CN102591317B - 具有电子密钥功能部件的自动控制系统部件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有电子密钥功能部件的自动控制系统部件，其中，提供了用于利用存储在I/O装置的部件(例如，I/O模块、端子板、底座等)之一内的电子密钥功能部件的系统和方法，并且该电子密钥功能部件可由I/O装置的其他部件之一中的电子密钥识别电路来读取或检测。更具体地，电子密钥功能部件可包括可由电子密钥识别电路读取或检测的唯一识别密钥，以确定部件(例如，成对的I/O模块和端子板)是否彼此相关联以及是否打算一起工作。例如，在某些实施例中，电子密钥功能部件可布置在端子板内，而电子密钥识别电路可布置在I/O模块内，或者反之亦然。另外，在某些实施例中，电子密钥功能部件和/或电子密钥识别电路可从I/O装置的它们各自的部件移除。

Description

具有电子密钥功能部件的自动控制系统部件
对相关申请的交叉引用
本申请要求2010年8月20日提交的美国临时专利申请第61/375,587号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明总体涉及自动控制系统领域，诸如在工业和商业环境中使用的那些系统。更具体地，本发明的实施例涉及用于对输入/输出(I/O)装置进行供应、访问、配置、操作或者与其接口的技术，这些输入/输出装置被配置用于与自动控制器耦合和相互作用。
背景技术
自动控制器是用于控制工业自动化等的专用计算机。在所存储的程序的引导下，自动控制器的处理器基于用来影响对受控过程的控制的分析和逻辑，检查反映受控过程的状态的一系列输入(例如，去往自动控制器的电输入信号)并改变输出(例如，来自自动控制器的电输出信号)。所存储的控制程序可在一系列执行循环中连续地被执行、周期性地被执行或者基于事件而被执行。自动控制器从受控过程接收的输入以及自动控制器发送到受控过程的输出通常通过作为自动控制系统的部件的一个或多个I/O装置来输送，这些I/O装置用作自动控制器与受控过程之间的电接口。
传统的I/O装置通常包括：底座，被配置成将I/O装置与母线等耦合；端子板，用于将I/O装置与现场装置以可通信方式耦合；以及I/O模块，包括用于执行通信功能和/或逻辑操作的电路。在I/O装置的维护期间，I/O装置的I/O模块和/或端子板可从它们各自的底座被移除，以有利于执行I/O装置的诊断和故障检修。有时，当I/O模块和/或端子板被重新插入到它们各自的底座中(例如，一旦完成了维护)时，I/O模块和/或端子板中的一个或多个可能会被疏忽地重新插入并不是所预期的底座中。这样，会发生I/O模块和端子板的疏忽错配。结果，会产生由于这样的错配而导致的不期望的控制问题。现在认识到，期望提供用于防止这种I/O模块和/或端子板被疏忽插入到并不是所预期的底座中的可靠功能部件。
发明内容
本发明通过提供电子密钥功能部件来解决传统I/O装置的缺点，该电子密钥功能部件可存储在I/O装置的部件(例如，I/O模块、端子板、底座等)之一内，并且可由I/O装置的其他部件之一中的电子密钥识别电路读取或检测。更具体地，电子密钥功能部件可包括唯一识别密钥，其可由电子密钥识别电路读取或检测，以确定部件(例如，成对的I/O模块和端子板)是否彼此相关联并且打算一起工作。例如，在某些实施例中，电子密钥功能部件可布置在端子板内，而电子密钥识别电路可布置在I/O模块内，或者反之亦然。另外，在某些实施例中，电子密钥功能部件和/或电子密钥识别电路可从I/O装置的它们各自的部件移除。
附图说明
当参照附图阅读以下的详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好理解，在附图中，相同的符号表示相同的部分，其中：
图1是根据本技术的实施例的、被适配成与网络化部件和配置设备接口的示例性控制和监测系统的图示；
图2是根据本技术的实施例的、与I/O适配器连接的多个I/O装置的透视图；
图3是根据本技术的实施例的示例性I/O装置的分解透视图；
图4是根据本技术的实施例的、利用I/O装置的端子板中的电子密钥装置的示例性I/O装置的示意图；
图5是根据本技术的实施例的、通过将端子板识别密钥存储在端子板的电子密钥装置的存储器中来利用电子密钥功能部件的示例性I/O装置的示意图；
图6是根据本技术的实施例的、通过将端子板识别密钥存储端子板的电子密钥装置的RFID(射频识别)标签中来利用电子密钥功能部件的示例性I/O装置的示意图；
图7是根据本技术的实施例的、通过经由端子板的电子密钥装置中的可变电阻器传递端子板识别密钥来利用电子密钥功能部件的示例性I/O装置的示意图；
图8是根据本技术的实施例的、利用I/O装置的I/O模块中的电子密钥装置的示例性I/O装置的示意图；
图9是根据本技术的实施例的、利用I/O装置的端子板和I/O模块两者中的电子密钥装置的示例性I/O装置的示意图；以及
图10是根据本技术的、制造具有经由电子密钥装置链接的部件的I/O装置的方法的过程流程图。
具体实施方式
图1是根据本技术的实施例的、被适配成与网络化部件和配置设备接口的示例性控制和监测系统的图示。控制和监测系统总体由附图标记10来指示。具体地，控制和监测系统10被示出为包括人机接口(HMI)12和被适配成与过程16的部件接口的自动控制器或控制/监测装置14。应注意，可利用特定网络策略来便利根据本技术的实施例的这种接口。实际上，可采用诸如DeviceNet(设备网)的工业标准网络来实现数据传输。这样的网络允许根据预定协议的数据交换，并且可为网络化元件的工作提供功率。
过程16可采取多种形式，并且包括用于实现许多不同且多样化的目的的装置。例如，过程16可包括压缩机站、炼油厂、制作食品的成批操作、机械化装配线等。因此，过程16可包括多种操作部件，诸如电动机、阀、致动器、温度元件、压力传感器或者多种制造、处理、材料处理以及其他应用。此外，过程16可包括用于通过自动化和/或观测来调节过程变量的控制和监测设备。
