CN112147957B - 菊花式链接点对点链接传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了菊花式链接点对点链接传感器。本公开内容的实施方式可以包括工业控制系统，该工业控制系统使用菊花链通信网络来耦接点对点传感器(P2P传感器)，以用于在相应的P2P传感器与控制器之间进行数据通信。每个P2P传感器可以经由访问电路系统耦接至菊花链通信网络。访问电路系统可以包括开关电路系统和触发器电路系统，以控制每个P2P传感器何时可以经由菊花链通信网络与控制器进行通信。

Description

菊花式链接点对点链接传感器

技术领域

本公开内容一般地涉及用于在工业自动化系统中菊花式链接的技术的系统和方法。更具体地，本公开内容的实施方式涉及菊花式链接工业自动化系统的点对点链接传感器。

背景技术

本章节意在向读者介绍可能与在下面被描述和/或被要求保护的本技术的各个方面相关的技术的各个方面。该讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以促进更好地理解本公开内容的各个方面。因此，应该理解的是，应从这种角度来阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的承认。

工业自动化系统可以包括自动化控制和监测系统。自动化控制和监测系统可以监测状况以及/或者接收来自许多各种不同的装置例如阀、电马达、各种不同的传感器、其他合适的监测装置等的信息。自动化控制和监测系统的一个或更多个部件例如编程终端、自动化控制器、输入/输出(I/O)模块、通信网络、人机接口(HMI)终端等可以使用状况和/或所接收的信息向操作员提供警报，以改变或调整工业自动化系统的一个或更多个部件的操作(例如，诸如调整一个或更多个致动器的操作)，以管理工业自动化系统等。

通常，上述联网装置可以与诸如不同的状况、感测数据等的信息相关联。信息可能与工业自动化系统的操作有关，并且可以由自动化控制和监测系统进行监测。某些通信系统被用于将信息发送到工业自动化系统的自动化控制和监测系统。例如，每个联网装置可以经由有线通信网络或无线通信网络与自动化控制和监测系统进行通信。出于这种考虑，改进用于工业自动化系统中自动化控制和监测系统与联网装置之间的通信的方法可能是有用的。

发明内容

以下阐述了本文中公开的特定实施方式的概述。应当理解的是，呈现这些方面仅是为了向读者提供这些特定实施方式的简要概述，并且这些方面并不意在限制本公开内容的范围。事实上，本公开内容可以包含下文可能没有阐述的多个方面。

在一个实施方式中，系统可以包括访问电路系统，所述访问电路系统耦接至多个点对点传感器中的第一点对点传感器。点对点传感器中的每一个可以经由相应的中间访问电路系统而彼此耦接。访问电路系统可以包括触发器电路系统和开关电路系统。系统可以包括控制器，所述控制器经由访问电路系统耦接至第一点对点传感器。控制器可以向访问电路系统发送第一时钟脉冲，其中，触发器电路系统可以响应于访问电路系统接收到第一时钟脉冲而复位。控制器可以向访问电路系统发送第二时钟脉冲，其中，触发器电路系统可以响应于访问电路系统接收到第二时钟脉冲而将输出设置成逻辑高信号，并且其中，逻辑高信号可以用于：经由开关电路系统将第一点对点传感器耦接至通信信道。在与当逻辑高信号被提供给开关电路系统对应的时间间隔期间，控制器还可以经由通信信道发送或接收数据。

在另一实施方式中，装置可以包括用于控制多个点对点传感器中的第一点对点传感器与控制器之间的通信的开关电路系统。装置还可以包括触发器电路系统，所述触发器电路系统响应于接收到第一输入的组合而输出控制信号。响应于接收到控制信号，开关电路系统可以仅将第一点对点传感器通信地耦接至与所述多个点对点传感器中的每一个和控制器共享的通信信道。

在又一实施方式中，有形非暂态计算机可读介质可以存储能够由电子装置的处理器执行的指令，所述指令当由处理器执行时使处理器接收与多个点对点传感器中的第一点对点传感器进行通信的请求的指示。点对点传感器可以在菊花链网络中彼此耦接，并且点对点传感器中的每一个可以经由多个访问电路中的相应访问电路通信地耦接至通信信道。有形非暂态计算机可读介质还可以存储能够由电子装置的处理器执行的指令，所述指令当由处理器执行时使处理器向访问电路中的与第一点对点传感器对应的第一访问电路发送时钟脉冲的数目。所述时钟脉冲的数目可以包括位于控制器和第一访问电路之间的菊花链网络中的访问电路的第一数目加1。有形非暂态计算机可读介质还可以存储能够由电子装置的处理器执行的指令，所述指令当由处理器执行时使处理器进行以下操作：在所述时钟脉冲的数目被发送到第一访问电路之后，通过通信信道经由第一访问电路在第一点对点传感器与控制器之间传送数据。

附图说明

当参照附图阅读下面的详细描述时，将会更好地理解本公开内容的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，遍及所有附图，相同的附图标记表示相同的部分，在附图中：

