CN1407418A - 具有射频无线接口的可编程控制器 - Google Patents

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Abstract

一个可编程逻辑控制器具有一个无线通信接口。在该可编程控制器中一个射频识别芯片装置安装到在一个或多个电路板上的一个集成电路的有源元件，并同这些元件保持通信。该芯片装置提供该控制器和其他部件之间的射频通信，不管这些部件是在该控制器内和在该控制器外。记录在该芯片上的识别信息可以在一个网络上接口，特别地，在一个在线网络例如因特网上接口。

Description

具有射频无线接口的可编程控制器
技术领域
本发明一般涉及用于可编程控制器的通信模件，该可编程控制器习惯用于控制工业汇编应用程序。特别地，本发明涉及应用射频识别(RFID)技术的接口模件，以便于该可编程控制器和其他器件之间的无线通信，而不管这些器件在该控制器内和在其之外。
背景技术
在可编程逻辑控制器(PLC)领域中，在一个PLC和其他器件，例如外部器件之间的通信一般是通过底板或在该PLC上的固定连接器由机电装置来完成的。例如，PLC传统地通过附着到该PLC主体上的编程端的一根电缆由传输信息编程的。这样的附加可以是麻烦的，不可靠的，和相对昂贵的。
在某些例子中，现有技术已使用调制解调器从远程位置控制监视器和测试/调试PLC。该调制解调器器件一般也通过底板或在该PLC上的固定连接器连接到PLC。
射频识别(“RFID”)技术已用在各种领域作为识别物品的工具。RFID技术已用于识别小包，行李，和其他的用具。一个RFID系统通常由一天线；一个发射机/接收机和；用唯一识别信息电编程的一个应答器(称为RF芯片装置或终端)所组成。天线发射起动RFID终端并写入数据到RFID终端并从其读出数据的无线电信号。例如，一个安装在收费所上的天线可以通过将RF信号发送到安装在每个通过汽车的一个RF终端监视各个方面的交通情况。
RFID终端可按许多不同的尺寸/形状得到，并且一般的特征是无源的或有源的。有源终端是内部供电，并且一般是可读的和可写的。有源终端具有相对大的存储器量。无源终端工作无内部电源。无源终端获得从读出器产生的操作功率。无源终端一般只能读。RFID系统通过许多部件提供无线通信。RFID终端也可高速读出。
在一个例子中，RFID技术是通过具有一个PROM的集成芯片装置实施的，以便编程识别(ID)代码。该RFID芯片装置放置在一物品上，而ID代码可传送到该RFID芯片和储存在RFID芯片中。之后该ID代码可由一个发射机/接收机扫描。该RFID芯片是无源的，并使用发射信号的功率激励RFID线圈并返回包括该ID代码或确认该ID代码的一个信号。
RFID技术的使用已基本地被限制到识别应用程序并已不被实施为用于在机器中传送数据的一个装置，例如PLC。可能还是有优点的地方是具有无线RFID接口作为该PLC的整体部分，从而消除了通过底板和电缆进行通信的需要。
发明内容
本发明提供一种具有一个无线通信接口的可编程逻辑控制器。该控制器一般包括容纳一或多块电路板的外壳。该外壳一般储存一个输入模件，一个中央处理单元，和一个输出模件。该控制器还包括一个接口装置，用于通过射频传输提供同所说可编程逻辑控制器无线通信。该接口装置安装到并接触在该控制器中一块或多块电路板上的集成电路的有源元件。例如，一个射频识别芯片装置(或终端)被安装到并接触在该控制器的中央处理单元中的一个或多个电路板。该芯片装置提供该控制器和该PLC内或外的其它部件之间的射频通信。
