CN101286053A - 便于逻辑控制和接口通信的方法和装置 - Google Patents

便于逻辑控制和接口通信的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101286053A
CN101286053A CNA2007101997883A CN200710199788A CN101286053A CN 101286053 A CN101286053 A CN 101286053A CN A2007101997883 A CNA2007101997883 A CN A2007101997883A CN 200710199788 A CN200710199788 A CN 200710199788A CN 101286053 A CN101286053 A CN 101286053A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transceiver
module
conduit
network
equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007101997883A
Other languages
English (en)
Inventor
S·哈努曼塔瓦库
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intelligent Platforms LLC
Original Assignee
GE Fanuc Automation Americas Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GE Fanuc Automation Americas Inc filed Critical GE Fanuc Automation Americas Inc
Publication of CN101286053A publication Critical patent/CN101286053A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25112—Using firmware stored in processor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25428—Field device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Programmable Controllers (AREA)

Abstract

便于逻辑控制和接口通信的方法和装置。一种分配可编程控制逻辑的方法，包括在至少一个现场设备内嵌入至少一个可编程控制逻辑方案中基本上所有的可编程控制逻辑方案。一种嵌入现场设备内的现场设备接口，包括被配置成便于执行至少一部分可编程控制逻辑方案的固件。所述可编程控制逻辑方案基本上包含于所述固件内。所述至少一个现场设备形成至少一部分传感器致动器控制网络(SAC Net)，所述网络还包括至少一个嵌入式致动器接口模块和至少一个嵌入式传感器接口模块。每个所述模块包括至少一个嵌入其内的现场设备接口。所述方法还包括向至少一部分所述SAC Net上的至少一个可编程逻辑控制方案提供至少一个逻辑输入。

Description

便于逻辑控制和接口通信的方法和装置
技术领域
本发明一般地涉及逻辑控制，更具体地，涉及嵌入式可编程逻辑控制和接口通信。
背景技术
许多已知的分布式可编程逻辑控制系统包括多个可编程逻辑控制器(PLC)或者其它基于处理器的配置或方案，其中包括分布式控制系统(DCS)，但并不局限于此。典型地，基于PLC的分布式可编程逻辑控制系统具有硬件和软件组件。例如，许多这样的基于PLC的分布式控制系统被用来管理工作场地的独立部分，来控制单个组件、小型过程或子系统。PLC还被用在扩展的工业控制系统应用中，来提供装备、设备、系统和过程的协同控制。PLC通常包括中央处理单元(CPU)和多个具有I/O连接端子的输入/输出(I/O)模块。PLC通常连接到输入现场设备，所述输入现场设备包括向所述PLC提供输入的传感器、开关和测量设备，但并不局限于此。典型地，这些PLC还连接到输出现场设备来控制现场装备或其它受控元件，所述输出现场设备包括继电器、螺线管和其它形式的输出，但并不局限于此。
至少一些用于这样的逻辑控制系统的要求包括低等待时间(相对较快地对所发送的输入进行响应)、健壮及可靠的控制、用于数据采集与监视控制(SCADA)的通信(包括广域网或WAN)、模块化和开放式成长以及低成本的控制解决方案，但并不局限于此。虽然许多已知的方案满足这些要求中的至少一部分，但是这些系统并没有被配置成令人满意地满足所有要求。
发明内容
在一方面，提供了一种分配可编程控制逻辑的方法。所述方法包括在至少一个现场设备内嵌入至少一个可编程控制逻辑方案中基本上所有的可编程控制逻辑方案。
在另一方面，提供了一种现场设备接口。该接口嵌入在现场设备内，该接口包括被配置成便于执行至少一部分可编程控制逻辑方案的固件。所述可编程控制逻辑方案基本上包含于所述固件内。
在又一方面，提供了一种传感器致动器控制网络(SAC Net)。所述网络包括至少一个嵌入式致动器接口模块和至少一个嵌入式传感器接口模块。所述这些模块包括嵌入所述模块内的现场设备接口。所述接口包括被配置成便于执行至少一部分可编程控制逻辑方案的固件。所述可编程控制逻辑方案基本上包含于所述固件内。
附图说明
图1是示例性致动器接口模块的框图；
图2是示例性离散传感器接口模块的框图；
图3是可替换的离散传感器接口模块的框图；
图4是示例性模拟传感器接口模块的框图；
图5是可替换的模拟传感器接口模块的框图；
图6是示例性人类接口设备的框图；
图7是示例性通信接口模块的框图；和
图8是示例性传感器致动器控制网络(SAC Net)的框图。
具体实施方式