图1是根据实施方式的示例工业自动化系统的透视图；

图2是根据实施方式的耦接在图1的工业自动化系统内的菊花链网络中的访问电路系统的框图；

图3是根据实施方式的用于操作图2的访问电路系统以使得能够在图1的工业自动化系统内经由菊花链网络在点对点传感器(P2P传感器)之间进行通信的方法的流程图；

图4是根据实施方式的在图1的工业自动化系统内以菊花链网络耦接的另一访问电路系统的框图；以及

图5是根据实施方式的用于操作图4的访问电路系统以使得能够在图1的工业自动化系统内经由菊花链网络在P2P传感器之间进行通信的方法的流程图。

具体实施方式

当介绍本公开内容的各种实施方式的要素时，冠词“一个(a)”、“一个(an)”、“该”和“所述”意在意味着存在一个或更多个要素。术语“包括”、“包含”和“具有”意在是包含性的并且意味着可能存在除了列出的要素之外的其他要素。下面将描述本文中描述的本实施方式中的一个或更多个具体实施方式。为了提供对这些实施方式的简洁描述，在说明书中可能没有描述实际实现的所有特征。应当理解的是，在任何这样的实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实现的决定以实现可能因实现的不同而不同诸如符合系统相关约束和商业相关约束的开发者的特定目标。此外，应当理解的是，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的普通技术人员来说，这样的开发工作不过是设计、制造和生产的常规任务。

本公开内容一般地涉及使得能够经由菊花链网络在点对点传感器(P2P传感器)之间进行通信的系统和方法。传感器通常是构成工业自动化系统整体所必需的部件。例如，可以在工业自动化系统的机器或其他部件的诊断操作和/或维护操作中利用来自传感器的感测数据。特别地，监测工业自动化系统的马达的操作状态可以使用一个或更多个传感器测量。能够检测与工业自动化系统的马达或其他部件相关联的温度、湿度、振动以及其他操作参数的状况可以增加诊断操作和/或维护操作的有效性，并且可以总体上改进工业自动化系统的操作。

在工业自动化系统中，某些部件和/或某些部件的操作可能受益于传感器网络的不同拓扑。例如，与一些有线感测网络拓扑相比，旋转机械操作可以从无线感测网络拓扑获得相对更多的益处。实际上，以类似的方式，在无线网络可能不实用或不可行的情况下，一些部件可以受益于经由菊花链网络进行通信的P2P传感器。如本文所使用的，“菊花链(daisy chain)”、“菊花式被链接(daisy chained)”或“菊花式链接(daisy chaining)”可以指代顺序布置的传感器的输入至输出的串行的或通常顺序的布线。除了具有其他性能优势外，使用耦接在菊花链网络中的P2P传感器还可以减少用于将一个或更多个传感器耦接至工业控制系统的布线的量。

菊花链网络拓扑目前可能不是某些传感器例如P2P传感器的网络拓扑选项。例如，P2P传感器可能竞争以通过共享的通信信道进行通信，因此只要其他P2P传感器被包括在菊花链网络中，就可能使这些P2P传感器的通信中断。这样，在当前公开的实施方式中，P2P传感器可以被利用作为双向的、数字的和有线网络的一部分。网络可以经由共享的通信信道——例如将P2P传感器耦接至工业控制系统的网络连接——将P2P传感器和工业控制系统的主控制器通信地耦接。然而，当菊花式链接多个P2P传感器时，共享的通信信道可能会带来挑战。

当多个P2P传感器菊花式被链接时，P2P传感器中的每一个可以通过共享的通信信道进行通信。来自一些P2P传感器的通信可能使控制系统与P2P传感器之间的传输中断以及/或者可能使通信的效率或有效性更低。因此，对P2P传感器对共享的通信信道的访问进行仲裁可以通过使P2P传感器能够耦接在菊花链网络中来改进通信技术。如本文描述的，利用访问电路系统的系统和方法可能能够将多个P2P传感器菊花式链接在一起。例如，该访问电路系统(例如，互连逻辑电路系统)可以协调各个P2P传感器对共享的通信信道的访问，从而允许P2P传感器之间经由菊花链网络进行通信。

通过使用访问电路系统菊花式链接P2P传感器，可以降低实现和维护工业控制系统的成本。例如，由于通信耦接的数目的增加和通信网络的复杂性的增加，星形网络拓扑和/或其他一对一网络拓扑(例如，1:1耦接)可能具有相对较高的成本和/或维护问题的可能性。经由菊花链网络在P2P传感器之间进行通信可以提供与工业自动化系统的部件进行通信的更有效的方式。来自使用传感器的菊花链网络拓扑的另外的益处可以包括感测系统的部署成本降低、感测系统的复杂性降低等。这些成本和/或复杂性的降低可以提高维护操作的效率，可以提高操作或维护工业自动化系统的收益性等。

示例访问电路系统可以包括互连逻辑电路系统，该互连逻辑电路系统能够响应于各种输入和输出例如时钟信号和选择信号而操作，以协调P2P传感器与通信信道之间的访问。例如，工业控制系统的主控制器可以发送被定时成选择P2P传感器的时钟信号。互连逻辑电路系统可以响应于时钟信号来选择P2P传感器。在选择P2P传感器之后，工业控制系统可以与P2P传感器进行通信，直到选择下一个P2P传感器为止。以这种方式耦接P2P传感器可以使得任何合适数目的P2P传感器能够在工业自动化系统中菊花式被链接在一起。下面将参照图1至图5来讨论关于逻辑电路系统可以如何使用时钟信号来访问多个菊花式链接的P2P传感器之一的另外的细节。本文中描述的这些系统和方法也可以与无线通信网络相结合，以使得菊花式链接的P2P传感器能够与工业控制系统进行无线通信，例如经由本地联网装置在工业控制系统和菊花式链接的P2P传感器之间无线地传送数据。

