MX2015000181A

MX2015000181A - Red de comunicacion inalambrica para control de equipo industrial en ambientes agresivos.

Info

Publication number: MX2015000181A
Application number: MX2015000181A
Authority: MX
Inventors: Daniel Dina; Kathy Lee Downie
Original assignee: Illinois Tool Works
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2015-05-08
Also published as: JP2015530926A; US20190210135A1; CA2877807C; CN104507620A; US20140048522A1; CN104507620B; EP2885100A2; BR112015002235A2; CA2877807A1; IN2014DN11087A; WO2014028656A3; KR102101525B1; EP2885100B1; MX345200B; KR20150044886A; US10286475B2; AU2013302608B2; AU2013302608A1; WO2014028656A2

Abstract

En ciertas modalidades, un sistema incluye un dispositivo de nodo maestro. El dispositivo de nodo maestro incluye circuitos de comunicación configurados para facilitar la comunicación con una unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un enlace de comunicación de largo alcance, y para facilitar la comunicación inalámbrica con uno o más dispositivos relacionados con soldadura por medio de una red de comunicación inalámbrica de corto alcance.

Description

RED DE COMUNICACIÓN INALÁMBRICA PARA CONTROL DE EQUIPO INDUSTRIAL EN AMBIENTES AGRESIVOS Referencia cruzada a solicitudes relacionadas Esta solicitud es una solicitud de patente de E.U.A. no provisional de la solicitud de patente de E.U.A. provisional No.61/684,497, titulada “Red de Comunicación Inalámbrica para el Control de Equipo Industrial en Ambientes Agresivos”, presentada el 17 de agosto de 2012, la cual se incorpora en la presente por referencia en su totalidad.

Antecedentes de la invención La invención se refiere generalmente a comunicaciones entre equipo industrial y, más específicamente, a una red de comunicación inalámbrica para el control de equipo industrial en ambientes agresivos.

Los dispositivos relacionados con soldadura, tales como los alimentadores de alambre de soldadura, sopletes de soldadura, cascos de soldadura, mandos de control de soldadura, pedales de pie para soldadura, y así sucesivamente, son operados comúnmente en lugares de soldadura que están lejos de las fuentes de energía, tales como unidades de suministro de energía de soldadura. Por ejemplo, estos lugares de soldadura remotas pueden estar hasta, o incluso más de, 91 metros de una fuente de energía. De esta manera, cables largos comúnmente son extendidos a tales lugares de soldadura lejanos, lo cual puede volverse muy problemático. Además, en ciertas aplicaciones de soldadura, tales como aplicaciones de construcción de barcos, un número de lugares de soldadura remotos pueden usarse en cualquier momento dado en áreas relativamente pequeñas, exacerbando así el problema de extender cables a estos lugares de soldadura remotos. Además, el uso de teenología de comunicación inalámbrica en tales ambientes ha probado ser problemático hasta el momento, al menos debido a consideraciones de ruido (las cuales generalmente obstaculizan la comunicación inalámbrica), consideraciones de seguridad, y así sucesivamente.

Breve descripción de la invención Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando la siguiente descripción detallada se lea con referencia a los dibujos acompañantes en los cuales caracteres iguales representan partes similares a lo largo de los dibujos, en donde: En una modalidad, un sistema incluye un dispositivo de nodo maestro. El dispositivo de nodo maestro incluye un circuito de comunicación configurado para facilitar la comunicación con una unidad de fuente de energía de soldadura por medio de un enlace de comunicación de largo alcance, y para facilitar la comunicación inalámbrica con uno o más dispositivos relacionados con soldadura por medio de una red de comunicación inalámbrica de corto alcance.

En otra modalidad, un método incluye asociar uno o más dispositivos relacionados con soldadura con una red de comunicación inalámbrica de corto alcance. El método también incluye comunicarse en forma inalámbrica entre el uno o más dispositivos relacionados con soldadura y un dispositivo de nodo maestro por medio de la red de comunicación inalámbrica de corto alcance. El método incluye además comunicarse entre el dispositivo de nodo maestro y una unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un enlace de comunicación de largo alcance.

En otra modalidad, una red de comunicación inalámbrica incluye uno o más dispositivos relacionados con soldadura. El uno o más dispositivos relacionados con soladura incluyen un alimentador de alambre de soldadura, un soplete de soldadura, un casco de soldadura, un mando de soldadura o un pedal de pie para soldadura. La red de comunicación inalámbrica también incluye una unidad de suministro de energía de soldadura configurada para transmitir energía desde una red eléctrica y energizar una operación de soldadura llevada a cabo usando el uno o más dispositivos relacionados con soldadura. La red de comunicación inalámbrica incluye además un dispositivo de nodo maestro configurado para facilitar la comunicación inalámbrica entre el uno o más dispositivos relacionados con soldadura y el dispositivo de nodo maestro por medio de una red de comunicación inalámbrica de corto alcance, para facilitar la comunicación entre el dispositivo de nodo maestro y la unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un enlace de comunicación de largo alcance, y para facilitar la comunicación entre el dispositivo de nodo maestro y la unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un cable de soldadura.

