CN101738965B - 使用远程智能设备对执行器-传感器接口兼容设备的控制 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用远程智能设备对执行器-传感器接口兼容设备的控制。一种通信网络(1)，其包括主设备(2)、执行器-传感器接口(AS-I)通信总线(4)、被配置为要受监视和控制的设备(8)以及经由所述AS-I通信总线(4)与主设备(2)进行通信的从属设备(3)。被配置为要受监视和控制的设备(8)可操作地连接到所述从属设备(3)，并且所述从属设备(3)被配置为经由AS-I通信总线(4)从主设备(2)接收命令，并且执行所述命令以控制所述设备(8)。

Description

使用远程智能设备对执行器-传感器接口兼容设备的控制

技术领域

本发明涉及执行器-传感器接口(AS-I，actuator-sensor-interface)兼容设备的控制。更具体地，本发明涉及用于使用远程智能设备对执行器传感器接口(AS-I)兼容设备进行控制的通信网络。

背景技术

在电气控制系统中，需要提供诸如电磁接触器之类的各种控制部件的状态信息。例如，系统控制器需要知道电磁接触器是在正常条件还是在异常条件下进行工作，例如在电流过载条件期间进行工作。在传统控制系统中，位于电磁接触器处的本地设备(即，从属设备)配备有智能(intelligence)来确定电磁接触器的操作状态，并且向远程监视设备(即，主设备)报告该信息。在包括各种控制部件的控制系统中，为每个本地设备配备所必须的智能的工作会增加制造成本。

因此，需要提供一种具有远程集中式智能设备(即，主设备)的系统，其能够确定诸如机电设备之类的设备的操作状态，并监视和控制该设备。

发明内容

本发明的示例性实施例提供了一种通信网络，其包括主设备、执行器-传感器接口(AS-I)通信总线、被配置为要受监视和控制的设备以及经由所述AS-I通信总线与主设备进行通信的从属设备。被配置为要受监视和控制的设备可操作地连接到所述从属设备，并且所述从属设备被配置为经由AS-I通信总线从主设备接收命令，并且执行所述命令以控制所述设备。

本发明的其他示例性实施例提供了一种用于经由AS-I通信网络控制设备的系统和方法。

附加的特征和优点通过本发明的示例性实施例的技术予以实现。本发明的其他实施例和方面在此详细描述并被视为是所要求保护的发明的一部分。为了更好的理解具有其优势和特征的本发明，参考该说明和附图。

附图说明

图1是能够在本发明的实施例内实施的AS-I通信网络的框图。

图2是能够在本发明的可替换实施例内实施的AS-I通信网络的框图。

图3是能够在本发明的可替换实施例内实施的AS-I通信模块和电磁接触器的示图。

图4是如在能够在本发明的实施例内实施的图3中所示的AS-I通信模块和电磁接触器之间的连接的示图。

图5是如在图4中所示的电磁接触器所取的部分截面图。

图6是能够在本发明的实施例内实施的AS-I通信模块和AS-I主设备的框图。

图7是能够在本发明的可替换实施例内实施的AS-I通信网络的AS-I主设备所采用的操作表。

图8是能够在本发明的实施例内实施的包括AS-I通信网络的通信系统的框图。

图9是图示经由能够在本发明的实施例内实施的AS-I通信网络控制AS-I兼容设备的方法的流程图。

具体实施方式

现在对附图进行更为详细的描述，从图1中可看到，具有AS-I通信网络1，其包括远程智能设备(即，主设备2)，经由AS-I通信总线4与主设备2进行通信的AS-I通信模块(即，从属设备3)。例如，AS-I通信网络1进一步包括经由转换器6连接到主设备2的显示单元5。

图2是根据本发明另一个示例性实施例的AS-I通信网络。如图2所示，AS-I通信网络1包括与一个主设备2进行通信的多个从属设备3。从属设备3的数目可以有所变化，在实施例中，每个主设备2的从属设备最多达62个。然而，由于从属设备的最大数目是依赖于设计的，所以将要意识到的是，本发明的范围并不局限于特定的最大数目。AS-I通信网络1进一步包括受到监视和控制的设备，例如可操作地连接到从属设备3的电磁接触器(例如，如图3和4所示)。从属设备3被配置为经由AS-I通信总线4从主设备2接收命令，并且执行所述命令以控制该设备。现在将参考图3和4对该设备和从属设备3之间的连接进行描述。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，从属设备3与诸如电磁接触器8之类的设备进行连接。本发明并不局限于被应用于电磁接触器，并且可以使用任何适当的AS-I兼容设备，例如过载继电器。例如，根据本发明的示例性实施例，所述设备是电气设备、机电设备或电磁设备之一。如图4所示，根据本发明一个实施例的从属设备3包括多个挂钩(hook)9和AS-I锁闩(latch)10。从属设备3经由挂钩9与电磁接触器8进行连接，所述挂钩9插入电磁接触器8的凹槽11中。从属设备3的AS-I锁闩10插入电磁接触器8的可移动触头载体(contact carrier)12的槽中。以下参考图5来描述与可移动触头载体12相关的其他细节。

