CN201097200Y - 利用图形操作设定的输入/输出模块系统 - Google Patents

Abstract

一种利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其包括：一图形监控设定接口及一输入/输出模块，而输入/输出模块中具有至少一规则处理单元，且每一规则处理单元更包含多个输入单元、一处理器及多个输出单元。其中，图形监控设定接口执行于一计算机，以产生一图形设定规则，而输入/输出模块连接计算机以接收图形设定规则，并且由规则处理单元来接收至少一输入信号，且基于该图形设定规则来产生一控制信号以控制所连接的一受控装置。借此，以达到通过图形化的操作来设定控制规则的目的。

Description

利用图形操作设定的输入/输出模块系统

技术领域

本实用新型涉及一种进行控制用的输入/输出模块系统，特别指一种利用图形操作设定来形成主动控制的输入/输出模块系统。

背景技术

长久以来，工业界盛行的可程序逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)，是可经过设计及逻辑运算程序来广泛地应用于工业控制的环境中。而可程序逻辑控制器相当于是由计算机所构成，其可接收(输入)及发送(输出)多种型态的电气或电子信号以通过数字或模拟输入/输出模块来控制机器设备、制造处理流程、及其它控制模块的电子系统。

而可程序逻辑控制器在引进微处理机技术后，使得可程序逻辑控制器具有算术运算功能与多位的数字信号输出/输入功能，并且直接通过阶梯图(Ladder Programming，LAD)等方式来进行程序的编写。此外，更也可加入高速通讯网路、特殊输出/输入界面、人机界面、高功能函数指令、数据收集及分析能力等功能。

可程序逻辑控制器主要是通过各种输入/输出模块与外界联系，并且输入/输出模块相互之间是独立的，以让使用者得以依据所欲监测的待测物及产生的控制的不同而进行搭配选择。而在可程序逻辑控制器所接收的程序方面以阶梯图为例，其是类似电气原理图，以通过联机把可程序逻辑控制器指令的阶梯图符号连接在一起，用以表达所使用的可程序逻辑控制器指令及其前后顺序。而关于其中的指令及前后顺序一般是从装载指令开始，进而建立逻辑条件，到最后为输出类指令以实现整个控制环境。而可程序逻辑控制器的中央处理单元便是逐行将阶梯图程序读入并执行运算，进而通过所连接的各输入/输出模块来达到控制。

换句话说，在目前输入/输出模块方面，由于其中并无设计控制单元，因此仅相当于数据撷取/接收模块，以被动地接受可程序逻辑控制器的控制而进行运作。在可程序逻辑控制器中的程序需要数据时便向输入模块要求撷取数据以进行输入，而当程序运算结束后再输出给输出模块以进行数据输出或输出控制等。

然而，由于可程序逻辑控制器可运算处理相当复杂且庞大的控制，而现今多数的工业控制环境中往往仅需简易的监控。若为此而使每个工厂都需要购置多台可程序逻辑控制器的话，则不仅造成工厂成本增加，对机器及应用方面而言更是形成无形的浪费。

此外，虽然可程序逻辑控制器已发展相当成熟，并且于该领域的使用者也都接收过专业的训练以熟悉其中程序(如：阶梯图、指令表(STL)、流程图(SFC)、功能图(FBD)及国际标准语言(IEC)等程序)的编写，以便能顺利进行控制。但如何使整个工业控制流程的效率更高，以方便在变更监控环境时能够利用最短时间来完成控制规则的调整，而相信这对现有需要进行程序的撰写或修改的方式而言是较无法达到的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的问题在于，设计具有固定硬件元件的输入/输出模块，并通过图形式的控制来完成设定控制规则的作用，使之可以主动进行独立运算处理的监控功能。借此，以达到具有能够简单进行调整输入/输出模块系统的控制规则的目的，并且得以方便及灵活地应用于各种简易监控环境之中。

