CN1256654A - 用于控制系统的输入/输出子系统 - Google Patents

Abstract

一种输入和输出装置的现场总线网络通过一个I/O接口模块被连接到一个控制系统,不管它们的数据结构。该I/O接口模块通过一个串行通信端口被连接到控制系统。本机输入和输出装置通过一个本机I/O接口被连接到接口I/O模块且输入和输出装置的网络通过一个现场总统通信适配器被连接到接口I/O模块。一个不同的适配器被要求用于每种类型的现场总线协议。接口I/O模块包括一台基于微处理器的装置以产生和控制在本机装置,网络装置,及控制系统之间的各种交互并且也提供了现场总线和本机I/O数据本身的一种直观的和状态显示。输入和输出数据来往于控制系统。

Description

用于控制系统的输入/输出子系统

申请人的发明总体说涉及基于焊接控制器的微处理器领域，并且更具体地涉及用于通过到现场总线将一个输入和输出装置网络连接到焊接控制器的一个接口模块。

这个申请涉及到1996年12月20日申请的共同转让的下述申请，题目“在通信网上用于连接一个公用数据库系统的焊接控制器系统”(申请系列号No.08/771,620，申请人案卷号No.RLA-24)。这个申请的内容作为参考被引入本文中。

连接输入和输出装置的通信网已日益被应用到很多不同的控制系统。焊接控制器也不例外。有各种各样不同的现场总线通信协议，包括Interbus-S，以太网和Profibus。这些输入装置和输出装置允许控制器接收和处理如隔离接触器控制，辅助接触器反馈控制，分路断开，及控制停止这样的本机I/O功能。这些协议通常被专用于给定的焊接控制器或具有同样控制类型的焊接控制器的网络。用具有不同类型控制器生产线和连接到不同网络的操作接口单元，它变得难于确定在哪个类型网络哪个单元正被控制。每个焊接控制器由于在不同的网络上不同数据结构的混合，需要用于每个不同的I/O协议的不同的网络接口单元。最好是通过利用一个网络接口模块的公用现场总线和焊接控制器接口的网络模块，使具有一个焊接控制器系统的网络接口，它允许不受焊接控制器的功能限制而具有现场总线协议的互换性，并且它通常适用于使用各种控制策略的电阻焊机而不管由每个焊机所控制的数据类型。

因此，本发明的主要目标是要提供一种用于各种现场总线装置的网络接口和用于控制使用任何已知的控制策略的协议。

本发明的另一个目标是要提供一种装有独立于现场总线输入和输出的具有本机输入和输出的自持I/O模块的焊接控制系统。

本发明的又一个目标是要提供一种装有带有可互换的现场总线通信适配器的自持I/O模块的焊接控制器。

本发明还有一个目标是要提供具有在现场总线数据，本机I/O数据和焊接控制器I/O输入数据之间用户可选择位对换的一种焊接控制器系统。

在本发明的最佳实施例中，本发明由一个包括如下元件的系统组成，但不限于这些：用作一个从装置的至少一个焊接控制器，和例如一个操作者接口单元的至少一个主装置，数据捕获装置，或联接到一个公共通信网的一个网关装置。每个焊接控制器具有用于产生一个点火信号给能量模块最终将焊接能量提供到焊接接触焊嘴的一个计时器模块。计时器模块包括用于执行存储在位于计时器的一个存储器的焊接图表的一个CPU。一个通信端口把计时器模块连接到网络。操作接口单元借助于一个通信端口也连接到网络。在任何一时间点在连接到网络的装置中通信是确定的，其中一个装置用作主装置，其它装置用作从装置。每个装置具有关于它何时及是否能控制网络并用作主装置的一个给定的层次结构。当它控制时，它能让另一个装置发送数据或接收数据。网络的物理层使用一个简单的总线拓扑结构，和主动节点用于连接在两个网络终结点之间任意位置的不同装置。

