CN102591818A - 用于耦合输入/输出设备的系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于自动控制系统的输入/输出(I/O)设备，一种输入/输出(I/O)设备的部件，以及一种用于耦合部件以及从输入/输出(I/O)设备的底座部分射出部件的方法。输入/输出(I/O)设备包括：底座部分，其被配置成将I/O设备与至少一个其他I/O设备通信地连接；I/O模块，其被在物理上及通信上连接至底座部分，且其包括I/O通信电路；终端块，其被在物理上及通信上连接至底座部分；以及射出设备，其被配置成在被激活时，通过将I/O模块或终端块推出与底座部分的啮合，来从底座部分射出I/O模块或终端块。

Description

用于耦合输入/输出设备的系统与方法
交叉引用相关申请
本申请要求2010年8月20日提交的美国临时专利申请No.61/375,587的优先权，将其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明总地来说涉及自动控制系统领域，例如用于工业和商业设置中的自动控制系统。更具体地，本发明的实施例涉及用于提供、访问、配置、操作或对接被配置成与自动控制器相耦合并交互的输入/输出(I/O)设备的技术。
背景技术
自动控制器是用于控制工业自动等的特殊用途计算机。在存储程序的指导下，自动控制器的处理器检查反映被控制处理的状态的一系列输入(例如，到自动控制器的电输入信号)，并基于用于影响被控制处理的控制的逻辑和分析来改变输出(例如，来自自动控制器的电输出信号)。存储的控制程序可以在一系列执行周期中连续地执行，或者周期性地执行，再或者基于事件执行。由自动控制器从被控制处理接收的输入和由自动控制器传输至被控制处理的输出通常通过一个或多个I/O设备，I/O设备是自动控制系统的组成部分，I/O设备起到自动控制器和被控制处理之间的电接口的作用。
传统的I/O设备典型地包括被配置成耦合I/O设备与总线、通信总线等的底座，用于通信地耦合I/O设备与现场设备的终端块，以及包括用于执行通信功能和/或逻辑操作的电路的I/O模块。在传统的自动控制系统中，可以通过朝向底座推动终端块来把终端块耦合至底座。底座和终端块的部件之间的摩擦力或简单锁定机构可以帮助防止终端块从底座上分离。可以通过远离底座拉动终端块来从底座上移除终端块。现在认识到，期望提供用于耦合和锁定终端块以及将终端块从I/O设备的底座解耦合的更高效和有效的技术。
发明内容
在一个实施例中，一种用于自动控制系统的输入/输出(I/O)设备包括：底座部分，其被配置成将I/O设备与至少一个其他I/O设备通信连接；I/O模块，其被在物理上及通信上连接至底座部分，且其包括I/O通信电路；终端块，其被在物理上及通信上连接至底座部分；以及射出设备，其被配置成在被激活时，通过将I/O模块或终端块推出与底座部分的啮合，来从底座部分射出I/O模块或终端块。
在另一个实施例中，一种输入/输出(I/O)设备的部件包括：第一连接器，其被配置成与I/O设备的另外部件的第二连接器相啮合；以及射出设备，其被配置成通过使连接器从第二连接器分离来从另外的部件射出部件。射出设备包括：活塞，其被配置成接触另外的部件；以及锁栓机构，其被耦合至活塞并被配置成在锁栓机构被激活时远离另外的部件移动部件。
在又一个实施例中，一种用于耦合部件以及从输入/输出(I/O)设备的底座部分射出部件的方法包括：在第一次移动中朝向底座部分移动部件，使部件与底座部分耦合，将部件与被布置在底座部分中的射出设备啮合，激活射出设备，以及利用射出设备远离底座部分移动部件。
附图说明
当参考附图来阅读下列详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面和益处将变得更易被理解，在全部附图中，相同附图标记表示相同的部分，其中：
图1是根据本技术实施例的适合与网络部件和配置装备相对接的示例性控制和监视系统的图解表示；
图2是根据本技术的实施例连接至I/O适配器的多个I/O设备的透视图；
图3是根据本技术的实施例的包括射出设备的示例性I/O设备的分解透视图；
图4是根据本技术的实施例的包括射出设备和锁定机构的示例性I/O设备的局部侧截面图；
图5是根据本技术的实施例的包括被置于包含射出设备的底座之上的终端块的示例性I/O设备的侧截面图；
图6是根据本技术的实施例的包括毗邻于包含射出设备的底座的终端块的示例性I/O设备的侧截面图；
图7是根据本技术的实施例的包括耦合至包含射出设备的底座的终端块的示例性I/O设备的侧截面图；
图8是根据本技术的实施例的包括耦合至包含具有激活机构的射出设备的底座的终端块的示例性I/O设备的侧截面图；
图9是根据本技术的实施例的包括位于包含具有激活机构的射出设备的底座之上的终端块的示例性I/O设备的侧截面图；
图10是根据本技术的实施例的包括处于未锁定位置的锁定机构的示例性I/O设备的侧截面图；
图11是根据本技术的实施例的包括处于锁定位置的锁定机构的示例性I/O设备的侧截面图；
图12是根据本技术的实施例的包括旋转锁定机构的示例性I/O设备的侧截面图；
图13是根据本技术的实施例的处于导电位置的示例性锁定机构的截面图；