图5是根据本发明一个实施例的图示电磁接触器8的可移动触头载体12的部分截面图。如图5所示，可移动触头载体12包括每个柱体(pole)(例如，用于三相设备的三个柱体)中的触头开口13，在其中定位有可移动触头14，并且通过弹簧15相对于开口13的下边缘偏移。当处于闭合位置时，可移动触头14与固定触头17(如图3所示)对齐。可移动触头载体12附接到可移动电枢(armature)18，所述可移动电枢18通过线圈20的激发而与固定核19协同操作，该线圈20产生通过固定核19和可移动电枢18并穿过空气间隙的磁通量。弹簧16使得可移动电枢18和可移动触头载体12远离固定核19发生偏移，而受激发的线圈20使得可移动触头载体12向固定核19发生偏移，由此使可移动触头14和固定触头17之间的接触接上或者分开。

图6是图示根据本发明的示例性实施例的主设备2和从属设备3的框图。如图6所示，主设备2包括主处理器40(随后参考图7进行描述)。从属设备3包括传感器21、执行器22以及响应于计算机可执行指令在传感器21、执行器22和主设备2之间建立通信信道的从属处理器23，诸如专用集成电路(ASIC)。根据示例性实施例，从属设备3被配置为经由AS-I通信总线4从主设备2接收命令，并且基于从主设备2接收的命令控制电磁接触器8。因此，主设备2经由AS-I通信总线4向从属设备3发送命令以开启电磁接触器8。从属设备3接收来自主设备2的命令并且激发执行器22来启动电磁接触器8。随后将参考图7-9对通信系统的控制方面进行讨论。

根据示例性实施例，执行器22是功率继电器，其闭合以将主功率(未示出)连接到电磁接触器8的线圈20以使得电磁接触器8的可移动触头载体12移动到激发位置中，并继而闭合电磁接触器8的可移动触头14。根据示例性实施例，传感器14感测表示可移动触头载体12的移动的信号。可替换地，根据另一示例性实施例，传感器14例如可以感测诸如电磁接触器8的电压、电流、压力或温度之类的其他参数。从属设备3向主设备2发送指示可移动触头载体12是否已移动的所感测信号。根据当前的示例性实施例，传感器14是光学传感器。然而，本发明并不局限于此，并且可以使用适于这里所公开的用途的任何测量设备。此外，传感器14所检测的信号可以是流检测信号，或者任何类型的换能器信号(例如，数字信号)。基于从从属设备3接收的信号，主设备2使用以下将参考图7进行描述的算法来识别电磁接触器8的操作状态。

例如，图7是主设备2所使用的用于检测电磁接触器8的操作状态的操作表。根据示例性实施例，主设备2包括主处理器40(如图6所示)，其利用与操作表24相对应的算法来基于所感测的信号确定电磁接触器8的操作状态。也就是说，操作表24包括用来确定电磁接触器8的操作状态的参数。根据本发明，操作表24的参数可根据主设备2正监视和控制的设备的类型而变化。根据一个实施例，主设备2基于从从属设备3接收的感测信号来识别电磁接触器8的操作状态。

如图7所示，根据示例性实施例，电磁接触器8的操作状态是正常状态、异常闭合状态和异常打开状态之一，所述异常闭合状态诸如电磁接触器8在被假定是打开时其闭合的触头焊接状态，所述异常打开状态诸如电磁接触器8在被假定是闭合时其打开的线圈烧毁状态。当功率继电器22处于关闭状态时，传感器21感测到可移动触头载体12的移动(例如，打开动作)，并且触头14打开，主设备2确定电磁接触器8在正常状态下运行。此外，当功率继电器22被启动(即，处于开启状态)，并且传感器21感测到可移动触头载体12的移动中断而且触头14闭合时，主设备2确定电磁接触器8在正常状态下运行。