Breve descripción de los dibujos Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando la siguiente descripción detallada se lea con referencia a los dibujos acompañantes en los cuales caracteres iguales representan partes similares a lo largo de los dibujos, en donde: La figura 1 es un diagrama de una modalidad de un sistema de soldadura que puede utilizar téenicas de red de comunicación inalámbrica, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 2 es un diagrama esquemático de una modalidad del sistema de soldadura de la figura 1 , en donde muchos de los equipos y accesorios de soldadura del sistema de soldadura forman una red inalámbrica local que se comunica con la unidad de suministro de energía de soldadura asociada, la cual se puede ubicar lejos del equipo y accesorios de soldadura del sistema de soldadura, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 3 es un diagrama esquemático de una modalidad de una aplicación de soldadura que tiene una pluralidad de sistemas de soldadura en operación al mismo tiempo, cada sistema de soldadura tiene sus propias redes inalámbricas locales y unidades de suministro de soldadura asociadas, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 4 es un diagrama esquemático de un ejemplo de sistema de comunicación de un sistema de soldadura que implementa conexiones de dispositivos de comunicación externos en un extremo posterior de la unidad de suministro de energía de soldadura, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 5 es un diagrama esquemático de un ejemplo de sistema de comunicación de un sistema de soldadura que implementa conexiones de dispositivo de comunicación externa en un extremo frontal de la unidad de suministro de energía de soldadura, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 6 es un diagrama esquemático de un ejemplo de red inalámbrica local que se une a un enrutador inalámbrico de extensión de alcance, de acuerdo con la presente invención.

La figura 7 es un diagrama esquemático de un dispositivo de nodo maestro y una unidad de suministro de energía de soldadura asociadas entre sí a través de la depresión simultánea de botones de asociación respectivos en el dispositivo de nodo maestro y la unidad de suministro de energía de soldadura (o cualquier otro nodo accesorio), de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 8 es un diagrama esquemático de un ejemplo de unidad de suministro de energía de soldadura, dispositivo de nodo maestro y equipo de soldadura/dispositivo de nodo accesorio, que ilustra los circuitos internos de cada dispositivo que facilita la operación de una red inalámbrica local, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra la topología de una red tipo malla de una pluralidad de dispositivos de nodo maestro y redes inalámbricas locales asociadas (por ejemplo, celdas de soldadura) que se comunican entre sí y comparten información acerca de las capacidades mutuas, facilitando de esta manera la transmisión de datos de sensor desde una pluralidad de sensores, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

Descripción detallada de la invención Pasando a las figuras, la figura 1 es un diagrama de una modalidad de un sistema de soldadura 10 que puede utilizar téenicas de redes de comunicación inalámbrica, de acuerdo con modalidades de la presente invención. Se debe apreciar que, aunque el sistema de soldadura 10 descrito en la presente se presenta específicamente como un sistema de soldadura con arco metálico de gas (GMAW) 10, las técnicas de redes de comunicación inalámbrica actualmente descritas también se pueden usar con otros procesos de soldadura con arco (por ejemplo, FCAW, FCAW-G, GTAW, SAW, SMAW, o procesos de soldadura con arco similares). Más específicamente, como se describe en más detalle abajo, todo el equipo y accesorios usados en el sistema de soldadura 10 pueden configurarse para comunicarse de manera inalámbrica unos con otros, así como para comunicarse con sistemas de control de soldadura centralizados o distribuidos. El sistema de soldadura 10 incluye una unidad de suministro de energía de soldadura 12, un alimentador de alambre de soldadura 14, un sistema de suministro de gas 16 y un soplete de soldadura 18. La unidad de suministro de energía de soldadura 12 suministra generalmente energía al sistema de soldadura 10 y otros accesorios diferentes, y puede acoplarse al alimentador de alambre de soldadura 14 por medio de un cable de soldadura 20 así como acoplarse a una pieza de trabajo 22 usando un cable conductor 24 que tenga una abrazadera 26. En la modalidad ilustrada, el alimentador de alambre de soldadura 14 es acoplado al soplete de soldadura 18 por medio de un cable de soldadura 28 para de esta manera suministrar alambre de soldadura y energía al soplete de soldadura 18 durante la operación del sistema de soldadura 10. En otra modalidad, la unidad de suministro de energía de soldadura 12 puede acoplarse y suministrar directamente energía al soplete de soldadura 18.