输入到和来自焊接控制器的输入和输出数据都通过一个焊接控制I/O模块。焊接控制I/O模块通过一个串行通信端口被连接到焊接控制模块。本机输入和输出装置通过一个本机I/O接口被连接到焊接控制I/O模块并且已构成网络的装置被连接到一个现场总线通信适配器。一个不同的适配器被要求用于每种类型的现场总线协议。焊接控制I/O模块包括一个基于微处理器的装置以产生和控制在本机装置，已成网络的装置和焊接控制器之间的各种交互并且也提供一种现场总线及本机I/O数据本身的一种直观和状态显示。

本发明被认为是新颖的和不清楚的其它特性和优点，从下面的说明书结合附图将变得很清楚，其中给出了本发明的一个最佳实施例。用于解释本发明整个范围的权利要求，并不必须由这样的实施例所表示。

图1是表示一个典型的焊接控制器系统的一个概要框图。

图2是表示一个典型的焊机和根据本图能实现一个操作接口及通信系统的焊接控制系统的一个详细的框图。

图3是根据本图连接到一个通信网络的一系列焊接控制器的一个简要框图。

图4是根据本发明的一个主数据输入面板的框图。

图5是根据本发明用作主数据库装置的一个主操作接口面板的框图。

图6是根据本发明用详述主数据库装置的通信控制的一个总览的简要流程图。

图7是根据本发明详述主数据库装置的通信任务的详细流程图。

图8根据本发明详述从装置的通信响应的详细流程图。

图9是根据本发明说明内连到焊接控制I/O模块的详细框图。

图10是根据本发明详述在本机的和已成网络的I/O及焊接控制器之间交互的流程图。

尽管这个发明可容许很多不同形式的实施例，一个最佳的实施例将在本文中详细地被叙述和说明。现有的公开举例说明了本发明的原理而且不要认为将本发明的更宽的范围局限于如所述的具体实施例上。

图1说明了由一个焊接计时器11，焊机电源模块13，和焊机15组成的典型的焊接系统10。焊接计时器11产生用于激励或接通SCR开关16的点火信号F+和F-，SCR开关被连接到焊接变压器17以提供电源给接触焊嘴和要被焊接的工件。焊接变压器17的初级电流通过使用连接到它的初级电路的一个环形电流变压器18被监视。一个参考变压器19监视进线输入电压。除了电压V和电流I信号，焊接计时器11接收来自SCR开关16的过热信号用于在焊接计时器11内控制算法中作为保护特性，以便如果SCR开关达到预定的温度时控制或关闭焊机10。焊接系统10的具体实现细节可以在美国专利No.4,945,201中被找到，尽管这些细节不一定必须被用于正确理解发明。

参照图2，一个框图详细说明了根据本发明一台焊机15和适于包含一个网络接口系统的焊接计时器11。焊接计时器11可以是由可编程逻辑控制器(PLC)20控制的一个更大系统的一部分或者它可以是独立的。底板接口22提供了一种将PLC 20连接到微处理器(CPU)23的装置到数据总线25，CPU 23也经由数据总线25被连接到A/D转换器27，输入/输出接口29，包含RAM 34和RAM 35的存储器33，点火电路39，和提供焊接计时器22状态信息的LED指示器43。连接到数据总线25的还有两个通信端口31和42。数据输入接口端口31常被用于连接具有一个键盘的一个操作接口单元47至焊接计时器以用于手动输入数据进行控制。网络接口端口42提供到本发明的通信网络50的连接。接口单元31和42可以被设置为单独地或同时地通信。

CPU 23操作所需的控制和计时信号由于它们为那些熟练的技术人员所熟知未被表示而且不是本发明的目标。存储于ROM 35中的一个程序借助于CPU 23的操作提供了电源模块13和焊机15及焊接过程的控制。这个程序将通过点火电路39产生SCR点火信号F+和F-以根据各种输入信号控制焊接顺序。一个双信道A/D转换器27把来自焊机电源模块的模拟信号I和V分别地转换成为表示焊接变压器17初级焊接电源Iw和电源线输入电压46的数字信号45。数字信号45被放在总线25上用于在RAM 34中存储和作为执行焊接控制程序或存在于ROM 35中的程序51的反馈控制信号。A/D转换器27也产生一个用于输入点火电路39的一个预点火信号52。一个使能信号也由控制程序51产生以防止由于程序可能的“意外停机”导致的误点火，因而在点火信号F+和F-产生之前需预点火和启动两个动作。考虑到点火电路39和A/D转换器27的细节已被熟知因此将不再进一步地叙述。