例如，所示出的过程16包括传感器18和致动器20。传感器18可包括多个被适配成提供关于过程条件的信息的装置。致动器20可包括多个被适配成响应于来自控制器(例如，自动控制器)的信号而执行机械动作的装置。传感器18和致动器20可用于操作过程设备。实际上，它们可用在由控制/监测装置14和/或HMI 12监测和控制的过程循环内。这样的过程循环可基于过程输入(例如，来自传感器18的输入)或者通过HMI 12接收的直接操作者输入而被激励。
如所示，传感器18和致动器20与控制/监测装置14通信，并且可在可由HMI 12访问的控制/监测装置14中被分配特定的地址。如所示，传感器18和致动器20可经由耦合到控制/监测装置14的一个或多个I/O装置22与控制/监测装置14通信。I/O装置22可在控制/监测装置14与受控过程16之间传输输入和输出信号。I/O装置22可与控制/监测装置14集成在一起，或者可经由扩展槽、底板(bay)或者其他适当的机构而被添加或移除。例如，如以下更详细地描述的，可添加另外的I/O装置22以为控制/监测装置14添加功能性。实际上，如果添加新的传感器18或致动器20用于控制过程16，则可添加另外的I/O装置22来在功能上为控制/监测装置14容纳和并入新的功能部件。对I/O装置22进行添加可包括对I/O装置22的部件的拆卸，并且本实施例包括电子密钥功能部件，以在重新装配期间对相关的部件进行关联。应注意，I/O装置22用作与控制/监测装置14的电接口，并且可接近或远离控制/监测装置14而设置，该电接口包括与相关联的系统的远程网络接口。
I/O装置22可包括：接收来自输入装置(诸如光电传感器和接近开关)的信号的输入模块；使用输出信号以使继电器通电或者启动马达的输出模块；以及双向I/O模块，诸如可以引导运动装置以及接收位置或速度反馈的运动控制模块。在一些实施例中，I/O装置22可在由受控机器或过程上的装置所使用的AC和DC模拟信号与由控制/监测装置14所使用的DC逻辑信号之间进行转化。另外，一些I/O装置22可为数字I/O装置提供数字信号，并且从数字I/O装置接收数字信号。此外，在一些实施例中，用于对机器装置或过程控制装置进行控制的I/O装置22可包括I/O装置22的I/O模块上的本地微计算能力。
在一些实施例中，I/O装置22可靠近控制设备的一部分并且远离控制/监测装置14的其余部分而设置。在这样的实施例中，可通过公用通信链接或网络与远程模块传送数据，其中，网络上的模块经由标准通信协议进行通信。许多工业控制器可以经由网络技术进行通信并且还与更高级的计算系统进行通信，该网络技术诸如为Ethernet(以太网)(例如，IEEE802.3、TCP/IP、UDP、Ethernet/IP等)、ControlNet(控制网)、DeviceNet或者其他网络协议(Foundation Fieldbus(基金会现场总线)(H1和Fast Ethernet(快速以太网))、Modbus TCP、Profibus)。
图2是根据本技术的实施例的、连接到I/O适配器24的多个I/O装置22的透视图。I/O适配器24被配置成为I/O装置22提供系统功率，以及用于实现I/O装置22与控制/监测装置14之间的通信协议的转换。如所示，I/O适配器24和多个I/O装置22被安装于DIN(德国工业标准)轨26，DIN轨26是用于将控制设备安装在机架(rack)和机柜(cabinet)中的工业标准支撑轨。如以下更详细地描述的，多个I/O装置22沿DIN轨26串联地电耦合，以使得现场功率以及系统信息和功率可在I/O装置22之间传送，并且通过I/O适配器24回到控制/监测装置14。在其他实施例中，DIN轨26可用不同类型的安装结构来替代。
同样如以下更详细地描述的，每个I/O装置22包括用于将I/O装置22以物理方式和可通信方式连接到DIN轨26、I/O适配器24和/或相邻的I/O装置22的底座28。另外，每个I/O装置22包括用于将I/O装置22电连接到现场装置(诸如图1所示的传感器18和致动器20)的端子板30(其在某些实施例中可从底座28移除)。此外，每个I/O装置22包括一个或多个I/O模块32，该I/O模块32包括I/O控制电路和/或逻辑。一般地，I/O模块32接收来自现场装置的输入信号，将输出信号递送到现场装置，对输入和/或输出执行通用的和/或特定的本地功能性，将输入和/或输出传送到控制/监测装置14和/或其他I/O装置22等。如以下更详细地描述的，在某些实施例中，I/O装置22可包括电子密钥功能部件和相关联的电子密钥识别电路，它们可布置在I/O装置22的端子板30、I/O模块32和/或底座28中，并且可用于防止相关联的端子板30、I/O模块32以及底座28的疏忽错配。
图3是根据本技术的实施例的示例性I/O装置22的分解透视图。在图3所示的实施例中，端子板30是可移除的端子板，其可在I/O装置22的装配期间物理连接到且电耦合到底座28，并且在I/O装置22的拆卸(例如，用于保养)期间被物理断开和电解耦。所示出的端子板30的可移除性质实现了在不需要重新配线(re-wiring)的情况下替换I/O模块32。然而，如上所述，在其他实施例中，端子板30可直接与底座28集成在一起。例如，在电连接的特定布置可能有点复杂的过程自动控制应用中，这样的集成实施例会是期望的，并且用于在保养期间维持这些电连接的能力更加重要。