En la modalidad ilustrada en la figura 1 , la unidad de suministro de energía de soldadura 12 puede incluir generalmente circuitos de conversión de energía que reciban energía de entrada proveniente de una fuente de energía de corriente alterna 30 (por ejemplo, la red eléctrica de CA, un conjunto de motor/generador, o una combinación de los mismos), acondiciona la energía de entrada, y proporcionan energía de salida de CC o CA por medio del cable de soldadura 20. De esta manera, la unidad de suministro de energía de soldadura 12 puede energizar el alimentador de alambre de soldadura 14 que, a su vez, energiza el soplete de soldadura 18, de acuerdo con las demandas del sistema de soldadura 10. El cable conductor 24 que termina en la abrazadera 26 acopla la unidad de suministro de energía de soldadura 12 a la pieza de trabajo 22 para cerrar el circuito entre la unidad de suministro de energía de soldadura 12, la pieza de trabajo 22 y el soplete de soldadura 18. La unidad de suministro de energía de soldadura 12 puede incluir elementos de circuito (por ejemplo, transformadores, rectificadores, interruptores y así sucesivamente) capaces de convertir la energía de entrada de CA en una salida positiva de electrodo de corriente continua (CCEP), salida negativa de electrodo de corriente continua (CCEN), polaridad variable de CC o una salida de CA de equilibrio variable (por ejemplo, equilibrada o desequilibrada), según lo dicten las demandas del sistema de soldadura 10 (por ejemplo, con base en el tipo de proceso de soldadura llevado a cabo por el sistema de soldadura 10, y así sucesivamente).

El sistema de soldadura 10 ilustrado incluye un sistema de suministro de gas 16 que suministra un gas protector o mezclas de gas protector al soplete de soldadura 18. En la modalidad ilustrada, el sistema de suministro de gas 16 está acoplado directamente al soplete de soldadura 18 por medio de un conducto de gas 32 que es parte del cable de soldadura 20 desde la unidad de suministro de energía de soldadura 12. En otra modalidad, el sistema de suministro de gas 16 puede en su lugar ser acoplado al alimentador de alambre de soldadura 14, y el alimentador de alambre de soldadura 14 puede regular el flujo de gas proveniente del sistema de suministro de gas 16 al soplete de soldadura 18. Un gas de protección, según se usa en la presente, puede referirse a cualquier gas o mezcla de gases que puedan proporcionarse al arco y/o pozo de soldadura para de esta manera proporcionar una atmósfera local particular (por ejemplo, proteger el arco, mejorar la estabilidad del arco, limitar la formación de óxido de metal, mejorar la humectación de las superficies de metal, alterar la química del depósito de soldadura, y así sucesivamente).

Además, en ciertas modalidades, otro equipo de soldadura y accesorios de soldadura (por ejemplo, dispositivos relacionados con soldadura) se pueden usar en el sistema de soldadura 10. Por ejemplo, en la mayoría de las aplicaciones de soldadura, un caso de soldadura 34 puede ser usado por un operador del sistema de soldadura 10. El caso de soldadura 34 proporciona protección al operador del sistema de soldadura 10, protegiendo particularmente los ojos del operador del destello asociado con el arco de soldadura durante las operaciones de soldadura. Además, en ciertas modalidades, el casco de soldadura 34 puede proporcionar retroalimentación al operador relacionada con parámetros de las operaciones de soldadura. Por ejemplo, el casco de soldadura 34 puede incluir un presentador visual interno configurado para presentar visualmente los parámetros de soldadura al operador durante las operaciones de soldadura. Además, en ciertas modalidades, un mando de control de soldadura 36 puede usarse para comunicarse entre el alimentador de alambre de soldadura 14 y el soplete de soldadura 18. El mando de control de soldadura 36 es un dispositivo que se puede usar en una aplicación de soldadura lejos de una unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada y/o alimentador de alambre de soldadura 14, pero aún proporcionar sustancialmente los mismos dispositivos de presentación visual y entrada que proporcionan la unidad de suministro de energía de soldadura 12 remota y/o el alimentador de alambre de soldadura 14. En otras palabras, el mando de control de soldadura 36 puede usarse como un panel de control remoto cuando no sea posible o práctico usar paneles de control en una unidad de suministro de energía de soldadura 12 remota y/o alimentador de alambre de soldadura 14. Además, en ciertas modalidades, un pedal de pie 38 también se puede usar en el sistema de soldadura 10. El pedal de pie 38 puede usarse para ajustar parámetros de soldadura de la unidad de suministro de energía 12 y/o el alimentador de alambre de soldadura 14. Por ejemplo, cuando un operador del sistema de soldadura 10 oprime hacia abajo el pedal de pie 38, una velocidad de alimentación de alambre de soldadura y/o corriente de soldadura proveniente del alimentador de alambre de soldadura 14 y/o la unidad de suministro de energía de soldadura 12 puede incrementarse.