如果SCR开关16的温度达到预定设置点，输入/输出接口29接收一个来自焊机电源模块13的输入54指示过热状态。每个焊接循环温度被监视并且如果它达到设置点时，输入54将使控制程序51截止焊接电流Iw并把一个错误消息放入错误处理41中，它实际上是在ROM 35中焊接控制程序51的一部分。控制停止信号56是在焊机15内作为一个互锁控制产生的一个信号并且如果一个操作者或者一个外部装置使互锁打开时它将被启动。这个信号56又将使控制程序51截止焊接电流Iw并把一个错误消息放入错误处理41中。外部装置通常是一个手推按钮，它被按下表示要求焊接循环立即取消的一种紧急状态。由于短路的SCR开关16将导致电流不断地流向焊机15，一个分路断开电路断路器被串联地放在焊机15内，如果短路的SCR状态发生它将隔离电源。如果电流I在它不被焊机控制11命令时被感应到，这种状态被假设存在。在短路的SCR条件下，焊机控制11将产生一个分路断开信号58使电路断路器断开。一个附加的输出60控制用在焊机15内的磁力接触器并在焊接顺序开始时被激励。

为了诊断目的用于通过用户接口检索的可接近网络50的一个备用焊接区44可以被用于存储用户数据。这提供了一种用户可以用来输入数据的静态存储器，输入的数据可以与特定的计时器有关，例如安装数据，在具体的日期的操作的数量等等。

一个外部存储器部件48可以被连接到数据总线25。这个存储器部件可以被用于为焊接控制程序51和其它有关的数据提供一个备份。这将让一个有缺陷的计时器模块被一个新的不必重新编程的模块代替。

控制程序51也包括用于日期时钟的装置49。这既可以是硬件时钟也可以是软件时钟。时钟值常被用于通过计时器按时间顺序标记捕获的数据。这个数据可能包括在每个焊接程序点上的操作状态，例如焊接的数量，传导角，焊接电流和电压，等等。由计时器接收的不满足规定指令有效性的标准的故障和失效指令也能以时间标记被存储。这个数据由此可以相对于它发生的时间被识别和参考。为防止存储器超载，该数据可以作为一个滑动窗口被保留在错误处理41存储器中。例如，数据可以被保留一个设置的时间周期或一个设置数量的操作中。在非易失存储器中的一个数据日志文件53提供了一个操作文件也用于存储故障在故障日志55中，失效命令在命令日志57中和一些条件在应急日志59中。应急日志常被用于储存违反关于焊接控制器的操作的某些设置原则的事件。这个情况被存储在非易失存储器中。在信息字段的一个状态位将被设置指示应急情况的发生。文件53总是可用于通信网络50。日期时钟的时间也可以被用来提供一个基于时间的数据自动备份给一个存储器部件和备用焊接区44，用以在位于用户接口的系统数据库内检索和存储。

在本发明的一个实施例中，网络配置包括具有如图3所示连接到它的一系列不同计时器模块62-64的一个通信网络50。每个计时器模块的功能类似于图2的计时器模块11并且可以具有用于输入数据的专用数据输入板(DEP)67-69，焊接程序，和对于它的其它操作信息。DEP 69提供通过DEP次级70把计时器64-65连接到分离的通信网络的一种装置。分离的DEP71和72可以被直接地连接到网络50。一个基于PC的数据输入板74用作主接口单元并且被用于显示、监视和编辑单独的计时器模块62-66。也可以在存在一个第二基于PC的DEP 76以及提供与其它通信网络的连接的一个网关78。