如所示，端子板30包括八个用于将现场装置配线连接到端子板30的端子34(即，通道)。每个端子34能够与现场装置的特定输入和/或来自现场装置的输出相关联。如所示，各个端子34包括：端子开口36，电连接到现场装置的现场线(field wire)可被插入到该端子开口36中；以及附连激励器(例如，端接螺钉)38，当被激励(例如，紧固)时，其使得端子板30内的夹具或其他电配线连接机构围绕已被插入到相关联的端子开口36中的现场线的末端被紧固。如所示，每个端子34在端子板30的背面与端子板连接器40端接，其中端子板连接器40可被插入到底座28的端子板底板44正面的端子板连接器开口42中，以将端子板30与底座28以物理方式和可通信方式连接。在所示出的实施例中，每个端子板连接器40包括两个相对的电插针，该电插针在底座28的端子板底板44的各个端子板连接器开口42中的单个电插针(未示出)周围滑动并且与其电连接。然而，在其他实施例中，可使用其他类型的端子板连接器40与底座28的端子板底板44的各个端子板连接器开口42中的配对电连接器进行电连接。
I/O模块32也可通过将I/O模块32插入到底座28的I/O模块底板50的配对槽48中而以物理方式和可通信方式连接到底座28。当I/O模块32被插入到底座28的I/O模块底板50的槽48中时，I/O模块32经由底座28内的内部电路而电耦合到端子板30的端子34，其中该内部电路将端子板连接器开口42中的电插针(或者其他适当的电连接器)电连接到底座28的I/O模块底板50正面的各个电插座52。每个通道的电插座52经由各个电连接器(未示出)依次电耦合到I/O模块32，在某些实施例中，该电连接器从I/O模块32的背面伸出。这样，端子板30、底座28以及I/O模块32都以电气方式和以可通信方式耦合在一起，以使得去往和来自连接到I/O装置22的现场装置的信号在端子板30、底座28以及I/O模块32之间共享。
另外，I/O装置22也可经由I/O装置22的电耦合功能部件而电耦合到在电学意义上的上游的I/O适配器24和/或在电学意义上的上游或电学意义上的下游的其他I/O装置22。在某些实施例中，电耦合在I/O装置22上游的部件是当从正面观看I/O装置22时位于I/O装置22的左侧54的部件，并且电耦合在I/O装置22下游的部件是当从正面观看I/O装置22时位于I/O装置22的右侧56的部件。然而，在其他实施例中，可不同地配置上游和下游的电耦合功能部件。
在某些实施例中，相邻的I/O装置22可经由底座28的、位于I/O装置22的一侧(例如，所示出的实施例的左侧54)的、靠近底座28的背面的一个或多个连接功能部件(例如，槽)58而彼此物理附连。诸如凸起的配对连接功能部件(未示出)可位于靠近底座28的背面的、I/O装置22的底座28的相对侧(例如，所示出的实施例的右侧56)上。在某些实施例中，I/O装置22的连接功能部件可滑动进入相邻的I/O装置22的配对连接功能部件中，从而物理附连相邻的I/O装置22。
当相邻的I/O装置22彼此物理附连时，位于一侧(例如，所示出的实施例的左侧54)的、底座28上的系统电接触部60与位于相邻的I/O装置22的相对侧(例如，所示出的实施例的右侧56)的、底座28上的配对电接触部(未示出)对准并且与其电耦合。类似地，位于一侧(例如，所示出的实施例的左侧54)的、底座28上的现场电接触部62与位于相邻的I/O装置22的相对侧(例如，所示出的实施例的右侧56)的、底座28上的配对电接触部(未示出)对准并且与其电耦合。在所示出的实施例中，I/O装置22包括五个系统电接触部60和两个现场电接触部62。在这样的实施例中，系统功率可经由通过两个系统电接触部60电连接的I/O装置22和/或I/O适配器24而被电传送，而其他三个系统电接触部60用于电连接的I/O装置22和I/O适配器24之间的数据(例如，与发送到与I/O装置22电连接的现场装置的信号以及从其发送的信号有关)的传输。另外，两个现场电接触部62用于将功率电传送到I/O装置22与之电连接的现场装置。然而，应理解，具体数量的系统电接触部60和现场电接触部62可取决于对I/O装置22的功率和数据传输的要求而在不同的实现之间变化。
如所示，在某些实施例中，I/O模块32可包括位于I/O模块32的正面的状态显示器64，用于显示I/O模块32、底座28以及端子板30的操作状态信息。状态显示器64例如可包括与端子板30的每个端子34对应的状态发光二极管(LED)。另外，在某些实施例中，一旦端子板30和I/O模块32以物理方式和可通信方式连接到I/O装置22的底座28，插销(latch)66或其他从端子板30伸出的固定装置还可将端子板30附连到I/O模块32，从而提供另外的结构支撑以及稳定端子板30、I/O模块32以及底座28之间的电连接。
如上所述以及如图3所示，在某些实施例中，I/O装置22的底座28、端子板30以及I/O模块32可以是根据需要而物理耦合、电耦合以及以可通信方式耦合以及彼此解耦的分立部件。例如，在端子板30是如图3所示的可移除的端子板30的某些实施例中，端子板30可从I/O装置22的底座28被移除，以调查底座28与端子板30之间的连接，而不会干扰来自连接到I/O装置22的现场装置的现场线的连接。作为另一示例，不同的I/O模块32可被插入到I/O装置22的底座28中，以提供不同等级的I/O功能性。例如，某些I/O模块32可提供通用的功能性，诸如接收来自连接到I/O装置22的现场装置的信号，将所接收的信号发送到自动控制器(例如，图1的控制/监测装置14)，接收来自自动控制器的控制信号以及将控制信号发送到现场装置。然而，其他I/O模块32可提供更特定的功能性，诸如对从现场装置、自动控制器等接收的信号执行特定操作。例如，某些I/O模块32可包括用于执行与特定类型的设备、特定的工业应用、特定的本地控制功能(例如，在I/O模块32内执行)等有关的特定操作的特定软件。因此，尽管相邻的I/O装置22的底座28在I/O装置22的工作期间可保持彼此附连，但是I/O装置22的端子板30和/或I/O模块32通常可被移除以及重新插入，以用于一个或多个I/O装置22的诊断和故障检修和/或用于改变一个或多个I/O装置22的功能性。实际上，这是图2和图3所示的端子板30和I/O模块32的模块化性质的有利方面。
