ES2286196T3 - Controlador programable con interfaz rf inalambrica. - Google Patents
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Abstract
Controlador lógico programable (PLC) que comprende un alojamiento (2) que contiene al menos una placa (11) de circuito que incluye un conjunto de circuitos para llevar a cabo funciones de controlador, estando el controlador caracterizado por un transpondedor (15) de identificación por radiofrecuencia (RFID) y una bobina asociada al mismo para implementar una comunicación inalámbrica tanto dentro del controlador como entre el controlador y módulos ubicados de manera remota; por lo que dos o más placas de circuito dentro del alojamiento de controlador incluyen cada una un dicho transpondedor (15) de RFID y una dicha bobina; y por lo que cada dicho transpondedor (15) de RFID está acoplado al conjunto de circuitos de la placa de circuito en la que está montado.
Description
Controlador programable con interfaz RF
inalámbrica.
La presente invención se refiere en general a
módulos de comunicación para controladores programables que se
utilizan para controlar aplicaciones de montaje industrial. En
particular, la invención se refiere a un módulo de interfaz que
emplea tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID) para
facilitar la comunicación inalámbrica entre el controlador
programable y otros dispositivos tanto internos al controlador como
externos al controlador.
En el campo de los controladores lógicos
programables (PLC), la comunicación entre un PLC y otros
dispositivos, tales como dispositivos externos, se realiza
normalmente por medios electromecánicos a través de un plano
posterior o un conector fijo en el PLC. Por ejemplo, los PLC se han
programado tradicionalmente por transmisión de información a través
de un cable que está conectado a un puerto de programa en el cuerpo
del PLC. Una conexión de este tipo puede ser dificultosa, poco
fiable, y relativamente cara.
La técnica anterior ha utilizado en algunos
casos módems para controlar, monitorizar y probar/depurar PLC desde
ubicaciones remotas. Los dispositivos de módem se conectan también
normalmente a un PLC a través de un plano posterior o un conector
fijo en el PLC.
La tecnología de identificación por
radiofrecuencia ("RFID") se ha utilizado en diversos campos
como medio de identificación de objetos. La tecnología de RFID se
ha utilizado para identificar paquetes, equipaje, y otros
materiales. Un sistema de RFID consiste generalmente en una antena;
un transmisor/receptor y; un transpondedor (llamado un conjunto o
etiqueta de chip de RF) que está programado electrónicamente con
información de identificación única. La antena emite señales de
radio que activan la etiqueta de RFID y escriben y leen datos hacia
y desde la etiqueta de RFID. Por ejemplo, una antena montada en una
cabina de peaje puede monitorizar diversos aspectos del tráfico
enviando señales de RF a una etiqueta de RF montada dentro de cada
automóvil que pasa.
Las etiquetas de RFID están disponibles en
muchos tamaños/formas diferentes y se caracterizan en general por
ser pasivas o activas. Las etiquetas activas tienen una fuente de
alimentación interna y normalmente son legibles y grabables. Las
etiquetas activas tienen cantidades relativamente grandes de
memoria. Las etiquetas pasivas funcionan sin una fuente de
alimentación interna. Las etiquetas pasivas obtienen la alimentación
de funcionamiento generada desde el lector. Las etiquetas pasivas
son normalmente de sólo lectura. Los sistemas de RFID proporcionan
una comunicación inalámbrica a través de muchos materiales. Las
etiquetas de RFID pueden leerse también a velocidades altas.
En un ejemplo, la tecnología de RFID se
implementa a través de un conjunto de chips integrado con una
memoria PROM para programar un código de identificación (ID). El
conjunto de chips de RFID se coloca en un objeto y el código de ID
puede transmitirse a, y almacenarse en, el chip de RFID. El
transmisor/receptor escanea a continuación el código de ID. El chip
de RFID es pasivo y emplea la energía de la señal de transmisión
para excitar la bobina de RFID y para devolver una señal que
incluye el código de ID o una señal que confirma el código de
ID.
El uso de la tecnología de RFID se ha limitado
esencialmente a aplicaciones de identificación y no se ha
implementado como un medio para transferir datos en máquinas, tales
como PLC. Sería ventajoso también tener la interfaz de RFID
inalámbrica como una parte integral del PLC eliminando la necesidad
de comunicación a través del plano posterior y cables.