通过介绍的方式，图1是示例工业自动化系统10的透视图，如本文中描述的，该工业自动化系统10可以包括菊花式链接的传感器。工业自动化系统10可以由工业控制系统11控制。此外，工业自动化系统10可以包括站，所述站具有机器部件和/或机器以在自动化过程例如自动化装配线中实现特定功能。工业自动化系统10的示例自动化过程可以从站12A开始，该站12A用于经由传送机部分14将物体例如要填充的空罐或空瓶装载到工业自动化系统10中。传送机部分14可以将物体运输到站12B以执行第一动作，例如清洗空罐和/或空瓶。当物体离开站12B时，传送机部分14可以将物体运输到随后的站12以继续制造或装配过程。显然，对于其他应用，特定的系统、机器部件、机器、站和/或传送机可以是不同的或者专门适合于该应用。除了上述设备之外，工业自动化系统10还可以包括马达、保护装置、开关设备、压缩机等。

工业自动化系统10的部件的一个或更多个特性可以由用于调节控制变量的工业控制系统11监测和控制。例如，感测装置(例如，传感器16)可以监测工业自动化系统10的各种特性，并且生成在工业自动化系统10的操作的调整期间使用的输出。当确定对工业自动化系统10的一个或更多个操作进行调整时，工业自动化系统10的扫描仪、计量表、阀、流量计等可以各自生成由工业控制系统11使用的感测数据。这些调整可以经由控制回路来管理。例如，控制回路可以包括工业自动化系统10的与马达驱动相关联的控制器，该控制器可以接收关于连接的马达的温度的数据并且可以基于该数据来调整马达驱动的操作。

工业控制系统11可以通信地耦接至显示器/操作员接口18(例如，HMI)和工业自动化系统10的一个或更多个装置。工业控制系统11可以通过显示器/操作员接口18上的部件的可视化来表示工业自动化系统10的部件。工业控制系统11可以使用由传感器16发送的数据来通过改变部件的当前操作的一个或更多个指示更新部件的可视化。这些传感器16可以是适于提供关于过程条件的信息的任何装置。监测工业自动化系统10的操作员22可以参照显示器/操作员接口18来确定各种状况、状态和/或当前操作或者确定何时调整工业自动化系统10的操作和/或针对特定部件的操作。

工业控制系统11可以使用联网装置24来管理工业控制系统11的操作。联网装置24可以是工业自动化系统10中的任何合适的装置，该装置向工业控制系统11和/或其他联网装置24传输状况、数据分组、警报等。联网装置24可以各自包括耦接至示例传感器16的处理电路系统，该示例传感器16使得能够将感测数据传输到工业控制系统11。

工业控制系统11的网络可以是有线网络、无线网络和/或两者的组合。基于传感器16的位置，可能期望将两个或更多个传感器16耦接至菊花链通信网络拓扑中。也就是说，传感器16的集合可以彼此电串联地布线，并且经由所创建的串联电路在彼此之间发送通信分组。当菊花式被链接时，一些传感器16例如点对点传感器可以使用另外的部件，例如触发器电路系统和/或开关电路系统。

利用选择时钟信号和互连的逻辑电路系统可以使得能够经由菊花链网络在点对点传感器之间进行通信。为了帮助详细阐述，图2是工业自动化系统10的第一示例通信网络34的框图，该第一示例通信网络34包括访问电路系统36(36A，36B)。访问电路系统36中的每一个作为菊花链网络的一部分被串联地耦接在一起。访问电路系统36可以将例如工业控制系统11的主控制器38耦接至菊花链网络的每个点对点传感器(P2P传感器)40(40A，40B)。P2P传感器40是示例传感器16，所述示例传感器16在通过菊花链网络进行通信时使用另外的部件。

例如，每个P2P传感器40可以经由设置在相应访问电路系统36中的逻辑电路系统和耦接器而耦接到主控制器38。访问电路系统36中的每一个可以包括例如与P2P传感器40兼容的相应多引脚耦接器42(42A1、42A2、42A3、42B1、42B2、42B3)，例如M12-5连接器或其他合适的现场终端连接器。作为示例，每个多引脚耦接器42可以使用特定数目的引脚(例如，五个引脚)进行操作，该特定数目的引脚包括用于菊花式链接P2P传感器40的引脚的子集和用于在P2P传感器40和主控制器38之间传送数据的引脚的子集。主控制器38可以经由第一引脚发送选择信号脉冲(SEL)，并且可以经由第二引脚发送时钟信号(CLK)，其中第一引脚和第二引脚可以是用于菊花式链接P2P传感器40的引脚的子集。选择信号脉冲和时钟信号可以彼此结合使用，以选择菊花链网络的特定P2P传感器40以用于通信，例如检索感测数据。主控制器38可以使用第三引脚和第四引脚来向P2P传感器40提供电力(例如，L+和L-)。主控制器38可以使用第五引脚以经由共享的通信信道39来发送通信信号(C/Q控制)，该共享的通信信道39用于向P2P传感器40发送数据或从P2P传感器40接收数据(例如，与P2P传感器40进行通信)。第三引脚、第四引脚和第五引脚可以是用于在P2P传感器40和主控制器38之间传送数据的引脚的子集。通过将来自多引脚耦接器42(例如，42A2)的输出耦接至邻近的多引脚耦接器42(例如，42B1)，P2P传感器40可以被认为菊花式被链接。为了使主控制器38能够与任何特定的P2P传感器40进行通信，可以使用触发器电路系统44(44A，44B)和开关电路系统46(46A，46B)之间的互连耦接来帮助协调通信协议。应当注意的是，触发器电路系统44和/或开关电路系统46可以各自是任何合适类型的状态保持装置。