然而，现在认识到，偶尔在维护期间，多于一个端子板30和/或I/O模块32从一系列互连的I/O装置22(诸如图2所示的一系列I/O装置22)被移除。这样，当端子板30和I/O模块32被重新装配在一起时，端子板30和/或I/O模块32可能会被疏忽地重新插入到与端子板30和/或I/O模块32不相关联的底座28中，如果不解决，这会导致不期望的控制问题。用于确保端子板30和I/O模块32不被插入到与其不相关联的底座28中的一种解决方案是使用机械密钥功能部件68，该机械密钥功能部件68在机械上防止某些端子板30和/或I/O模块32被插入到某些底座28中。例如，如图3所示，底座28可在底座28的I/O模块底板50的正面包括圆形密钥形式的机械密钥功能部件68，其中机械密钥功能部件68包括槽70，在相关联的I/O模块32的背面的配对机械密钥功能部件(未示出)的配对凸起(诸如配对圆形密钥)可与槽70对准并且可被插入到槽70中。图3所示的底座28的机械密钥功能部件68可例如在十个旋转位置之间旋转，并且相关联的I/O模块32的背面的配对机械密钥功能部件可类似地在十个旋转位置之间旋转。这样，底座28和相关联的I/O模块32可被设置为相同的旋转位置，以使得I/O模块32可被物理插入到其相关联的底座28中，而不是被插入到被设置为其他九个旋转位置的底座中。另外，端子板30和相关联的底座28可包括类似的机械密钥功能部件。图3所示的旋转机械密钥功能部件68仅是示例性的，并且不旨在为限制性的。也可使用其他类型的机械密钥功能部件68来确保端子板30和I/O模块32仅被插入到它们的关联底座28中。
然而，图3所示的机械密钥功能部件68仅包括有限数量(例如，十个)的机械密钥位置(例如，上述旋转位置)。这样，当使用机械密钥功能部件68时，仍会存在端子板30或I/O模块32会被插入到并非预期与其相关联的底座28中的相对高概率(例如，十分之一)，这是因为端子板30和/或I/O模块32与其被插入的底座28之间的配对机械密钥功能部件68被无意地设置为同一机械密钥位置。例如，假设配对机械密钥功能部件68包括如上所述的十个不同的机械密钥位置，则将总是有大约10％的机会使得任意给定的端子板30或I/O模块32会被设置为与端子板30或I/O模块32被插入的底座28相同的机械密钥位置。换言之，在该示例中，机械密钥功能部件68仅防止端子板30或I/O模块32被疏忽插入到大约90％的可用底座28中。
除了上述机械密钥功能部件68之外或者作为其替选，本实施例还包括电子密钥功能部件，其可用于防止端子板30和/或I/O模块32与并非预期关联在一起的底座28的疏忽配合。例如，如图3所示，电子密钥功能部件72可布置在端子板30内。在某些实施例中，电子密钥功能部件72可如箭头76所示的那样被插入到端子板30的槽74中或从槽74抽出。与上述机械密钥功能部件68相对，电子密钥功能部件72可包括看起来是无限数量的电子密钥组合，从而防止端子板30和/或I/O模块32被疏忽插入到不相关联的底座28中的几乎所有的可能。图4是根据本技术的实施例的、利用布置在I/O装置22的端子板30的外壳78中的电子密钥装置72的示例性I/O装置22的示意图。另外，I/O模块32包括布置在I/O模块32的外壳82中的电子密钥识别电路80，该电子密钥识别电路80被配置成从端子板30中的电子密钥装置72读取或检测信息，以确定端子板30是否与I/O模块32相关联。
在某些实施例中，电子密钥装置72和电子密钥识别电路80中的一个或二者可从它们各自的端子板30和I/O模块32移除。实际上，本文所述的所有电子密钥装置和电子密钥识别电路都可从它们被布置于其中的部件(例如，端子板30、I/O模块32或者底座28)移除。例如，如图3所示，电子密钥装置72和电子密钥识别电路80中的一个或两者可被插入到它们各自的端子板30和I/O模块32中和/或从它们抽出。这样，取决于I/O装置22的特定需要，电子密钥装置72和/或电子密钥识别电路80可根据需要而被替换，例如以重新配置电子密钥装置72和电子密钥识别电路80提供的电子密钥功能部件。
现在返回到图4，在某些实施例中，I/O模块32的电子密钥识别电路80可读取或检测唯一识别特性，诸如存储在端子板30的电子密钥装置72内的端子板识别密钥84。如本文所讨论的，端子板识别密钥84是基本上唯一地分配或生成的并被存储在电子密钥装置72中的识别密钥(即，值、设置或代码)，以便于识别所示出的实施例中的端子板30。在其他实施例中，识别密钥可存储在I/O装置22的其他部件中，以使得分立部件的电子密钥识别电路80可以确认两个部件之间的对应关系。
如以下更详细地描述的，一旦端子板30和I/O模块32被插入到底座28中，电子密钥识别电路80就从电子密钥装置72读取或检测端子板识别密钥84，并且确定端子板30和I/O模块32是否彼此相关联。更具体地，I/O模块32的电子密钥识别电路80被配置成检查端子板30的电子密钥装置72的端子板识别密钥84是否等于电子密钥识别电路80所期望的端子板识别密钥84。在一些实施例中，在初始耦合和检测时，电子密钥识别电路80的部件可自动将其自身与电子密钥装置72中的现有端子板识别密钥84相关联，以使得相应部件的所有随后的耦合都将要求检测端子板识别密钥84，以实现部件之间的配合。