芯片装置(Chip Set)可以由标准的表面固定件，通孔安装器，或板上芯片(Chip-On-Board)安装器安装到电路板。任何安装器必须将该芯片装置连接到电路板上集成电路的有源元件上。在一优选实施例中，该芯片装置实际上可包含到该集成电路的简图部分中。该射频芯片装置的天线可用胶粘方式附着到电路板，或更优选地通过蚀刻该天线直接附着到该板。
在一个具体实施例中，在该控制器中的两个或多个电路板包括该芯片装置，而这些板能彼此进行射频通信。在另一实施例中，该通信接口是用来由射频通信提供传送编程指令到中央处理单元。
这种无线接口的射频通信可引起对该控制器的操作的干扰。为减小这种可能性，芯片装置可以屏蔽起来，或可配置得工作在控制器工作频率之外的一个频率范围内。
本发明还提供了一种与一个PLC进行无线通信的方法。该方法是通过将该RFID芯片装置安装到该PLC的外壳中的至少一块电路板并在一远程位置提供一个天线以使得在该芯片装置和该天线之间能够进行无线信息通信来实施的。本发明的方法能使编程指令无线传播到该控制器，或者能使来自该控制器的出错通知信号无线传播到一个远程位置。
附图说明
图1表示一个PLC的一般结构，该PLC可实施按本发明的无线通信接口。
图2表示包含按本发明的一个无线通信接口的PLC的一块电路板。
图3表示图2的电路板在各种使用情况中，其应用了由本发明实施的无线通信特征。
具体实施方式
图1表示本发明的包含无线通信接口的PLC。该PLC包括一个外壳2，其容纳一个输入模件4，一个中心处理单元7和一个输出模件9。该PLC包括一块或多块电路板11(参见图2)。
此外，一个网络接口12可供连接该PLC到一个网络，例如一个在线网络，如一个局域网或因特网。因此接收或储存在该芯片上的信息可以在该网上传播。网络通信专业技术人员，特别是TCP/IP技术人员容易理解如何实施这样的通信。
如图2所示，该无线接口15安装在容纳在该PLC的外壳2中的一块电路板11上。该无线接口应用一个标准的RFID芯片装置，例如得克萨斯(Texas)仪器Tagit。在一优选实施例中，该RFID是一个无源接收机/发射机。按本发明，该RFID芯片装置15是安装到该可编程控制器的电路板11的一个集成电路。这将允许通过无线连接分隔通信中的集成电路。该RFID芯片装置15可以通过标准表面固定件，通孔安装器，或板上芯片安装器接触集成电路的有源元件。该RFID芯片装置15也可以是该集成电路的简图部分。
此外，备有在一电路板上的无线接口的集成电路能方便于该PLC和其他器件例如计算机中的任何部件之间的通信。这样，该电路板可使用射频与配备类似的RFID芯片装置的其他的电路板进行无线通信，而不要求通过连接器19通信。
如图3所示，用这样一种经改进的设备，备有RFID芯片装置的PLC可以同例如一个卡和机柜系统22；一个可编程器例如手持编程器27；或一台计算机31这样的远程放置的模件进行无线通信。该概念还可以扩展到一般性的自动处理和可以进一步应用到其他的工业应用。例如期待本发明可应用到自动诊断。在这种情况下，本发明可以同一辆车中的不同区域通信，或者可在车辆中的不同设备之间进行通信。
如在图3中所示的，在制造处理期间，本发明可应用来执行来自一个操作员的终端35的无线测试，或在操作期间传播无线出错代码消息到一个远程计算机31。该技术能够快速检修。在具有许多模件的一个PLC中，该技术能快速定位有问题的模件，特别是在模件的分布使检修困难的一个大的系统中。
传统地，使用一根电缆来编程一个PLC(例如S7-200或S7-300，西门子能量&自动学，Johnson城，TN)。消除对电缆的依赖，使得本领域的编程人员不需要烦恼关于硬件兼容问题。PLC可以通过本发明的无线接口进行编程。