图14是根据本技术的实施例的处于非导电位置的示例性锁定机构的截面图；
图15是根据本技术的实施例的操作示例性I/O设备的射出设备的过程的流程图。
具体实施方式
本公开可以容许各种修改和替代形式，然而这里已在附图和表格中作为示例示出并且在此详细地描述了具体实施例。然而，应当理解，实施例并不旨在于限于公开的特定形式。而是本公开覆盖了落入权利要求所限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等价物和替换。而且，尽管为了简化说明在这里讨论了单独的实施例，本公开应当覆盖所有这些实施例的组合。
图1是根据本技术实施例的适合对接网络部件和配置装备的示例性控制和监视系统的图解表示。控制和监视系统由附图标记10总地表示。具体地，控制和监视系统被示为包括人机接口(HMI)12和适合与处理16的部件相对接的自动控制器或控制/监视设备14。应当注意，根据本技术的实施例的该接口可通过使用某些网络策略来得到便利。实际上，可以使用例如设备网(DeviceNet)的工业标准网络来实现数据传输。该种网络允许根据预定协议的数据交换，并且可以提供用于网络元件的操作的电源。
处理16可以采取多种形式，并且包括用于实现各种不同用途的设备。例如，处理16可以包括压缩机站、炼油厂、用于制作食物项的成批操作以及机械化流水线等。因此，处理16可以包括各种操作部件，例如电动机、阀门、致动器、温度元件、压力传感器或者大量的制造、加工、物料处理和其他应用。此外，处理16可以包括用于通过自动和/或观察来调节处理变量的控制和监视设备。
例如，所示出的处理16包括传感器18和致动器20。传感器18可以包括任意数量的适合提供关于工艺条件的信息的设备。致动器20可以包括任意数量的适合响应于来自控制器(例如自动控制器)的信号执行机械动作的设备。传感器18和致动器20可以用来操作处理装备。实际上，它们可以用在由控制/监视设备14和/或HMI 12监视和控制的处理循环中。该处理循环可以基于处理输入(例如来自传感器18的输入)或者通过HMI12接收的直接操作器输入而被激活。
如示出的那样，传感器18及致动器20与控制/监视设备14进行通信，并被分配控制/监视设备14中的特定地址，该特定地址可被HMI 12访问。如示出的那样，传感器18和致动器20可以经由耦合至控制/监视设备14的一个或多个I/O设备22来与控制/监视设备14通信。I/O设备22可以在控制/监视设备14和被控制处理16之间传输输入和输出信号。I/O设备22可以与控制/监视设备14集成，或者可以经由扩充槽、底座或其他合适的装置而被添加或移除。例如，如下更详细地描述的，可以添加另外的I/O设备22以向控制/监视设备14添加功能。实际上，如果添加新的传感器18或致动器20以控制处理16，则可以添加另外的I/O设备22来容纳这些新装置，并将这些新装置在功能上与控制/监视设备14合并。I/O设备22用作到控制/监视设备14的电接口，并可以位于紧邻或远离控制/监视设备14的位置，I/O设备22包括到相关系统的远程网络接口。此外，I/O设备22包括根据本技术耦合在一起的多个部件和有助于解耦合的特征。
I/O设备22可以包括从诸如光传感器和邻近开关的输入设备接收信号的输入模块，使用输出信号来激励继电器或启动电动机的输出模块，以及双向I/O模块，诸如能够引导运动设备和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设备22可以在由被控制机器或处理上的设备使用的AC和DC模拟信号、以及由控制/监视设备14使用的DC逻辑信号之间转换。另外，一些I/O设备22可以向数字I/O设备提供数字信号以及从数字I/O设备接收数字信号。此外，在一些实施例中，被用于控制机器设备或处理控制设备的I/O设备22可以包括I/O设备22的I/O模块上的本地微计算功能。此外，I/O设备22可以包括被配置成耦合在一起的若干部件，如下更详细地描述的。在各个实施例中，I/O设备22可以包括使部件能够被耦合、射出、锁定和/或彼此解耦合的机构。
在一些实施例中，I/O设备22可以位于很靠近控制设备的部分并远离控制/监视设备14的其余部分的位置。在该实施例中，可以通过公共通信链路或网络与远程模块通信数据，其中网络上的模块经由标准通信协议进行通信。众多工业控制器可以经由诸如以太网(例如IEEE802.3、TCP/IP、UDP以及EtherNet/IP等等)、控制网、设备网或其他网络协议(基金会现场总线(H1和快速以太网)Modbus TCP，Profibus)的网络技术来进行通信，以及同更高级计算系统进行通信。
图2是根据本技术的实施例的连接至I/O适配器24的多个I/O设备22的透视图。I/O适配器24被配置成使得能够在控制/监视设备14和I/O设备22的通信协议之间进行转换，还向I/O模块22提供系统功率。如示出的那样，I/O适配器24和多个I/O设备22被安装于DIN(DeutscheIndustrie Normen，德国工业标准)导轨26，DIN导轨26是用于在机架(rack)和机箱(cabinet)中安装控制装置的工业标准支持导轨。如下面更详细地描述的，多个I/O设备22沿DIN导轨26串联地电耦合，以使得现场功率和系统信息与功率能够在I/O设备22之间通信，并通过I/O适配器24返回至控制/监视设备14。在其他实施例中，可以用不同类型的安装结构来代替DIN导轨26。