El documento US 2001/003163 A1 describe un
sistema de automatización en el que datos desde al menos un sensor
se transmiten por medio de un dispositivo de radiotransmisión a un
receptor de radio asociado con un dispositivo de control. El
documento EP-A-0 926 426 describe un
sistema de lubricación en el que varios dosificadores de lubricante
pueden comunicarse de manera inalámbrica con una estación central
utilizada para monitorizar los dosificadores. En estos documentos
anteriores, sin embargo, sólo se plantean las comunicaciones por
radio convencionales.
La presente invención proporciona un controlador
lógico programable (PLC) que comprende un alojamiento que contiene
al menos una placa de circuito que incluye un conjunto de circuitos
para llevar a cabo funciones del controlador. El controlador
incluye un transpondedor de identificación por radiofrecuencia
(RFID) y una bobina asociada al mismo para implementar una
comunicación inalámbrica tanto dentro del controlador como entre el
controlador y los módulos ubicados de manera remota. Dos o más
placas de circuito dentro del alojamiento de controlador incluyen
cada una un dicho transpondedor de RFID y una dicha bobina; y cada
dicho transpondedor de RFID está acoplado al conjunto de circuitos
de la placa de circuito en la que está montado.
En determinadas realizaciones, la bobina de RFID
del transpondedor de RFID está impresa en la placa de circuito
sobre la que está montada.
\newpage
En determinadas realizaciones, se proporciona un
soporte para montar el transpondedor de RFID en la placa de
circuito. El soporte puede seleccionarse del grupo que comprende: un
soporte de superficie estándar, un dispositivo de montaje de
orificio pasante y un dispositivo de montaje de chip sobre
placa.
En determinadas realizaciones, el conjunto de
circuitos de una de las placas de circuito comprende un circuito
integrado y el transpondedor de RFID asociado forma parte del
diagrama de circuito del circuito integrado.
En determinadas realizaciones, el controlador
comprende un procesador que recibe señales de radiofrecuencia que
portan instrucciones de programación para su ejecución mediante el
procesador.
En determinadas realizaciones, el transpondedor
de RFID está blindado para evitar que la comunicación por
radiofrecuencia con el transpondedor de RFID interfiera con el
funcionamiento del controlador.
En determinadas realizaciones, el transpondedor
de RFID funciona en un intervalo de frecuencias fuera de las
frecuencias a las que funciona el controlador para evitar que la
comunicación por radiofrecuencia con el transpondedor de RFID
interfiera con el funcionamiento del controlador.
En determinadas realizaciones, la comunicación
inalámbrica porta señales que representan instrucciones de ensayo
inalámbrico. La comunicación inalámbrica puede portar señales de
ensayo durante el procedimiento de fabricación del controlador
durante un procedimiento de fabricación.
En determinadas realizaciones, el controlador
lógico programable comprende además una interfaz de red para
interconectar el controlador lógico programable con una red. La
interfaz de red puede comunicar información recibida de uno de
dichos transpondedores RFID por dicha red. En determinadas
realizaciones, la interfaz de red interconecta con Internet.
La presente invención también proporciona un
método para proporcionar comunicación inalámbrica con un controlador
lógico programable, comprendiendo el controlador lógico programable
un alojamiento que contiene al menos una placa de circuito que
incluye un conjunto de circuitos para llevar a cabo funciones del
controlador. El método comprende proporcionar, en cada una de dos o
más placas de circuito dentro del alojamiento, un transpondedor de
identificación por radiofrecuencia (RFID) y una bobina asociada al
mismo para implementar una comunicación inalámbrica tanto dentro
del controlador lógico programable como entre el controlador
programable y módulos ubicados de manera remota, por lo que dos o
más placas de circuito dentro del alojamiento incluyen cada una un
dicho transpondedor de RFID y una dicha bobina asociada al mismo; y
por lo que cada dicho transpondedor de RFID está acoplado al
conjunto de circuitos de la placa de circuito en la que está
montado.
La comunicación inalámbrica puede portar
instrucciones de programación para el controlador; alternativamente,
la comunicación inalámbrica puede portar señales de notificación de
error que indican cuándo hay un problema en el controlador.
La figura 1 muestra la construcción general de
un PLC que puede realizar la interfaz de comunicación inalámbrica
según la invención.
La figura 2 muestra una placa de circuito de un
PLC que incorpora una interfaz de comunicación inalámbrica según la
invención.
La figura 3 muestra la placa de circuito de la
figura 2 en diversos usos que emplean la característica de
comunicación inalámbrica realizada por la invención.
La figura 1 muestra el PLC de la invención que
incorpora la interfaz de comunicación inalámbrica. El PLC incluye
un alojamiento 2 que contiene un módulo 4 de entrada, una unidad 7
de procesamiento central y un módulo 9 de salida. El PLC incluye
una o más placas 11 de circuito (véase la figura 2).
