备耦合器的电流限制18减小为等于或小于其可用的中间干线电流17、或者通过增大其可用的中间干线电流17使得通过减小其上游和/或下游的一个或更多个不同的设备耦合器9a-9n的电流限制18使得它等于或大于设备耦合器的电流限制，以与以上提到的第四步骤63相同的方式，执行该第四步骤73。
也可通过不同的方式完成第四步骤73，包括为了平衡跨着区段吸取的电流关断设备耦合器9a-9n的特定的支线11。也可通过简单地将查实电流限制18的意向变为较不保守的模型，例如，将它们从负载电流的20％减小到10％，完成它。可等同地跨着区段完成它，或者可根 据优先级在设备耦合器9a-9n特定的基础上完成它。
第一步骤70中的负载电流15的变化可以是负载电流15的增大或减小。如果是增大，那么第四步骤73可包含通过向其分配过剩电流的全部或一部分来增大目标设备耦合器9a-9n可用的中间干线电流17，该过剩电流可以在不同的设备耦合器的负载电流15与电流限制18之间不同。可根据预先确定的重新分配意向完成它。
管理电子器件19可包含根据优先级将设备耦合器9a-9n的支线11分级的支线层级(未示出)。如果是这样，那么第四步骤73可包含管理电子器件19增大目标设备耦合器9a-9n电流限制18以通过减活其它设备耦合器9a-9n的或目标设备耦合器9a-9n的一个或更多个支线11来适应负载电流15的增大，该分级低于所述支线层级中的目标设备耦合器9a-9n的一个或更多个支线。
如果第一步骤70中的负载电流15的变化是负载电流15减小为零，那么在第二到第四步骤71～73中，可不考虑目标设备耦合器9a-9n。这意味着目标设备耦合器9a-9n不具有故障的任何电流余量，而这种电流容量可在区段中的别处重新分布。
可以使用已知的区段设计工具或区段设计检查系统中的任一个，以初始地进行图1所示的区段的大小确定和设计。该初始设计将限定电源4a、电缆3a和所有负载8和/或负载8类型的参数。还将绘制连接图并且执行区段的计算，从而确保电压和电流对于给定的设计特别是对区段上的各点是足够的。
该初始设计将作为设计模板存储于与区段(未示出)相关的数据库中。但是，如上所述，基于实际的功耗和已进行的各种电流分布决定，本发明的第一和第二方面的方法将导致该设计模板的修改的版本。在当设置区段时执行了本发明的第一方面的方法之后，将达到第一修改的版本，并且，在无论什么时候电流需求在使用中改变时执行本发明的第二方面的方法之后，将达到另一修改的版本。
无论什么时候发生，新设计将被自动加时间戳，或者它可在请求自动更新的任何时候完成，这种请求可以是任何选择的频率。这将导 致历史数据在需要时被保留。这将在区段的任何记录的监测、记录和更新中具有值，原因是关于任何未调度变化或改变区段的尝试或者任何其上面的失效的时间戳信息将被记录。可以使用设计变化的次序以检查诸如电流或电压随时间的漂移的事项。也可通过警报标记任何主要或值得注意的变化，由此将本发明的方法集成到先进的诊断监测中。
因此，通过基于实际而不是理论的电流吸取的自调节电流分布，本发明的三个方面提供明显改善二导线区段的性能的方式。这导致更大的失效抵抗力，原因是潜在有害的电压降被预见并且设计改变以适应它们。它还导致根据设备优先级跨着区段平衡余量。