同样如下面更详细地描述的，每个I/O设备22包括用于将I/O设备22物理上和通信上地连接至DIN导轨26的底座28、I/O适配器24和/或邻近I/O设备22、终端块30以及一个或多个I/O模块32。终端块30可用来将I/O设备22电连接至诸如图1所示的传感器18和致动器20的现场设备。在某些实施例中，终端块30是可从底座28移除的。I/O模块32可以包括I/O控制电路和/或逻辑。一般而言，I/O模块32接收来自现场设备的输入信号，将输出信号传递至现场设备，对输入和/或输出执行一般的和/或特殊的逻辑功能，将输入和/或输出通信至控制/监视设备14和/或其他I/O设备22，等等。此外，如下更详细所述，一个或多个I/O设备22包括便于终端块30和/或I/O模块32从底座28射出的射出设备80。例如，射出设备80可被配置成通过将终端块30或I/O模块32推出与底座28的啮合，将终端块30或I/O模块32从底座28射出。应当注意，射出设备80也可以被配置成有助于将终端块30或I/O模块32耦合至底座28。在一个实施例中，在耦合两个部件之后射出设备80与底座28和终端块30或I/O模块32啮合，且耦合的动作将射出设备80定位成用于激活。在一些实施例中，每个I/O设备22可以包括用于将终端块30或I/O模块32锁定至底座28的锁定机构140，如下面更详细描述的。应当注意，锁定机构140还可以被配置成有利于解耦合底座28与终端块30或I/O模块32。在一个实施例中，锁定机构140在第一位置时将终端块30或I/O模块32耦合至底座28，并在第二位置时有利于将终端块30或I/O模块32从底座28释放或射出。在其他实施例中，I/O设备22可以包括射出设备80和锁定机构140二者。
图3是根据本技术的实施例的具有射出设备80和/或锁定机构140的示例性I/O设备22的分解透视图。在图3所示出的实施例中，终端块30是可拆卸式终端块，其在I/O设备22的组装期间被物理上连接并电耦合至底座28，并在I/O设备22的拆卸期间(例如用于维修)物理上断连接和电解耦合。所示出的终端块30的可拆卸性使得I/O设备32的更换不需要重新布线。
如图所示，终端块30包括八个用于将现场设备布线连接至终端块30的端子34(例如通道)。每个端子34被配置成与到现场设备的特定输入或来自现场设备的输出相关联。如图所示，每个端子34包括端子孔36和附接激活器(attachment activator)(例如端接螺钉)38，电连接至现场设备的被覆线可以被插入至端子孔36中，附接激活器在被激活(例如被紧固)时引起终端块内部30的夹具或其他电子布线连接机构紧固已插入至相关的端子孔36中的被覆线的端部周围。如图所示，每个端子34在具有终端块连接器40的终端块30的底部处结束，终端块连接器40可以被插入至底座28的终端块底座44的顶部中的终端块连接器孔42中，以将终端块30在物理上及通信上连接至底座28。在所示出的实施例中，每个终端块连接器40包括两个相对的电叉46，两个相对的电叉46与底座28的终端块底座44的各个终端块连接器孔42中的单个电叉(未示出)电连接并在其周围滑动。然而，在其他实施例中，其他类型的终端块连接器40可用于与底座28的终端块底座44的各个终端块连接器孔42中的配对的电连接器电连接。
还可以通过将I/O模块32插入至底座28的I/O模块底座50中的配对槽48来将I/O模块32在物理上和通信上连接至底座28。当I/O模块32被插入至底座28的I/O模块底座50中的配对槽48时，I/O模块32变为经由底座28内的内部电路被电耦合至终端块30的端子34，该内部电路将终端块连接器孔42中的电叉(或其他合适的电连接器)与底座28的I/O模块底座50的顶部中的各个电插座52电连接。用于每个通道的电插座52又经由各个电连接器(未示出)被电耦合至I/O模块32，电连接器在某些实施例中从I/O模块32的底部延伸。这样，终端块30、底座28和I/O模块32全都被电连接及通信地耦合在一起，以使得来自和去至连接了I/O设备22的现场设备的信号在终端块30、底座28和I/O模块32之间被共享。
此外，I/O设备22也可以经由I/O设备22的电耦合装置在电上游(electrically upstream)电耦合至I/O适配器24和/或在电上游或电下游电耦合至其他I/O设备22。在某些实施例中，被电耦合至I/O设备22的上游的部件是当从前面观看I/O设备22时位于I/O设备22的左侧54上的部件，以及被电耦合至I/O设备22的下游的部件是当从前面观看I/O设备22时位于I/O设备22的右侧56上的部件。然而，在其他实施例中，上游及下游电耦合装置可以被不同地配置。
在某些实施例中，邻近I/O设备22可以经由靠近底座28底部的I/O设备22的一侧(例如，所示实施例的左侧54)上的底座28的一个或多个连接装置(例如槽)58而在物理上彼此附接。配对连接装置，如I/O设备22的底座28的相对侧(例如，所示实施例的右侧56)上的突出物(未示出)靠近底座28底部。在某些实施例中，I/O设备22的连接装置可以滑入邻近I/O设备22的配对连接装置中，从而物理上附接该邻近I/O设备22。