图1是示例性致动器接口模块100的框图。在该示例性实施例中，模块100是电路卡。作为选择，模块100具有使如这里所述的模块100的操作便于执行的任意配置。模块100包括至少一个嵌入式控制器102。控制器102包括固件104。固件104被配置成实现与模块100相关联的至少一部分控制逻辑(未示出)，并且便于接口通信。在示例性实施例中，使用程序设计语言以与典型的可编程逻辑控制器(PLC)梯形逻辑基本上类似的方式对所述控制逻辑进行配置，所述程序设计语言包括至少一部分能够从弗吉尼亚Charlottesville的GE FanucAutomation North America公司商业获得的Machine Edition LogicDeveloper-PLC，但并不局限于此。作为选择，这里所述的，使用任意语言在使模块100的操作便于执行的任意配置中形成控制逻辑。所述控制逻辑是可现场配置的。嵌入式控制器102还包括硬件和软件接口配置(未示出)，用于与模块100内的其它组件进行对接。
致动器接口模块100还包括嵌入式电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)106。EEPROM 106经由数据导管108以数据通信与控制器102进行耦合。EEPROM 106配置有实现控制器102中的控制逻辑所需的至一部分参数。
模块100进一步包括至少一个射频(RF)收发器110，射频(RF)收发器110经由数据导管114以数据通信与EEPROM 106和控制器102进行耦合。在示例性实施例中，收发器110是能够从德克萨斯Austin的Freescale Semiconductor公司商业获得的模型MC13191RF收发器。作为选择，如这里所述的，收发器110是来自任意制造商的使模块100的操作便于执行的任意模型。此外，作为选择，用任意网络通信接口设备代替收发器110，所述网络通信接口设备包括RJ45双绞线入口(portal)(或插口)、直通螺母连接器(barrel nut connector，BNC)型同轴电缆插口、光纤连接器和/或插口、红外(IR)收发器、超高频(UHF)收发器和微波收发器，但并不局限于此。EEPROM 106配置有与模块100相关联的通信配置细节，经由控制器102和导管114向RF收发器110发射配置细节。而且，收发器110被配置成与固件104对接，从而实现开放式系统互联(OSI)模型(未示出)所需的所有层。此外，收发器110被配置成与固件104进行对接，从而支持用于局域网和城域网无线媒体访问控制(MAC)的IEEE 802.15.4接口标准和用于低速率无线个人区域网络(LR-WPAN)的物理层(PHY)。此外，收发器110被配置成从RF通信媒体116接收并向其发射多个数字数据信号118。在示例性实施例中，媒体116是工业企业生产设备(未示出)内的空气，并且信号118分别向在网络(图1中未示出)中与模块110相关联的其它组件发射并从其接收。
导管114被配置成在控制器102和收发器110之间传输双向的串行数据流(未示出)。收发器110被配置成接收所述串行数据流并将这样的数据流转换为数字信号118。此外，收发器110被配置成接收数字信号118并将这样的信号118转换为串行数据流。
模块100还包括至少一个开关控制门120，开关控制门120以数据通信与控制器102进行耦合并被配置成经由数据导管122从控制器102接收离散输出信号(未示出)。模块100进一步包括电子开关124，电子开关124经由阳性电导管126和中性电导管128与门120电耦合。开关124被配置成作为从控制器102经由导管122传输到门120的离散输出信号的函数而在打开位置(如图1所示)和闭合位置(未示出)之间进行变换。
在示例性实施例中，模块100经由阳性导管126电耦合到至少一个致动器设备130。设备130包括阀致动器、继电器和驱动电动机，但并不局限于此。设备130被配置成以作为开关124位置的函数而激励和去能。设备130经由导管131电耦合到电源(未示出)的正极端子。导管128电耦合到导管133，导管133电耦合到电源(未示出)的中性端子。因此，在示例性实施例中，完整的电路包括导管131、设备130、导管126、开关124、导管128和导管133。作为选择，模块100被配置成与致动器130机械地“棘爪相配(click fit)”，从而便于模块100直接连接到致动器130，并且便于实现在导管131和133之间经由致动器130和开关124的电连接，而无需导管126和128。
模块100进一步包括至少一个包括窃电电路(power stealing circuit)的电源132。电源132经由至少一个电力导管134电耦合到控制器102、EEPROM 106和RF收发器110。导管134被配置成从电源132传输与控制器102、EEPROM106和RF收发器110的操作相关联的电力。电源132经由数据导管136以数据通信与开关门120进行耦合。开关门120被配置成经由导管136从电源132接收输出控制信号(未示出)，其中所述输出控制信号包括与开关门120的“断开”和“闭合”命令相关联的参数。电源132还经由导管126和128电耦合到开关124和设备130。电源132被配置成在开关124处于断开位置时分别经由阳性电导管138和中性电导管140接收和存储来自导管126和128的电力。
在操作中，当开关124处于断开位置时，经由导管131、设备130、导管126、导管138、电源132、导管140、导管128和导管133在电源的正极和中性端子之间形成电路。在这些周期期间，电源132接收充电电流。而且，在操作中，无论开关124的位置如何，EEPROM 106、控制器102和RF收发器110均经由导管134从电源132接收电力。而且在操作中，控制器102和RF收发器110互相通信，并且经由导管114在它们之间传输串行数据流。从控制器102向RF收发器110传输的数据包括门120、开关124和设备130的状态、电源132功率电平和固件104性能，但并不局限于此。这样的数据被转换为数字数据并作为信号118在网络中经由媒体116传输到其它设备。从网络传输到模块100的数据118从媒体116接收，并且经由收发器110被转换为串行数据流。这样的数据流经由导管114被传输到控制器102，并且包括诸如设备130的所需状态之类的数据，但并不局限于此。
此外，在操作期间，在网络命令设备130的状态变化的情况下，控制器102经由导管114接收这样的命令。固件104经由导管108与EEPROM 106通信以便于处理固件104内的相关逻辑。执行所述相关逻辑并且经由导管122向门120发送离散闭合命令。门120接收来自控制器102的所述离散闭合命令，并且经由导管136从电源132接收多个数字信号，所述数字信号包括开关124断开和闭合的占空因数和周期性，但并不局限于此。门120将开关124变换到闭合位置(图1中未示出)，以使得设备130被激励并且电流从电源的正极端子经由导管131、设备130、导管126、开关124、导管128和导管133流向电源的负极端子。在这样的周期期间，模块100包括导管138和140以及电源132的部分经由开关124电短路，从而充分减少电源132的电负载。