通过合适的屏蔽能减轻随PLC运行由靠RFID芯片装置15通信的射频特性所引起的任何干扰的可能性。解决该问题的另一方法是限制该RFID芯片装置频率范围在标准的PLC工作频率之外。其他的途径是限制在模件上该RFID 15彼此靠近。
使用无线接口还可产生依照FCC和CE(EU)规则的问题。该问题可通过限制该接口的作用范围加以克服。可以通过使用屏蔽或减小功率输出完成对作用范围的限制。
此外，本发明可连接到一个微芯片或电路，RFID芯片装置15可以蚀刻到该电路板上，而不是如目前情况那样粘在一个标记上。该RFID芯片装置15相当便宜并可减轻在PLC的底板中用插件式连接器共同出现的连接缺陷。该RFID应提供一种更可靠的连接。
那些本专业的技术人员将意识到借助以上技术和实施例有可能对本发明作多种修改和变化。因此本发明不应限制到任一上述实施例，而是应受限在附加的权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一个具无线通信接口的可编程逻辑控制器包括：
一个外壳；
至少一块在该控制器外壳中的电路板，该板包括用于执行控制器功能的电路；以及
一个射频识别芯片装置，安装到至少一块板上，并连接到在该至少一块板上的电路，该芯片装置用于提供射频通信。
2.按权利要求1的可编程逻辑控制器，其中射频芯片装置天线蚀刻到电路板。
3.按权利要求1的可编程逻辑控制器，还包括一个芯片装置固定件用于将芯片装置安装到板上。
4.按权利要求3的可编程逻辑控制器，其中芯片装置固定件包括一个标准表面固定件。
5.按权利要求3的可编程逻辑控制器，其中芯片装置固定件包括一通孔安装器件。
6.按权利要求3的可编程逻辑控制器，其中芯片装置固定件包括一板上芯片安装器件。
7.按权利要求1的可编程逻辑控制器，其中芯片装置包括集成电路简图的部分。
8.按权利要求1的可编程逻辑控制器，其中控制器内的两个或多个电路板包括芯片装置和该板适合于彼此射频通信。
9.按权利要求1的可编程逻辑控制器，其中该控制器包括一处理器，该处理器接收携带由处理器执行的编程指令的RF信号。
10.按权利要求1的可编程逻辑控制器，其中芯片装置被屏蔽以便阻止与接口的射频通信干扰控制器的工作。
11.按权利要求1的可编程逻辑控制器，其中芯片装置工作在控制器操作所在的频率之外的频率范围以便阻止与接口的射频通信干扰控制器的工作。
12.按权利要求1的可编程逻辑控制器，其中接口承载表示无线测试的指令的信号。
13.按权利要求12的可编程控制器，其中在制造过程中在制造控制器处理期间接口承载测试信号。
14.按权利要求1的可编程逻辑控制器，还包括一个网络接口用于将可编程逻辑控制器连接到网络。
15.按权利要求14的可编程逻辑控制器，其中所说网络接口传播经所说网络由所说识别芯片接收的信息。
16.按权利要求15的可编程逻辑控制器，其中所说网络接口连接到因特网。
17.一个具有无线通信接口的可编程逻辑控制器包括：
一个外壳；
至少在该控制器中的一块电路板包括用于执行控制功能的电路；以及
接口装置，用于通过射频传输提供同所说可编程逻辑控制器无线通信，所说接口装置安装到至少一块电路板并与其相接触。
18.一种用于提供与一个可编程逻辑控制器无线通信的方法，该方法包括：
提供通过射频信号发射信息的一个射频识别芯片装置；
将所说芯片装置按接触配置方式安装到在该可编程逻辑控制器中的至少一块电路板上的一个集成电路的有源元件；以及
提供一个天线用于传播信息到该芯片装置和从其传播信息。
19.按权利要求15的方法，其中信息包括对控制器的编程指令。
20.按权利要求15的方法，其中信息包括当控制器存在问题时指示的出错通知信号。
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