当邻近I/O设备22在物理上彼此附接时，一侧(例如，所示实施例的左侧54)上的底座28上的系统电接触60对准于并电耦合至邻近I/O设备22的相对侧(例如，所示实施例的右侧56)上的底座28上的配对电接触(未示出)。类似地，一侧(例如，所示实施例的左侧54)上的底座28上的现场电接触62对准于并电耦合至邻近I/O设备22的相对侧(例如，所示实施例的右侧56)上的底座28上的配对电接触(未示出)。在所示实施例中，I/O设备22包括五个系统电接触60和两个现场电接触62。在该实施例中，系统功率可以经由两个系统电接触60通过电连接的I/O设备22和/或I/O适配器24被电传送，而其他三个系统电接触60被用于在电连接的I/O设备22和I/O适配器24之间传输数据(例如，关于发送至和发送自电连接了I/O设备22的现场设备的信号)。此外，该两个现场电接触62被用于将功率电传送至电连接了I/O设备22的现场设备。然而，应当理解，系统电接触60和现场电接触62的具体数量可以根据对于I/O设备22的功率和数据传输的需求在实现之间变化。
如图所示，在某些实施例中，I/O模块32可以包括在I/O模块32顶面上的、用于显示I/O模块32、底座28和终端块30的操作状态信息的状态显示器64。状态显示器64例如可以包括对应于终端块30的每个端子34的状态发光二极管(LED)。此外，在某些实施例中，一旦终端块30和I/O模块32被物理上和通信地连接至I/O设备22的底座28，从终端块30延伸的锁栓(latch)66或其他紧固设备还可以将终端块30附接至I/O模块32，从而提供了另外的结构支持并稳定了终端块30、I/O模块32和底座28之间的电连接。
图4是根据本技术的实施例的具有射出设备80和锁定机构140的I/O设备22的局部侧截面图。如图4所示，推动射出设备80可以导致终端块30的终端块连接器40变得从底座28的终端块连接器孔42分离。因此，可以使用射出设备80使终端块30从底座28射出。通过使用射出设备80，终端块30可以从底座28移除，而无需抓紧终端块30或连接至终端块30的接线。所以，射出设备80可以有助于终端块30从底座28移除。此外，射出设备80可以被改变位置，并可用于有助于模块32或I/O设备22的其他部件的移除。此外，射出设备80可以被布置于底座28、终端块30、模块32或I/O设备22的其他部件中。下面更详细地描述射出设备80的各种实施例及其操作。在所示实施例中，锁定机构140可以阻挡从底座28移除终端块30。因此，锁定机构140可以帮助防止终端块30的无意移除。锁定机构140可以在希望移除终端块30时而被移动或推开。例如，锁定机构140可以是有弹性的以使能该移动。在进一步的实施例中，锁定机构140可用来阻挡模块32或I/O设备22的其他部件的移除。下面更详细地描述锁定机构140的各种实施例及其操作。
图5是根据本技术的实施例的示例性I/O设备22的侧截面图。具体地，终端块30被示出在被耦合至底座28之前位于底座28之上。如图所示，底座28包括射出设备80。具体地，射出设备80可以包括连同其他装置一起形成在底座28中的通路82。在某些实施例中，通路82可以具有圆形横截面形状、方形横截面形状或其他任意横截面形状。射出设备80可以包括利用例如但不限于胶粘剂、摩擦力、螺纹连接、螺丝连接及螺栓连接等的各种方法而固定于通路82中的部件。射出设备80可以包括被配置成接触终端块30的活塞84。在某些实施例中，活塞84可以具有圆形横截面形状、方形横截面形状或其他任意横截面形状。此外，活塞84可以具有小于通路82的直径83的直径85。在其他实施例中，活塞84的直径85可以近似地与通路82的直径83相同。如图5所示，在射出模式下，活塞84的暴露部分86(例如，在底座28外部的部分)在底座28的顶面87之上延伸。射出设备80还包括锁栓机构88和偏置元件90，锁栓机构88和偏置元件90一起可以决定射出设备80的射出特性。例如，在某些实施例中，锁栓机构88可以被配置为推式锁栓机构(push-pushlatch mechanism)，推式锁栓机构可以被定义为执行两步操作的锁栓机构，其中，第一步包括当以某方向推动第一或第二部件时使得第一部件与第二部件啮合，且第二步包括当以相同方向推动第一或第二部件时使得第一部件从第二部件分离或释放。例如，推式锁栓机构可以类似于以某些圆珠笔使用的那样，且偏置元件90可以是弹簧或者其他机械偏转机构。具体地，锁栓机构88可以包括使锁栓机构88能够以下面详细描述的方式进行操作的凸轮和/或锁栓。尽管在图5中分离地示出，但在某些实施例中，偏置元件90可以与锁栓机构88一体化设置或者设于锁栓机构88内部。此外，尽管在图5中示出以终端块30被使用，在其他实施例中，还可以以模块32使用射出设备80。