图2是示例性离散传感器接口模块200的框图。模块200包括具有固件204的控制器202，固件204经由串行数据导管214以数据通信与RF收发器210进行耦合。RF收发器210发射和接收通过媒体116进行传输的数字数据信号218。模块200还包括EEPROM 206，EEPROM 206经由数据导管208以数据通信与控制器202进行耦合。模块200进一步包括经由电力导管234电耦合到控制器202、EEPROM 206和收发器210的电源232。控制器202、固件204、EEPROM206、导管208、收发器210、导管214、导管234和信号218分别与控制器102、固件104、EEPROM 106、导管108、收发器110、导管114、导管134和信号118(全部示于图1)类似，区别在于其内部包含的逻辑和数据内容。电源232经由至少一个电力导管242电耦合到电源(未示出)。电源232被配置成接收交流(AC)和/或直流(DC)电力并将这样的电力转换为适于由EEPROM 206、控制器202和收发器210经由导管234接收的DC电压和DC电流。在示例性实施例中，模块200经由信号导管246和248电耦合到至少一个离散的传感器输入设备244。作为选择，模块200被配置成与设备244机械地“棘爪相配”，从而便于模块200到设备244的直接连接，并且便于设备244和控制器202之间的电连接，而无需导管246和248。这样的设备244包括开关和触点，但并不局限于此。设备244在图2中被示为断开位置。EEPROM 206存储信息，该信息包括设备244标识细节，例如类型和制造商，但并不局限于此。
在操作中，电源232经由导管242接收充电电流。电源232将所接收的电力转换为适于由EEPROM 206、控制器202和RF收发器210经由导管234从电源232接收的电力。而且，在操作期间，控制器202扫描设备244以确定状态并且在存储器内位置最近状态。在设备244的状态发生变化的情况下，即，设备244从断开位置变换到闭合位置(图2中未示出)，控制器202扫描设备244并且经由导管246和248接收输入。固件204经由导管208与EEPROM 206进行通信，以便于对固件204内的相关逻辑进行处理。执行来自设备244的输入信号以及相关逻辑，并且从控制器202经由导管214向收发器210传输串行数据流。这样的数据流在收发器210内被转换为数字信号218并传输到媒体116中以用于由相关联网络内的其它组件所接收。从媒体116接收从所述网络传输到模块200的数据218，并且经由收发器210将数据218转换为串行数据流。这样的数据流经由导管214被传输到控制器202，并且包括这样的数据，比如网络中其它设备的现有状态和对于设备244状态的请求，但并不局限于此。
图3是可替换的离散传感器接口模块300的框图。模块300与模块200(示于图2)类似，其中它们均包括具有固件204的控制器202、经由导管208以数据通信与控制器202耦合的EEPROM 206、以及经由导管214以数据通信与控制器202耦合的收发器210。而且，模块300经由导管246和248电耦合到设备244。作为选择，设备244经由“棘爪相配”配置直接电耦合到控制器202，从而无需导管246和248。模块300与模块200的区别在于，电源232(示于图2)被至少一个电池350所取代，所述电池350被配置成经由电力导管234向控制器202、EEPROM 206和收发器210提供DC电力。模块300的变体可以包括燃料电池和太阳能电池，但并不局限于此。模块300还包括电池电压监视电路352，电池电压监视电路352经由数据导管354以数据通信与控制器202进行耦合。电路352通过导管234电耦合到电池350。模块300优于模块200，原因在于不需要电耦合到电源的与导管242(示于图2)类似的外部连接。模块300的操作与模块200的操作类似，区别在于由电池350提供电力并且由电路352监视电池电压。在电池电压降低到低于预定值的情况下，控制器202经由导管214和收发器210向网络的其余部分传输通知信号。此外，为了降低电池电力消耗，模块300正常情况下处于休眠模式，要执行其功能则变换到活动模式，并接着变换回休眠模式。与模块200不同，这样的模式变换限制了模块300作为集线器的功能，但是模块300可以作为网络节点。
图4是示例性模拟传感器接口模块400的框图。模块400包括具有固件404的控制器402，控制器402经由串行数据导管414以数据通信与RF收发器410进行耦合。RF收发器410发射和接收通过媒体116传输的数字数据信号418。模块400还包括EEPROM 406，EEPROM 406经由数据导管408以数据通信与控制器402进行耦合。模块400进一步包括经由电力导管434与控制器402、EEPROM 406和收发器410电耦合的电源432。控制器402、固件404、EEPROM406、导管408、收发器410、导管414、导管434和信号418分别与控制器202、固件204、EEPROM 206、导管208、收发器210、导管214、导管234和信号218(全部示于图2)类似，区别在于其内部包含的逻辑和数据内容。电源432经由至少一个电力导管442电耦合到电源(未示出)。电源432被配置成接收AC和/或DC电力并将该电力转换为适于由EEPROM 406、控制器402和收发器410经由导管434接收的DC电压和DC电流。
模块400经由模拟-数字(A/D)转换器458电耦合到至少一个模拟传感器输入设备456。设备456包括热电偶、压力传感器、应变仪和流量传送仪，但并不局限于此。A/D转换器458被配置成从设备456接收模拟信号，以预定周期对信号取样，并且参考所述模拟信号生成数字数据信号。在示例性实施例中，A/D转换器458经由数据导管460以数据通信与设备456进行耦合。作为选择，模块400被如此配置使得便于设备456和458的“棘爪相配”电耦合，从而无需导管460。控制器402经由数据导管462以数据通信与A/D转换器458进行耦合，并且被配置成经由导管462对A/D转换器458进行扫描和取样。此外，控制器402被配置成以预定周期接收转换器458的输出，并且将数据转换为等价的串行数据流，所述串行数据流经由导管414被传输到收发器410。EEPROM406存储信息，该信息包括设备456标识细节，例如类型和制造商，但并不局限于此。