最小的网络连接是单个主装置和单个从单元。一个计时器模块62-66经常是一个从单元。在网络上的其它装置认为是主装置，在几种操作模式之一中每个作为-数据库主装置74，初级主装置67，或次级主装置76。一个网络仲裁器是目前控制流过网络的业务的主装置。在网络上在任何给定的时间上只有一个信号网络仲裁器。在一种模式中基于PC的DEP 74用作主数据库装置。这是具有最高的优先权并且是唯一的能自动地下载数据到从装置的主装置。这个装置总是试图取得对网络仲裁器的控制。一个初级装置在没有数据库装置时将尝试控制网络仲裁器。一个次级主装置在网络上启动消息分组以前将接听来自当前网络仲裁器的接入许可。如果在网络上没有数据库主装置或初级主装置存在，如在建立期间规定的次级装置带有最高优先权，假定网络仲裁器的角色为伪初级装置，它将保持为该角色直到一个数据库或初级主装置重新连接在网络上。

一个初级装置，其它几个操作接口76，DEPs 71-72，或者网关装置78中的一个假如在一个数据库试图重新连接在网络上时可以被降为一个伪次级装置。在数据库或另一个初级装置已经取得对网络的控制作为仲裁器后，一个伪次级装置随后成为已经放弃了网络仲裁的一个初级装置。假定这个装置类型的物理地址是次级类型。这种类型装置将假设次级主关系函数性(mastership functionality)，除非它连接到网络并且它没有听到其它的网络业务。如果没有检测到业务它将使自己成为初级装置。用这种模式它将成为网络仲裁器直到具有更高仲裁优先权的装置取得控制，并且只要它用作网络仲裁器就将被称为伪初级装置。如果另一个具有更高仲载优先权的装置取得对网络的控制，它将返回次级装置状态。如果网络仲裁器已经允许这个主装置利用网络，主装置被认为被附属。如果装置是物理地连接于网络且正在听或等着听网络业务，装置被认为被连接。

用作从装置的焊接计时器62-66将正常操作既使没有主装置存在。它们可以通过独立于网络50的单独的DEPs 67-70被编程及监视。它们只能根据从网络接收的需求信息在网络传输数据而不能启动任何信息。

一个数据输入板80的主要元件的基本框图在图4中被表示。一个CPU 82已接入到由一个EPROM 84和RAM 85组成的存储器83。EPROM 84包含包括通信和数据处理协议的装置操作程序。键盘86被用于输入数据并且可能是一个完整尺寸的键盘，一个矩阵式键盘，或一个鼠标、显示器87被用于显示来自选择的计时器的数据或可以被用于显示各种菜单以结合一个鼠标器输入数据。典型地将具有两个通信端口88，90，每个由一个UART 91，93和一个驱动器92，94组成。端口88被用于连接一台打印机或其它的数据收集装置。利用一个RS-485半双工通信连接，端口90被连接至网络50。其它的详细说明可以被使用并且本发明不是只限于使用的连接类型。数据输入板可以被用于直接连接至网络50，由此它用作一个主装置72，或者它可以被用于一个特殊的计时器用以单独地只监视和控制那个装置，一个数据库或初级主装置。

基于PC的数据输入板74具有与DEP 80类似的基本元件，如图5所示。由于它是一个数据库主装置，它的处理器100控制系统的数据库102并通过它的网络接口104使它可接入网络50。一个用户106可以根据它的单独的数据结构和类型通过它的计时器模块11，通过应用程序108一部分的被标识为一个T-接口方法110的接口内嵌入的计时器物体，从焊机控制器存取数据。该数据随后可以通过各种图解的方法由显示器112监视，这些图解方法已被熟知且不是本发明的目标。面向对象的编程技术被结合到应用程序108中。这允许继承用作父体的T接口中的基类对象利用计时器对象模式提供在网络50的数据显示层和物理装置层之间的一个数据层接口。网络上的物理装置被模型为对象，它们的特性和行为被编码成数据字段和方法。这种方法，也称为封装，组合了程序的记录用于形成对象的函数。一旦对象被在T-接口110内定义，它被用于建立子代对象层次结构，子代对象继承接入到它的先辈的所有数据和方法。系统也是多态的，其中一个名称被用于贯穿一个对象层次结构的一个具体动作，在该层次结构中的每个对象以只与其自身相适合的方式执行该操作。这使得附加和不同类型的计时器由用户106从DEP 74接入而与附加计时器的数据类型无类。具体的焊接计时器数据对于用T-接口110的计时器对象模型来说是专用的并被存储于独立设备文件114中。这个数据只能通过在T-接口110中定义的方法被存取。由网络50接收的所有数据的转换在设备文件114中被执行。它包含所有关于数据记录和结构及从T-接口文件110继承它的方法的信息。这使得在所有独立设备文件114中保留这些方法而不必因可能发生的特殊情况去修改每个方法。在这些文件中的典型数据将由最后的焊接数据，任意故障出现值，和其它相应的资料组成。