如图5所示，在某些实施例中，I/O设备22还可以包括被配置成阻挡锁栓机构88的一个或多个锁定件92，锁栓机构88包括用于将终端块30从底座28射出的推式锁栓。具体地，锁定件92可以在位于锁定位置时阻挡终端块30的射出，以及在位于非锁定位置时使终端块30能够射出。在一个实施例中，锁定件92可以在铰链94处耦合至底座28，铰链94使锁定件92能够以方向98远离终端块30旋转且以方向99朝向终端块30旋转。例如，当将终端块30耦合至底座28时，终端块30以朝向底座28的方向96被移动，且锁定件92可以以方向98旋转来防止锁定件92妨碍终端块30的耦合。图5所示出的在方向98上旋转的锁定件92的位置可以对应于非锁定位置。在终端块30被耦合至底座之后，锁定件92可以以方向99被旋转来阻挡锁栓机构88在被无意地触发时射出终端块30。具体地，锁定件92的延伸件93可以干扰在远离底座28的方向97上终端块30的移动。延伸件93可以是锁定件92的悬臂式部分或者任意类似的挂钩、搭扣(catch)或约束件(restraint)。当将终端块30从底座28解耦合时，锁定件92可以以方向98被旋转并使终端块30以远离底座28的方向97被移动。在其他实施例中，铰链94可以被省略，且锁定件92直接耦合至底座28。在这样的实施例中，锁定件92可以由例如塑料的柔性材料制成。当终端块30以方向96被移动时，终端块30可以在方向98上推动锁定装置82，以使终端块30能够耦合至底座28。一旦终端块30被耦合至底座，锁定件92可以以方向99移回来阻挡终端块30的移除。锁定件92可以稍后以方向98被推动来使终端块30能够被移除。
图6是根据本技术的实施例的I/O设备22的侧截面图。如图所示，终端块30毗邻于底座28。具体地，终端块连接器40与终端块连接器孔42相啮合。此外，终端块30靠在底座28的顶面87上。换句话说，在偏置元件(biasing element)90被压缩时，靠着底座28终端块30被完全地推动。因此，终端块连接器40被完全地插入至终端块连接器孔42中，从而可释放地将终端块30与底座28相啮合。当锁栓机构88包括推式锁栓时，终端块30以方向96朝向底座28的移动可以对应于使终端块与底座28啮合的第一步。此外，如图6所示，终端块30已经使射出设备80的活塞84以方向96移动，从而压缩弹簧90。而且，锁栓机构88的凸轮或内部锁栓可以通过第一步被啮合以引起终端块在方向97上的移动，如下详细描述。如图6所示，利用铰链94以方向99朝向终端块30旋转锁定件92。因此，锁定件92的延伸件93可以阻挡从底座28射出终端块30。图6中所示的以方向99被旋转的锁定件92的位置可对应于锁定位置。
图7是根据本技术的实施例的具有被耦合至底座28的终端块30的I/O设备22的侧截面图。在靠着底座28推动终端块30的第一步之后，射出设备80可以远离底座28将终端块30推动距离100，距离100可以对应于活塞84的暴露部分86的长度。具体地，弹簧90可以帮助在方向97上靠着终端块30推动锁栓机构88和活塞84。因此，终端块30的顶面102可以被推至与锁定件92的延伸件93毗邻。在其他实施例中，在锁栓机构88对着终端块30推动时，顶面102可以不与延伸件93毗邻。换句话说，顶面102与延伸件93之间可以存在间隙。如图7所示，终端块连接器40仍然与终端块连接器孔42耦合，从而在终端块30和底座28之间提供了电连接。图7中所示的终端块30、射出设备80和底座38的配置可以对应于终端块30的一般位置。当锁栓机构88包括推式锁栓时，在锁定件92未被啮合的情况下，终端块30第二次以方向96朝向底座28的移动可以对应于将终端块30从底座28射出的第二步。第二步在第一步之后。用于将终端块30从底座28射出的力可以由弹簧90提供。如前所述，通过啮合锁定件92，可以避免终端块30的无意射出。因此，当锁栓机构88包括推式锁栓时，其使用涉及终端块30在方向96上的移动。在第一步期间，终端块30与底座28啮合并被从底座28分离距离100。在第二步期间，在锁定件92未被啮合的情况下，将终端块30从底座28射出。在其他实施例中，其他锁栓机构88可用来替代推式锁栓来将终端块30从底座28射出。此外，在进一步的实施例中，射出设备80可以被布置于终端块30中而非底座28中。
图8是根据本技术的实施例的具有耦合至底座28的终端块30的示例性I/O设备22的侧截面图。如图所示，射出设备80是控制杆激活的(lever-activated)并被配置成用来将终端块30从底座28射出。具体地，射出设备80包括用于当激活机构112被激活时射出终端块30的激活机构112。如图8所示，在某些实施例中，激活机构112可以是控制杆。在其他实施例中，激活机构112可以是按钮、开关、把手、转盘或其组合。激活机构112使人能够将终端块30射出。具体地，在所示实施例中，人可以在激活机构112上以方向96向下推动，以在方向97中将终端块30射出。在所示实施例中，射出设备80包括可以使激活机构112在方向96上移动的第一铰链114。此外，射出设备80可以包括耦合至射出器118的第二铰链116。第二铰链116可以被配置成使射出器118能够关于激活机构112移动。射出器118可以被配置成当激活机构112在方向96中被推动时通过通路120升出底座28之外。在某些实施例中，底座28可以包括可以阻挡访问射出设备80的盖122。盖122可以经由铰链124耦合至底座28，在期望访问射出设备80时，铰链124可以使盖122能够以方向96远离射出设备80旋转。因此，当盖122以方向97被旋转时，盖122可以帮助防止终端块30经由射出设备80的无意射出。在某些实施例中，盖122可以被移除或完全地省略。在进一步的实施例中，当终端块30未被耦合至底座28时，激活机构112可以在射出器118位于展开或缩回的位置的情况下被偏置。例如，弹簧或类似设备可用来将射出器118在位置上偏置。此外，尽管图8中示出与终端块30一起使用，在其他实施例中，也可以与模块32一起使用射出设备80。