在操作中，电源432经由导管442接收充电电流。电源432将所接收的电力转换为适于由EEPROM 406、控制器402和RF收发器410经由导管434从电源432接收的电力。而且，在操作期间，设备456生成模拟数据信号，该模拟数据信号包括瞬时、平均、均方根(RMS)，或者峰值电压、频率、温度、压力和流速，但并不局限于此。所述模拟信号经由导管460传输到A/D转换器458，其中所述模拟信号以预定速率进行取样，并且所取样的模拟值被转换为等价的数字数据信号。所述数字数据信号以预定周期经由导管462传输到控制器402，其中该周期可以基于由设备456所测量值的预定变化、自动取样方案和/或何时经由媒体116和收发器410由另一网络设备进行查询来确定。
而且，在操作期间，当控制器402接收从设备458传输的数据时，固件404经由导管408与EEPROM 406进行通信以便于对固件404内的相关逻辑进行处理。这样的处理包括数据过滤、平均、RMS或峰值计算，但并不局限于此。执行来自设备458的输入信号以及相关逻辑，并且从控制器402经由导管414向收发器410传输串行数据流。这样的数据流在收发器410内被转换为数字信号418并传输到媒体116中以用于由相关联网络内的其它组件所接收。从媒体116接收从所述网络传输到模块400的数据418，并且经由收发器410将数据418转换为串行数据流。这样的数据流经由导管414被传输到控制器402，并且包括这样的数据，比如网络中其它设备的现有状态和对于设备456状态的请求，但并不局限于此。
图5是可替换的模拟传感器接口模块500的框图。模块500与模块400(示于图4)类似，其中它们均包括具有固件404的控制器402、经由导管408以数据通信与控制器402耦合的EEPROM 406、以及经由导管414以数据通信与控制器402耦合的收发器410。而且，在可选实施例中，模块500经由设备458以及导管460和462以数据通信与设备456耦合。作为选择，模块500被配置成便于设备456和458的“棘爪相配”电耦合，从而无需导管460。模块500与模块400的区别在于，电源432(示于图4)被至少一个电池550所取代，所述电池550被配置成经由电力导管434向控制器402、EEPROM 406和收发器410提供DC电力。模块500的变体可以包括燃料电池和太阳能电池，但并不局限于此。模块500还包括电池电压监视电路552，电池电压监视电路552经由数据导管554以数据通信与控制器402进行耦合。电路552通过导管434电耦合到电池550。模块500优于模块400，原因在于不需要电耦合到电源的与导管442(示于图4)类似的外部连接。模块500的操作与模块400的操作类似，区别在于由电池550提供电力并且由电路552监视电池电压。在电池电压降低到低于预定值的情况下，控制器402经由导管414和收发器410向网络的其余部分传输通知信号。此外，为了降低电池电力消耗，模块500正常情况下处于休眠模式，要执行其功能则变换到活动模式，并接着变换回休眠模式。与模块400不同，这样的模式变换限制了模块500作为集线器的功能，但是模块500可以作为网络节点。
图6是示例性人类接口设备(HID)600的框图。HID 600包括具有固件604的控制器602，控制器602经由串行数据导管614以数据通信与RF收发器610进行耦合。RF收发器610发射和接收通过媒体116传输的数字数据信号618。HID 600还包括EEPROM 606，EEPROM 606经由数据导管608以数据通信与控制器602进行耦合。HID 600进一步包括经由电力导管634与控制器602、EEPROM 606和收发器610电耦合的电源632。控制器602、固件604、EEPROM606、导管608、收发器610、导管614、导管634和信号618分别与控制器202、固件204、EEPROM 206、导管208、收发器210、导管214、导管234和信号218(全部示于图2)类似，区别在于其内部包含的逻辑和数据内容。例如，固件604包括防反跳逻辑和必需逻辑来实现通信协议。此外，固件604包括HID 600的网络地址和其它网络细节以及HID 600制造商、模型和类型细节。电源632经由阳性电导管664和中性电导管666电耦合到电源(未示出)。电源632被配置成接收AC和/或DC电力并将该电力转换为适于由EEPROM 606、控制器602和收发器610经由导管634接收的DC电压和DC电流。HID 600进一步包括以数据通信与收发器610耦合的射频(RF)天线667。
HID 600还包括至少一个电开关模块668。模块668包括多个电耦合到导管666的电子开关670。图6所示的开关670处于断开位置。模块668还包括多个指示灯672，其中每个指示灯672电耦合到相关联的开关670，并且被如此配置成使得变换到闭合位置的开关670(图6中未示出)激励相关联的指示灯672。指示灯672电耦合到导管664。模块668经由数据导管674以数据通信与控制器602进行耦合。
HID 600进一步包括至少一个键盘接口模块676。模块676包括多个输入按键678，其中在示例性实施例中，这些按键678包括START和STOP按键，但并不局限于此。作为选择，按键678包括QWERTY型键盘按键、ON/OFF触摸板和触摸屏图标，但并不局限于此。模块676经由导管680以数据通信与控制器602进行耦合。HID 600的变体包括液晶(LCD)显示器、触摸屏特征、阴极射线管(CRT)监视器、电池、燃料电池和太阳能电池，但并不局限于此。
在操作中，电源632经由导管664和666接收充电电流。电源632将所接收的电力转换为适于由EEPROM 606、控制器602和RF收发器610经由导管634从电源632接收的电力。控制器602经由键盘接口模块676和数据导管680扫描输入按键678，执行防反跳逻辑并记录闭合按键678。控制器602经由导管680接收闭合按键输入信号，将所述信号转换为串行数据流并经由导管614将所述流传输到收发器610。收发器610将所述流转换为数字数据信号618或消息，所述数字数据信号618或消息经由天线667传输到媒体116中并通过媒体116传输到与图1所示类似的致动器接口模块(未示出)。嵌入式控制器602使用网络和固件604和EEPROM 606内存储的HID 600细节来与所述网络内的其它设备进行通信。