Además, puede proporcionarse una interfaz 12 de
red para conectar el PLC a una red, tal como una red en línea como
una red de área local o Internet. Por tanto, la información recibida
o almacenada en el chip, puede comunicarse por la red. Un experto
en la técnica de comunicaciones de red, particularmente TCP/IP,
entenderá rápidamente cómo han de implementarse las comunicaciones
de este tipo.
Tal como muestra la figura 2, la interfaz 15
inalámbrica debe montarse en una placa 11 de circuito contenida en
el alojamiento 2 del PLC. La interfaz inalámbrica emplea un conjunto
de chips de RFID estándar, tal como Texas Instruments Tag it®. En
una realización preferida, la RFID es un receptor/transmisor pasivo.
Según la invención, el conjunto 15 de chips de RFID está montado en
un circuito integrado en la placa 11 de circuito del controlador
programable. Esto permitirá la comunicación entre circuitos
integrados separados a través de una conexión inalámbrica. El
conjunto 15 de chips de RFID puede contactar con los elementos
activos del circuito integrado mediante un soporte de superficie
estándar, un soporte de orificio pasante o un soporte de chip sobre
placa. El conjunto 15 de chips de RFID puede ser también una parte
del diagrama de circuito del circuito integrado.
Además, circuitos integrados equipados con la
interfaz inalámbrica en una placa pueden facilitar la comunicación
entre el PLC y otros dispositivos, tal como cualquiera de los
componentes del ordenador. Por tanto, la placa de circuito puede
comunicar de forma inalámbrica utilizando radiofrecuencia con otras
placas de circuito equipadas de manera similar con el conjunto de
chips de RFID, sin requerir una comunicación a través de los
conectores 19.
Tal como muestra la figura 3, con un dispositivo
modificado de este tipo, un PLC equipado con el conjunto de chips
de RFID puede comunicar de forma inalámbrica con módulos ubicados de
manera remota tales como un sistema 22 de bastidor y tarjeta; un
dispositivo de programación, tal como un programador 27 portátil; o
un ordenador 31. El concepto puede extenderse también a la
automatización del procedimiento en general y puede aplicarse
adicionalmente a otras aplicaciones industriales. Por ejemplo, se
considera que la invención puede aplicarse a diagnósticos de
automóvil. En este caso, la invención puede comunicar con diferentes
áreas de un coche o puede comunicar entre diferentes dispositivos
en un automóvil.
Tal como también muestra la figura 3, puede
emplearse la invención para llevar a cabo el ensayo inalámbrico
desde una terminal 35 de operador durante el procedimiento de
fabricación o para comunicar mensajes de código de error
inalámbricos a un ordenador 31 remoto durante el funcionamiento.
Esto permite solucionar problemas de manera rápida. En un PLC con
numerosos módulos, el técnico puede ubicar rápidamente el módulo
problemático, particularmente en un sistema amplio en el que una
proliferación de módulos puede dificultar la solución de
problemas.
Tradicionalmente, un PLC (tal como el
S7-200 o S7-300, Siemens Energy
& Automation, Johnson City, TN) se programa utilizando un
cable. La dependencia de los cables se elimina de modo que un
programador en el campo no necesita preocuparse de asuntos de
compatibilidad de hardware. Los PLC pueden programarse a través de
la interfaz inalámbrica de la invención.
Cualquier posibilidad de interferencia con el
funcionamiento del PLC causada por la naturaleza de la
radiofrecuencia de la comunicación por el conjunto 15 de chips de
RFID puede paliarse mediante un blindaje adecuado. Otra forma de
tratar este problema es limitar el intervalo de frecuencias del
conjunto de chips de RFID fuera de las frecuencias de
funcionamiento de PLC normales. Otro enfoque limita la proximidad de
los RFID 15 entre sí en los módulos.
El uso de la interfaz inalámbrica también puede
crear problemas conforme con las regulaciones de la FCC y CE (EU).
Este problema puede superarse limitando el intervalo de la interfaz.
La limitación del intervalo puede conseguirse utilizando el
blindaje o la reducción de la salida de energía.
Además, la invención puede conectarse a un
microchip o conjunto de circuitos. El conjunto 15 de chips de RFID
puede estar impreso en la placa de circuito en lugar de una adhesión
en etiqueta tal como es la situación actual. El conjunto 15 de
chips de RFID es relativamente económico y puede paliar los defectos
de conexión que se producen comúnmente con conectores de tipo
enchufe en el plano posterior del PLC. La RFID debería proporcionar
una conexión más fiable.