由于多个从单元和多个主装置可能存在于网络50的一个典型的配置中，识别目标是一个计时器还是主装置的装置，及一个消息分组的主或从始发者。由单个字节组成的两个地址字段被包含于规定预定的目标和始发者的网络装置数量的一个消息分组标题中。这个地址信息被储存在建立期间创立的一个配置文件116中。这个文件告诉我们如何为每个计时器建立存储图象。除了计时器的地址之外，它的数据类型也被列入配置文件。

尽管网络50在理论上可以具有任意数目的主和从装置，与RS-485标准一致的从装置的最佳数量是31，和多达5个主装置。网络的媒介可以是一个屏蔽双绞线。传输装置被认为具有三态输出。每个传输的字符由一个起始位，八个数据位和一个结束位组成。它需要十个位依次传输。奇偶校验不是字符的一部分。消息分组具有两种基本形成，或者是主请求或者是从响应。

每个主起始消息分组最少由三个不同的字段组成：标题，命令，和尾部。只有主装置经由建立型命令发送数据到计时器时，例如在主装置正下载焊接图表的场合时，出现附加字段。它们在分组中显示如下：

标题(需要的)

命令(需要的)

文本长度(可选择的)

文本(可选择的)

尾部(需要的)

所有主起始分组的标题字段，包括ASCII控制序列DLE-STX，目标从/主装置或广播的网络地址及起始主装置的地址。该目的地址定义为接收者物理地址且起始者地址被定义为装置自身的物理地址。地址字段被处理成透明文本而DLE-STX被处理成文字。

主标题
				DLE	STX	目的地址	始发者地址

每个主装置有两个分配给它的物理地址。由于装置试图连接到网络上，它可以把自己提升到伪初级状态或者如果一个更高状态的装置连接到网络它可以被降到伪次级状态。

命令组被分成几个子集，它包含相关的命令。每个命令有两部分，请求者的数据分组和从装置的响应。请求者的数据分组可以是建立数据(写)或状态数据(读)的形式。命令字段由四个字节组成。第一个字节包含消息处理码(装置命令码)。四个字节命令字段的第二个字节可以包含如由应用设备命令层定义的可选择的焊接程序码。第三字节表示图表号码或命令可用的步进控制器号码的索引。第四个字节由装置命令层定义为次级图表。对于一个给定命令如果不需要一个字段，它被设置为$00。整个命令字段以透明文本的方式显示。

命令
				命令	焊接程序码	索引	次级目录

分组尾部包括由块校验字符(BCC)跟随的ASCII控制序列DLE-ETX。尾部字段长度是三个字节且被处理成一个文字。如果BBC等于DLE值则没有附加的DLE被加上：

尾部
			DLE	ETX	校验字符

块校验字符字节是包括插入的DLEs的所有透明文本字节的8位(模256)和的两个补数。由此，块校验字符的范围为地址，命令，文本长度和文本字段的实际保留数据。当块控制校验和字节被加到这个和(模256)时，结果必须为零。

每个从响应消息分组最少由四个不同字段组成：标题，命令，状态和尾部。该附加字段只在有数据时被表示。它们在分组中显示如下：

标题(需要的)

命令(需要的)

状态(需要的)

文本长度(可选择的)

文本(可选择的)

尾部(需要的)

所有从响应分组的标题字段，由ASCII控制序列DLE-SOH、请求起始主装置的网络地址和随后的响应从装置的地址所组成。目的地址被定义为接收者的物理地址且始发者地址被定义为装置的物理地址。地址字段被处理为透明文本且DLE-SOH被处理为一个文字。