而且，在操作中，收发器610经由媒体116和天线667从其它网络设备接收数字数据618或消息。收发器610将所述消息转换为串行数据流并将所述流传输到控制器602。控制器602接收所述消息，并且控制器602内的逻辑验证供HID 600接受的消息。如果所接受的消息包括用于激励一个或多个指示灯672的命令，则控制器602执行逻辑内的命令，通过导管674传输信号并闭合适当的开关670，从而完成电力导管664和666之间的电路并激励适当的指示灯672。可以以相似的方式执行对指示灯672进行去能(deenergizing)。
图7是示例性通信接口模块700的框图。模块700包括具有固件704的控制器702，控制器702经由串行数据导管714以数据通信与RF收发器710进行耦合。RF收发器710发射和接收通过媒体116传输的数字数据信号718。模块700还包括EEPROM 706，EEPROM 706经由数据导管708以数据通信与控制器702进行耦合。模块700进一步包括经由电力导管734与控制器702、EEPROM706和收发器710电耦合的电源732。控制器702、固件704、EEPROM 706、导管708、收发器710、导管714、导管734、天线767和信号718分别与控制器602、固件604、EEPROM 606、导管608、收发器610、导管614、导管634、天线667和信号618(全部示于图6)类似，区别在于其内部包含的逻辑和数据内容。例如，固件704包括必需逻辑来实现通信协议、模块700的网络地址和其它网络细节以及模块700制造商、模型和类型细节。电源732经由阳性电导管764和中性电导管766电耦合到电源(未示出)。电源732被配置成接收AC和/或DC电力并将该电力转换为适于由EEPROM706、控制器702和收发器710经由导管734接收的DC电压和DC电流。
模块700还包括至少一个外部通信接口782。接口782经由数据导管786以数据通信与控制器702进行耦合。接口782还经由导管734电耦合到电源732。在示例性实施例中，接口782是到外部有线或无线链接784的硬件收发器接口。作为选择，接口782是使与网络外部的设备的通信便于进行的任意设备，包括单独的处理器(未示出)，但并不局限于此。链接784包括到PLC的任意LAN、WAN或接口，但并不局限于此。
在操作中，电源732经由导管764和766接收充电电流。电源732将所接收的电力转换为适于由EEPROM706、控制器702RF收发器710和接口782经由导管734从电源732接收的电力。控制器702经由接口782和导管786从链接784接收通信，将信号转换为串行数据流并经由导管714将所述流传输到收发器710。收发器710将所述流转换为数字数据信号718，所述数字数据信号718经由天线767传输到媒体116中并通过媒体116传输到相关联网络上的任意其它设备。嵌入式控制器702使用在固件704和EEPROM 706内存储的网络和模块700细节来与所述网络内的其它设备进行通信。
而且，在操作中，收发器710经由媒体116和天线767从其它网络设备接收数字数据718。收发器710将所述数据转换为串行数据流并将所述流传输到控制器702。控制器702接收所述数据，并且控制器702内的逻辑生成信号，该信号通过导管786传输到接口782以用于进一步通过链接784进行传输。以这种方式，使网络设备和任意外部设备以及网络之间的双向通信便于进行。此外，接口模块700可以被配置成作为支持多个客户端的服务器或由网络服务器(也未示出)所支持的客户端来运行。此外，接口模块700可以被配置成支持远程I/O功能以作为到PLC(未示出)的接口。
图8是示例性传感器致动器控制网络(SAC Net)800的框图。网络800包括至少一个致动器接口模块100、至少一个线路供电的离散传感器接口模块200、至少一个电池供电的离散传感器接口模块300、至少一个线路供电的模拟传感器接口模块400、至少一个电池供电的模拟传感器接口模块500、以及至少一个通信接口模块700。模块700经由链接784以数据通信与网络801进行耦合。在示例性实施例中，网络801是基于以太网的LAN。作为选择，网络801具有被配置成使这里所描述的网络800的操作便于执行的任意类型的网络拓扑，其中包括屏蔽和/或非屏蔽双绞线、同轴电缆、光纤、红外(IR)、超高频(UHF)和微波拓扑，但不局限于此。
网络800还包括至少一个移动人类接口设备802。设备802经由移动链接804以数据通信与网络800进行耦合。在示例性实施例中，设备802是配置有软件的便携式膝上(笔记本)计算机，所述软件便于通过多个预定入口对网络800进行访问。作为选择，设备802是使如这里所描述的网络800的操作便于执行的任意设备，其中包括板上装配的操作员接口站(OIS)或使用类似于模块100的设备作为入口的台式计算机，但并不局限于此。此外，作为选择，设备802可以是便携式的手持设备。设备802可以被配置成包括与HID 600类似的设备。
网络800进一步包括至少一个临时的、电池供电的设备806，设备806利用至少一个模块100经由弱单向链接808以数据通信与网络800进行耦合。典型地，设备806包括可以由于成本和/或大小而被限制的设备。这些设备可以仅为RF收发器(未示出)，而不是在网络800的组件内典型使用的收发器。此外，典型地，这些设备被配置成网络800的拓扑内的非永久组件。设备806包括诸如密钥卡(key fob)、紧急按钮和位置服务设备，但并不局限于此。设备806可以被配置成包括与HID 600类似的设备。
网络800还包括多个弱单跳810。这些单跳链接810为诸如模块300和500以及模块100之类的设备之间形成的RF链接。网络800进一步包括至少一个固定的人类接口设备812。设备812经由主多跳链接814以数据通信与网络800进行耦合。在示例性实施例中，设备812为使用类似于模块100的设备作为入口的台式计算机。作为选择，设备812是使如这里所描述的网络800的操作便于执行的任意设备，其中包括板上装配的操作员接口站(OIS)，但并不局限于此。设备812可以被配置为包括类似于HID600的设备。多跳链接814通常包括通信设备组，所述通信设备组包括源发送器、接收器、重发送器和另一接收器。这些设备被配置以形成通信链，并且多个通信链形成通信网络。在示例性实施例中，网络800包括多个多跳链接814。多跳链接814与弱单跳链接810的区别与信号长度、方向和范围有关。