作为示例，如果主控制器38要与第一P2P传感器40A建立通信线路，则主控制器38可以首先向访问电路系统36发送具有第一时钟脉冲的时钟信号。第一时钟脉冲(以及每个后续时钟脉冲)可以由每个访问电路系统36的触发器电路系统44同时接收。第一时钟脉冲重置访问电路系统36，以准备选择P2P传感器40。为了选择第一P2P传感器40A，主控制器38可以向访问电路系统36发送第二时钟脉冲，同时向访问电路系统36A发送选择信号脉冲。选择信号脉冲的传播通过访问电路系统36被延迟一个时钟周期。特别地，选择信号脉冲可以响应于第二时钟脉冲而改变触发器电路系统44A的输出。当触发器电路系统44A的输出改变(例如，SEL’＝1)时，逻辑高选择信号被发送到触发器电路系统44B和开关电路系统46A，从而允许P2P传感器40A访问菊花链网络的通信信道39。应当注意，主控制器38使用2个时钟脉冲(例如，n+1)来选择与n＝1对应的第一P2P传感器40A。

主控制器38可以使用三个时钟脉冲来选择第二P2P传感器40A。例如，在触发器电路系统44接收到第三时钟脉冲之前，输入到触发器电路系统44A的选择信号返回到逻辑低信号(例如，SEL＝0)，以完成选择信号脉冲输入的传输。当触发器电路系统44接收到第三时钟脉冲时，触发器电路系统44A响应于选择信号输入的逻辑低信号而改变输出，以输出逻辑低信号。然而，由于选择信号脉冲在时钟脉冲之后被延迟，因此触发器电路系统44B响应于在第二时钟脉冲之后从触发器电路系统44A输入的先前选择信号脉冲(SEL’＝1)而改变触发器电路系统44B的输出。触发器电路系统44B可以从输出选择信号脉冲的逻辑低信号改变为输出选择信号脉冲的逻辑高信号，从而允许P2P传感器40B访问菊花链网络的通信信道39。访问电路系统36B的激活与访问电路系统36A的停用同时发生，因此在P2P传感器40B主动访问通信信道时限制P2P传感器40A访问通信信道。

为了进一步详细阐述第一示例通信网络34如何操作，图3是用于使得P2P传感器40和工业控制系统11之间能够经由通信网络34进行通信的方法58的流程图。为了便于说明，使用图2的部件来说明图3。方法58可以由主控制器38执行，以例如在感测期间选择相应的P2P传感器40，以检索感测数据等。尽管方法58在下面被描述为由主控制器38执行，但是应该理解，任何合适的控制装置例如工业控制系统11都可以执行方法58。此外，尽管方法58的以下描述以特定顺序被描述，但是应该理解，方法58可以以任何合适的顺序被执行。

在框60处，主控制器38可以接收与传感器节点(n)进行通信的请求的指示。每个传感器节点可以是不同的P2P传感器40。为了便于描述，根据访问电路系统36A并使用P2P传感器40A的目标传感器节点来描述方法58。主控制器38可以响应于工业控制系统11发送作为发起与P2P传感器40A的通信的感测操作的一部分的命令而接收指示。

在框62处，主控制器38可以发送n+1个时钟脉冲(例如，高到低、下降沿、低到高、上升沿)。n+1个时钟脉冲对应于比P2P传感器40相对于主控制器38的数字位置多一个。例如，当第二P2P传感器40B被选择时，与P2P传感器40B对应的第二位置传感器节点可以从主控制器38接收三个时钟脉冲。主控制器38可以生成如下时钟信号，所述时钟信号的时钟脉冲的计数等于一个比与P2P传感器40A的顺序位置对应的数目更大的数目或者等于一个比要启用的传感器节点(n)的指示更大的数目。在该示例中，P2P传感器40A是顺序地耦接至主控制器38的第一传感器，因此P2P传感器40A要被发送具有两个时钟脉冲(例如，两个上升沿)的时钟信号。然而，如果主控制器38将要选择第三顺序地耦接的P2P传感器40C(没有被描绘出来，但是被假设为顺序地耦接至P2P传感器40B)，则主控制器38可以发送具有四个时钟脉冲的时钟信号。

回过来参考与第二P2P传感器40C进行通信的示例，第一时钟信号转变可以重置触发器电路系统44A的状态，并且第二时钟信号转变在与逻辑高选择信号配对时可以设置访问电路系统36A的触发器电路系统44A的状态以输出逻辑高信号。