DLE

SOH

目的地址

始发者地址

命令和尾部字段与由主装置发送的命令和尾部字段相同。在每一个从响应分组内，有两个状态字段，计时器和错误。状态字段被认为是透明文本。计时器状态参照某些计时器元件的存在，例如存储器和协处理器，操作条件，通信端口连接，数据传递，紧急状态，下载模式设定，等等。错误状态提供了能导致计时器误操作的各种操作条件的一个指示。这些条件已预编程故障码程序并且包括象电压，电流，及温度故障，失效焊接图表数据，以及任何其它焊接控制系统特有的相关数据。

状态字段
		计时器状态	错误状态

文本长度字段表示组成文本字段的总字节，它后面不包括透明DLE字节。如果不存在文本那么字段为$0000。字段长度是两个字节浇铸铅字整数并且被表示成透明文本的形式。由特定的来自主装置的命令所请求的数据被表示在文本字段。这个字段也被表示为透明文本的形式。

在一个消息分组中的某些字段(特殊的命令，状态，文本长度和文本字段，及在标题字段中的地址数据)被表示为透明文本的形式。由于链路协议利用DLE序列作为消息和字段定界符，它对于区分在普通的命令或文本数据流中一个控制(DLE)序列的开始和一个DLE评价(valued)字节的外貌是必须的。这个区分通过DLE插入被提供，它要求任何DLE-评价数据之前是一个DLE-前缀。由此，当它在这样的一个数据流中出现时序列DLE-DLE被认为是DLE值的一个单数据字节并且只有单DLE需要被包含于块控制字符字段的结构中；在这样一个数据流中遇到的任何单DLE被解释为一个链路-控制前缀。被表示为透明形式的所有数据被包含于分组块校验字符字段的结构中。

广播消息可以被送到连接到网络50的所有装置。只有一个主装置可以广播消息。一个带有零($00)目的地址的主起始分组被解释为一个到所有从单元的广播消息，而带有$80的目的地址的主起始分组被解释为一个主装置到主装置的广播。没有从单元可以在网络上始发广播消息。唯一作为“广播”将被发送的消息是故障重设动作轮询。计时器将不会检验不适当的广播消息，它不会简单地响应且主装置不会知道该请求是否在所有计时器上正确起作用。

作为网络计时需求的一部分，存在某些条件保持控制。在一个请求数据之后，响应装置必须在某个超时值内完成响应。这在对于主装置到主装置请求的100毫秒到对于从响应的2000毫秒之间变化。主装置在少于35毫秒的任何间隔内不会启动消息到网络或到任何单独的计时器。

主装置操作的三种模式，数据库主装置74，初级主装置76，和次级主装置72，已被叙述。在通信网络建立期间，主装置被指定一个物理地址，它规定了在网络内它的类型和优先权。数据库主装置74是唯一的能根据修订状态自动地下载数据到计时器62-66的装置。作为网络仲裁人或仲裁器它具有最高的优先权。在没有一个数据库主装置时，初级主装置76将用作网络仲裁人。在网络50上启动一个消息分组以前，一个次级主装置必须等着听来自电流网络仲裁器的一个接入许可。当在网络上不存在数据库或初级装置时，如在建立期间由它的地址所规定的，带有最高优先权的次级装置假设网络仲裁人的角色为一个伪主装置。作为一个伪初级装置，它可以通过一个数据库或初级装置在它们重新附属到网络时被“取消”并作为一个次级装置重新开始。

在主装置之间的通信由如下定义的控制或仲裁网络50的一套命令组成。一个次级许可消息只由网络仲裁器发出以使物理寻址的次级装置周期地连接。如果次级装置未能在一个预设的超时周期内接收一个许可且没有听到其它的网络业务，一个网络重新开始序列将导致带有最高仲裁优先权的主装置试图作为网络仲裁人取得控制。许可的周期率由用于一个给定的主装置的应用层所确定。既使次级装置不响应每个许可，主装置将总是试图允许一个给定的次级装置访问网络50。具有容纳于最后许可消息的物理地址的次级装置将发送一个次级响应消息。如果没有响应被网络仲裁器听到，网络仲裁器将继续它的正常操作，假设次级装置现在未发现。在接收一个次级响应后，系统仲裁器将立刻发送一个次级前进消息回到次级装置。如果在响应一个许可后它听见这个消息，它假定暂时控制网络。在这个控制期间，只要它继续保持有效的网络业务，它可以发送任意数量的消息给任意数量的从装置。然而，它不能允许任何其它的装置访问网络。在完成它的网络请求后，它通过发送一个次级释放消息给网络仲裁器来释放网络50的控制回仲裁器，以在次级装置完成它的网络请求后让它尽可能快地取得网络的控制。然而，如果这消息未被仲裁器接收到并且没有有效的业务仲载听到，在一个时间超时周期后，它将取回对网络的控制。