另一方面，当功率继电器22处于关闭状态，并且传感器21感测到可移动触头载体12的移动中断而且触头14闭合时，主设备2确定电磁接触器8处于异常闭合状态下。当功率继电器22被启动并且传感器在ON命令已经发出后的预定时间内没有感测到可移动触头载体12的移动有所变化，而且触头14打开时，从属设备3将信号发送回主设备2并且主设备2确定电磁接触器8处于异常打开状态下，并且认为电磁接触器8无法运行。根据示例性实施例，当主设备2确定电磁接触器处于异常打开状态时，主设备2迅速(例如约10毫秒内)将信号发送回功率继电器22以便功率继电器22进入关闭状态，以便保护电磁接触器8的线圈20。也就是说，如果在规定时间段内没有感测到电磁接触器8的可移动触头载体12的移动，则中止向线圈20的供给。

根据本发明的示例性实施例，主设备2所确定的电磁接触器8的操作状态被显示在显示单元15(如图1和2所描绘的)上以便用户查看。

根据另一示例性实施例，如图8所示，AS-I通信网络1为通信系统的子系统。例如，根据示例性实施例，通信系统100可以是监查控制和数据获取通信系统。如图7所示，通信系统100包括处于办公室级(level)的个人计算机(PC)25，其与处于厂级的以太网/网关26、PLC 27和PC 28相接口。此外，厂级与分布式控制级相接口，所述分布式控制级包括根据本发明示例性实施例的AS-I通信网络1以及与控制阀30和单元(cell)32进行通信的网关29。如图8所示，AS-I通信网络1包括多个主设备2以及与各个主设备2进行通信的多个从属设备3。

图9是图示依据本发明示例性实施例的经由AS-I通信网络对AS-I兼容设备进行控制的方法的流程图。如图9所示，在操作200，主设备经由AS-I总线向从属设备发送命令以开启该设备。过程从操作200进行至操作202，在操作202，从属设备从主设备接收命令并处理所述命令，并且激发执行器以开启该设备。过程从操作202开始进行行至操作204，在操作204，从属设备的传感器感测表示所述设备的参数的信号。例如，如果所述设备是电磁接触器，则所述传感器感测所述电磁接触器的可移动触头载体的移动。过程从操作204进行至操作206，在操作206，主设备识别所述设备的操作状态并基于所识别的操作状态来控制所述设备。例如，如果主设备确定所述设备处于异常操作状态，则主设备将信号发送回从属设备以解除执行器的激发，由此解除所述设备的激发。例如，当所述设备为电磁接触器时，如果主设备确定所述电磁接触器处于异常闭合状态(例如，触头焊接状态)或异常打开状态(例如，线圈烧毁状态)，则主设备将信号发送回从属设备以解除执行器的激发，由此解除对所述电磁接触器的激发。过程从操作206进行至操作208，在操作208，经由显示单元显示所述设备的操作状态。

根据本发明的示例性实施例，所述主设备能够确定AS-I兼容设备的操作状态(例如，所述AS-I兼容设备诸如是可操作连接至从属设备的电气设备、机电设备或电磁设备)以及对该设备进行控制，这提供了制造成本更低和可用性更强的好处。

虽然已经参考示例性实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将要理解的是，在不背离本发明的范围的情况下可以进行各种变化并且可以用等同物来替代其部件。此外，在不背离本发明的范围的情况下可以进行许多修改以使得特定情形或材料与本发明的教导相适应。因此，目的并非是将本发明局限于作为试图实施该发明的最佳方式所公开的特定实施例，恰恰相反本发明将包括落入所附权利要求范围之内的所有实施例。此外，术语第一、第二等的使用并不表示任何顺序或重要性，而恰恰相反，术语第一、第二等被用来将一个部件与另一部件进行区分。部件列表1 AS-I通信网络2 主设备3 从属设备4 AS-I通信总线5 显示单元6 转换器8 设备9 挂钩10锁闩11凹槽12可移动触头载体13触头开口14可移动触头15弹簧16弹簧17固定触头18可移动电枢19固定核20线圈21传感器22执行器23从属处理器24操作表25个人计算机26以太网/网关27可编程逻辑控制器(PLC)28个人计算机29网关30控制阀32单元40主处理器200用于方法的操作202用于方法的操作204用于方法的操作206用于方法的操作208用于方法的操作

Claims (13)

1.一种通信网络，包括： 

主设备； 

执行器-传感器接口AS-I通信总线； 

被配置为要受监视和控制的设备；和 

经由所述AS-I通信总线与所述主设备进行通信的从属设备，被配置为要受监视和控制的所述设备可操作地连接到所述从属设备，并且所述从属设备被配置为经由所述AS-I通信总线从所述主设备接收命令，并且执行所述命令以控制所述设备， 

其中，所述从属设备包括： 

执行器，被设置和配置成启动所述设备；和 

传感器，被设置和配置成响应于所述设备被启动而感测表示所述设备的参数的信号，其中所述传感器被配置成经由所述AS-I通信总线向所述主设备发送所感测信号，并且所述主设备被配置成基于所述所感测信号确定所述设备的操作状态， 

