JP2004526238A - 構成可能コネクタ化i/oシステム - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本明細書は、2001年2月14日出願の米国仮出願第60/269129号からの優先権を主張するものである。
【技術分野】
【0002】
本発明は、一般にケーブリングおよびケーブリング・システムに関し、より詳細には、第1と第2のデバイス間での特定のワイヤ相互接続に対する要求が、第1のデバイスへ接続を行い、第2のデバイスに接続するためのケーブルの選択されたワイヤへ第1のデバイスからの接続を案内するプログラム可能I/Oモジュールを使用することによって達成される。
【背景技術】
【0003】
複雑な電気/電子システムには、それ特有のケーブル構成が必要な場合が多い。通常、ケーブルは特定のアプリケーション用に特殊な構成とされる。たとえホーム・オーディオや小型コンピュータ・システムなどの比較的単純なシステムであっても、典型的にはいくつかの異なるケーブルが必要である。工業用制御システムなどのより大規模なアプリケーションにおいては、特有のケーブル設計の数がおびただしい。自動車工場などを動かしているような工業制御システムでは、センサやアクチュエータとコントローラとの間で対話が必要である。対応する接続を提供している装置は、入力システムおよび出力システムと呼ばれる。制御システムは、出力システムを介してランプ、ポンプ、バルブ、および他のデバイスの電源を投入することができる。同様に制御システムは、入力システムを介して、押しボタンの状態、スイッチのオンまたはオフ、あるいはタンクが満杯であるかどうか、またはシャフトがどの程度速く回転しているかを感知することができる。
【0004】
プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)などの従来技術の制御システムでは、制御システムのユーザは、個々のワイヤ接続を使用するかまたはコネクタ化されたワイヤ・ハーネスを介して入出力システムにセンサやアクチュエータを電気的に接続する。センサやアクチュエータを工業用制御システムに接続する一般的な方法は、端子ブロックを介して個々のワイヤ接続を使用するものである。端子ブロックは、通常、ねじ止めクランプを使用する。電気ワイヤの端部の絶縁材を取り除いた後、ねじ止めクランプの下に裸線をすべり込ませる。次にねじを締めてクランプの下にワイヤを固定し、ワイヤと端子ブロックとの間を電気的に接続する。ワイヤの固定にはさまざまなばね式クランプが使用される場合が増えてきているが、本質的にはねじ止めクランプと同じである。図1は、電球20、スイッチ22、および近接スイッチ24という3つのデバイスへの端子ブロック18を介して、個々のワイヤ10がPLC 16の入力モジュールおよび出力モジュール12、14に接続される方法を示す図である。近接スイッチとは、金属の有無(典型的には)を検出できる一般的なタイプのスイッチであり、電流を遮断することまたは通過させることによって指示を与えるものである。
【0005】
図1に示された方法の一欠点は、PLC 16の入力モジュールまたは出力モジュールの端子28、26が、必ずしも電球やスイッチなどの負荷の接続を容易にするのに便利なように配置構成されていないことである。結果として、相互接続させるために膨大な特別の手作業配線を実行しなければならない。さらに、電球または近接スイッチなど、ある種のアクチュエータとセンサに電力を供給する電源30から電気を、電球またはスイッチに接続するために端子ブロック18に供給しなければならない。一般に従来技術の出力モジュール12、14は、負荷まで電力を供給するのではなく、電力を切り替えるだけである。図1に示された配線設計および実施は、システムのコストおよびサイズを大幅に増加させる。
【0006】
PLCなどの工業用制御システムを負荷に接続する他の方法は、コネクタ化されたワイヤ・ハーネスまたはケーブルを介する方法である。図2は、PLC 36からの1つの入力モジュール32、1つの出力モジュール34を示す図である。この入出力モジュール32、34には、それぞれコネクタ38、40が装備されており、これにより、ケーブル42、44を使用して様々なセンサやアクチュエータに接続することができる。残念ながら、PLC 36のコネクタ38、40がセンサ信号を受け入れたりアクチュエータに電力を供給したりするように構成されていることはまれであるため、一般に入力モジュールまたは出力モジュールからのケーブルは、センサまたはアクチュエータに直接接続することができない。そのため図3には、PLCのコネクタを使用する場合の、PLCをセンサまたはアクチュエータに接続する最も一般的な方法が示されている。図3では、PLCの入力モジュール32と出力モジュール34からのケーブルは、制御システムに接続するための端子ブロック50を含む回路板46、48に接続される。したがって、たとえコネクタ化されたケーブルが使用される場合であっても、従来技術では、端子ブロックなどの個々のワイヤ接続を使用した接続が依然として必要である。