为了与传感器节点(n)进行通信，在框64处，主控制器38可以向多引脚耦接器42A1发送选择信号脉冲。就像当目标触发器电路系统44接收逻辑高选择信号脉冲时一样，选择信号脉冲可以被定时，使得目标触发器电路系统44在至少部分交叠的时间处接收上升的时钟信号转变。在主控制器38发送逻辑高选择信号之后的一段时间，主控制器38发送逻辑低选择信号以形成选择信号脉冲。当选择信号脉冲在与时钟信号传输交叠的时间段期间被发送时，选择信号脉冲可以允许P2P传感器40A对到主控制器38的通信信道进行访问。当选择信号脉冲与时钟信号的时钟脉冲同时在触发器电路系统44处被接收时，选择信号脉冲通过触发器电路系统44A被计时以使开关电路系统46A闭合。这由于触发器电路系统44A的状态操作而可以被允许。例如，如果触发器电路系统44A包括延迟型触发器(例如，D触发器)，则下面的状态表(表1)可以示出预期的输出：

表1：

使触发器电路系统44A的输出跟随D型触发器的行为使得选择信号脉冲能够通过访问电路系统36进行传播。例如，当输入到触发器电路系统44A的时钟信号和输入到触发器电路系统44A的选择信号脉冲都被转变成逻辑高信号时，从触发器电路系统44A输出的选择信号脉冲被设置成输出逻辑高信号。但是，当时钟信号从逻辑低信号转变成逻辑高信号并且选择信号脉冲是逻辑高信号时，从触发器电路系统44A输出的选择信号脉冲被重置成逻辑低信号。这种转变模式导致触发器电路系统44A的状态重置到逻辑低信号，因此输出逻辑低选择信号脉冲输出。

当选择信号脉冲和时钟信号交叠时，开关电路系统46A可以从触发器电路系统44A接收高选择信号脉冲输出信号。开关电路系统46A可以响应于高选择信号脉冲信号而闭合并允许将通信信号(C/Q控制)发送到多引脚耦接器42A3。多引脚耦接器42A2也可以接收用于传输到多引脚耦接器42B1的选择信号作为选择信号脉冲。

响应于多引脚耦接器42A3接收到通信信号(C/Q控制)，P2P传感器40A可以与主控制器38进行通信。因此，在框66处，主控制器38可以向传感器节点(n)(例如，所选择的传感器节点)发送数据以及/或者从传感器节点(n)(例如，所选择的传感器节点)接收数据。例如，P2P传感器40B可以经由包括多引脚耦接器42B3、多引脚耦接器42B1、多引脚耦接器42A2和多引脚耦接器42A1的路径将传感器数据发送回主控制器38。应当注意，如果主控制器38选择了P2P传感器40B而不是P2P传感器40A，那么P2P传感器40B可以将感测数据发送到主控制器38而不会被P2P传感器40A中断。以这种方式，P2P传感器40成功地菊花式被链接到主控制器38。

在一些实施方式中，P2P传感器40A具有两种操作模式输入-输出(IO)模式和IO链接模式。当P2P传感器40A处于IO模式时，P2P传感器40A与通信网络34隔离并且没有被选择。在与将P2P传感器40A唤醒或重新连接到通信网络34所需的时间对应的阈值持续时间内施加通信信号(C/Q控制)可以将P2P传感器40A从IO模式操作到IO链接模式。例如，用于0.4至0.6安培(A)的大约70至90微西门子(μS)(例如，对于80μS，为0.5A)的电流负载可以使得P2P传感器40A能够操作到IO链接模式，以用于感测至主控制器38的数据传输。开关电路系统46A中可以包括开关例如晶体管和/或模拟开关，以允许P2P传感器40A的操作性开关，开关例如晶体管和/或模拟开关的额定值为0.5A并具有能够保持开关电压阈值的裕度的相对低的电阻。

图2和图3都描述了使用两个引脚来提供菊花链拓扑的多引脚耦接器42。在一些实施方式中，一个引脚(而不是两个引脚)可用于菊花式链接P2P传感器40，其中剩余的引脚可以用于经由菊花链网络或在其他合适的操作中进行通信。通过包括另外的逻辑电路系统，图2的电路系统可以被修改以适应使用多引脚耦接器42的一个引脚而不是两个引脚的菊花链拓扑。

为了帮助详细阐述，图4是工业自动化系统10的包括访问电路系统36(36D，36E)的第二示例通信网络34的框图。访问电路系统36中的每一个经由共享的通信信道而被耦接在一起，以提供菊花链通信网络。

通信网络34包括另外的触发器电路系统44、监视计时器(watchdog timer)47(47A，47B)和逻辑门48(48A，48B)。这些部件耦接在多引脚耦接器42(42A1、42A2、42A3、42B1、42B2、42B3)与P2P传感器40之间。通常，通信网络34利用连续的时钟信号转变和监视计时器47来菊花式链接P2P传感器40。