其中所述设备是电磁接触器， 

其中所感测信号是表示所述电磁接触器中可移动触头载体的移动的信号，并且 

其中如果所述主设备确定所述电磁接触器处于异常闭合状态或异常打开状态，则所述主设备将信号发送回所述从属设备以解除所述执行器的激发，由此解除对所述电磁接触器的激发。 

2.如权利要求1所述的通信网络，其中所述从属设备还包括从属处理器，其响应于计算机可执行指令来控制所述执行器和所述传感器。 

3.如权利要求2所述的通信网络，其中所述主设备还包括主处理器，当计算机可执行指令在所述主处理器上执行时，所述主处理器响应于所述计算机可执行指令基于所感测信号来确定所述设备的操作状态。 

4.如权利要求3所述的通信网络，其中： 

所述主设备被配置为向所述从属设备发送指示所述从属设备启动所述电磁接触器的命令； 

所述执行器被配置为启动所述电磁接触器； 

所述传感器被配置为感测表示所述电磁接触器的可移动触头载体的移动的信号并且将所感测信号发送到所述从属处理器，而所述从属处理器将所感测信号发送到所述主处理器；以及 

所述主设备被配置成基于所感测信号确定所述电磁接触器的操作状态。 

5.如权利要求4所述的通信网络，其中所述电磁接触器的操作状态是正常状态、异常闭合状态或异常打开状态之一。 

6.如权利要求4所述的通信网络，其中当所述传感器在接收到ON命令之后的预定时间段内感测到所述可移动触头载体没有移动时，所述从属设备向所述主设备发送信号，并且所述主设备确定所述电磁接触器处于异常打开状态。 

7.如权利要求1所述的通信网络，其中所述从属设备包括多个从属设备，并且所述设备包括多个设备，其中每个设备可操作地连接到所述多个从属设备中的相应从属设备。 

8.如权利要求3所述的通信网络，还包括： 

显示单元，可与所述主设备连接并且被配置为显示所述设备的所述操作状态。

9.一种通信系统，其包括： 

通信网络，其包括： 

至少一个主设备； 

至少一个AS-I通信总线； 

至少一个被配置为要受监视和控制的设备； 

至少一个经由所述AS-I通信总线与所述主设备进行通信的从属设备，被配置为要受监视和控制的所述设备可操作地连接到相关联的从属设备，并且该相关联的从属设备被配置为经由所述AS-I通信总线从所述主设备接收命令，并且执行所述命令以控制所述设备， 

其中所述至少一个从属设备包括： 

至少一个执行器，被设置和配置为启动所述设备；和 

至少一个传感器，被设置和配置为响应于所述设备被启动而感测表示所述设备的参数的信号，其中所述传感器被配置成经由所述至少一个AS-I通信总线向所述至少一个主设备发送所感测信号，并且所述至少一个主设备被配置成基于所述所感测信号确定所述至少 一个设备的操作状态， 

其中所述设备是电磁接触器， 

其中所感测信号是表示所述电磁接触器中可移动触头载体的移动的信号，并且 

其中如果所述至少一个主设备确定所述电磁接触器处于异常闭合状态或异常打开状态，则所述至少一个主设备将信号发送回所述至少一个从属设备以解除所述至少一个执行器的激发，由此解除对所述电磁接触器的激发。 

10.如权利要求9所述的通信系统，其中所述通信系统是监查控制和数据获取通信系统。 

11.一种用于经由AS-I通信网络控制设备的方法，所述方法包括： 

把从属设备可操作地连接到要控制和监视的设备； 

由主设备经由AS-I通信总线向所述从属设备发送命令；和 

经由所述从属设备执行所述命令来控制所述设备， 

其中经由所述从属设备执行所述命令包括： 

经由所述从属设备感测表示所述设备的参数的信号； 

向所述主设备发送所感测信号； 

经由所述主设备基于所感测信号标识所述设备的操作状态；和 

基于所标识的操作状态控制所述设备， 

其中所述设备是电磁接触器，以及所述电磁接触器的所述操作状态是正常状态、异常闭合状态或异常打开状态之一，其中经由所述从属设备执行所述命令还包括： 

如果所述主设备确定所述电磁接触器处于异常闭合状态或异常打开状态，则由所述主设备将信号发送回所述从属设备以经由所述从属设备解除对所述电磁接触器的激发。 

12.如权利要求11所述的方法，其中经由所述从属设备执行所述命令还包括： 

基于从所述主设备接收到的命令经由所述从属设备启动所述设备。 

13.如权利要求12所述的方法，还包括： 

经由显示单元显示所述设备的操作状态。