为了达到上述目的，根据本实用新型所提出的一方案，提供一种利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其包括：一图形监控设定接口及一输入/输出模块，而输入/输出模块中具有至少一规则处理单元，且每一规则处理单元更进一步包含多个输入单元、一处理器及多个输出单元。其中，图形监控设定接口执行于一计算机，并且用来产生一图形设定规则。而输入/输出模块连接该计算机且通过规则处理单元来接收该图形设定规则，并产生一响应状态信号给图形监控设定接口。再者，该些输入单元分别用以接收一输入信号，并基于图形设定规则来分别形成一条件信号。而处理器连接输入单元，并且根据图形设定规则来处理该些条件信号，以进而输出一触发信号。最后，输出单元连接处理器，用以接收该触发信号，并且分别基于该图形设定规则来产生一控制信号以控制所连接的一受控装置。

换句话说，本实用新型提供一种利用图形操作设定的输入/输出模块系统，包括：一执行于一计算机，以产生一图形设定规则的图形监控设定接口；以及一输入/输出模块，连接该计算机，而该输入/输出模块包含至少一规则处理单元以接收该图形设定规则，并且产生一响应状态信号给该图形监控设定接口，其中该规则处理单元进一步包含：多个输入单元，分别接收一输入信号，并基于该图形设定规则来分别形成一条件信号；一处理器，连接该些输入单元，并根据该图形设定规则来处理该些条件信号，进而输出一触发信号；及多个输出单元，连接该处理器，接收该触发信号，并且分别基于该图形设定规则来产生一控制信号。

综上所述，本实用新型通过图形式的操作来完成设定逻辑控制规则的作用，不仅可以使输入/输出模块主动进行独立运算处理。更可让使用者在输入/输出模块在运作期间，得以借助图形监控设定接口来实时看到整个规则进行的进度(包含串行连接结构及回馈控制等作用)，并且由于是通过图形化的显示，以致能更清楚地提供选择设定甚至是表达实时状况。借此，让输入/输出模块系统不仅可以达到具有够简单进行调整控制规则的目的，并且得以方便及灵活地应用于各种简易监控环境之中。

为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图说明

图1为本实用新型输入/输出模块系统的实施例方块图；

图2为本实用新型的图形监控设定接口的实施例示意图；

图3为本实用新型输入/输出模块系统利用图形操作设定的实施例流程图；及

图4为本实用新型的应用实施例示意图。

【主要元件附图标记说明】

输入/输出模块系统1

图形监控设定接口10

输入接口101

运算接口102

状态调整接口103

输出接口104

指示单元105

下载106

输入/输出模块11

规则处理单元110

输入单元111

处理器112

运算单元1121

状态调整单元1122

输出单元113

信号产生装置2

受控装置3

输送带4

压力传感器5

马达6

切换开关7

警示器8

计算机9

数字信号输入DI

模拟信号输入AI

数字信号输出DO

模拟信号输出AO

具体实施方式

请同时参考图1及图2，为本实用新型输入/输出模块系统的实施例方块图以及其中图形监控设定接口的实施例示意图。如图1所示，本实用新型提供一种利用图形操作设定的输入/输出模块系统1，其包括：一图形监控设定接口10及一输入/输出模块11，而输入/输出模块11具有至少一规则处理单元(Rule)110，且每一规则处理单元110更进一步包含有多个输入单元111、一处理器112及多个输出单元113。其中，图形监控设定接口10是执行于一计算机9，以借助使用者的操作设定来产生一图形设定规则。而输入/输出模块11是连接计算机9，以通过其中的规则处理单元110来接收图形监控设定接口10所产生的图形设定规则，并且规则处理单元110同时再依据本身执行状态而实时产生一响应状态信号回传给图形监控设定接口10。而输入/输出模块11与计算机9之间是例如通过因特网、串行标准(RS-232、RS-422、RS-432或RS-485)、通用界面总线(GPIB)或火线接口(IEEE 1394，Firewire^TM)等公制协议来连接。

而规则处理单元110中的输入单元111是分别用以接收一输入信号，并再基于所接收的图形设定规则来分别转换形成一条件信号，而其中的输入信号可例如是由一信号产生装置2所产生。再者，处理器112是连接输入单元111，以分别根据图形设定规则来处理条件信号，进而输出一触发信号。而在处理器112中更包含一运算单元1121及一状态调整单元1122，其中运算单元1121是接收条件信号，并再根据图形设定规则来检验条件信号以输出一运算结果信号。而状态调整单元1122则是连接运算单元1121，以接收运算结果信号，并且同样再根据图形设定规则来进一步调整运算结果信号，以产生该触发信号。此外，输入单元111更可进一步参考运算结果信号或者触发信号来进行调整条件信号，以形成回馈增益的效果，而达到误差补偿的作用。

