CN100426167C - 控制装置、控制模块、模块电池和控制系统 - Google Patents

控制装置、控制模块、模块电池和控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明是关于控制一个模块电池(13、14)的控制装置，带有一个第一个外部总线接口(21、22)用于接收一个位于上方的控制器(11)的外部控制指令(31、32)，带有一个用于内部总线(17、18)的内部总线接口(69)，经过它按照外部控制指令(31、32)可以控制与控制装置(15、16)连接的模块电池(13、14)的电池-模块(19、20)，经过它电池-模块(19、20)能向控制装置(15、16)发送消息。控制装置有一个第二个外部总线-接口(50、53)，经过该接口为了可视化模块电池(13、14)的至少一个功能可以输出可视化数据(49、52)。

Description

控制装置、控制模块、模块电池和控制系统
技术领域
本发明涉及控制模块电池的一种控制装置，带有一个第一外部总线接口用于接收上级的控制器的外部控制指令，带有一个用于内部总线的内部总线接口，经过它按照外部控制指令可以控制与控制装置连接的模块电池的电池-模块，经过它电池-模块能向控制装置发送消息。此外，本发明涉及到用于这种控制装置的一种控制模块、带有这种控制装置的一种模块电池，尤其是一种流体技术阀电池，以及带有这种控制装置的一种控制系统。
背景技术
开始时所说类型的一种控制装置，由一个高级的控制例如一个存储可编程的控制操纵，并从该控制经过外部总线得到控制指令。对于总线，关系到例如一个户外总线(Feldbus)或一个以太网络-总线，例如一个工业-以太网络-总线。控制装置将在外部总线上接收的控制指令转换成本地控制指令，并将这些控制指令传送到模块电池的模块。这些模块例如是输出模块，执行元件、阀模块等。模块电池用于例如操纵一台机器、设备或各个工作装置。要操纵的装置例如用流体力尤其是气动驱动。为此，例如将气动执行元件连接到模块电池的阀模块上。
外部总线的，例如户外总线的目标规定，是控制指令的可靠和快速传输。在相反方向也能传输消息。消息要尽可能地保持密集，这样为控制目的设置的总线不过载。此外，消息例如也由于在总线上应用的一个协议而通常是密集的。
能连接一个可视化装置，例如一台个人计算机(PC)到上级的控制器上，用该装置能可视化下级的模块电池的功能。为此的基础例如是从模块电池经过户外总线发送的消息。上级的控制器和/或可视化装置，必须以复杂的方式由经过户外总线传输的信息含量小的消息产生可视化数据。
可视化数据的产生是复杂的。此外，为了配置可视化数据的产生，需要无数的操作员动作。由于从模块电池经过户外总线传输的消息有限的信息含量，通过模块电池控制的过程主要部分往往表示不出来。
发明内容
因此，本发明的任务是提供装置，用这些装置可以轻松的方式为了模块电池的一个或多个功能的可视化输出可视化数据。
对于开始所说类型的一种控制装置，为了解决任务，设置有一个第二外部总线接口，经过该借口为了模块电池的至少一个功能的可视化输出可视化数据。
以相应的方式，对于提供开始所说类型的一种控制装置的功能的控制模块，设置第二操作方式，此时经过一第二外部总线接口，提供用于模块电池的至少一个功能的可视化的可视化数据作为输出。按照本发明的模块电池，此时例如是关系到一个流体技术阀电池，是用一个按照本发明的控制装置和/或用一个或多个按照本发明的控制模块装备的。在一个按照本发明的控制系统，按照本发明的控制装置得到应用。
本发明的一个基本设想是，为不同的目的应用不同的总线。为了控制任务，应用一个为控制目的最佳化了的总线，在该总线上本发明的控制装置与第一外部总线接口连接。对于用于可视化模块电池的功能的可视化数据，这个功能例如是一个功能失误、一个图形、一个测量值系列等，设置有第二外部总线接口。第二外部总线是为这个可视化目的最佳化的。它例如提供比第一个总线更大的带宽。
各有多个按照本发明的控制装置能连接到第一个和第二总线上，这些装置例如由一个共同的上级的控制器，例如一个可存储编程的控制来控制。这个控制能以实时将控制指令发送到下级的本发明的控制装置。本发明控制装置发送可视化数据经过的第二总线，例如连接一台个人计算机作为输出装置或可视化装置。可视化数据例如作为HTML-数据传送，可视化装置能借助于一个浏览器将它们输出。
本发明的有利扩展由独立的权利要求以及说明书得出。
最好第一外部总线接口是有实时操作能力的。相应地第一外部总线是实时-总线的形式为有利。与控制指令有区别，可视化数据在一个或另一个情况能稍有延迟地传输。第二外部总线接口不必是有实时操作能力的。但是，最好第二外部总线接口也同样是有实时能力的。