【0007】
個々のワイヤを接続せずにPLCとセンサまたはアクチュエータとの間を直接接続するのには問題がある。この状況の一例が、PLCを、すでにコネクタが装備されたデバイスに接続しなければならない場合である。PLCをこうしたデバイスに接続する必要性は非常に一般的なものである。典型的なデバイスは、PLCに接続しなければならない信号を接続するためのコネクタを装備したマス・フローコントローラである。この場合、PLC出力モジュールには出力しか含まれず、PLC入力モジュールには入力しか含まれないのに対して、マス・フローコントローラコネクタは入力と出力の両方を表す信号を含んでいるという事実により、接続は複雑である。さらに悪いことに、信号の中には離散的なもの、すなわちオン/オフや、常に変化するアナログ信号もある。さらに、マス・フローコントローラは、電源電圧の印加およびフローコントローラコネクタへの戻り/グラウンドも必要である。
【0008】
一般に、従来技術の方法と装置は、固定形式のPLCを、マス・フローコントローラおよび電源などの変形形式の異種類のデバイスに接続するように設計および構築された、専用のケーブル・ハーネスを使用する必要がある。複雑なワイヤ・ハーネスの設計、製造、および設置は非常に困難であるため、PLCをセンサおよびアクチュエータに接続する方法の中で最も多いものは、個々のワイヤ接続および端子ブロックを介した方法である。
【0009】
図4aおよび4bは、典型的な非標準ケーブル構造の2つの例を示した図である。図4aでは、ワイヤ52、54はそれぞれ、コネクタ58とコネクタ56上では異なるピンに接続される。図4bのケーブルでは、一方の端部には2つのコネクタ60、62があり、他方の端部には1つのコネクタ64がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
したがって、本発明の一目的は、標準ケーブルを使用した専用の接続が可能な方法と装置を提供することである。
【0011】
本発明の他の目的は、制御システム内での相互接続に関連したケーブルの複雑さを軽減させる方法と装置を提供することである。
【0012】
本発明の他の目的は、システム内の専用に設計されたケーブルや個々のワイヤ接続の数を削減する方法と装置を提供することである。
【0013】
本発明の一目的は、標準ケーブルを介して装置間で信号を方向付けるためのプログラム可能入出力モジュールを提供することである。
【0014】
本発明の他の目的は、プログラム可能入出力モジュールを使用してケーブルをテストするための改良型システムを提供することである。
【0015】
本発明の他の目的は、プログラム可能入出力モジュールと標準ケーブルを使用する制御システム用のインターロック・システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0016】
簡潔に言えば、本発明の好ましい一実施態様には、システム・コントローラが、複数のケーブル導線のうちの選択された任意の1つまたは複数から選択されたタイプの信号を受信でき、または選択されたタイプの信号を複数のケーブル導線のうちの選択された任意の1つまたは複数に加えることができるシステムが含まれる。入出力モジュールには、モジュールとシステム・コントローラとの間で信号を伝播するために、第1の伝送ライン/ケーブルに接続するための第1のコネクタ装置が含まれる。第2の標準ケーブルの第1の端部に接続するために、少なくとも1つの第2のコネクタが設けられている。第2の標準ケーブルの第2の端部には、データの受信元であるかまたは信号の供給先である対応するコネクタに接続する標準ケーブル・コネクタが含まれる。入出力モジュールは、コントローラとデバイスとの間で必要な通信を可能にするためのプログラム可能ロジックを含むように構成される。
【発明の効果】
【0017】
本発明の一利点は、手作業配線の相互接続を最小限にするかまたはなくすことである。
【0018】
本発明の他の利点は、関連するドキュメンテーション、ワイヤの剥き取り、ワイヤのラベル付け、設置、およびテストを含む手作業配線のコストを削減できることである。
【0019】
本発明の他の利点は、専用のケーブル・ハーネスの必要性をなくすかまたは最小にできることである。
【0020】
本発明の他の利点は、新しいシステムを設計するのに必要な時間を削減できることである。
【0021】
本発明の一利点は、システム中の部品番号の量を削減することである。
【0022】
本発明の他の利点は、破損した、または疑わしいケーブルの交換に使用できるようにするために必要なケーブルの数が少なくなるため、現場でのシステムの保守を簡略化できることである。