El equipo y accesorios de soldadura ilustrados en la figura 1 son simplemente ejemplos y no intentan ser limitativos. Muchos otros tipos de equipo y accesorios de soldadura también se pueden usar en conjunto con el sistema de soldadura 10. Como se describe en mayor detalle abajo, todo el equipo y accesorios de soldadura usados en asociación con el sistema de soldadura 10 pueden configurarse para comunicarse de manera inalámbrica entre sí, así como para comunicarse con sistemas de control de soldadura centralizados y/o distribuidos. Más específicamente, las téenicas de redes de comunicación inalámbrica descritas aquí incluyen nodos inalámbricos inteligentes e interfaces eléctricas a equipo industrial (por ejemplo, en el ejemplo de equipo y accesorios de soldadura ilustrado en la figura 1) que se usaron para controlar y coordinar comunicaciones de comandos y datos con y entre otro equipo industrial de manera inalámbrica, de tal forma que la red de comunicación haga posible un intercambio limpio y seguro de parámetros de soldadura, así como información de trabajo y otros datos de usuario, entre el equipo industrial. Estas técnicas de redes de comunicación inalámbrica hacen posible que personal de soldadura u otro personal de equipo industrial, con poca o ninguna experiencia en áreas de teoría de comunicación, tecnología de radiofrecuencia o tecnología de información, ensamblen y operen fácilmente redes de comunicación inalámbrica que incluyen una pluralidad de diferentes equipos y accesorios, tales como el equipo y accesorios de soldadura ilustrados en la figura 1. Las técnicas de redes de comunicación inalámbrica descritas aquí hacen que sea fácil e intuitivo para el personal mencionado arriba ensamblar manualmente una red inalámbrica en el sitio de trabajo, y empezar a usar estas redes inalámbricas para llevar a cabo un control seguro y eficiente del equipo y accesorios de soldadura, así como para intercambiar información con otras partes en el taller de soldadura o en áreas lejanas del taller de soldadura.

La figura 2 es un diagrama esquemático de una modalidad del sistema de soldadura 10 de la figura 1, en donde muchos de los equipos y accesorios de soladura (por ejemplo, el alimentador de alambre de soldadura 14, el soplete de soldadura 18, el caso de soldadura 34, el mando de control de soldadura 36, el pedal de pie 38, y así sucesivamente) del sistema de soldadura 10 forman una red inalámbrica local 40 que se comunica con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada, la cual puede ubicarse remotamente (por ejemplo, hasta o excediendo 91 metros de distancia) del equipo y accesorios de soldadura del sistema de soldadura 10, de acuerdo con modalidades de la presente invención. Más específicamente, cada uno del equipo y accesorios de soldadura del sistema de soldadura 10 puede configurarse específicamente para comunicarse de manera inalámbrica con un dispositivo de nodo maestro 42 que, a su vez, se comunique con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 respectiva del sistema de soldadura 10. De esta manera, la red inalámbrica local 40 se forma como una configuración de estrella entre el dispositivo de nodo maestro 42 y el equipo y accesorios de soldadura del sistema de soldadura 10 (por ejemplo, por medio de conexiones inalámbricas locales 44), y la red local 40 se comunica en forma inalámbrica con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 respectiva a través del dispositivo de nodo maestro 42 (por ejemplo, por medio de una conexión de comunicación de largo alcance 46), que funciona como un controlador de red para la red inalámbrica local 40. Como se describe en mayor detalle abajo, en ciertas modalidades, la conexión de comunicación de largo alcance 46 puede ser una conexión de comunicación inalámbrica de largo alcance (por ejemplo, usando téenicas de comunicación inalámbrica), como la ilustrada en la figura 2. Sin embargo, en otras modalidades, la conexión de comunicación de largo alcance 46 puede ser una conexión de comunicación alámbrica de largo alcance (por ejemplo, usando técnicas de comunicación alámbricas). De hecho, en ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 puede ser configurado para comunicarse con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 tanto (o cualquiera, dependiendo de las condiciones operativas) en un modo inalámbrico como un modo alámbrico.

Se apreciará que, en cualquier escenario industrial particular, más de un sistema de soldadura 10 puede usarse en proximidad relativamente cercana entre sí. Por ejemplo, en una aplicación de construcción de barcos, varios sistemas de soldadura 10 que tengan varias unidades de suministro de energía de soldadura 12 asociadas pueden usarse en cualquier momento dado en el barco que se esté construyendo. En tal escenario, varias redes inalámbricas locales 40 pueden establecerse (por ejemplo, una para cada sistema de soldadura 10). La figura 10 es un diagrama esquemático de una modalidad de una aplicación de soldadura 48 que tiene una pluralidad de sistemas de soldadura 10 en operación al mismo tiempo, cada sistema de soldadura 10 tiene su propia red inalámbrica local 40 y unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada. Como se ilustra en la figura 3, algunos de los sistemas de soldadura 10 pueden tener sus respectivas unidades de suministro de energía de soldadura 12 ubicadas dentro de la zona de cobertura inalámbrica local (por ejemplo, dentro de aproximadamente 6-8 metros, en ciertas modalidades) de la red inalámbrica local 40 respectiva, mientras que muchos otros sistemas de soldadura 10 pueden tener sus respectivas unidades de suministro de energía de soldadura 12 ubicadas fuera de la zona de cobertura inalámbrica local de la red inalámbrica local 40 respectiva. Además, muchas de las zonas de cobertura inalámbrica local de las redes inalámbricas locales 40 pueden superponerse. Como se describe en más detalle abajo, las téenicas de redes de comunicación inalámbrica presentadas en la presente resuelven cualquier problema que pudiera originarse con respecto a esta cobertura inalámbrica superpuesta.