第二外部总线接口比第一外部总线接口优选有一个较高的传输速率。与此相应，可有一较大量的可视化数据能被快速传输。这也是总线接口的第二合理性能的目的，即经过第二外部总线接口比经过第一总线接口可传送更长的消息。能将大量可视化数据装到一个单个消息中。对此有区别的是，典型的控制指令短，为此相应较短的消息是足够的。
控制装置操纵第一外部总线接口最好要先于第二外部总线接口。与此相应，将控制指令率先完成，而可视化数据则不同，例如在控制装置有一个大载荷的情况，必要时能延迟传输。
第一外部总线接口，最好是一个户外总线-接口，例如是一个Profibus-接口、一个CANopen-接口、一个Interbus接口等。模块电池的内部总线同样能是户外总线。然而最好应用一个专用总线，该总线是考虑到数据传输速率、速度等最佳化的。第二外部接口最好是一个以太网接口，例如是一个工业-以太网络-接口。
第一和/或第二外部总线接口最好是通过一个可替换的总线-模块来实现。根据总线-模块情况，能提供不同的总线-协议。例如能为Profibus和CANopen-总线有不同的总线-模块存在。这个措施使对当时过程控制环境的一个简单的适应成为可能，就是说例如对上级的控制器所应用的总线-协议的适应。
可视化数据最好用由电池模块发送的消息完全或部分地形成。对于不要求电池-模块消息的可视化数据，能是例如协议复制或记录的控制指令、控制装置的参数化等。
可视化数据最好有可通过一个互联网-浏览器表示的格式。它们例如是以HTML(超文本链接标示语言)编码。以这种方式，一个普通的个人-计算机能应用于显示可视化数据。
电池-模块最好可是可替换的。对于电池-模块，关系到例如流体技术阀模块，例如气动阀模块，输入-输出-模块、执行元件模块、传感器模块等。
控制装置主要包括一个用于控制电池-模块的可存储编程的控制(SPS)。与此相应，它以高可靠性大为特征。
最好要有一个用于连接本地操作装置和/或可视化装置的操作装置接口。经过这个本地接口，专门连接本地操作装置/可视化装置。本地操作装置/可视化装置是本地与本发明的控制装置相关的明确的优选选择。与此相比，有多个本发明的控制装置和/或多个可视化装置，例如多个个人计算机能连接到第二总线上，经过该总线输出可视化数据。
电池-模块最好是可替换的。然而，它们构成控制装置的一个集成组成部件是有利的。这样，就构成一个包括电池-模块以及控制装置的密集组合装置。
第二总线-接口有利的是为了提供第一和第二可视化数据被参数化。一个操作员能调节，来确定例如在总线接口上要提供何种类型的可视化数据。例如可以确定，是否要将测量数值作为表格和/或作为图示功能表示出来。
另一些措施使一个最佳的模块的方案成为可能，在该方案中控制装置包括两个或多个控制模块。此时，每个控制模块被分配一个专门的功能。
控制装置最好有相同结构形式的第一和第二控制模块。第一控制模块经过内部总线提供用于控制电池-模块的控制功能。第二控制模块用于为第二总线接口提供可视化数据。第二外部总线接口最好布置在第二控制模块上。有利的是，第一控制模块将为产生可视化数据所要求的原始数据提供给第二控制模块。也有可能，第二控制模块收到沿内部总线传输的数据通信，例如电池-模块的消息，用这个信息产生可视化数据并在第二总线-接口上提供数据。
本发明的控制模块最好是可选择地用于为了经过内部总线控制电池-模块提供控制功能，或用于为了第二外部总线-接口提供可视化数据构成的。第一和第二操作方式有利的是可被调节。为此，能例如设置一个操作方式开关。但也有可能，使控制模块自己查出它当时的操作方式，可以说包括一个自动探测-功能。例如借助一个连接到第二外部总线-接口的插接连接件等，识别出作为第二控制模块使用的控制模块，该模块是要作为可视化模块使用的。
有利的是，一个本发明的控制模块可调节成一个第三操作方式，此时它能经过第二个总线-接口接收一个上级的控制器的控制指令。在这个第三操作方式时，对于一个本发明的控制装置，第一外部总线-接口，例如一个户外总线-接口能不存在。控制模块就成了可普遍使用的。它能在没有任何一个上级的控制器的情况下作为户外总线-从动装置工作，为此有时有一个专门的户外总线-模块存在，作为可经过例如一个以太网控制的受控模块以及以本发明的方式作为提供可视化数据的可视化-/监控-模块。
本发明的控制模块最好也有第一总线-接口，例如户外总线-接口。也有可能的是，为此有一个单独的总线-模块存在。
附图说明
下面，本发明用一个实施例结合有关附图进一步阐述。示出的有：