【0023】
本発明の他の利点は、通常は新しいケーブル設計が不要であるため、システム設計の変更を支援できることである。
【発明を実施するための最良の態様】
【0024】
次に図5を参照すると、本発明の好ましい実施形態の方法と装置の例に関する構成図が示されている。本発明の装置には、入出力モジュール66、1つまたは複数のケーブル68を含む構成可能入出力システム65が含まれる。ケーブル68はすべて同一であることが好ましいが、本発明はケーブル68が異なっていても良い。各ケーブル68は1つまたは複数のケーブル導線を含む。本発明に従ったI/Oモジュール66は、モジュール66とデバイス70との間、およびモジュール66とシステム・コントローラ72との間で、信号の特定の伝送を行うプログラム可能なマイクロプロセッサを含む。モジュール66は、標準ケーブル68への接続用の1つまたは複数の標準コネクタ74も含むことが好ましい。コネクタ76は、モジュール66とシステム・コントローラ72との間での通信のためのネットワーク(好ましくはイーサネット(登録商標))78への接続を実施する。モジュール66は、システム・コントローラ72からの入力によってプログラム/構成される。あるいは、モジュール66は別のコンピュータ(図示せず)を使用することによってプログラムされるように構成可能である。
【0025】
たとえば、モジュール66は、デバイス79などの外部デバイスから、あるいはモジュール66に組み込まれた電源から、対応する相互接続されたデバイス70に伝送するための対応するケーブル68に関連付けられた任意の1つまたは複数のワイヤへ、電源電圧を接続するようにプログラムすることができる。他の例として、コントローラ72は、コネクタ74の任意のピンで信号を生成または送信するようにモジュール66をプログラムすることができる。
【0026】
モジュール66は、デバイス70のうち任意の1つとコントローラ72との間で通信データを転送できるようにプログラムすることが可能であり、これには、モジュール66による任意の必要なアナログ−デジタル(A/D)変換またはデジタル−アナログ(D/A)変換を含むことができる。
【0027】
次に図6を参照すると、I/Oモジュール66がより詳細に示されている。本明細書で使用される「標準」という用語には、特定の接続用に選択または設計されたものでない任意のコネクタおよび/またはケーブルが含まれる。言い換えれば「標準」という用語は、ユーザが特別なコネクタまたはケーブル・ワイヤ構成を設計する必要なしに、ケーブルのケーブル導線のうちいずれか1本に向けて入力を送信できるようにする、本発明の特徴を識別するのに使用されるものである。この意味で使用される「標準」という用語は、様々な目的のうちいずれか用に設計できる「既製の」コネクタまたはケーブルを含む場合と含まない場合がある。それにもかかわらずこれは、配線のコストを下げ、部品をより入手しやすくする従来の意味の「標準」コネクタおよびケーブルを含むようにする方法と装置に関する本発明の好ましい実施形態である。
【0028】
図6に示されたI/Oモジュール66は、マイクロプロセッサ82および電源84を含むことが好ましい。あるいは、図5を参照しながら説明したように、電源をI/Oモジュール66への相互接続と共に外部に配置することができる。入力線86および出力線88はどちらも、好ましい実施形態に従ったモジュール66とコントローラ72との間のイーサネット通信の必要に応じて示される。使用中の通信ネットワーク・タイプに従って、他のタイプの相互接続も本発明に含まれる。図6の線86は、図5のコントローラ72などのコントローラとI/Oモジュール66との間のネットワーク通信に必要な接続装置を表している。図6の線88は、図7のI/Oモジュール120と122との間の124などの他のI/Oモジュールへの通信に必要な接続装置を表している。一般に、マイクロプロセッサ82は、たとえば圧力センサ、温度センサなどであってよい特定の選択されたデバイス96から感知したり、対応するデータをシステム・コントローラに提供することの必要に応じて、コントローラからの命令を受け取るようにコントローラ72によって構成/プログラムされる。さらにマイクロプロセッサ82は、コントローラによって、ケーブル94などの1つまたは複数のケーブルの任意の選択された1つまたは複数のケーブル導線に特定の信号を印加させるようにもプログラム/指示される。さらにマイクロプロセッサは、選択されたタイプの信号をデバイス96からシステム・コントローラに送信するようにという指示に応答するようにもプログラムされる。
【0029】