如果主控制器38将要选择P2P传感器40A，则可以应用图2的第一示例通信网络34的基本操作。以这种方式，主控制器38可以通过以下操作来选择P2P传感器40A：随着时间的推移，使用选择性发送的时钟脉冲来激活或停用访问电路系统36。例如，为了使主控制器38激活P2P传感器40A，主控制器38可以发送第一时钟脉冲，以重置访问电路系统36并启动监视计时器47的定时窗口。在定时窗口期间，访问电路系统36允许主控制器38选择P2P传感器40A。在定时窗口有效时，主控制器38可以将到触发器电路系统44A的第二时钟脉冲发送至触发器电路系统44A，同时触发器电路系统44A也接收从与定时窗口相关联的监视计时器47A输出的逻辑高信号。在上升时钟脉冲处从监视计时器47A输出的该逻辑高信号可能导致触发器电路系统44A的输出的变化。此外，第二时钟脉冲还可以导致触发器电路系统44B改变反相输出引脚的输出。输出可以响应于第二时钟脉冲而从逻辑低信号改变成逻辑高信号。逻辑门48A然后可以允许同时的逻辑高信号使开关电路系统46A闭合，从而允许P2P传感器40A访问耦接至主控制器38的通信信道。

以类似的方式，如果主控制器38将要选择第二P2P传感器40B，则主控制器38可以向触发器电路系统44发送第三时钟脉冲。第三时钟脉冲可以导致触发器电路系统44C将其反相输出改变成逻辑低信号，从而禁用访问电路系统36D。与触发器电路系统44A响应于第二时钟脉冲类似，第三时钟脉冲也可以导致触发器电路系统44B将其输出改变成逻辑高信号。因此，第三时钟脉冲可以激活访问电路系统36E，以允许P2P传感器40B访问通信信道和主控制器38。为了停用访问电路系统36E，主控制器38可以发送第四时钟脉冲。第四时钟脉冲也可以激活下一个顺序耦接的P2P传感器40。

为了详细阐述第二示例通信网络34如何操作，图5是用于使P2P传感器40与工业控制系统11之间能够经由通信网络34进行通信的方法90的流程图。为了便于说明，使用图4的部件来说明图5。可以由主控制器38执行方法90，以选择P2P传感器40中的相应的一个，以用于传送感测数据和/或用于正在进行的感测操作。尽管方法90在下面被描述为由主控制器38执行，但是应该理解，任何合适的控制装置例如工业控制系统11都可以执行方法90。此外，尽管方法90的以下描述是以特定顺序描述的，但是应当理解，方法90可以以任何合适的顺序被执行。

在框92处，主控制器38可以接收与传感器节点(n)进行通信的请求的指示。在框92处执行的操作与框60的操作相同或基本上相似，因此在本文中被依赖。

响应于接收到请求的指示，在框94处，主控制器38可以确定超时(TO)间隔是否已经过去。TO间隔与响应于由监视计时器47接收的第一时钟信号(CLK)转变而启动的定时窗口相对应。在一些实施方式中，传感器节点选择操作可以不交叠，以这种方式，主控制器38可以等待直到TO间隔已经过去。

当TO间隔已经过去时，在框96处，主控制器38可以发送第一时钟脉冲。第一时钟脉冲用于激活监视计时器47。为了便于描述，监视计时器47在本文中被描述为响应于上升的时钟信号沿(例如，逻辑低到逻辑高)而被激活。然而，应该理解，可以使用逻辑电路系统的任何合适的组合来实现这些技术，使得下降沿可以激活监视计时器47。当监视计时器47接收到第一时钟脉冲时，新的TO间隔开始。TO间隔与逻辑高信号作为输入从监视计时器47发送到触发器电路系统44的持续时间对应。每个监视计时器47通常同步地或至少部分同时地向每个触发器电路系统44输出逻辑高信号。以这种方式，触发器电路系统44D在与触发器电路系统44A从监视计时器47A接收逻辑高信号相同的时间或基本上相似的时间从监视计时器47B接收逻辑高信号。监视计时器47可以管理如下TO间隔，在所述TO间隔期间，可以选择点对点传感器中的任何点对点传感器以用于与控制器进行通信。当TO间隔开始时，主控制器38必须选择传感器节点并与该传感器节点进行通信——例如从P2P传感器40之一接收感测数据——直到TO间隔结束为止。

为了与传感器节点(n)进行通信，在框98处，主控制器38可以将具有n个时钟脉冲的时钟发送到多引脚耦接器42A1。第一时钟脉冲可以禁用每个P2P传感器40并且可以启动监视计时器47(例如，框96)。后续的时钟脉冲可以使得从监视计时器47输出的信号能够通过触发器电路系统44被计时。触发器电路系统44可以根据基于所使用的触发器电路系统的类型的特定规则来操作。例如，当触发器电路系统44包括D型触发器时，触发器电路系统44可以根据表1的规则运转。不同的触发器类型可以与本文描述的实施方式一起使用，并且可以包括另外的或可替选的电路系统来支持其操作。以这种方式，每个相邻的时钟脉冲可以被用作选择信号，以使得所选择的P2P传感器40与主控制器38之间能够进行通信。开关电路系统46可以接收从互连的触发器电路系统44产生的逻辑高信号，并且可以响应于接收到逻辑高信号而闭合。开关电路系统闭合可以允许主控制器38与P2P传感器40之间的通信。注意，逻辑门48被描绘为与门，然而任何合适的逻辑门——包括与门、与非门、或门、或非门、异或门、反相门等的合适的组合——可以被用来驱动选择电路系统如所描述的那样操作。