La figura 4 es un diagrama esquemático de un ejemplo de sistema de comunicación 50 de un sistema de soldadura 10 que implementa conexiones de dispositivo de comunicación externa en un extremo posterior de la unidad de suministro de energía de soldadura 12, y la figura 5 es un diagrama esquemático de un ejemplo de sistema de comunicación 50 de un sistema de soldadura 10 que implementa conexiones de dispositivos de comunicación externos en un extremo frontal de la unidad de suministro de energía de soldadura 12, de acuerdo con modalidades de la presente invención. El sistema de comunicación 50 descrito aquí especifica una red inalámbrica local 40 configurada como una configuración de estrella específica, y formada por un controlador de red (es decir, el dispositivo de nodo maestro 42) y varios dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 (por ejemplo, el alimentador de alambre de soldadura 14, el soplete de soldadura 18, el caso de soldadura 34, el mando de control de soldadura 36, el pedal de pie 38, y así sucesivamente) ubicados dentro de una distancia razonablemente corta unos de otros. Por ejemplo, la distancia razonablemente corta puede ser aproximadamente 6-8 metros desde el dispositivo de nodo maestro 42 y, en ciertas modalidades, puede estar en un intervalo de aproximadamente 3 metros a alrededor de 15 metros del dispositivo de nodo maestro 42, en un intervalo de aproximadamente 4.6 metros a aproximadamente 12 metros del dispositivo de nodo maestro 42, en un intervalo de aproximadamente 6 metros a aproximadamente 9 metros del dispositivo de nodo maestro 42 o cualquier otro intervalo adecuado. El tamaño físico (por ejemplo, alcance de transmisión inalámbrica) de la red inalámbrica local 40 no necesariamente es fijo, ni tampoco es un requisito absoluto para la operación adecuada de la red inalámbrica local 40. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el alcance operativo (por ejemplo, transmisión inalámbrica) de la red inalámbrica local 40 puede ser un parámetro del dispositivo de nodo maestro 42, que se puede ajustar automáticamente por el dispositivo de nodo maestro 42 para proporcionar calidad de enlace de comunicación inalámbrica óptima. Aunque no sea un parámetro fijo o un requisito absoluto para la operación de la red inalámbrica local 40, entre más corta la distancia (por ejemplo, el alcance operativo inalámbrico) de la red inalámbrica local 40, más probable es que la integridad del enlace de comunicación inalámbrica permanezca relativamente alta. Por ejemplo, ondas de radiofrecuencia (RF) que viajen a distancias más cortas generalmente mantendrán integridad de enlace de comunicación superior. Además, distancias de comunicación más cortas de la red inalámbrica local 40 pueden mejorar todavía más la seguridad de la red inalámbrica local 40, así como asegurar que otras redes inalámbricas locales 40 no interfieran potencialmente unas con otras.

El tráfico de comunicaciones desde cada equipo/dispositivo de nodo accesorio 52 es enviado al dispositivo de nodo maestro 42, el cual actúa como un enrutador y controlador de priorización, y el cual finalmente enruta los mensajes correctos en el orden adecuado a sus destinos finales, como se ilustra en las figuras 4 y 5. Más específicamente, en ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 se comunica con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 del sistema de soldadura 10 por medio de un enlace de comunicación de radiofrecuencia (RF) como la conexión de comunicación de largo alcance 46. De esta manera, el dispositivo de nodo maestro 42 puede comunicarse con la unidad de suministro de energía de soldadura 12, la cual se puede ubicar a distancias de hasta, o excediendo, 91 metros del dispositivo de nodo maestro 42, sin usar comunicación alámbrica. Sin embargo, en ciertas modalidades, los cables de soldadura 20, 28 (o conexiones de enlace digital dedicadas) se pueden usar como canales de comunicación de respaldo en caso de que las condiciones no permitan comunicación sobre la conexión de comunicación de largo alcance 46 entre el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada.

En ciertas modalidades en las que el alimentador de alambre de soldadura 14 se usa cerca de la red inalámbrica local 40 y lejos de la unidad de suministro de energía de soldadura 12, el dispositivo de nodo maestro 42 puede ser conectado en el extremo del cable de soldadura 20 ilustrado en la figura 1 cerca de, por ejemplo, el alimentador de alambre de soldadura 14. De manera similar, en ciertas modalidades en las que el alimentador de alambre de soldadura 14 se usa lejos de la red inalámbrica local 40 (por ejemplo, cerca de la unidad de suministro de energía de soldadura 12), el dispositivo de nodo maestro 42 puede ser conectado en el extremo del cable de soldadura 28 ilustrado en la figura 1 (o un cable de comunicación digital dedicado) cerca de, por ejemplo, el soplete de soldadura 18. Como se describió arriba, el dispositivo de nodo maestro 42 es un dispositivo inalámbrico que está asociado con la red inalámbrica local 40 y, a través de su colocación física cercana a las operaciones de soldadura, hace posible que un enlace de alcance relativamente largo a la unidad de suministro de energía de soldadura 12 se extienda o se haga cubrir áreas normalmente bloqueadas por obstrucciones físicas tales como paredes de metal o concreto denso, montículos de suciedad y así sucesivamente. La conexión de comunicación de largo alcance 46 (por ejemplo, un enlace de comunicación RF, en ciertas modalidades) se considera un enlace especial con la red inalámbrica local 40 debido a las restricciones físicas puestas en éste, tal como la distancia de viaje de señal relativamente larga, posible pérdida de línea de visión RF, reflexiones excesivas causadas por efectos de varias trayectorias, potencia de transmisión RF relativamente baja, y así sucesivamente.