図6では、図をわかりやすくするために1本の線94しか示されていないが、本発明には任意の数の線94、コネクタ114、およびデバイス96が含まれる。モジュール66は、複数の線94のそれぞれに対して相互接続デバイス98〜112を選択する。デバイス98〜112の各セットが1本の線94へ接続される。したがって本発明は、98〜112などの相互接続装置のセットと、デバイス96などの対応するデバイスに接続するためのコネクタ114のそれぞれのコネクタ・ピンに至る各線94のための、マイクロプロセッサ82内の対応する必要なプログラム済みロジックとが含まれる。ピンはたとえばコネクタ114上に丸で示されている。
【0030】
システム65のオペレーションの一例として、デバイス96への線94上のアナログ信号としてデータを伝送するための命令を含む、たとえばイーサネット・パケットに含まれる線86上の特定の入力データを認識するようにマイクロプロセッサをプログラムすることができる。この場合プログラミングは、マイクロプロセッサに、デジタル−アナログ変換器116を有する装置98を介してデータを送信/変換するように命令する。この接続を実行するための装置は、デバイス116からデバイス96への必要な接続を実行するために起動されるリレー「R1」という記号で表される。他の例としては、たとえば線94がデバイス96へ15ボルトを搬送する場合、マイクロプロセッサは、コントローラからの信号に応答してリレーR6を起動するようにプログラムされることになる。この方法では、システム65は、94などの任意の線を介する選択された様々な通信を可能にし、様々な信号のうち任意の1つを、94などの任意の選択された線へ、さらにその後対応するデバイス96へと送信されるように加えることができる。したがって線94などの線に接続されたケーブルは、前述のように従来の標準ケーブルであることが好ましい、必要な信号の伝送ができる任意のケーブルであってよい。
【0031】
回路交換装置(R1〜R8)は電気機械式リレーとして概略的に示されている。好ましい実施形態では、この交換装置は半導体回路として実現されるものと理解される。半導体回路はかなり安価であると理解され、電気機械式リレー回路よりも高速で動作することができる。電気機械式リレーは本発明の本質を示すために使用される。
【0032】
図6に示されるように、98〜112として示された8本の信号経路のうち任意の1つを線94と相互接続させることができる。たとえば図6では、24V DC、接地、15V DC、および−15V DCを含む4つの異なる電源信号を示す。本発明は、任意の数量または値の信号も含む。前述のように、モジュール66は、各ケーブル68(図5)の各線94(図6)について、98〜112などの入力セットを使用して構成される。
【0033】
線および相互接続は、任意のタイプの信号を搬送することができる。たとえば、信号はサーボ・モータからのフィードバックに見られるような周波数情報を含む。あるいはこれらの信号は、たとえばRS−232データ、あるいはDeviceNet、Profibus、またはイーサネットなどのフィールドバス・データを処理するシリアル通信搬送波であってもよい。
【0034】
図6には、経路98〜104による4つの非電源信号を接続するための装置も示されている。経路98と経路100は、A/D変換器とD/A変換器および交換装置(R1、R2)を含むが、これは、コントローラ72およびデバイス70(デバイス96など)の異なる送信および受信機能/要件に対処するためにこうした変換が必要な状況のためのものである。経路102と経路104は、どちらかの方向にデジタル信号を渡すためのものである。より詳細に説明すると、コントローラは、モジュールにデジタル信号を送信するように指示することが可能であり、モジュール66はこの信号を受け取るとバッファ118に送信し、マイクロプロセッサ82は、所望のコネクタの所望の接点に必要な信号を送信するために、コネクタ114への経路104などの経路内で必要なリレーを起動させることによって、このバッファからこの信号をコントローラからの指示に応答してコネクタ114上の接点のうちの任意の1つに送信することが可能である。ここでも、信号のルーティングは、関連付けられたリレー(R1〜R8)を閉じることによって達成されるように記号で表されている。図6に示されるように、前述のデジタル出力信号の場合、リレーR4は閉じているが、リレーR1〜R3およびR5〜R8は開いているため、要求されたデジタル出力は、線94および標準I/Oコネクタ114の対応するピンにルーティングされる。同様に、モジュール66は、デバイス96などのデバイス72からデジタル信号を受信し、コントローラからの指示に応答してコピーをコントローラ72に送信することができる。この場合、リレーR3は閉じているが、リレーR1〜R2およびR4〜R8は開いているため、標準I/Oコネクタ114の所与のピンからのデジタル信号は経路102を介してルーティングされる。経路98と経路100は、必要に応じてアナログ−デジタル変換に対処する。最終的に、信号が切断されたことを表しているように、構成可能I/Oシステム65を信号から切り離すことができる。この切断は、リレーR1〜R8をすべて開くことによって達成される。