网络800可以被配置以比使健壮控制便于进行的典型网络具有更低的开销网络交通吞吐量。此外，在网络感应和致动组件内分配控制逻辑减少了对经由失效的单个点而降低网络可用性的暴露，从而提高了网络可靠性。此外，在网络组件内分配控制逻辑通过增加对所感应的输入和输出命令的响应速率而减少等待时间。而且，遍及网络设备分配网络通信特征为SCADA提供了经由LAN或WAN对网络进行访问的充足机会。所述网络还可以被特征化为以具有无终止增潜力的模块，其中附加的多跳链接便于向网络添加子系统和/或将一个网络与其它网络进行对接。此外，减少了对经由大量线缆以数据通信耦合的更大型、更昂贵的集中化组件的依赖，便于降低采购和安装的成本。
分配可编程控制逻辑的示例性方法包括在网络内的至少一个现场设备内嵌入至少一个可编程控制逻辑方案中的基本上所有的可编程控制逻辑方案。
网络800可以被定义为多个层，其中这些层由设备或节点的类别来定义，其中每个类型的节点具有变化的复杂性和功能性的预定特性集合。特别地，从激励相关联的致动器130(图8中未示出)的源对模块100进行供电，从而模块100几乎没有电力限制。模块100具有嵌入它们的PLC功能并且由此能够作为独立的网络节点。模块100基于从遍及网络的其它节点所接收的输入而控制它们相关联的致动器130。这些节点包括由模块200、300、400和500形成的其它致动器模块100和传感器节点。模块100支持网络800的功能性达到OSI模型的传输层。网络800使包括多跳、网络自动重配置和网络监视的特征便于执行，但并不局限于此。网络800还通过在网络上重复相关联数据而使从传感器模块300和500经由弱链接808所进行的信号传输便于执行。
网络800配置有附加节点，其中模块200和400被分类为类别0传感器节点。这些类别0节点可以被配置成提供完全的网络功能性。此外，这些类型0节点可以包括类似于模块200和400的没有配置传感器的模块，从而它们作为多跳转发器节点。而且，具体地，模块300和500被分类为类别1传感器节点。这些类别1节点经由电池进行供电，并且典型地受到成本、大小和功率可用性之类的约束。此外，这些类别1节点典型地位于网络外围，并且没有被配置成多跳链的部分。此外，具体地，临时电池供电的设备806被分类为类别2传感器节点。典型地，这些类别2节点没有被配置用于多跳链和监督。然而，类别2设备可以被配置成发布网络中其它节点所接收和转发的消息。
这里所描述的用于嵌入可编程逻辑控制和接口通信的方法和装置使控制系统和通信网络的操作便于执行。具体地，用分配的嵌入式逻辑控制和通信特征配置网络降低了网络单点失效和后续性能退化的可能。更具体地，用本地化逻辑控制特征配置相关联网络组件提高了这些组件相对于集中的处理器的独立性。这样的配置还便于对各个网络组件的维护损耗进行调度以便检查故障、修理和/或替换相关联组件而无需更大范围的网络损耗，从而降低了被监视系统的拥有者的总体成本。此外，用于操作如这里所描述的网络的方法和装备便于减少硬件采购、安装和配置，从而减少了与安装这些网络相关联的资金和劳动成本。具体地，用独立通信特征配置网络组件便于通过降低互连电缆和线路的数量而降低安装和维护成本。
以上详细描述了嵌入式可编程逻辑控制和接口通信的示例性实施例。所述方法、装置和系统并不局限于这里所描述的特定实施例，也不局限于所图示的特定网络和网络组件。
虽然已经以各个特定实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将会意识到，可以利用权利要求的精神和范围内的修改来实施本发明。

Claims (10)

1.一种分配可编程控制逻辑的方法，所述方法包括在至少一个现场设备内嵌入至少一个可编程控制逻辑方案中基本上所有的可编程控制逻辑方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在至少一个现场设备内嵌入至少一个可编程控制逻辑方案中基本上所有的可编程控制逻辑方案包括：
提供多个现场设备；
在所述多个现场设备中的每个现场设备内嵌入固件；和
向所述固件下载至少一个可编程逻辑控制方案。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
为所述多个现场设备中的每个现场设备提供至少一个网络通信接口设备，所述至少一个网络通信接口设备包括以下的至少一个：
至少一个射频(RF)收发器；
至少一个双绞线入口；
至少一个同轴电缆入口；
至少一个光纤入口；
至少一个超高频(UHF)收发器；
至少一个红外(IR)收发器；和
至少一个微波收发器；
将所述至少一个网络通信接口设备以数据通信与所述多个现场设备中的每个现场设备的固件和EEPROM中的至少一个进行耦合；
经由相关联的网络通信接口设备将多个现场设备以数据通信与每个其它现场设备进行耦合；和
经由相关联的网络通信接口设备在所述多个现场设备中的的每个现场设备之间发射和接收操作数据。
4.一种嵌入现场设备内的现场设备接口，包括被配置成便于执行至少一部分可编程控制逻辑方案的固件，其中所述可编程控制逻辑方案基本上包含于所述固件内。
5.根据权利要求4所述的现场设备接口，其中至少一部分所述固件被配置成实施至少一部分所述可编程控制逻辑方案和至少一部分通信接口方案。
6.根据权利要求4所述的现场设备接口，进一步包括以下的至少一个：
至少一个嵌入式致动器接口模块；
至少一个嵌入式传感器接口模块；
至少一个嵌入式人类接口设备；和
至少一个通信接口模块。
7.根据权利要求4所述的现场设备接口，进一步包括至少一个网络通信接口设备，所述网络通信接口设备以数据通信与所述固件和至少一个附加网络通信接口设备中的至少一个进行耦合，其中每个所述网络通信接口设备包括以下的至少一个：
至少一个射频(RF)收发器；
至少一个双绞线入口；
至少一个同轴电缆入口；
至少一个光纤入口；
至少一个超高频(UHF)收发器；
至少一个红外(IR)收发器；和
至少一个微波收发器。
8.一种传感器致动器控制网络(SAC Net)，包括至少一个嵌入式致动器接口模块和至少一个嵌入式传感器接口模块，其中所述这些模块包括嵌入所述模块内的现场设备接口，所述接口包括被配置成便于执行至少一部分可编程控制逻辑方案的固件，其中所述可编程控制逻辑方案基本上包含于所述固件内。
9.根据权利要求8所述的传感器致动器控制网络，进一步包括以下的至少一个：
电耦合到至少一个外部电源的至少一个电源装置；
至少一个独立的自给式电源；
至少一个嵌入式人类接口设备；和
至少一个通信接口模块。