通常，第二时钟脉冲(例如，与框96的第一时钟脉冲连续)开始主控制器38与P2P传感器40A之间的通信。这可以导致第一监视计时器47A的输出从触发器电路系统44A被发送到触发器电路系统44B。如果时钟信号包括第三时钟脉冲，则第一传感器节点可以响应于第三时钟脉冲而禁用，并且将时钟信号传递到与P2P传感器40B对应的第二传感器节点上。这可以对触发器电路系统44B进行置位，从而导致逻辑高信号的输出。在每个后续传感器节点被启用时，主控制器38可以使用通信信号(C/Q控制)与P2P传感器40进行通信。

在框100处，主控制器38可以经由通信信号(C/Q控制)与传感器节点(n)进行通信。P2P传感器40与主控制器38之间的数据传输可以继续，直到监视计时器47期满或者直到通信信号(C/Q控制)被禁用为止。当这些信号中的任一个转变到逻辑低时，主控制器38与所选择的P2P传感器40之间的通信停止。

例如，如果主控制器38将要接收选择P2P传感器40B的指示，则主控制器38可以等待当前的选择操作结束。当TO间隔结束时，主控制器38可以经由时钟信号向每个监视计时器47发送第一时钟脉冲，以开始新的TO间隔以及/或者禁用每个传感器节点。在新的TO间隔正在进行时，主控制器38可以发送两个另外的顺序的时钟脉冲以选择n＝2的P2P传感器40B。在P2P传感器40B被选择时，主控制器38可以与P2P传感器40B进行通信，而不会被来自P2P传感器40A或来自其他P2P传感器40的数据中断。主控制器38可以继续与P2P传感器40B进行通信，直到TO间隔结束或者直到主控制器38自身结束通信为止。

在这些描述的示例中的每一个中，主控制器38可以被替换或者与无线网关电路系统结合起来被设置，以与工业控制系统11进行无线通信。对于这些情况，无线网关电路系统可以包括收发器电路系统、发送电路系统、接收电路系统等。可以结合上述技术中的至少一些来执行任何合适类型的无线通信。此外，某些加密技术可以被用来保护无线网关电路系统与工业控制系统11之间发送的数据。

因此，本公开内容的技术效果包括用于在菊花链网络拓扑中将点对点传感器耦接在一起的技术。以这种方式，两个或更多个点对点传感器可以被顺序地耦接在一起(例如，菊花式被链接)并且能够与工业控制系统的主控制器进行通信，而不会受到耦接在菊花链网络中的其他点对点传感器的干扰。以这种方式，点对点传感器可以执行感测操作或者以其他方式生成要被发送到工业控制系统的信息。至少响应于主控制器使用选择时钟信号来选择点对点传感器，点对点传感器和主控制器可以在该点对点传感器被选择时自由地进行通信。在一些工业自动化系统中，将传感器菊花式链接在一起可能是有利的。例如，经由菊花链网络在点对点传感器之间进行通信可以降低维护成本以及/或者可以降低安装成本。通过包括另外的电路系统和利用选择时钟信号，主控制器可以选择性地与点对点传感器进行通信。

虽然本文中仅示出和描述了本公开内容的某些特征，但是本领域技术人员将会想到许多修改和变化。因此，应当理解，所附权利要求书意在涵盖落入本公开内容的真实精神内的所有这样的修改和改变。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

多个访问电路系统，每个访问电路系统被配置成耦接至多个点对点传感器中的相应点对点传感器，其中，所述多个点对点传感器经由相应的访问电路系统串联地耦接，并且其中，每个访问电路系统包括触发器电路系统和开关电路系统；以及

控制器，其耦接至所述多个访问电路系统，其中，所述控制器被配置成通过以下操作与在一系列点对点传感器内具有位置N的点对点传感器N进行通信：

将N+1个时钟脉冲发送到所述多个访问电路系统中的每一个，其中，每个访问电路系统的触发器电路系统被配置成：响应于所述N+1个时钟脉冲中的第一时钟脉冲而复位；

在与第二定时至少部分地交叠的第一定时处将选择信号脉冲发送到访问电路系统N，所述访问电路系统N耦接至所述点对点传感器N，在所述第二定时处，所述N+1时钟脉冲到达所述访问电路系统N，其中，所述访问电路系统N的触发器电路系统N被配置成：响应于交叠的时钟脉冲和选择信号脉冲而将输出设置成逻辑高信号，并将所述逻辑高信号发送至所述访问电路系统N的开关电路系统N，并且其中，所述开关电路系统N被配置成：响应于所述逻辑高信号而使得能够在所述点对点传感器N与所述控制器之间进行通信。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成：顺序地发送作为时钟信号传输的一部分的所述N+1个时钟脉冲。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述逻辑高信号使所述开关电路系统N闭合以使得能够在所述点对点传感器N与所述控制器之间进行通信。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成：经由共享通信信道将通信信号发送到所述多个点对点传感器。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述开关电路系统被配置成：通过响应于所述逻辑高信号而将所述点对点传感器N耦接至所述共享通信信道，使得能够在所述点对点传感器N与所述控制器之间进行通信。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，每个开关电路系统被配置成：耦接在相应的触发器电路系统与相应的点对点传感器之间，并且耦接至相应的触发器电路系统的输出端，并且其中，每个开关电路系统被配置成：响应于接收到所述相应的触发器电路系统的反向输出，促进所述相应的点对点传感器与所述控制器之间的通信。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，每个开关电路系统被配置成根据0.4安培(A)和0.6A之间的额定值进行操作，并且其中，每个开关电路系统被配置成：当所述开关电路系统接收超过所述额定值的控制信号时，改变状态以允许相应的点对点传感器与所述控制器之间的通信。