【0035】
再度図5を参照すると、本発明の好ましい方法には、制御システムでシステム65を使用することが含まれる。その際、コントローラ72が、I/Oモジュール66を介して、1つまたは複数のデバイス70との間でデータを送受信し、I/Oモジュール66はデバイス70への選択されたケーブルの任意の選択されたケーブル導線から信号を受信し、かつそのケーブル導線に信号を置くようにプログラムされている。好ましい実施形態では、デバイス72は、イーサネット・システム78を介してI/Oモジュールと通信するシステム・コントローラである。あるいは、デバイス72は汎用コンピュータなどの他の構成であってもよく、通信線78は標準コンピュータケーブルなどの任意のタイプであってよい。
【0036】
本発明の他の方法には、ケーブルをテストするためにモジュール66を使用することが含まれる。図7は、テストされるケーブル124によって第2のI/Oモジュール122に接続された第1のI/Oモジュール120を示す図である。好ましい実施形態によれば、システム・コントローラ126が、特定の信号をケーブル124中のワイヤ128の選択された1本に置くようにモジュール120に指示するようにプログラムされる。信号はたとえば、DC供給電圧またはケーブル124をテストする必要に応じた他のタイプの信号であってよい。コントローラは、第2のモジュール122のピン130をスキャンするように第2のモジュール122に指示する。スキャンの結果はコントローラ126に送信され、これによってコントローラは、正しいピン上に正しい信号が送られているかどうかを知ってケーブルの状態を判別することができる。単一の選択されたケーブルケーブル導線を介した伝送の質を判別することに加えて、コントローラは、モジュール122のコネクタの任意のピン130上の信号をスキャンし、かつ検出し、ケーブル導線128のいずれかが相互に短絡されているかどうかを判別し、ケーブル導線128の間でのクロス・トークのレベルを決定することができる。図7に示されている破線132、134は、システム・コントローラ126とモジュール120とモジュール122との間の通信線を表している。
【0037】
本発明の他の実施形態には、モジュール66の機能を含むように構成されたモジュールが、システム中で安全機能を提供するためのインターロックと組み合わせられる方法が含まれる。図8は、ガス弁134の使用を保護するための従来技術のインターロック・システムを示す図である。3つのリレー136、138、140は、ガス弁134が動作電力を受け取るために24V DC電源142からの電流を伝えなければならない。リレー136、138、140を動作させるための電気巻線は、丸142、144、146の記号で表されている。各巻線への電力は、センサ・ユニット148、150、152によって制御される。3つのセンサ・ユニットのうちいずれか1つが起動されると、対応する巻線への電力が切断され、関連付けられたリレーは回路を切断/開の状態にし、ガス弁への電力を遮断する。図8のインターロック回路は、専用の配線が必要な専用の回路板に組み込まれることが多い。
【0038】
本発明の方法の一実施形態が図9に示されており、ここでは、インターロック・システムでの専用の配線を最小限にするかまたはなくすために、モジュール66などの構成可能コネクタ化I/Oモジュール166、168、170が使用される。モジュール166、168、170は、インターロック・モジュール180、182、184に接続されており、図5および6のモジュール66と同様または同一であってよい。図9に示された相互接続は、すべてまたはその一部が標準コネクタおよびケーブルに対処可能であり、構成可能なコネクタ化されたI/Oモジュールをプログラミングすることによって、信号の特定の方向付け/ルーティングが達成される。
【0039】
図9の例示システム154には、マス・フロー・コントローラなどのデバイス158を含む、動作を制御するためのシステム・コントローラ156が含まれる。システム154は、3つの安全センサ160、162、164のすべての状態が適切な動作状態を示す場合にのみデバイス158を動作させるインターロック・システムを含む。この目的では、センサは任意のタイプであってよい。この3つの例は、近接スイッチ160、安全インターロック162、およびリミット・スイッチ164である。
【0040】