10.根据权利要求8所述的传感器致动器控制网络，进一步包括至少一个网络通信接口设备，所述网络通信接口设备以数据通信与所述固件和至少一个附加网络通信接口设备中的至少一个进行耦合，其中每个所述网络通信接口设备包括以下的至少一个：
至少一个射频(RF)收发器；
至少一个双绞线入口；
至少一个同轴电缆入口；
至少一个光纤入口；
至少一个超高频(UHF)收发器；
至少一个红外(IR)收发器；和
至少一个微波收发器。
CNA2007101997883A 2006-12-22 2007-12-21 便于逻辑控制和接口通信的方法和装置 Pending CN101286053A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/615,569 US20080155241A1 (en) 2006-12-22 2006-12-22 Method and apparatus to facilitate logic control and interface communication
US11/615569 2006-12-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101286053A true CN101286053A (zh) 2008-10-15

Family

ID=39027579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007101997883A Pending CN101286053A (zh) 2006-12-22 2007-12-21 便于逻辑控制和接口通信的方法和装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20080155241A1 (zh)
EP (1) EP1936456A3 (zh)
JP (1) JP2008159052A (zh)
CN (1) CN101286053A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102736538A (zh) * 2011-04-13 2012-10-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 基于接口的可重构电气架构
CN105022331A (zh) * 2014-04-30 2015-11-04 松下神视株式会社 可编程控制器和控制方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100198781A1 (en) * 2007-05-29 2010-08-05 Tsutomu Yuine Plc having communication function
EP2318892B2 (de) * 2008-07-31 2015-07-22 Siemens Aktiengesellschaft Funkbasierte aktivierung und deaktivierung eines energielosen standby-betriebs von automatisierungssystemen
WO2011053295A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 Precision Microdynamics, Inc. Network control architecture and protocol for a distributed control, data acquisition and data distribution system and process
CN103056187B (zh) * 2012-11-30 2015-07-22 福建工程学院 一种铝挤压设备的非挤压事件记录系统及其方法
CN109901480A (zh) * 2019-04-02 2019-06-18 杨文广 一种基于物联网的智能控制设备及智能控制系统
US11636750B2 (en) * 2019-10-04 2023-04-25 Baker Engineering & Risk Consultants, Inc. Visible range detection system

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918690A (en) * 1987-11-10 1990-04-17 Echelon Systems Corp. Network and intelligent cell for providing sensing, bidirectional communications and control
US5297257A (en) * 1991-04-15 1994-03-22 Allen-Bradley Company, Inc. Distributing a real-time control program to a plurality of input/output nodes
US5519878A (en) * 1992-03-18 1996-05-21 Echelon Corporation System for installing and configuring (grouping and node address assignment) household devices in an automated environment
US5682142A (en) * 1994-07-29 1997-10-28 Id Systems Inc. Electronic control system/network
ES2136467T3 (es) * 1996-01-17 1999-11-16 Siemens Ag Aparato de automatizacion.
US5909368A (en) * 1996-04-12 1999-06-01 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Process control system using a process control strategy distributed among multiple control elements