图1带有本发明控制装置、一个上级的控制器以及一个可视化装置的本发明的控制系统，
图2一个按照图1的控制装置的示意功能图，和
图3按照图2用于控制一个模块电池和用于提供可视化数据控制装置的本发明控制模块从斜上方视图。
具体实施方式
在一个控制系统10的情况下，上级的控制器11，例如一个可存储编程的控制(SPS)，经过第一外部总线12，例如一个户外总线，控制模块电池13、14。总线12是为控制任务设置的，就是说它例如有实时操作能力。
模块电池13、14的控制装置15、16由从上级的控制器11接收的控制指令形成本地的控制指令，并经过内部总线17、18将这些本地指令传输到模块电池13、14的电池模块19、20上。控制装置15、16和电池-模块19或20相邻排列，并共同构成模块电池13、14。在电池-模块19或20的情况下，例如关系到传感器-模块、诊断-模块、执行元件-模块或主要是阀-模块。例如，阀-模块23、24经过流体线路25、26控制流体执行元件，例如汽缸27、28。依靠这些控制，汽缸27、28的阀元件29、30往复运动。
例如上级的控制器11经过总线连接33、34发送控制指令31、32到控制装置15、16上，总线连接是在上级的控制器11与模块电池13、14之间的第一个外部总线12上，就是说在控制总线上。控制装置15、16由外部控制指令31、32产生内部控制指令35、36，内部控制指令经过两个内部总线17、18给到阀模块23、24。阀模块23、24按照控制指令35、36控制气动执行元件，汽缸27、28，此时阀元件29、30伸出或缩回。
在监控装置中，包括有例如电操作的气动导向阀的阀模块23、24，发送消息37、38报告控制指令35、36完成。
在下面首先用消息37详细阐述一个已知的消息处理方法。控制装置15由消息37产生一个消息37′，它与原始的相对详细的和信息内容丰富的消息37相比有一个降低了的信息含量。因此，本来为控制目的设置的总线12受到相对小的负荷。一个为了控制模块-电池13、14设置的上级的控制器11的控制模块40，将消息37′传送给可视化模块41。可视化模块41由消息37′产生可视化数据42。可视化数据42有一个与消息37′相比扩大了的信息含量。例如以图形形式整理利用消息37′。通过可视化模块41对可视化数据42的处理，可由一个操作员编程，然而为此要求一个巨大的编程工作。
可视化模块41经过第二外部总线43，将例如关系到HTML-数据的可视化数据42，传送到可视化装置44。总线43例如通过一个诸如LAN(局域网)的本地网络，或通过互联网形成。可视化装置44例如是一台带有一个浏览器的个人计算机，它能表示可视化数据42。但是，也有可能的是，为了表示出可视化数据42，需要可视化装置的一个专门的可视化程序。以如消息37的同样方式，控制装置15也能将模块-电池13的其它信息传送到上级的控制器，从而传送到可视化数据42，例如测量值序列等。此时要注意总线12的有限传输容量。在消息-或监控方向中，与此相应，信息流在现有技术时是复杂的，甚至有可能造成瓶颈口。
本发明如下去补救：
控制装置15、16除了为了用于转换上级的控制器11的控制指令的控制模块45、46外，还包括有其它控制模块47、48，在下面称为可视化模块47、48。可视化模块47、48为了可视化模块电池13、14的一个或多个功能在可视化装置44上提供可视化数据。例如此时关系到测量值序列、图、故障协议、统计、电池-模块19、20的电子铭牌、诊断过程、配置参数或其它配置数据等。不管怎样，可视化数据有一个相对大的数据范围，并通过可视化模块47、48以轻松的方式被整理利用，这样它们在可视化装置44上不用大的花费，例如只借助于一个互联网-浏览器就可被表示出来。
从可视化模块47、48产生的可视化数据，有个相对大的数据范围。与此相应，第二外部总线43是为这类的数据量设计的。例如关系到一个以太网-总线，数据借助于一个互联网-协议，例如TCP/IP(传输控制协议/网际协议)在其上传送。用这类的协议，能以动态的长度产生消息。这样，例如为了有个大范围的可视化数据，有时能形成和传送较长的信息。
可视化模块47经过在总线连接51上的外部总线接口50，将可视化数据49发送到可视化装置44。以相似方式，可视化模块48经过在总线连接54上的外部总线接口53，将可视化数据52在总线43上发送到可视化装置44。
可视化数据49、52以不同的方式产生。