システム・コントローラ156が、3つの構成可能なコネクタ化されたI/Oモジュール166、168、170のそれぞれに接続され、これによってシステム全体で使用可能な標準ケーブルおよびコネクタの示された様々な接続を可能にするために、前述のようなプログラム可能なフレキシビリティが提供される。I/Oモジュール166、168、170は、インターロック・モジュール180、182、184がI/Oモジュール166、168、170にプラグ・インされていることを示すように、インターロック・モジュール180、182、184と重なって示されている。好ましい実施形態では、インターロック・モジュール180、182、184は、ケーブル68の代わりに図5のモジュール66などのI/Oモジュールのコネクタ74にプラグ・インする。インターロック・モジュール180、182、184はそれぞれ、デバイス158〜164を相互接続するためにケーブル68がプラグ・インされているデバイス・コネクタ74を含む。したがって、インターロック・モジュール180、182、184は、I/Oモジュール166、168、170と、図9に例として示されている近接スイッチ160、リミット・スイッチ164、および安全インターロック162、ならびにデバイス158を含む、それらが取り付けられているデバイス158〜164との間に常駐する。
【0041】
システム・コントローラ156は、線174で示されるようなイーサネットなどのネットワークによって、I/Oモジュール166、168、170、ならびにインターロック・プロセッサ172と通信する。イーサネット通信を達成するための装置は当分野の技術者であれば理解されるものであるため、本発明を再現するために例示する必要はないであろう。電源176は、線178で記号化された接続によって示される。インターロック・モジュール(180、182、184)は、I/Oモジュール(166、168、170)それぞれに接続される。各インターロック・モジュール(180〜184)は、線186、188、190で示されたケーブル/バスを介してインターロック・プロセッサ172に接続される。
【0042】
図9のインターロック・システムについてこれ以上詳細に説明しない。一般に、システム154は、バス線(186、188、190)を介してインターロック・プロセッサ172に接続されたインターロック・モジュール(180、182、184)を含む。インターロック・モジュールには2つの機能がある。(1)第1の機能は、インターロック・モジュール180、182の機能であって、すべての入力のサブセットであり、インターロック入力と呼ばれる、センサ160、162、164からのある入力、たとえば192、194、195の状態を、インターロック・バス186、188を介してインターロック・プロセッサ172に伝送するためのものである。任意のインターロック・モジュール(180〜184)に接続された任意の入力(192、194、195)は、入力が図8で(142、144、146)とラベル付けされたようなリレー・コイルを駆動するように、インターロック・モジュール内で配線することができる。これらのリレー・コイルが起動すると、関連付けられたリレー接点が閉じる。これらのリレー・コイルがそれぞれ接点を起動し、その結果信号は、インターロック・プロセッサ172へのインターロック・バス186、188を介して、インターロック・プロセッサ172によって感知されるか、またはインターロック・プロセッサ172に送信される。インターロック・プロセッサの機能については簡単に説明する。(2)第2の機能はインターロック・モジュール184の機能であって、インターロック・バス190を介してインターロック・プロセッサ172から1つまたは複数のインターロック信号を受信するためのものである。インターロック・プロセッサは、プロセッサがバス190で送信するインターロック信号が、接点がI/Oモジュール170の出力と並列であるインターロック・モジュール184内に配置されたリレーのコイルを駆動するように配線される。したがって、この出力197はインターロックされる。すなわち、I/Oモジュール170は、デバイス158に接続された出力をオンにするよう試みることが可能であるが、出力197と並列のリレーを閉じるインターロック・プロセッサ172がインターロック・バス190上の信号を駆動しない限り、その出力197がインターロック・モジュール184以外に進行するのを防ぐ(すなわちインターロックされる)。インターロック・プロセッサ172は、入力があるとブール論理を実行することによって、インターロック・モジュール180、182からの入力に応答し、インターロック・モジュール184にルーティングされるバス190上の1つまたは複数のインターロック出力を生成し、それによってI/Oモジュール170からの出力197をインターロックする。インターロック・プロセッサ172は、リレーを使用する処理のすべてを実行することが好ましい。リレーは単純かつ信頼性があるため、安全回路では一般的である。シリコン・スイッチおよびマイクロプロセッサは信頼性が低く、様々なハードウェアまたはソフトウェアに突発的なトラブルを発生させやすいという評判である。にもかかわらず、本明細書では、シリコン・プロセッサ、スイッチ、またはロジックの使用を排除するものではない。ケーブル186、188、190は、各インターロック・モジュールとインターロック・プロセッサとの間を直接接続するように示されている。