不论何时相信具有最高仲裁状态的一个主装置连接到网络时，一个主装置取消次级的消息作为广播消息被发送到连接在网络上的所有装置。在消息被发送前，新的连接装置等待接收来自当前仲裁主装置的一个次级许可并且随后作为一个次级装置它必须成功地接触网络。接触后它将立即发送这个消息。在听到消息后，所有的其它主装置将作为一个次级装置或作为一个伪次级装置试图重新开始。

一个次级时钟同步消息在一个试图使所有次级装置内的实时时钟同步时仅由网络仲裁器发送。它可能作为一个广播消息被发送到计时器以使它们的单独时钟49同步。

图6中所表示的数据流程图提供了本发明一个数据库主装置74的最佳实施例的操作总览。在开始120，数据库主装置将建立识别出现在网络50上计时器11(从)的类型的配置文件124并将分配如由用户确定的足够的存储器122。这些文件124告诉我们在网络上用于每个从装置的设备文件内如何建立存储器图像。数据库管理程序将确定是否启动模式是一个正常启动130，上载132，或者下载134操作。如果它是下载，它将从在用于装置修订控制的数据库文件中的设备文件中读取数据128。一旦数据库主装置作为仲裁器控制着网络50，它将等待一个用户请求136或在一个预定的时间后，由此数据库管理程序可以浏览网络用于如通过有规律的修订轮询确定状态变化或者数据变化。用户请求可能是用从键盘输入的方式或者根据在显示器87上图示菜单的提示的一个鼠标器操作86的方式。数据库管理程序74将试图通过通信任务140发送消息138。一旦一个响应被接收142，适当的显示屏幕将被更新144并且数据库管理程序将确定146是否接收的数据应该被保存148到系统数据库。如果没有响应在预定的时间周期内从寻址装置被接收150，主装置将决定装置不存在并如由用户设置的执行一些类型的错误例程。数据库管理程序随后将等待下一个请求。它也可以放弃它作为网络仲裁器的状态并让其它的初级和次级主装置在这时作为仲裁器进行控制，直到另一个用户请求136被接收。

图7根据本发明详细叙述了主数据库装置的通信任务140。一旦用户请求136已被接收并译码，该请求将作为上载或下载命令被识别152。接收装置也将被识别154。利用这个信息，主装置将利用在主数据库文件中包含于识别装置的设备文件内的数据结构建立消息分组156。数据分组将通过T-接口文件110被构成并将具有需要的标题，地址，和尾部码。如果用户请求是一个下载命令158，例如装载一个新的焊接图表到计时器，主装置将从系统数据库得到数据并插入具体用于下载图表的命令码162到计时器。如果请求是一个上载命令164，如前面所讨论的，用于请求的数据的具体命令码将被插入消息分组。一旦消息分组已被构成，它将在网络50被发送168到寻址装置。当它被发送时，一个响应计时器将开始170计时。如果一个返回的消息在预设的时间内未被接收172，主装置将假设装置不存在并设置一个响应超时标记176。主装置随后将进入如由用户程序确定的某些类型的例程。一旦响应已经被接收180，主装置将确定接收的消息是一个上载消息182还是下载消息184。一个停止信号186也将在这时中止响应计时器170计时。对于一个上载命令，请求的数据将从分组中被提取188并存储于响应装置的设备文件190。如果响应是来自一个下载命令，在数据分组中的状态码将被读取194以确定是否由主装置168所发送的数据被接收并由寻址装置接收196。如果数据未被接收，一个错误的例程198将被开始。这个例程可能采用几种形式并取决于应用程序。例如在它确定装置不存在以前，它可能采取的就是反复发送原来的消息若干次的形式。如果数据已经被接收196，主装置将确定请求是否已被完成200。如果一个焊接图表正被下载，它将采取几个命令202并通过通信任务140运行以完成下载，因为在请求被完成以前很多消息分组将必须被发送。一旦请求已经被完成，系统数据库文件将随着寻址计时器的目前状态被更新142。