US6480510B1 (en) * 1998-07-28 2002-11-12 Serconet Ltd. Local area network of serial intelligent cells
US6469629B1 (en) * 1999-02-12 2002-10-22 General Electric Company Distributed logic in multiple protective relays
US6330806B1 (en) * 2000-03-03 2001-12-18 York International Corporation System and method for controlling an HVAC system using a flash mini-card
US7228186B2 (en) * 2000-05-12 2007-06-05 Rosemount Inc. Field-mounted process device with programmable digital/analog interface
US6686831B2 (en) * 2001-01-23 2004-02-03 Invensys Systems, Inc. Variable power control for process control instruments
US6622925B2 (en) * 2001-10-05 2003-09-23 Enernet Corporation Apparatus and method for wireless control
US7133727B2 (en) * 2003-08-01 2006-11-07 Invensys Systems, Inc. System and method for continuous online safety and reliability monitoring
US7225037B2 (en) * 2003-09-03 2007-05-29 Unitronics (1989) (R″G) Ltd. System and method for implementing logic control in programmable controllers in distributed control systems
JP4411953B2 (ja) * 2003-12-09 2010-02-10 横河電機株式会社 フィールド機器のメモリ更新システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102736538A (zh) * 2011-04-13 2012-10-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 基于接口的可重构电气架构
CN102736538B (zh) * 2011-04-13 2014-10-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 基于接口的可重构电气架构
CN105022331A (zh) * 2014-04-30 2015-11-04 松下神视株式会社 可编程控制器和控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008159052A (ja) 2008-07-10
US20080155241A1 (en) 2008-06-26
EP1936456A2 (en) 2008-06-25
EP1936456A3 (en) 2010-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101286053A (zh) 便于逻辑控制和接口通信的方法和装置
AU2018202770B2 (en) Pairing of a battery monitor to a communication device, by message encoded in battery current
CN103809587B (zh) 一种基于无线网络的电动汽车自动诊断系统及方法
CN102217166B (zh) 智能配电系统和方法
CN105446303A (zh) 具有减小功耗的工业现场设备
CN102945597B (zh) 可更新的红外转发系统及其更新方法
CN104750068A (zh) 一种多节点传感器网络的数据传输及控制装置
CN205003540U (zh) 一种智能光伏数据采集器
US20220332201A1 (en) Electric vehicle charging system with a charging cable that includes an inline cable controller
CN105024198A (zh) 智能插头
CN102299827A (zh) 一种环保设备智能监测诊断系统
CN202721501U (zh) 配电自动化终端
US6668209B2 (en) Injection molding machine arrangement
CN201153243Y (zh) 智能变频调速系统
CN106647490A (zh) 一种等离子发生器电源控制系统
CN108023897B (zh) 通信端口及具有所述通信端口的电子设备
CN103545918B (zh) 电力线远程控制电源的智能节电系统及其控制方法
CN106936216A (zh) 一种全景在线监测分析处理系统
CN203720648U (zh) 一种基于无线网络的电动汽车自动诊断系统
CN204347580U (zh) 一种可遥控的无线公网应急通信装置
CN210113890U (zh) 一种多模无线传感器集线器及农业灌溉系统
CN202421838U (zh) 一种基于无线网络的用于触摸屏自助终端机的智能监控器
CN206847005U (zh) 一种全热交换机的控制系统
CN112099428A (zh) 一种用于动力设备供电通断的有线控制系统及方法
Hur et al. Building automation system via LonWorks and Linux based personal computer

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20081015