【0043】
動作時には、近接スイッチ160は、第1のインターロック・モジュール180に直接接続されたインターロック入力192を提供する。安全インターロック162は、同様の入力194を提供する。これらの2つのインターロック入力192、194は、インターロック・モジュール180とI/Oモジュール166との間の接続、およびI/Oモジュール166とシステム・コントローラ156との間のネットワーク174を使用した入力監視通信により、システム・コントローラ156によって感知される。インターロック・モジュール180は、インターロック入力192、194それぞれについて1つのリレーを含む。これらのリレー(図示せず)は、インターロック・バス186を介してインターロック・プロセッサ172へ信号を送るためのものである。インターロック・プロセッサ172は、インターロック入力192、194それぞれについて1つのリレーを含む。リレーは、インターロック160、162、164についてブール演算を実行し、インターロック・バス190を介してインターロック・モジュール184にルーティングされるインターロック出力を生成するように、インターロック・プロセッサ172内に配置される。インターロック・モジュール184内では、出力197などの各出力に対して1つのリレー(図示せず)がインターロックされる。言い換えれば、図9では1つのデバイス158に対して1つの出力197しか示されていないが、本発明の概念は任意数の入力、出力、およびデバイスに適用される。インターロック・プロセッサ172が、インターロック入力160、162、164が適切なシステム・オペレーションのための正しい状態にあると判断した場合、インターロック・プロセッサ172は、インターロック・バス190を介して信号を送信し、インターロック・モジュール184内のリレーを閉じた状態にするため、線197上の出力が可能になり、その結果デバイス158は実行可能になるかまたはオンになる。
【0044】
以上、本発明の特定の実施形態について図示および説明してきたが、当分野の技術者であれば、本発明の精神を逸脱することなく変更および修正が可能であり、添付の特許請求の範囲は本発明の真の精神および範囲内でのこれらの変更および改変を含むものであることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】個々のワイヤを使用する従来技術の相互接続システムを示す図である。
【図2】ケーブルを使用する従来技術の相互接続システムを示す図である。
【図3】選択されたデバイスへのケーブル配線を相互接続するための、従来技術の回路板の使用を示す図である。
【図4a】典型的な従来技術の専用ケーブル配置構成を示す図である。
【図4b】他の典型的な従来技術の専用ケーブル配置構成を示す図である。
【図5】本発明の装置および方法を示す構成図である。
【図6】本発明のコネクタ化された構成可能システムのモジュールをより詳細に示す回路図である。
【図7】本発明のモジュールを使用してケーブルをテストするためのシステムを示す構成図である。
【図8】従来技術のインターロック・システムを示す図である。
【図9】本発明の構成可能なコネクタ化された入出力モジュールを使用するインターロック・システムを示す構成図である。
Claims (18)
- モジュールを含む構成可能なコネクタ化されたシステムであって、
(a)前記モジュールが、
(i)そのモジュールと第1の複数のデバイスとの間で第1の複数のケーブルを接続するための第1の複数のコネクタを含む第1のコネクタ装置と、
(ii)コントローラからの入力信号に応答して、前記モジュールに前記第1の複数のコネクタの複数のコネクタ・ピンのいずれかに任意の複数の信号を送信させる指示装置とを含むシステム。 - 前記モジュールが、そのモジュールと前記コントローラとの間でケーブルを接続するための第2のコネクタ装置をさらに含む請求項1に記載のシステム。
- 前記モジュールが内部信号ソースをさらに含み、さらに前記指示装置が前記内部信号ソースから前記コネクタ・ピンへと信号を接続するようにプログラム可能である請求項1に記載のシステム。
- 前記指示装置が複数の分散ネットワークを含み、それぞれの分散ネットワークが前記第1のコネクタ装置の特定の前記コネクタ・ピンに至る複数の選択可能経路を有し、それぞれの経路が複数のタイプの信号のうち選択された1つを前記コネクタ・ピンのうち選択されたピンに接続する請求項1に記載のシステム。
- 前記分散ネットワーク中の前記経路が、
(a)前記選択されたコネクタ・ピンに動作用電力を接続するために選択可能な、少なくとも1つの第1の経路と、