La red inalámbrica local 40 que es ensamblada por el usuario será segura en la medida en que sólo equipo y accesorios con las credenciales adecuadas y que tengan información de “intención de uso” sincronizada se permitan “asociar" con la red inalámbrica local 40. Además, el dispositivo de nodo maestro 42 permite controlar sólo una unidad de suministro de energía de soldadura 12. En ciertas modalidades, los destinos finales para datos de control y comunicación originados en la red inalámbrica local 40 son los diferentes dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52. Por ejemplo, como se ilustra en las figuras 4 y 5, la unidad de suministro de energía de soldadura 12 permite que un operador que trabaje dentro del área de cobertura de la red inalámbrica local 40 controle la unidad de suministro de energía de soldadura 12, así como lea parámetros operativos (por ejemplo, ajuste de voltaje y amperaje, estado encendido/apagado de contacto, y así sucesivamente) provenientes de la unidad de suministro de energía de soldadura 12. En la unidad ilustrada en la figura 4, la unidad de suministro de energía de soldadura 12 puede proporcionar acceso para datos provenientes de la red inalámbrica local que serán transferidos a ubicaciones remotas en la Internet 54 (por ejemplo, a almacenaje en nube, por ejemplo) a través de varias interfaces de hardware (por ejemplo, un “extremo posterior” de la unidad de suministro de energía de soldadura 12) tales como, pero no limitadas a, comunicaciones de red celular 56, acceso WiFi 58, una conexión a Ethernet alámbrica 60 (por ejemplo, una red de área local (LAN)), un sistema de posicionamiento global (GPS) 62, y así sucesivamente.

La red inalámbrica local 40, a través de la implementación de características de seguridad especiales descritas aquí, se conecta a lo que se denomina “extremo frontal” de la unidad de suministro de energía de soldadura 12 u otro equipo industrial que será controlado, por la red inalámbrica local 40. El acceso al extremo frontal permite un control total del suministro de energía y cierre de las interfaces de usuario normales (por ejemplo, en la unidad de suministro de energía de soldadura 12) para asegurar así seguridad para el personal. La filosofía de control es que puede haber sólo un controlador humano del equipo y accesorios de soldadura (por ejemplo, el dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52) asociado con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 en cualquier momento. La red inalámbrica local 40 implementa varias características de seguridad para evitar el acceso no autorizado a la red inalámbrica local 40, y de esta manera al extremo frontal del dispositivo que esté siendo controlado (por ejemplo, la unidad de suministro de energía de soldadura 12).

La transferencia de datos desde el extremo frontal de la unidad de suministro de energía de soldadura 12 hasta el “extremo posterior” de la unidas 12 (a través de la cual comunicaciones hacia/desde la unidad de suministro de energía de soldadura 12 son hechas), y viceversa, se puede controlar a través de un firewall de seguridad privada (por ejemplo, dentro de la unidad de suministro de energía de soldadura 12) que esté diseñado para satisfacer todas las necesidades de seguridad de equipo y acceso autorizado de los datos generados en la red inalámbrica local 40. En situaciones en las que la unidad de suministro de energía de soldadura 12 no implemente una conexión de extremo posterior a redes (públicas) externas (véase, por ejemplo, figura 5), un método para proporcionar una pasarela en el extremo frontal (por ejemplo, de la unidad de suministro de energía de soldadura 12) permite acceso a Internet 54 (por ejemplo, almacenamiento eh nube, u otro sistema de control centralizado y/o distribuido). De esta manera, en caso de que la unidad de suministro de energía de soldadura 12 no posea el hardware y/o software requerido para implementar conectividad de extremo posterior al Internet 54, un dispositivo de pasarela especial puede Implementarse que proporcione las conexiones. Por ejemplo, este tipo de conectividad puede implementarse en un dispositivo tipo llave electrónica 64, el cual puede implementar tanto la funcionalidad de extremo frontal como la funcionalidad de extremo posterior cuando se conecte a cualquiera o todas de las comunicaciones de red celular 56, el acceso a WiFi 58, la conexión a Ethernet alámbrica 60, el GPS 62, y así sucesivamente. Este dispositivo tipo llave electrónica 64 puede enchufarse en un conector fácilmente accesible en la unidad de suministro de energía de soldadura 12, permitiendo al dispositivo tipo llave electrónica 64 extraer la energía necesaria para el mantenimiento de tiempo completo de los diferentes enlaces de comunicación. Adecuadamente, otras unidades de suministro de energía de soldadura 12 más viejas ya en el campo pueden retroajustarse con este dispositivo tipo llave electrónica 64, permitiéndoles proporcionar control inteligente de la unidad de suministro de energía de soldadura 12, además de acceso de datos a la Internet 54. En otras palabras, las conexiones de nodo inalámbrico provenientes de la unidad de suministro de energía de soldadura 12 pueden ser ya sea integradas en la unidad de suministro de energía de soldadura 12 o soportadas como un dispositivo tipo llave electrónica 64, el cual puede ser enchufado en algún conector de puerto de acceso ¡mplementado en la unidad de suministro de energía de soldadura 12.