控制装置15的可视化模块50，跟踪或接收从由电池-模块19在内部总线17上发送的消息，例如消息37。此外，例如模块电池13的监控模块55将汽缸27的位置测量值、温度测量值或等发送到可视化模块47。发送在内部总线17上的消息能明确地寻址到可视化模块47，例如用它的总线-地址。也有可能的是，可视化模块50接收在总线17上的消息，这些消息例如本来是针对控制模块45或模块-电池13的另一个模块的。用发送在内部总线17上的信息，可视化模块47形成可视化数据49。
在控制装置16的情况下，跟控制装置15相比，要谋求一个可选择的可视化方案。在控制装置16的情况下，为可视化数据52要求的原始数据通过控制模块46提供。发送在内部总线18上的信息，例如消息38以及从与监控模块55功能相同的监控模块56发送的消息57，通过控制模块46预先处理。控制模块46例如用时间标记设置这类信息，并将它们登记到一个数据库58中。可视化模块48有时询问控制模块46以获得由数据库58的内容产生的原始数据49。但是，也有可能的是，控制模块46以有规则的间隔和/或在预先确定的事件出现时，例如在更改数据库58中至少一个数值时自动将这样的原始数据59发送到可视化模块48。
可视化模块48也能被称作为一个万维网服务器。它例如以一个通过互联网-浏览器表示的格式的形式，由原始数据59产生可视化数据52，例如作为HTML-数据、作为JAVA-脚本等。不管怎样，可视化数据52能容易地被表示在可视化装置44上。例如，在可视化装置44上为了询问可视化数据52，只是将一个地址，例如互联网地址交给模块-电池14。可视化模块48就在可视化装置44上提供一个操作接口，在该接口上就能询问可视化数据52。例如能通过询问获得在流体线路26等中的测量序列、温度分布、压力波动等。
在图2中，从功能角度表示出控制装置16。控制装置16除了控制模块46、48，还包括有带有外部总线12的第一外部总线-接口22的总线-模块60。这表示与控制装置15的一个区别，在控制装置15的情况下控制模块45包括有总线12的总线接口21。无论如何，总线模块60允许与不同的总线协议等有个简单的适应。总线模块60在控制模块46与总线12之间作为连接部分使用。模块60、46、48经过内部总线18互相通信。例如控制模块46经过内部总线18将原始数据59传送到可视化模块48。
控制模块46有一个操作装置接口62，在实施例中一个本地操作装置和/或可视化装置63连接到其上。用操作装置63能例如将阈值参数化或能在控制模块46询问数值，例如测量值。
控制模块46、48目前是同类结构形式的模块，例如有一个微处理器、存储器以及输入-或输出接口。控制模块46、48能直接相邻排列。用在图3中示出的操作和连接元件，在下面进一步阐述控制模块46、48的各个作用方式。
借助于一个操作模式，开关64能调节控制模块46、48相应的允许状态。例如，在控制模块46设置有控制电池-模块20的功能的情况下，控制-或可视化模块48设置作为可视化模块的功能。
借助一个编程接口65，能将控制模块46、48编程。例如，能将操作系统、功能程序等置入到模块46、48的闪存中。用户友好的程序，例如借助编程接口65装载的程序，能借助于一个开关64激活或停止。
外部总线接口53在当前情况是用RJ-45插头实现的。接口53、63、65主要是以高的安全类型，例如IP67实现的。这使控制装置16在成问题的环境条件下的使用成为可能，例如在潮湿和/或肮脏的环境。用例如包括有LED的显示装置67，能将控制模块46、48和/或模块-电池14的功能和/或状态显示出来。
接口53、52、65以及显示装置67，位于控制模块46、48的顶面上。布置在控制模块46、48对面上的复式插头68，形成内部总线18。模块46、48以及模块电池14的其它电池-模块20同样有复式插头68类型的复式插头，并经过这些复式插头互相连接。复式插头68构成内部总线-接口69。

Claims (22)

1. 一种控制模块电池(13、14)的控制装置，带有第一外部总线-接口(21、22)用于接收上级的控制器(11)的外部控制指令(31、32)，带有一个用于内部总线(17、18)的内部总线-接口(69)，经过该内部总线按照外部控制指令(31、32)可以控制与控制装置(15、16)连接的模块电池(13、14)的电池-模块(19、20)，并且经过该内部总线电池-模块(19、20)能向控制装置(15、16)发送消息，
其特征在于：
提供第二外部总线-接口(50、53)，经过该第二外部总线-接口可以输出用于对模块电池(13、14)的至少一个功能进行可视化的可视化数据(49、52)。
2. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
第一外部总线-接口(21、22)有实时工作能力。
3. 如权利要求1或2的控制装置，