8.一种有形非暂态计算机可读介质，其被配置成存储能够由电子装置的处理器执行的指令，所述指令当由所述处理器执行时使所述处理器：

接收与多个点对点传感器中的第一点对点传感器进行通信的请求的指示，其中，所述多个点对点传感器在菊花链网络中彼此耦接，并且其中，所述多个点对点传感器中的每一个被配置成：经由多个访问电路中的相应访问电路通信地耦接至通信信道；

将时钟脉冲的数目发送到所述多个访问电路中的与所述第一点对点传感器对应的第一访问电路，其中，所述时钟脉冲的数目包括位于控制器和所述第一访问电路之间的菊花链网络中的访问电路的第一数目加1；以及

在所述时钟脉冲的数目被发送到所述第一访问电路之后，通过所述通信信道经由所述第一访问电路在所述第一点对点传感器和所述控制器之间传送数据。

9.根据权利要求8所述的有形非暂态计算机可读介质，其存储当由所述处理器执行时使所述处理器执行以下步骤的指令：

将所述数目的时钟脉冲中的第一时钟脉冲发送至所述多个访问电路中的每一个，其中，所述第一时钟脉冲对每个访问电路进行初始化；以及

发送所述数目的时钟脉冲中的第二时钟脉冲，其中，所述第二时钟脉冲使触发器电路系统输出逻辑高信号，所述第二时钟脉冲使所述第一访问电路与所述通信信道通信地耦接。

10.根据权利要求9所述的有形非暂态计算机可读介质，其存储当由所述处理器执行时使所述处理器执行以下步骤的指令：

发送所述数目的时钟脉冲中的第三时钟脉冲，其中，所述第二时钟脉冲使所述触发器电路系统输出逻辑低信号，所述第二时钟脉冲使所述第一访问电路与所述通信信道通信地去耦，所述第二时钟脉冲同时使第二访问电路与所述通信信道通信地耦接。

11.根据权利要求8所述的有形非暂态计算机可读介质，其存储当由所述处理器执行时使所述处理器执行以下步骤的指令：

在所述控制器与所述多个点对点传感器之间传送所述数据直到监视计时器间隔期满，其中，所述数目的时钟脉冲中的第一时钟脉冲首先开始所述监视计时器间隔。

12.根据权利要求8所述的有形非暂态计算机可读介质，其存储当由所述处理器执行时使所述处理器执行以下步骤的指令：

在所述控制器与所述多个点对点传感器之间传送所述数据，直到选择信号脉冲通过所述多个访问电路中的每一个被发送。

13.根据权利要求8所述的有形非暂态计算机可读介质，其存储当由所述处理器执行时使所述处理器执行以下步骤的指令：

在与所述数目的时钟脉冲中的第一时钟脉冲对应的持续时间内，在所述第一点对点传感器之间传送所述数据；以及

在与所述数目的时钟脉冲中的第二时钟脉冲对应的持续时间内，在所述多个点对点传感器中的第二点对点传感器之间传送所述数据，其中，作为时钟信号传输的一部分的所述第二时钟脉冲和所述第一时钟脉冲顺序地被发送。

14.根据权利要求8所述的有形非暂态计算机可读介质，其存储当由所述处理器执行时使所述处理器执行以下步骤的指令：

同时将所述数目的时钟脉冲中的第二时钟脉冲和选择信号脉冲发送至所述第一访问电路，其中，所述第二时钟脉冲和所述选择信号脉冲使触发器电路系统输出逻辑高信号，所述第二时钟脉冲和所述选择信号脉冲使所述第一访问电路与所述通信信道通信地耦接。

15.一种控制系统，所述控制系统用于控制与菊花链网络中的多个点对点传感器的通信，其中，所述多个点对点传感器中的每一个耦接至一系列访问电路系统中的相应访问电路系统，所述控制系统被配置成：

接收与在所述多个点对点传感器内具有位置N的点对点传感器N进行通信的请求的指示，

将N+1个时钟脉冲顺序地发送到多个访问电路系统中的每一个；以及

在与第二定时至少部分地交叠的第一定时处将选择信号脉冲发送到访问电路系统N，所述访问电路系统N耦接至所述点对点传感器N，在所述第二定时处，N+1时钟脉冲到达所述访问电路系统N。

16.根据权利要求15所述的控制系统，其中，每个访问电路系统包括触发器电路系统和开关电路系统。

17.根据权利要求16所述的控制系统，其中，所述N+1个时钟脉冲中的第一时钟脉冲使每个访问电路系统的触发器电路系统复位。

18.根据权利要求16所述的控制系统，还被配置成：通过将交叠的时钟脉冲和选择信号脉冲发送至触发器电路系统N，使所述访问电路系统N的触发器电路系统N将输出设置成逻辑高信号。

19.根据权利要求18所述的控制系统，其中，所述触发器电路系统N将所述逻辑高信号发送至所述访问电路系统N的开关电路系统N。

20.根据权利要求19所述的控制系统，其中，所述逻辑高信号使所述开关电路系统N闭合以使得能够在所述点对点传感器N与所述控制系统之间进行通信。