El dispositivo de nodo maestro 42 es un dispositivo que mantiene una conexión de comunicación de relativamente largo alcance (por ejemplo, hasta, o incluso excediendo, 91 metros de longitud) con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 del sistema de soldadura 10 de tal manera que la integridad de datos del enlace entre los dos sea relativamente alta, proporcionando al mismo tiempo modos de operación seguros contra fallas. El dispositivo de nodo maestro 42 también controla la red inalámbrica local 40 formada por los diferentes dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que han sido exitosamente asociados con la red inalámbrica local 40, y mantiene calidad de servicio de enlace relativamente alta (LQS) con aquellos dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52. La conexión de comunicación de largo alcance 46 entre el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 puede ser un enlace RF o comunicación digital cableada de un modo de "señalización diferencial” tal como, pero no limitado a, RS-485, RS-422, RS-644 y otros.

En ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 puede ubicarse físicamente dentro o adyacente a los recintos de cualquiera de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 ilustrados en las figuras 4 y 5. En otras palabras, en ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 puede implementarse en el alimentador de alambre de soldadura 14, en el soplete de soldadura 18, en el caso de soldadura 34, en el mando de control de soldadura 36, en el pedal de pie 38, y así sucesivamente. Por ejemplo, como se describió arriba, el alimentador de alambre de soldadura 14 alimenta alambre de soldadura de varios tipos y tamaños al soplete de soldadura 18 para lograr el acto de soldadura. Los alimentadores de alambre típicamente toman su entrada de suministros de energía de soldadura, tales como la unidad de suministro de energía de soldadura 12, y producen velocidades de alimentación de alambre de soldadura relativas a la energía que se está suministrando a través de los cables de soldadura (por ejemplo, los cables de soldadura 20, 28 ilustrados en la figura 1) a un soplete de soldadura (por ejemplo, el soplete de soldadura 18). En ciertas modalidades, la funcionalidad del dispositivo de nodo maestro 42 puede implementarse dentro de un recinto (por ejemplo, alojamiento) del alimentador de alambre de soldadura 14.

Como otro ejemplo, como se describió arriba, el casco de soldadura 34 es un dispositivo que es usado en la cabeza de un operador del sistema de soldadura 10, y el cual protege los ojos del operador de los rayos ultravioleta (UV) y fragmentos generados durante el proceso de soldadura. El caso de soldadura 34 también puede proporcionar datos al operador (por ejemplo, a través del uso de un panel de presentación visual u otras luces indicadoras dentro del casco de soldadura 34) relacionados con los parámetros de soldadura actualmente establecidos en la unidad de suministro de energía de soldadura 12, tales como voltaje, corriente, estado de cierre de contacto, y así sucesivamente. El casco de soldadura 34 también puede enviar datos a la unidad de suministro de energía de soldadura 12, en donde los datos son generados por el operador (por ejemplo, a través de la activación de botones, teclados y otros elementos de interfaz de usuario en el casco de soldadura 34). En ciertas modalidades, la funcionalidad del dispositivo de nodo maestro 42 puede implementarse dentro del casco de soldadura 34.

Como un ejemplo más, como se describió arriba, el mando de control de soldadura 36 es comúnmente un dispositivo manual accionado por baterías con un presentador visual de gráficos o presentador visual de 7 segmentos que proporciona una interfaz de usuario, permitiendo al operador observar los parámetros y ajustes de soldadura de la unidad de suministro de energía de soldadura 12 (y, en ciertas modalidades, el alimentador de alambre de soldadura 14), así como enviar comandos a la unidad de suministro de energía de soldadura 12 (y, en ciertas modalidades, al alimentador de alambre de soldadura 14) para operar en varios modos. En ciertas modalidades, el mando de control de soldadura 36 tiene varios botones de control que permiten al operador controlar la unidad de suministro de energía de soldadura 12. Además, otra información proveniente de los diferentes dispositivos de equipo de SQldadura/nodo accesorio 52 de la red inalámbrica local 40 se puede presentar visualmente en el mando de control de soldadura 36 y/o enviarse desde el mando de control de soldadura 36 a otros dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 de la red inalámbrica local 40. En ciertas modalidades, la funcionalidad del dispositivo de nodo maestro 42 puede incrementarse dentro del mando de control de soldadura 36.