而输出单元113是连接于处理器112，并且可例如分别外接一受控装置3，以使输出单元113在接收触发信号之后，分别基于图形设定规则来产生一控制信号，进而控制所连接的受控装置3。

此外，上述所提及的信号产生装置2是可例如为数字信号产生装置或模拟信号产生装置，而受控装置3则不仅可为本地装置更可例如为通过因特网连接的远程装置。

再由图2可知，图形监控设定接口10中的操作接口的设计是与输入/输出模块11相互对应，以于操作接口中可针对每个规则处理单元110来分别提供有多个输入接口101、一运算接口102、一状态调整接口103及多个输出接口104，以让使用者进行所需的规则处理单元110的操作设定，以及设定不同的规则处理单元110间的连接关系。而上述的各个接口都是以图像图形或符号图形的显示态样来提供使用者方便选择设定或连接，以便产生最后的图形设定规则。

在实际应用设计上，输入/输出模块11可以设计有多个规则处理单元110。于是图形监控设定接口10中便会提供有相对应的操作接口来让使用者可以分别对不同的规则处理单元110来进行设定，进而让不同的规则处理单元110得以形成串行连接(Cascade)。而也就是说，每个规则处理单元110除了可以将经过处理器112所产生的触发信号输出到输出单元113之外，也可以传递至另外的规则处理单元110的输入单元111，以达到串行连接的效果(多个处理器112)而使输入/输出模块11能够处理更复杂的功能。如图2所示，本实施例可例如是针对两个不同的规则处理单元110来进行设定，而也就是先分别针对Rule1及Rule2所对应的接口进行选择设定，完成之后如图2上方的操作接口所示，再将Rule1及Rule2设定成连接以将两个不同的规则处理单元110形成具有串行连结的作用。

此外，图形监控设定接口10更进一步针对每个规则处理单元110所对应的操作接口而提供有多个指示单元105以分别因应输入接口101、运算接口102、状态调整接口103及输出接口104而设置，使得图形监控设定接口10在接收到输入/输出模块11所回传的响应状态信号之后，得以根据响应状态信号来致能(Enable)相对应的指示单元105，使得使用者得以借助图形监控设定接口10的指示单元105的显示，而得知目前输入/输出模块11所执行的阶段或者状态，以达到动态监控的效果。

而在图形监控设定接口10的输入接口101方面，当使用者点选进入输入接口101之后，其是例如会以显示不同图形来代表不同的规则或功能，以提供使用者能直接经过对图形的区别而来进行设定接收数字信号输入或者模拟信号输入等规则。并且输入接口101更可进一步提供使用者进行范围条件的输入设定，以针对本身所选择的输入接口101来进一步进行范围条件的限制。而在输出接口104方面，同样在使用者点选进入输出接口104之后，会以显示不同图形来代表不同的规则或功能，以提供使用者能够直接经过对图形的区别而选择设定数字信号输出或者模拟信号输出等规则。此外，输出接口104更进一步提供远程连接条件的设定，以当使用者欲通过输出单元113来连接远程的受控装置3时，得以于输出接口104中进行设定受控装置3的网络地址，以控制或通知该远程的受控装置3的动作。

而在运算接口102方面，在使用者点选运算接口102之后，可例如显示有代表“AND”、“OR”、“NAND”、“NOR”、“NOT”、“+”、“-”、“*”及“/”等运算符号的图形，以供使用者进行选择以设定所需的运算规则。而相同的在状态调整接口103方面是例如显示代表“延迟”或“执行次数”等功能的图形以供使用者进行设定，并且得以再针对不同功能做进一步的范围条件的限制。例如：使用者在选择代表“延迟”功能的图形后，可进一步再设定其所欲延迟的时间的长短。

最后，当使用者于图形监控设定接口10上完成各接口的规则设定之后，即形成前述所说的图形设定规则，于是便可进行点选图形监控设定接口10的下载106键以将图形设定规则加载到输入/输出模块11中，以使输入/输出模块11中的输入单元111、运算单元1121、状态调整单元1122及输出单元113分别得以对应图形设定规则来各自进行使用者所选择设定的规则。