(b)前記選択されたコネクタ・ピンにデジタル信号を接続するために選択可能な、少なくとも1つの第2の経路と、
(c)前記選択されたコネクタ・ピンに電源の戻りを接続するために選択可能な、少なくとも1つの第3の経路とを含む請求項4に記載のシステム。 - 前記経路が、デジタル−アナログ変換器を有する少なくとも1つの経路を含む請求項4に記載のシステム。
- 前記経路が、アナログ−デジタル変換器を有する少なくとも1つの経路を含む請求項4に記載のシステム。
- 前記指示装置が、第1の信号を前記コントローラに出力するように前記モジュールに指示するようにプログラム可能であり、前記第1の信号が前記モジュールに入力される信号のデータ・コンテンツを、対応する前記デバイスからの前記第1のコネクタ装置の前記コネクタ・ピンのうち選択された1つに搬送する請求項1に記載のシステム。
- 前記モジュールがデジタル−アナログ変換器を含み、前記指示装置が前記コントローラからのデジタル信号の受け取りを指示し、前記信号を前記デジタル−アナログ変換器によってアナログ信号に変換させ、前記アナログ信号のコピーを前記コネクタ・ピンのうち選択された任意の1つに配置するようにプログラム可能である請求項1に記載のシステム。
- 前記モジュールがアナログ−デジタル変換器を含み、前記指示装置が、前記第1のコネクタ装置の任意の選択された接点にあるアナログ信号を検出し、前記アナログ−デジタル変換器に、前記信号をデジタル信号に変換して前記デジタル信号のコピーを前記コントローラに出力させるようにプログラム可能である請求項1に記載のシステム。
- 前記指示装置が、電源電圧を前記第1のコネクタ装置の第1の選択されたコネクタ・ピンに接続させ、電源の戻りを前記第1のコネクタ装置の第2の選択されたコネクタ・ピンに接続させるようにプログラム可能である請求項1に記載のシステム。
- 前記指示装置がマイクロプロセッサを含む請求項1に記載のシステム。
- 前記モジュールが前記電源電圧を提供するための電源を含む請求項12に記載のシステム。
- (a)少なくとも1つの制御されるデバイスと、
(b)前記少なくとも1つのデバイスの動作を指示するためのシステム・コントローラと、
(c)第1の端部を前記システム・コントローラに接続するための第1のケーブルを含む第1のケーブル装置と、
(d)前記デバイスそれぞれのための第2のケーブルを含む第2のケーブル装置であって前記第2のケーブルそれぞれが、対応する前記少なくとも1つのデバイスに接続するための第1の端部を有する第2のケーブル装置と、
(e)第1のモジュールとを含む制御システムであって、前記第1のモジュールが、
(i)前記第1のケーブルの第2の端部に接続するための第1のコネクタと、
(ii)前記第2のケーブルそれぞれの第2の端部それぞれに接続するための第2のコネクタと、
(iii)前記コントローラからの指示に応答して、複数のタイプの信号のうち任意の1つを、対応する前記第2のコネクタ上の複数の接点のうちの選択された1つを介して前記モジュールと選択された前記デバイスとの間で送信するように指示し、また、前記信号を前記コントローラと前記第1のモジュールとの間で伝送するように指示する指示装置とを含む制御システム。 - 第1のモジュールと第2のモジュールを含む構成可能なコネクタ化されたケーブル・テスト・システムであって、
(a)前記第1のモジュールが、
(i)テストされるケーブルの1つの端部に接続するための第1のコネクタと、
(ii)第1のコンピュータ装置に接続するためにケーブルの1つの端部に接続するための第2のコネクタと、
(iii)前記コンピュータ装置からのコマンド信号に応答して、前記テストされるケーブルを介して伝送するために、前記第1のモジュール内で生成された複数の信号のうち1つを前記第1のコネクタの選択された接点に印加する第1の指示装置とを含み、
(b)前記第2のモジュールが、
(i)前記テストされるケーブルの第2の端部に接続するための第3のコネクタと、
(ii)前記第1のコンピュータ装置に接続するためのケーブルの接続用の第4のコネクタと、
(iii)前記コンピュータ装置からのコマンド信号に応答して、前記第3のコネクタの接点上の任意の信号を感知し、前記テストされるケーブルの動作状態を検証するために前記第1のコンピュータ装置に接続するための前記ケーブルを介して対応するデータを前記第1のコンピュータ装置に送信する第2の指示装置とを含むシステム。 - 前記複数のタイプの信号が周波数情報を含む請求項1に記載のシステム。
- 前記周波数情報がシリアル通信を表している請求項16に記載のシステム。
- 前記周波数情報がサーボ・モータからのフィードバック情報である請求項16に記載のシステム。
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