图9是根据本技术的实施例的具有位于底座28之上的终端块30的I/O设备22的侧截面图。如图9所示，包括控制杆激活机构的射出设备80已被用于将终端块30以方向97从底座28射出。具体地，盖122已经以方向96远离射出设备80旋转，以使人能够访问激活机构112。如图所示，激活机构112已被在方向96上向下推动，从而以方向97将射出器118对着终端块提起。因此，射出器118已将终端块30远离底座28推动了距离100，距离100可以间接地对应于射出器118的长度。如图9所示，终端块连接器40不再与终端块连接器孔42相连接。因此，终端块30未电连接至底座28。在进一步的实施例中，类似于射出设备80的其他机构可用来将终端块30从底座28射出。此外，射出设备80可以被布置于终端块30中而非底座28中。尽管图8和9中示出激活机构112仅在直线方向96和97上移动，但在其他实施例中激活机构112可以在直线方向、旋转方向、弧线方向或其任意组合上移动。
图10是根据本技术的实施例的具有处于未锁定位置的锁定机构140的示例性I/O设备22的侧截面图。如图所示，锁定机构140利用锁栓66来帮助将终端块30固定到模块32。具体地，如下面详细所描述的，锁栓66可以包括延伸件67，延伸件67在锁栓以方向164被移动时与模块32啮合。此外，锁定机构140可用来将终端块30电连接至模块32或连接至整个电路。
具体地，终端块30包括铰链142，铰链142包括导电部分144。例如，在某些实施例中，铰链142可以由如塑料的非导电材料制成。导电部分144可以由如金属的导电材料制成。终端块30可以包括毗邻于铰链142的连接器146。连接器146可以由如金属的导电材料制成。接线148可以连接至连接器146。类似地，模块32可以包括毗邻于铰链142的连接器150和连接至连接器150的接线152。
此外，终端块30可以包括功率电路154和/或接地电路156。功率电路154可以向终端块30提供电功率，且接地电路156可以提供用于终端块30的接地通路。一个或多个接线148可用来将连接器146连接至功率电路154和/或接地电路156。类似地，模块32可以包括功率电路158和接地电路160。一个或多个导线152可以被连接至功率电路158和/或接地电路160。此外，接地线162可用来将模块32的接地电路160连接至DIN导轨26，DIN导轨26可接地。类似地，接地线162可用来将终端块30的接地电路156连接至DIN导轨26。
如图10所示，锁栓66被远离模块32设置，以使得导电部分144与连接器146和152不对准。因此，当锁栓66被远离模块32旋转时，终端块30未被电连接至模块32。此外，当锁栓被远离模块旋转时，终端块30或模块32被从底座28移除。此外，尽管图10中示出与终端块30一体化设置，在其他实施例中，锁定机构140可以与模块32一体化设置。例如，锁定机构140可用来将模块32电连接至终端块30。
图11是根据本技术的实施例的具有处于锁定位置的锁定机构140的I/O设备22的侧截面图。如图所示，锁栓66已靠着模块32以方向164被旋转。具体地，锁栓66的延伸件67可以阻挡模块32从底座28的移除。延伸件67可以是锁栓66的悬臂式部分或任意类似的挂钩、搭扣或约束件。此外，在某些实施例中，延伸件67可以与模块32上的拉环(tab)、凹口或类似的连接件相啮合，以帮助阻挡终端块30从底座28的移除。换句话说，在延伸件67已经与模块32的连接件相啮合之后，可能需要另外的力来使锁栓66在方向165上移动。如图11所示，导电部分144与连接器146和150相对准，从而将终端块30电连接至模块32。因此，功率电路154可以被电连接至功率电路158。类似地，接地电路156可以被电连接至接地电路160。在其他实施例中，通过锁栓66的移动可以完成或断开不同的电路。因此，在被置于图11所示的锁定位置时，锁定机构140可以采取行动同时锁定终端块30和/或模块32，将终端块30电连接至模块32。为了将终端块30从模块32电断开，锁栓66可以在方向165上远离模块32被移动，对应于图10中所示的非锁定位置。在图10中所示的非锁定位置中，模块32和/或终端块30可以从底座28被移除。在其他实施例中，类似于锁定机构140的其他机构可用来约束终端块30以及提供与模块32的电连接和断开。