从装置的通信响应在根据本发明的图8的流程图中被细述。单独的从装置正不断地监听在网络50上关于它们的地址的消息。一旦它们的地址被检测210，它将译码212封装在消息分组中的命令，在命令日志59中存储命令213，并确定接收的命令是否是一个对它自身有效的命令214。对于一个上载命令216，请求的数据将从位于计时器的数据文件中被提取218并插入响应消息分组。在消息分组中的状态码和命令码也将被更新220。如果响应来自下载命令222，接收的数据将被提取224并存储226在位于计时器中的数据文件中。在数据分组中的状态码将被更新220以指示由主装置发送的数据被接收和接爱。如果接收的命令不是有效的214，命令将作为一个失败的命令被存储228在命令日志57中，消息分组的状态字段将被更新230以指示一个失败的命令已经被接收。一旦所有的数据已经被提取出或增加，并且状态码也已经被修改，装置将建立响应消息分组232并把分组送回给始发者234。

图9提供了根据本发明说明与一个焊接控制I/O模块300互连的一个详细框图。

用于焊接计时器I/O模块的数据流程说明如下：

1.输入数据在由现场总线已经接收后由通信适配器异步地装载在ATII串行到并行变换器中。利用一个内部时基，本机微处理器阅读这些输入和本机输入寄存器到它的存储器。根据配置跳线，处理器逻辑地组成ATII输入和本机输入以产生被加载于计时器I/O接口并行到串行变换器的一个公共数据结构。焊接计时器移位这个数据到它的存储器。

1a.处理器通过设置外部输出和本机输出两者或其中之一的状态，可以对或者一个ATII或者本机输入状态起作用。

2.输出数据通过焊接计时器被异步地加载于焊接计时器I/O接口并行到串行变换器。利用一个内部时基，串行到并行变换寄存器借助于处理器被读入它的存储器。在配置跳线的基础上，本机处理器可以在把它装入将由通信适配器要阅读的ATII并行到串行变换器以前修改数据并利用所希望的现场总线协议发送它穿过现场总线。

2a.处理器可以根据配置跳线修正本机输出的状态及由焊接计时器接收的数据状态和本机输入的状态。

3.处理器显示作为输出出现于ATII的数据状态和如由ATII输入所接收的数据状态。指示器也被用于本机I/O状态。

4.配置跳线允许用户规定一个不同于焊接计时器I/O数据格式的现场总线数据格式。

图10是根据本发明详细说明在本机和网络I/O及焊接控制器之间交互的一个流程图。

上文详细叙述的方法可用于在焊接控制系统内和没有焊接控制系统的很多不同类型的应用中。焊接控制I/O模块提供了在现场总线网络的输入和输出装置及无数其它的控制系统之间的一个网关装置。

当具体的实施例已经被说明和描述时，数字的变更是可能的而不会脱离本发明实质的范畴。尽管系统被描述成用于焊机控制器，系统可能适用于具有不同数据结构的装置并在它们自身之间通信和通过数据的任意类型的通信控制系统。

Claims (1)

1.一种用于将输入和输出装置的一个现场总线网络接口到控制系统的控制输入/输出(I/O)模块，该控制I/O模块包括：

A.用于连接输入和输出装置的现场总线网络到控制I/O模块的一个现场总线通信适配器；

B.用于连接多个本机输入和输出装置到控制I/O模块的一个本机I/O连接器；

C.用于连接控制I/O模块到控制系统的一个串行控制器接口；

D.用于控制在本机输入和输出装置，现场总线输入和输出装置，及控制系统之间交互的一个I/O处理器；

E.其中所述的现场总线通信适配器借助于在控制I/O模块和控制系统之间使用一个公共的现场总线协议允许用于输入和输出装置的网络的现场总线的互换性独立于控制系统的功能性。

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