而另一方面，图形监控设定接口10更可进一步提供有上载的功能(图未示)。用以当执行图形监控设定接口10的计算机9需关闭或重新启动，而导致原本使用者于图形监控设定接口10所设定的图形设定规则遗失时，得以自输入/输出模块11上载回图形监控设定接口10。于是，使用者便得以不需再重新设定即可再继续进行监控或控制等工作。

附带一提的是，图2的图形监控设定接口10是为了方便说明，因此其中的输入接口101、运算接口102、状态调整接口103及输出接口104才以文字来描述。而在实际设计上主要是以不同的图像图形或符号图形来代表各个接口以提供使用者区别选择，而文字内容是提供附加参照。

为了进一步说明本实用新型的实际运作流程，请参考图3，为本实用新型输入/输出模块系统利用图形操作设定的实施例流程图。其步骤包括：首先，使用者先连接信号产生装置2及受控装置3于输入/输出模块11，为步骤S301，并且得以于计算机9上执行图形监控设定接口10，以产生图形设定规则，为步骤S303。接着，将输入/输出模块11连接于计算机9，以使输入/输出模块11中的规则处理单元110得以接收图形监控设定接口10所产生的图形设定规则，为步骤S305，于是，输入/输出模块11便再进一步接收信号产生装置2所产生的一输入信号，且依据图形设定规则来进行转换及运算，进而产生控制信号来控制所连接的受控装置3，为步骤S307。

请再参考图4，为本实用新型的应用实施例示意图。本实施例是以工厂秤重检验的操控来举例说明。其使用环境是假设于工厂生产在线的输送带4，而于输送带4的中途设置有一压力传感器5，并且输送带4是通过一马达6的运作来带动运转，而整个输送带4的电源是由一切换开关7来控制。本实施例主要是用以进行一待测物T的品管检验，用来检测待测物T的重量是否符合100公斤，且容许误差的范围为±1公斤。其中压力传感器5是用来将所量测到的重量转换为电压输出，使重量与电压产生关联(如：100公斤是输出5伏特，使得考虑误差范围时即为4.95～5.05伏特)。

于是，前置作业是使用者先将输入/输出模块11的输入单元111分别连接压力传感器5及切换开关7，再将输入/输出模块11的输出单元113连接马达6及一警示器8。

进而，使用者便可正式于计算机9上的图形监控设定接口10进行图形式的操作设定，以将压力传感器5连接的输入单元111所对应的输入接口101选择设定为接收模拟信号，并且进一步进行范围条件的输入设定，以将模拟信号输入的范围条件设定为4.95～5.05伏特；而将切换开关7连接的输入单元111所对应的输入接口101选择设定为接收数字信号。相同的，将马达6连接的输出单元113所对应的输出接口104选择设定为输出模拟信号，并进一步设定为特定电流的输出以足够驱动马达6；而将警示器8连接的输出单元113所对应的输出接口104选择设定为输出数字信号，并进一步设定为电压的产生以致能警示器8。

再者，在运算界面102中选择代表“AND”运算的符号图形，以表示所接收的信号必须在同时成立的状态下才能通过运算接口102的运算。而本实施例中由于为较简单的操控流程，而不需再经过状态调整接口103来调整，因此在状态调整接口103中仅设定为无条件通过即可。最后，在设定完成之后，使用者再将上述的设定所产生的图形设定规则加载到输入/输出模块11即可使输入/输出模块11进行秤重检验的操控。

接着，由于整个输送带4的电源必须开启，因此当使用者将切换开关7切换到导通(On)的状态时，切换开关7所产生的数字信号输入DI便是为高位准信号(High)，这表示输送带4的电源已被开启。此时压力传感器5会感测进入的待测物T的重量，若由压力传感器5所感测到的压力，并且将的转换为电压的模拟信号输入AI为4.95～5.05伏特时，输入/输出模块11在接收到的数字信号输入DI及模拟信号输入AI后，便会进行“AND”运算。而由于数字信号输入DI及模拟信号输入AI两者都是属于成立的状态，因此输入/输出模块11中的输出单元113便会接收触发信号为高位准信号而分别产生经过使用者所设定的控制信号(分别为数字信号输出DO以及模拟信号输出AO)，而使数字信号输出DO得以控制警示器8产生一警示效果以代表检验符合，而同时模拟信号输出AO则是得以启动马达6以带动输送带4的运转而将待测物T传输至下一检验关卡。