图12是根据本技术的实施例的具有被配置成旋转的锁定机构140的示例性I/O设备22的侧截面图。如图所示，锁定机构140用来将终端块30和/或模块32固定到底座28。锁定机构140包括柄182，柄182可以被人用于通过将锁定机构关于轴190旋转而将锁定机构140锁定或解锁。柄182可耦合至杆184，杆184可置于终端块30和模块32之间。在其他实施例中，杆184可以与终端块30和/或模块32一体化设置。在某些实施例中，杆184包括锁定部分186，锁定部分186可用来将终端块30和/或模块32固定于锁定位置中。具体地，当处于锁定位置时锁定部分186可以与终端块30和/或模块32啮合。锁定机构140可以包括被布置于底座28中的旋转底座188。旋转底座188可以包括用于使锁定机构140能够关于轴190旋转的轴承或者类似设备。如下面所要详细描述的，锁定机构140还可用来将终端块30与模块32电连接。
图13是处于导电位置的锁定机构140的实施例的沿图12中标为12-12的线的截面图。如图13所示，杆184的直径192可以小于锁定部分186的直径194。此外，锁定部分186可以包括一个或多个导电部分144，该导电部分144可以被配置成与连接器146和/或150电连接。例如，当导电部分144与连接器146和150二者均对准时，终端块30和模块32的功率电路154和158可以相互电连接。在其他实施例中，当导电部分144与连接器146和150二者均对准时，接地电路156和160可以相互电连接。因此，图13中的锁定部分186的位置对应于终端块30和模块32的电连接配置。在某些实施例中，导电部分144也可以将终端块30和模块32锁定至底座28。换句话说，导电部分144可以阻挡终端块30和模块32的移除。在其他实施例中，锁定机构140可以包括诸如拉环、延伸件、凹口或类似机构的锁定设备196，锁定设备196与导电部分144分离以将终端块30和模块32锁定至底座28。例如，在图13所示出的实施例中，锁定机构140包括被布置为T型配置的两个导电部分144和一个锁定设备196。具体地，锁定设备196位于两个导电部分144之间。如图13所示，两个导电部分144与连接器146和150对准以使得终端块30和模块32电连接，以及使得在物理上阻挡终端块30和模块32二者的移除。如下所要详细描述的，锁定设备196被用于阻挡终端块30和模块32中的仅一个的移除。在进一步的实施例中，根据I/O设备22的具体布置和需求可以使用不同数量和/或布置的导电部分144和锁定设备196。
图14是在电断开配置下的锁定机构140的沿图12中标为12-12的线的截面图。如图14所示，锁定机构140关于图13中所示的电连接配置以方向196被旋转90度。因此，两个导电部分144与连接器146和150未对准。相反地，锁定设备196与模块32的连接器150对准。导电部分144或锁定设备196未与终端块30的连接器146对准。因此，终端块30和模块32彼此未电连接。换句话说，图14表示锁定机构140的电断连配置。此外，因为没有导电部分144或锁定设备196来阻挡终端块30的移除，所以终端块30可以从底座28被移除。此外，在锁定机构140处于电断连配置的情况下，如果尚不存在，则可以将终端块30耦合至底座28。然而，锁定设备196与连接器150对准，从而阻挡了模块32从底座28的移除。在终端块30从底座28被移除之后，锁定机构140可以被旋转180度，使得没有导电部分144或锁定设备196与连接器150对准。因此，模块32可以从底座28被移除，或者如果尚不存在模块32，则可插入模块32。换句话说，锁定机构140既可用来将终端块30和/或模块32锁定至底座28，还可以用于将终端块30电连接至模块32。此外，图14中所示的具有两个导电部分144和一个锁定设备196的锁定机构140的配置可用来选择性地每次一个地移除或锁定终端块30和模块32。在某些实施例中，锁定设备196可以被省略以使终端块30和模块32能够被同时移除或锁定。在其他实施例中，锁定机构140的其他配置和动作可用来将终端块30和/或模块32耦合至底座28，以及用于将终端块30电连接至模块32。
图15是根据本技术的实施例的用于操作I/O设备22的射出设备80的过程210的流程图。在第一步骤212中，在第一次移动中将I/O设备22的部件(例如终端块30或模块32)朝向底座28移动。在第二步骤214中，部件与底座28耦合。例如，终端块30的终端块连接器40可以被插入至底座28的终端块连接器孔42中。在第三步骤216中，部件与射出设备80啮合，射出设备80可以被布置于底座28中。在某些实施例中，第三步骤216可以与第二步骤214同时发生。在第四步骤218中，射出设备80被激活。例如，被配置具有推式锁栓时部件可以在第二次移动中朝向底座28移动，以激活锁栓机构88。在其他实施例中，可以推动激活机构112以激活射出设备80。在第五步骤220中，利用射出设备80远离底座28移动部件。例如，射出设备的偏置元件90可以利用射出设备80的活塞84来将部件推出与底座28的啮合。在其他实施例中，在激活机构112被推动时，射出器118可以推动部件远离底座28。在进一步的实施例中，锁定件92和/或锁定机构140可用来阻挡部件从底座28分离。在一些实施例中，锁定机构140可以包括用于在锁定机构140处于锁定位置时将终端块30电连接至模块32和/或底座的导电部分144。以上所述的各种技术的使用可以有助于部件从底座的移除和/或帮助阻挡部件从底座的无意移除。