这样，任意给定的I/O装置22的端子板30和I/O模块32可被配对在一起，由此I/O模块32的电子密钥识别电路80读取或检测端子板30的电子密钥装置72的端子板识别密钥84作为端子板30的唯一识别特性，并且保留(例如，存储)与端子板识别密钥84有关的信息，以用于稍后验证端子板30和I/O模块32彼此相关联。当I/O模块32和/或端子板30(如果是可移除的端子板30)从I/O装置22的底座28被移除，并且然后重新连接到I/O装置22的底座28时，I/O模块32的电子密钥识别电路80可对相同的端子板识别密钥84在I/O模块32(例如，经由底座28)所连接的端子板30的电子密钥装置72中的存在进行重新验证。当重新连接时，如果I/O模块32所连接的端子板30的电子密钥装置72的端子板识别密钥84与I/O模块32的电子密钥识别电路80期望的端子板识别密钥84不同，则会报告错配。例如，在某些实施例中，可向图1的控制/监测装置14提供警报，以使得可对错配进行动作(例如，通过操作者)。
另外，取决于特定I/O装置22的配置设置，I/O装置22的操作可被暂停(suspended)或者被允许继续。例如，如果由于特定I/O装置22相关联的I/O模块32和端子板30的耦合的错配而导致的该特定I/O装置22的不正确操作将导致特别严重的后果，则I/O装置22可被配置成在错配的端子板30和I/O模块32组合的情况下根本不工作(或者仅以有限的功能性工作)。换言之，在错配的端子板30和I/O模块32组合的情况下，I/O装置22可完全被停用，以禁止I/O装置22的正常操作，或者可仅停用I/O装置22的某些功能，以使得I/O装置22仍可工作，但是具有减少的功能性集合。相反地，如果由于特定I/O装置22相关联的I/O模块32和端子板30的耦合的错配而导致的该特定I/O装置22的不正确操作将导致最小的控制问题，则I/O装置22可被配置成在错配的端子板30和I/O模块32组合的情况下继续工作。应注意，在一些实施例中，I/O装置22的部件可包括用于指示与电子密钥装置相关联的值或设置的显示器。这可有利于对被配置成配合的部件进行适当的用户选择。
端子板识别密钥84可以以多种方式生成。例如，在某些实施例中，在I/O装置22的配置期间，操作者可使用配置工具86手动将端子板识别密钥84设置为特定值或特定设置。换言之，电子密钥装置72(以及，实际上，本文描述的所有电子密钥装置)可被配置成有利于对分配给电子密钥装置72的端子板识别密钥84的值或设置进行手动分配。然而，在其他实施例中，当端子板30和I/O模块32第一次经由底座28彼此连接时，端子板识别密钥84被分配的值或设置可以是自动生成的。换言之，电子密钥功能部件72(以及，实际上，本文描述的所有电子密钥装置)可包括如下电路：其在端子板30和I/O模块32第一次经由底座28以物理方式和可通信方式连接时，自动生成分配给电子密钥装置72的端子板识别密钥84的值或设置。在某些实施例中，可利用端子板识别密钥84的自动生成的值或设置提示I/O装置22的操作者，或者可给与I/O装置22的操作者接受或改变端子板识别密钥84的值或设置的机会。此外，甚至在端子板识别密钥84已被设置为针对端子板30和I/O模块32的组合的特定值之后，也可重新设置和/或重新配置端子板识别密钥84。换言之，电子密钥装置72(以及，实际上，本文描述的所有电子密钥装置)可被配置成有利于对分配给电子密钥装置72的端子板识别密钥84的值或设置进行重新设置或重新配置。例如，在I/O装置22的维护期间的任何时间，操作者可使用配置工具86改变端子板识别密钥84的值或设置。
图4所示的电子密钥功能部件可使用多种适当的技术来实现。在某些实施例中，电子密钥装置72可包括用于存储端子板识别密钥84的存储器。例如，图5是根据本技术的实施例的、通过将端子板识别密钥84存储在端子板30的电子密钥装置72的存储器88中来利用电子密钥功能部件的示例性I/O装置22的示意图。在所示出的实施例中，I/O模块32的电子密钥识别电路80通过经由连接90与电子密钥装置72的存储器88通信来读取端子板识别密钥84，其中该连接90通过I/O装置22的底座28。换言之，当I/O模块32和/或端子板30被插入到底座28中时，电子密钥识别电路80可直接从电子密钥装置72的存储器88读取端子板识别密钥84的值。此外，端子板识别密钥84将确定该值是否等于期望的值，以确定I/O模块32和端子板30是否彼此相关联。
然而，在其他实施例中，端子板识别密钥84可被编码在电子密钥装置72的射频识别(FRID)标签上。例如，图6是根据本技术的实施例的、通过将端子板识别密钥84存储在端子板30的电子密钥装置72的RFID标签92中来利用电子密钥功能部件的示例性I/O装置22的示意图。在所示出的实施例中，I/O模块32的电子密钥识别电路80包括射频(RF)询问器94，该射频询问器94用于发射无线电波96以及接收响应无线电波，以确定电子密钥装置72的端子板识别密钥84是什么。换言之，射频(RF)询问器94可在I/O模块32和/或端子板30被插入到底座28中时，解读响应无线电波以确定来自电子密钥装置72的RFID标签92的端子板识别密钥84的值。此外，端子板识别密钥84将确定该值是否等于期望的值，以确定I/O模块32和端子板30是否彼此相关联。
此外，在其他实施例中，电子密钥装置72可包括可变电阻器，该可变电阻器被配置成经由通过I/O装置22的底座28的连接电路，将端子板识别密钥84传递到电子密钥识别电路80。例如，图7是根据本技术的实施例的、通过经由端子板30的电子密钥装置72中的可变电阻器98传递端子板识别密钥84来利用电子密钥功能部件的示例性I/O装置22的示意图。在所示出的实施例中，电子密钥识别电路80可经由通过I/O装置22的底座28的电线100而连接到可变电阻器98。这样，当电压被施加到电线100时，取决于可变电阻器98，已知的电流应流过电线100。这样，该实施例中的端子板识别密钥84实际上不是值，而是端子板30的电子密钥装置72的可变电阻器98的期望电阻设置。当I/O模块32和/或端子板30被插入到底座28中时，电子密钥识别电路80可向可变电阻器98两端施加电压，并且测量所得到的电流。然后，端子板识别密钥84将所测量到的电流与期望的电流进行比较，以确定I/O模块32和端子板30是否彼此相关联。根据本实施例，可获取不同类型的可变电阻器98，以指定I/O装置22的特定部件。