Los expertos en la técnica se darán cuenta de
que son posibles numerosas modificaciones y variaciones de la
presente invención con respecto a las enseñanzas y realizaciones
anteriores. Por tanto, la invención no debería considerarse como
limitada a cualquiera de las realizaciones anteriores, sino que en
su lugar, debería considerarse dentro del alcance de las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (16)
1. Controlador lógico programable (PLC) que
comprende un alojamiento (2) que contiene al menos una placa (11)
de circuito que incluye un conjunto de circuitos para llevar a cabo
funciones de controlador, estando el controlador
caracterizado por un transpondedor (15) de identificación por
radiofrecuencia (RFID) y una bobina asociada al mismo para
implementar una comunicación inalámbrica tanto dentro del
controlador como entre el controlador y módulos ubicados de manera
remota; por lo que dos o más placas de circuito dentro del
alojamiento de controlador incluyen cada una un dicho transpondedor
(15) de RFID y una dicha bobina; y por lo que cada dicho
transpondedor (15) de RFID está acoplado al conjunto de circuitos
de la placa de circuito en la que está montado.
2. Controlador lógico programable según la
reivindicación 1, en el que la bobina de RFID de un transpondedor
de RFID está impresa en la placa de circuito sobre la que está
montada.
3. Controlador lógico programable según la
reivindicación 1 ó 2, que comprende además un soporte para montar
el transpondedor de RFID en la placa de circuito.
4. Controlador lógico programable según la
reivindicación 3, en el que el soporte se selecciona del grupo que
comprende
un soporte de superficie estándar,
un dispositivo de montaje de orificio pasante,
y
un dispositivo de montaje de chip sobre
placa.
5. Controlador lógico programable según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto
de circuitos de una de las placas de circuito comprende un circuito
integrado y el transpondedor de RFID asociado forma parte del
diagrama de circuito del circuito integrado.
6. Controlador lógico programable según una
cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el
controlador comprende un procesador que recibe señales de
radiofrecuencia que portan instrucciones de programación para su
ejecución mediante el procesador.
7. Controlador lógico programable según
cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el
transpondedor de RFID está blindado para evitar que la comunicación
por radiofrecuencia con el transpondedor de RFID interfiera con el
funcionamiento del controlador.
8. Controlador lógico programable según una
cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el
transpondedor de RFID funciona en un intervalo de frecuencias fuera
de las frecuencias a las que funciona el controlador para evitar
que la comunicación por radiofrecuencia con el transpondedor de RFID
interfiera con el funcionamiento del
controlador.
controlador.
9. Controlador lógico programable según una
cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que la
comunicación inalámbrica porta señales que representan
instrucciones de ensayo inalámbrico.
10. Controlador lógico programable según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la
comunicación inalámbrica porta señales de ensayo durante el
procedimiento de fabricación del controlador durante un
procedimiento de fabricación.
11. Controlador lógico programable según una
cualquiera de las reivindicaciones 1-10, que
comprende además una interfaz de red para interconectar el
controlador lógico programable a una red.
12. Controlador lógico programable según la
reivindicación 11, en el que dicha interfaz de red comunica
información recibida de uno de dichos transpondedores RFID por
dicha red.
13. Controlador lógico programable según la
reivindicación 12, en el que dicha interfaz de red interconecta con
Internet.
14. Método para proporcionar comunicación
inalámbrica con un controlador lógico programable, comprendiendo el
controlador lógico programable un alojamiento (2) que contiene al
menos una placa (11) de circuito que comprende un conjunto de
circuitos adaptado para llevar a cabo funciones del controlador,
estando caracterizado el método porque comprende:
proporcionar en cada una de dos o más placas de
circuito dentro del alojamiento un transpondedor (15) de
identificación por radiofrecuencia (RFID) y una bobina asociada al
mismo adaptados para implementar una comunicación inalámbrica tanto
dentro del controlador lógico programable como entre el controlador
lógico programable y módulos ubicados de manera remota, por lo que
dos o más placas de circuito dentro del alojamiento de controlador
incluyen cada una un dicho transpondedor de RFID y una dicha
bobina; y por lo que cada dicho transpondedor de RFID está acoplado
al conjunto de circuitos de la placa de circuito en la que está
montado.
15. Método según la reivindicación 14, en el que
la comunicación inalámbrica porta instrucciones de programación para
el controlador.
16. Método según la reivindicación 15, en el que
la comunicación inalámbrica porta señales de notificación de error
que indican cuándo hay un problema en el controlador.
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Family Applications (1)
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