虽然这里仅示出和讨论了本发明的某些特征，但对于本领域技术人员来说将会想到许多修改和变化。例如，虽然在上述件中锁定与射出件被示出于I/O设备的具体部件上，然而在其他实施例中，这些特征可以与I/O设备的其他或另外的部件合并。因此，应当理解，权利要求旨在于覆盖落入本发明的真正精神内的所有这些修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于自动控制系统的输入/输出(I/O)设备，所述输入/输出设备包括：
底座部分，被配置成将所述输入/输出设备与至少一个其他输入/输出设备通信地连接；
输入/输出模块，其在物理上及通信上连接至所述底座部分，且包括输入/输出通信电路；
终端块，其在物理上及通信上连接至所述底座部分；以及
射出设备，被配置成在被激活时，通过将所述输入/输出模块或所述终端块推出与所述底座部分的啮合，来从所述底座部分射出所述输入/输出模块或所述终端块。
2.根据权利要求1所述的输入/输出设备，其中，所述射出设备被布置于所述输入/输出设备、所述终端块或所述底座部分中，并被配置成从所述底座部分射出所述输入/输出模块或所述终端块。
3.根据权利要求1所述的输入/输出设备，其中，所述射出设备包括被配置成在直线方向、旋转方向、曲线方向或上述方向的组合上移动的激活机构。
4.根据权利要求3所述的输入/输出设备，其中，所述激活机构包括控制杆、按钮、开关、把手、转盘或其组合。
5.根据权利要求1所述的输入/输出设备，其中，所述射出设备包括：
推式锁栓机构，其被配置成当所述输入/输出模块或所述终端块在第一方向上被移动时，可释放地使所述输入/输出模块或所述终端块与所述底座部分相啮合，以使得所述输入/输出模块或所述终端块与所述底座部分联锁，并被配置成当所述输入/输出模块或所述终端块随后在所述第一方向上被移动时，从所述底座部分射出所述输入/输出模块或所述终端块，以使得所述输入/输出模块或所述终端块从所述底座部分被释放。
6.根据权利要求5所述的输入/输出设备，其中，所述推式锁栓机构包括用于射出所述输入/输出模块或所述终端块的机械偏转机构。
7.根据权利要求5所述的输入/输出设备，包括：
锁定件，其被配置成当所述锁定件处于锁定位置时，阻挡所述推式锁栓机构射出所述输入/输出模块或所述终端块。
8.根据权利要求1所述的输入/输出设备，包括被配置成阻挡访问所述射出设备的盖。
9.根据权利要求8所述的输入/输出设备，其中，所述盖是可移除的。
10.一种输入/输出(I/O)设备的部件，所述部件包括：
第一连接器，其被配置成与所述输入/输出设备的另外的部件的第二连接器啮合；以及
射出设备，其被配置成通过使所述第一连接器从所述第二连接器分离来从所述另外的部件射出所述部件，其中，所述射出设备包括：
活塞，其被配置成接触所述另外的部件；以及
锁栓机构，耦合至所述活塞，并被配置成在所述锁栓机构被激活时远离所述另外的部件移动所述部件。
11.根据权利要求10所述的部件，其中，所述射出设备包括：
激活机构，其耦合至所述锁栓机构，并被配置成激活所述锁栓机构。
12.根据权利要求10所述的部件，其中，所述锁栓机构被配置成当所述部件被朝向所述另外的部件移动时被激活。
13.根据权利要求10所述的部件，其中，所述锁栓机构包括：
推式锁栓机构，其被配置成当所述部件在第一方向上被移动时，可释放地使所述部件与所述另外的部件啮合，以使得所述部件与所述另外的部件联锁，并被配置成当所述部件在所述第一方向上被移动时，从所述另外的部件射出所述部件，以使得所述部件从所述另外的部件被释放。
14.根据权利要求10所述的部件，包括被配置成阻挡所述射出设备射出所述部件的锁定件。
15.一种用于耦合部件以及从输入/输出(I/O)设备的底座部分射出部件的方法，所述方法包括：
将所述部件与所述底座部分连接；
将所述部件与被布置在所述底座部分中的射出设备啮合；
激活所述射出设备；以及
利用所述射出设备从所述底座部分移开所述部件。
16.根据权利要求15所述的方法，包括：
在将所述部件与所述射出设备啮合之后，将锁定件与所述射出设备啮合，其中所述锁定件被配置成阻挡所述部件从所述底座部分解耦合；以及
在激活所述射出设备之前，使所述锁定机构分离。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，通过在直线方向、旋转方向、曲线方向或上述方向的组合上移动所述锁定件来啮合所述锁定件。
18.根据权利要求16所述的方法，包括：
当所述锁定件被啮合时，将所述部件电连接至所述底座部分；以及
当所述锁定件被分离时，将所述部件从所述底座部分电断开。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，激活所述射出设备是由所述部件朝向所述底座部分的移动引起的。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，激活所述射出设备包括：
在直线方向、旋转方向、曲线方向或上述方向的组合上移动耦合至所述射出设备的激活机构。
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