另外，可使用将电子密钥装置72的端子板识别密钥84传递到电子密钥识别电路80的其他技术，诸如红外(IrDA)通信技术、DS2411硅序列号技术、1线到3线技术(1 to 3 wire technique)、磁通信技术、PIC(外围接口控制器)技术等。
图4至图7所示的实施例都描绘了对I/O装置22的端子板30内的电子密钥装置72以及I/O装置22的I/O模块32内的电子密钥识别电路80的使用，由此I/O模块32内的电子密钥识别电路80从端子板30内的电子密钥装置72读取或检测端子板识别密钥84，以确定端子板30和I/O模块32是否彼此相关联。然而，在其他实施例中，电子密钥装置可以替代性地位于I/O模块32内，而电子密钥识别电路80可以替代性地位于端子板30内，以使得端子板30内的电子密钥识别电路从I/O模块32内的电子密钥装置读取或检测I/O模块识别密钥，以确定端子板30和I/O模块32是否彼此相关联。例如，图8是根据本技术的实施例的、利用布置在I/O装置22的I/O模块32的外壳82中的电子密钥装置102的示例性I/O装置22的示意图。另外，端子板30包括布置在端子板30的外壳78中的电子密钥识别电路104，该电子密钥识别电路104被配置成从I/O模块32中的电子密钥装置102读取或检测信息，以确定端子板30是否与I/O模块32相关联。
更具体地，与图4至图7所示的实施例类似，端子板30的电子密钥识别电路104可读取或检测唯一识别特性，诸如存储在I/O模块32的电子密钥装置102内的I/O模块识别密钥106。一旦端子板30和I/O模块32被插入到底座28中，电子密钥识别电路104就从电子密钥装置102读取或检测I/O模块识别密钥106，并且确定端子板30和I/O模块32是否彼此相关联。换言之，端子板30的电子密钥识别电路104被配置成检查I/O模块32的电子密钥装置102的I/O模块识别密钥106是否等于电子密钥识别电路104所期望的I/O模块识别密钥106。这样，与图4至图7所示的实施例类似，任意给定I/O装置22的端子板30和I/O模块32可被配对在一起，由此端子块30的电子密钥识别电路104读取或检测I/O模块32的电子密钥装置102的I/O模块识别密钥106作为I/O模块32的唯一识别特性，并且保留(例如，存储)与I/O模块识别密钥106有关的信息，以用于稍后验证端子板30和I/O模块32是否彼此相关联。
图8所示的I/O模块32的电子密钥装置102和端子板30的电子密钥识别电路104分别与图4至图7所示的实施例的端子板30的电子密钥装置72和I/O模块32的电子密钥识别电路80基本类似地起作用。实际上，在图8所示的实施例中，可使用图4至图7所示的所有特定通信技术。例如，在某些实施例中，I/O模块识别密钥106可存储在I/O模块32的存储器内，该存储器可由端子板30的电子密钥识别电路104读取。另外，在某些实施例中，I/O模块识别密钥106可被编码在RFID标签上，其中使用来自端子板30的电子密钥识别电路104中的RF询问器的无线电波来读取该RFID标签。此外，在某些实施例中，可使用I/O模块32的电子密钥装置102中的可变电阻器来传递I/O模块识别密钥106。另外，可使用将电子密钥装置102的I/O模块识别密钥106传递到电子密钥识别电路104的其他技术，诸如红外(IrDA)通信技术、DS2411硅序列号技术、1线到3线技术、磁通信技术、PIC(外围接口控制器)技术等。
实际上，本文所述的电子密钥功能部件可被应用在任意两个或更多个电子部件(例如，端子板30与I/O模块32、端子板30与底座28、I/O模块32与底座28等)之间。实际上，在某些实施例中，多于两个电子部件可利用本文所述的电子密钥功能部件。例如，图9是根据本技术的实施例的、利用布置在I/O装置22的端子板30和I/O模块32两者的外壳78、82中的电子密钥装置108、110的示例性I/O装置22的示意图。另外，如所示，I/O装置22的底座28包括布置在底座28的外壳114中的电子密钥识别电路112，该电子密钥识别电路112被配置成从端子板30和I/O模块32两者中的电子密钥装置108、110读取或检测信息，以确定端子板30是否与I/O模块32相关联。
更具体地，与图4至图8所示的实施例类似，底座28的电子密钥识别电路112可读取或检测唯一识别特性，诸如存储在端子板30的电子密钥装置108内的端子板识别密钥116以及存储在I/O模块32的电子密钥装置110内的I/O模块识别密钥118。一旦端子板30和I/O模块32被插入到底座28中，电子密钥识别电路112就分别从电子密钥装置108、110读取或检测端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥118，并且确定端子板30和I/O模块32是否彼此相关联。换言之，底座28的电子密钥识别电路112被配置成检查电子密钥装置108、110的端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥118是否分别等于电子密钥识别电路112所期望的端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥118(和/或端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥是否相等)。这样，与图4至图8所示的实施例类似，任意给定I/O装置22的端子板30和I/O模块32可被配对在一起，由此底座28的电子密钥识别电路112分别读取或检测端子板30和I/O模块32的电子密钥装置108、110的端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥118，并且保留(例如，存储)与端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥118有关的信息，以用于稍后验证端子板30和I/O模块32是否彼此相关联。