相反的，要是输入/输出模块11所接收的数字信号DI或模拟信号AI其中之一或两者有不符合的状态时，例如使用者未将切换开关7切换到导通状态及/或压力传感器5所感测出的待测物T的重量转换为电压后并非在4.95～5.05伏特之间，此时输入/输出模块11中经过“AND”运算之后，所产生给输出单元113的触发信号则必定为低位准信号(Low)。于是，便无法使警示器8产生警示，同时也不会启动马达6来带动输送带4的运转。

此外，在输入/输出模块11进行控制秤重检验的同时，也会同步通过响应状态信号将输入/输出模块11目前所执行到的阶段或状态回传到计算机9中的图形监控设定接口10，以让其它使用者得以在计算机9上实时了解目前的运作情形，而达到监控的效果。

综上所述，本实用新型通过图形式的操作来完成设定逻辑控制规则的作用，不仅可以使输入/输出模块主动进行独立运算处理。更可让使用者在输入/输出模块在运作期间，得以借助图形监控设定接口来实时看到整个规则进行的进度(包含串行连接结构及回馈控制等作用)，并且由于是通过图形化的显示，以致能更清楚地提供选择设定甚至是表达实时状况。借此，让输入/输出模块系统不仅可以达到具有够简单进行调整控制规则的目的，并且得以方便及灵活地应用于各种简易监控环境之中。

但，以上所述，仅为本实用新型的具体实施例的详细说明与附图，并非用以限制本实用新型，本实用新型的保护范围应以权利要求书的范围为准，任何本领域技术人员在本实用新型的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本案所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，包括：

一执行于一计算机，以产生一图形设定规则的图形监控设定接口；以及

一输入/输出模块，连接该计算机，而该输入/输出模块包含至少一规则处理单元以接收该图形设定规则，并且产生一响应状态信号给该图形监控设定接口，其中该规则处理单元进一步包含：

多个输入单元，分别接收一输入信号，并基于该图形设定规则来分别形成一条件信号；

一处理器，连接该些输入单元，并根据该图形设定规则来处理该些条件信号，进而输出一触发信号；及

多个输出单元，连接该处理器，接收该触发信号，并且分别基于该图形设定规则来产生一控制信号。

2、如权利要求1所述的利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，所述的输入/输出模块通过因特网、串行标准、通用界面总线或火线接口等公制协议来连接该计算机。

3、如权利要求1所述的利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，所述的输入信号由一信号产生装置所产生，而该信号产生装置为数字信号产生装置或模拟信号产生装置。

4、如权利要求1所述的利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，所述的输出单元所产生的控制信号控制该些输出单元分别所连接的一受控装置，而该受控装置为本地装置或远程装置。

5、如权利要求1所述的利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，当该输入/输出模块具有多个该规则处理单元时，该些规则处理单元形成串行连接。

6、如权利要求1所述的利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，所述的处理器进一步包含：

一运算单元，根据该图形设定规则来检验该些条件信号，以产生一运算结果信号；及

一状态调整单元，连接该运算单元，以接收该运算结果信号，并进一步根据该图形设定规则来调整该运算结果信号而产生该触发信号。

7、如权利要求6所述的利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，所述的图形监控设定接口对应该输入/输出模块而设计有多个输入接口、一运算接口、一状态调整接口及多个输出接口，并且该些输入接口、该运算接口、该状态调整接口及该些输出接口皆是以图像图形或符号图形来提供选择设定，以产生该图形设定规则。

8、如权利要求7所述的利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，所述的图形监控设定接口进一步包含多个指示单元，并且该些指示单元分别对应该些输入接口、该运算接口、该状态调整接口及该些输出接口而设置。

9、如权利要求8所述的利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，所述的图形监控设定接口接收该输入/输出模块的响应状态信号，以根据该响应状态信号来使不同的该些指示单元进行显示。

10、如权利要求7所述的利用图形操作设定的输入/输出模块系统，其特征在于，所述的输入接口提供设定接收数字信号输入或者模拟信号输入，而该些输出接口提供设定数字信号输出或者模拟信号输出。

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