其特征在于：
第二外部总线-接口(50、53)比第一外部总线-接口(21、22)有更高的数据传输速率和/或经过第二外部总线-接口(50、53)比经过第一外部总线-接口(21、22)可传送更长的消息。
4. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
第一外部总线-接口(21、22)比第二外部总线-接口(50、53)要优先操作。
5. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
第一外部总线-接口(21、22)是户外总线-接口和/或第二外部总线-接口(50、53)是以太网-接口。
6. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
第一和/或第二外部总线-接口(21、22；50、53)通过一个可替换的总线-模块(60)来实现，此时与当时的总线-模块有关提供不同的总线-协议。
7. 如权利要求1的控制装置，
共特征在于：
可视化数据(49、52)至少部分是由借助电池-模块(19、20)发送的消息(37、38)组成的。
8. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
可视化数据(49、52)有可通过互联网-浏览器显示的格式。
9. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
所述电池-模块(19、20)包括至少一个流体技术阀模块，和/或一个输入/输出模块，和/或一个输入模块，和/或输出模块。
10. 如权利要求9的控制装置，
其特征在于：
所述电池-模块(19，20)是可替换的。
11. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
它包括一个用于控制电池-模块(19、20)的可存储编程的控制。
12. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
它有一个用于连接一个本地操作装置和/或可视化装置(63)的操作装置接口(62)。
13. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
电池-模块(19、20)构成控制装置(15、16)的一个集成组成部分。
14. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
第二外部总线-接口为了提供第一或第二可视化数据(49、52)可被参数化。
15. 如权利要求1的控制装置，
其特征在于：
它有一个相同结构类型的第一和第二控制模块(46、48)，第一控制模块(46)经过内部总线(17、18)为控制电池-模块(19、20)提供控制功能，第二控制模块(48)是用于为了第二外部总线-接口(50、53)提供可视化数据(49、52)构成的。
16. 如上述权利要求15的控制装置，
其特征在于：
第一控制模块(46)给第二控制模块(48)提供产生可视化数据(49、52)的原始数据(59)。
17. 用于如权利要求15或16的一个控制装置(15、16)的控制模块，
其特征在于：
它是可选择地用于为了经过内部总线(17、18)控制电池-模块(19、20)提供控制功能，和用于为了第二外部总线-接口(50、53)提供可视化数据(49、52)构成的，该控制装置在第一操作方式可作为第一控制模块调节或在第二操作方式可作为第二控制模块调节。
18. 如权利要求17的控制模块，
其特征在于：
它可调节成第三操作方式，此时它能经过第二总线-接口接收上级的控制器(11)的控制指令(31、32)。
19. 如权利要求17或18的控制模块，
其特征在于：
它有第一外部总线-接口(21、22)。
20. 模块电池(13、14)，带有至少一个如权利要求1至16之一的控制装置(15、16)和/或至少一个如权利要求17至19之一的控制模块。
21. 如权利要求20的模块电池，
其特征在于：
该模块电池(13、14)是流体技术阀电池。
22. 一种控制系统，带有具有上级的控制器(11)的第一外部总线(12)，用于经过第一外部总线(12)控制至少两个如权利要求1至16之一的控制装置(15、16)，和为了连接在其上可显示由控制装置(15、16)提供的可视化数据(49、52)的可视化装置(44)的第二外部总线(43)。
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