再者，图9所示的端子板30和I/O模块32的电子密钥装置108、110以及底座28的电子密钥识别电路112与图4至图8所示的实施例的电子密钥装置72、102以及电子密钥识别电路80、104基本类似地起作用。实际上，再者，在图9所示的实施例中可使用图4至图7所示的所有特定通信技术。例如，在某些实施例中，端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥118可分别存储在端子板30和I/O模块32的存储器中，该存储器可由底座28的电子密钥识别电路112读取。另外，在某些实施例中，端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥118可被编码在RFID标签上，其中可使用来自底座28的电子密钥识别电路112中的RF询问器的无线电波来读取该RFID标签。此外，在某些实施例中，可分别使用端子板30和I/O模块32的电子密钥装置108、110中的可变电阻器来传递端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥118。另外，可使用将电子密钥装置108、110的端子板识别密钥116和I/O模块识别密钥118传递到电子密钥识别电路112的其他技术，诸如红外(IrDA)通信技术、DS2411硅序列号技术、1线到3线技术、磁通信技术、PIC(外围接口控制器)技术等。
除了用于确定端子板30和I/O模块32是否彼此相关联之外，在某些实施例中，电子密钥装置72、102、108、110可用于将其他信息发送到电子密钥识别电路80、104、112以及发送(transmit)来自电子密钥识别电路80、104、112的其他信息。示例性应用是在利用冷端补偿(CJC)的端子板30中，由此热电偶接近端子板30的端子34而设置，以确定温度变化。在这样的实施例中，传感器可位于端子板30中，而测量是在I/O模块32中实现的。这样，在某些实施例中，与CJC测量有关的信号可从传感器经由端子板30中的电子密钥装置72被发送到I/O模块32中的电子密钥识别电路80。使用电子密钥装置72、102、108、10以及相关联的电子密钥识别电路80、104、112用于另外的目的(诸如数据传输)，最小化了对I/O装置22的部件(例如，端子板30、I/O模块32以及底座28)之间的其他连接的需要，从而降低干扰这样的连接的风险并且使得I/O装置22的可靠性最大化。
图10是根据本技术的、制造具有经由电子密钥装置链接的部件的I/O装置22的方法的过程流程图120。在步骤122中，提供I/O装置22的包括电子密钥装置(例如，本文所述的电子密钥装置72、102、108、110)的第一部件(例如，底座28、端子板30、I/O模块32等)。如上所述，在某些实施例中，电子密钥装置可包括：存储器88，用于存储可用于识别第一部件的唯一识别密钥(例如，本文所述的识别密钥84、106、116、118)；RFID标签92，可将唯一识别密钥编码在其上；可变电阻器98，用于经由可变电阻器98的可变电阻来传递唯一识别密钥；等等。
在步骤124中，提供I/O装置22的包括电子密钥识别电路(例如，本文所述的电子密钥识别电路80、104、112)的第二部件(例如，底座28、端子板30、I/O模块32等)。如上所述，在某些实施例中，电子密钥识别电路可包括：用于与第一部件的电子密钥装置的存储器88通信的电路，以读取第一部件的唯一识别密钥；RF询问器94，用于检测被编码在第一部件的电子密钥装置的RFID标签92上的唯一识别密钥；用于向第一部件的电子密钥装置的可变电阻器98两端施加电压的电路，以确定第一部件的唯一识别密钥；等等。
在步骤126中，I/O装置22的第一和第二部件以可通信方式耦合在一起。例如，在某些实施例中，I/O装置22的I/O模块32(即，第一部件)可经由I/O装置22的底座28以物理方式和可通信方式耦合到I/O装置22的端子板30(即，第二部件)。在其他实施例中，I/O装置22的I/O模块32(即，第一部件)可以以物理方式和可通信方式耦合到I/O装置22的集成的端子板30和底座28组合(即，第二部件)。在其他实施例中，I/O装置22的I/O模块32(即，第一部件)可以以物理方式和可通信方式直接耦合到I/O装置22的端子板30(即，第二部件)。如上所述，在某些实施例中，在I/O装置22的第一和第二部件第一次以物理方式和可通信方式耦合在一起时，唯一识别密钥可被自动生成或者可由I/O装置22的操作者手动配置。同样如上所述，当I/O装置22的第一和第二部件随后多次以物理方式和可通信方式耦合在一起时，第二部件的电子密钥识别电路可从第一部件的电子密钥装置读取或检测唯一识别密钥，以确定I/O装置22的第一和第二部件是否打算一起工作。
尽管本文仅示出和描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员可进行许多修改和改变。因此，要理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真正精神内的所有这样的修改和改变。

Claims (19)

1.一种对包括输入/输出I/O模块和端子板的输入/输出I/O装置进行配置的设备，包括：
端子板，在所述端子板的外壳中具有至少一个端子用于将所述端子板连接到现场装置，所述现场装置构造成监测或控制工业自动化过程；以及
电子密钥功能部件，布置在所述端子板的所述外壳内，其中，所述电子密钥功能部件包括唯一识别密钥，并且其中，所述电子密钥功能部件被配置成在所述端子板和所述输入/输出I/O模块以物理方式和可通信方式连接时，由所述输入/输出I/O模块的电子密钥识别电路来读取或检测，其中所述输入/输出I/O模块配置成经由所述端子板与所述现场装置通信，
其中所述输入/输出I/O模块和所述端子板安装至底座，所述电子密钥识别电路经由所述底座来读取或检测所述电子密钥功能部件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电子密钥功能部件包括用于存储所述唯一识别密钥的存储器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述电子密钥识别电路被配置成从所述电子密钥功能部件的所述存储器读取所述唯一识别密钥。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电子密钥功能部件包括可变电阻器，所述可变电阻器具有与所述唯一识别密钥对应的电阻。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述电子密钥识别电路包括用于向所述电子密钥功能部件的所述可变电阻器的两端施加电压的电路。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电子密钥功能部件能够从所述端子板的所述外壳内移除。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电子密钥功能部件被配置成有利于对分配给所述电子密钥功能部件的唯一识别密钥进行手动分配。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电子密钥功能部件包括在所述端子板和所述输入/输出I/O模块第一次以物理方式和可通信方式连接时，自动生成所述唯一识别密钥的电路。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电子密钥功能部件被配置成有利于所述唯一识别密钥的重新配置。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述端子板与所述底座集成在一起。
11.一种对包括输入/输出I/O模块和端子板的输入/输出I/O装置进行配置的设备，包括：
输入/输出I/O模块，具有布置在所述输入/输出I/O模块的外壳内的输入/输出I/O通信电路，所述输入/输出I/O模块配置成经由端子板与一个或更多个现场装置通信，所述现场装置配置成检测和/或控制工业自动化过程；以及
电子密钥识别电路，布置在所述输入/输出I/O模块的所述外壳内，其中，所述电子密钥识别电路被配置成在所述输入/输出I/O模块和所述端子板以物理方式和可通信方式连接时，读取或检测布置在所述端子板内的电子密钥功能部件的唯一识别密钥，
其中所述输入/输出I/O模块和所述端子板安装至底座，所述电子密钥识别电路经由所述底座来读取或检测所述电子密钥功能部件。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述电子密钥识别电路被配置成从所述电子密钥功能部件的存储器读取所述唯一识别密钥。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述电子密钥识别电路包括用于向所述电子密钥功能部件的可变电阻器的两端施加电压的电路。
14.根据权利要求11所述的设备，其中，所述电子密钥识别电路被配置成在从所述电子密钥功能部件读取或检测的唯一识别密钥不等于期望的值或设置的情况下，使所述输入/输出I/O模块停用。
15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述电子密钥识别电路被配置成在从所述电子密钥功能部件读取或检测的唯一识别密钥不等于期望的值或设置的情况下提供警报。
16.一种输入/输出I/O装置，包括：
输入/输出I/O模块，包括输入/输出I/O通信电路；
端子板，被配置成以可通信方式连接到所述输入/输出I/O模块并且具有多个端子，所述端子与现场装置的一个或更多个输入和/或一个或更多个输出相关联，所述现场装置配置成检测或控制工业自动化过程；
电子密钥功能部件，布置在所述端子板和所述输入/输出I/O模块中的一个的外壳内，并且包括唯一识别密钥；
电子密钥识别电路，布置在所述端子板和所述输入/输出I/O模块中的另一个的外壳内，并且被配置成在所述输入/输出I/O模块和所述端子板以可通信方式彼此连接时，读取或检测所述电子密钥功能部件的唯一识别密钥；以及
底座，所述输入/输出I/O模块和所述端子板安装至所述底座，所述电子密钥识别电路经由所述底座来读取或检测所述电子密钥功能部件。
17.根据权利要求16所述的输入/输出I/O装置，其中，所述输入/输出I/O模块和所述端子板经由所述输入/输出I/O装置的底座以可通信方式彼此连接。
18.根据权利要求17所述的输入/输出I/O装置，包括分别包括第一和第二唯一识别密钥的第一和第二电子密钥功能部件，其中，所述第一电子密钥功能部件布置在所述输入/输出I/O模块的外壳内，而所述第二电子密钥功能部件布置在所述端子板的外壳内，并且其中，所述电子密钥识别电路布置在所述底座的外壳内。
19.根据权利要求17所述的输入/输出I/O装置，其中，所述端子板和所述底座彼此集成在一起。
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