Como un ejemplo más, como se describió arriba, el pedal de pie 38 es un dispositivo ubicado en el piso que permite al operador del sistema de soldadura 10 presionar su plataforma superior para de esta manera señalizar a la unidad de suministro de energía de soldadura 12 (y, en ciertas modalidades, el alimentador de alambre de soldadura 14) ciertos ajustes del voltaje, corriente, estado del contactor y así sucesivamente. En ciertas modalidades, la funcionalidad del dispositivo de nodo maestro 42 puede implementarse dentro del cuerpo del pedal de pie 38. Además, en ciertas modalidades, la funcionalidad del dispositivo de nodo maestro 42 puede implementarse dentro del cuerpo del soplete de soldadura 18.

Como se ilustra en las figuras 4 y 5, la red inalámbrica local 40 también puede incluir una pluralidad de sensores 66 que, en ciertas modalidades, pueden ser dispositivos RF accionados por batería que se pueden comunicar con un dispositivo de nodo maestro 42 cercano. Los sensores 66 pueden enviar datos a través de un dispositivo de nodo maestro 42 de tal manera que los datos puedan ser subidos a la Internet 54. En ciertas modalidades, los sensores 66 en realidad pueden incluso no estar asociados con las operaciones de la red inalámbrica local 40 particular. En otras palabras, ciertos sensores 66 pueden no usarse para controlar la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada con el dispositivo de nodo maestro 42 a través de la cual los sensores 66 se comunican. Sin embargo, los sensores 66 pueden no obstante ubicarse para usar la red inalámbrica local 40 y asociarse libremente con cualquier red inalámbrica local 40 para de esta manera permitir que su carga útil de datos sea transportada a un destino específico (por ejemplo, almacenamiento en nube u otro sistema de control centralizado y/o distribuido). En otras palabras, los dispositivos de nodo maestro 42 pueden usarse para hacer posible comunicación de datos de los sensores 66 no obstante de si los sensores 66 son parte del sistema de soldadura 10 que se usa para operaciones de soldadura, y no requieren ningún medio de asociación manual para unirse a una red inalámbrica local 40.

En ciertas situaciones que usen una conexión de comunicación inalámbrica de largo alcance 46, las distancias entre el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 que esté siendo controlada pueden ser más largas que las ondas RF (u otras señales inalámbricas) del dispositivo de nodo maestro 42 pueden viajar sin pérdida de integridad (o aceptable). De esta manera, en estos casos, un enrutador inalámbrico de extensión de alcance 68 puede usarse para puentear el espacio entre el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada. La figura 6 es un diagrama esquemático de un ejemplo de red inalámbrica local 40 que se conecta a un enrutador inalámbrico de extensión de alcance 68, de acuerdo con la presente invención. Al igual que con los dispositivos de nodo maestro 42, un alcance ideal de los enrutadores in alámbricos de extensión de alcance 68 puede ser aproximadamente 91 metros, y si la distancia entre el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada es sustancialmente mayor que 91 metros, un enrutador inalámbrico de extensión de alcance 68 puede ubicarse entre el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada.

En ciertas modalidades, como se describe en mayor detalle abajo, las asociaciones entre un dispositivo de nodo maestro 42 y los diferentes dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 de la red inalámbrica local 40 se forman cuando el operador del sistema de soldadura 10 mantiene dos dispositivos en cercana proximidad (por ejemplo, dentro de aproximadamente 0.6 metro) y oprime simultáneamente botones “asociar” en cada dispositivo. Por ejemplo, la figura 7 es un diagrama esquemático de un dispositivo de nodo maestro 42 y una unidad de suministro de energía de soldadura 12 que están asociados entre sí a través de la depresión simultánea de botones de asociación 70 respectivos en el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 (o cualquier otro nodo accesorio) de acuerdo con modalidades de la presente invención. Aunque se ilustran como siendo botones 70, en ciertas modalidades se puede usar cualquier medio adecuado (por ejemplo, mecanismo de sincronización) para iniciar manualmente la asociación de los dispositivos, siempre y cuando el mecanismo de sincronización transmita adecuadamente los deseos del operador de soldadura para unir los dispositivos en una red de control y comando (por ejemplo, la red inalámbrica local 40). Los diferentes dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 también incluyen medios similares para iniciar manualmente la asociación de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 con el dispositivo de nodo maestro 42. Así, el procedimiento de asociación acepta el deseo de un usuario por formar la red inalámbrica local 40, que una vez formada se usará durante la duración de una cesión de redes para controlar y monitorear la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada con el dispositivo de nodo maestro 42. Una vez que la red inalámbrica local 40 es establecida, dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 adicionales pueden añadirse a la red inalámbrica local 40 al repetir el procedimiento de asociación entre el dispositivo de nodo maestro 42 y los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 adicionales.

El dispositivo de nodo maestro 42 mantiene un seguimiento de y controla todos los aspectos de la comunicación entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 asociados con la red inalámbrica local 40 del dispositivo de nodo maestro 42 hasta que haya ocurrido una sesión de control. La conclusión de una sesión de control puede lograrse de varias maneras. Por ejemplo, una sesión de control puede concluirse cuando el dispositivo de nodo maestro 42 se ha retirado de la red inalámbrica local 40. Como un ejemplo, si el dispositivo de nodo maestro 42 no ha recibido o transmitido una señal de control hacia o desde la red inalámbrica local 40 durante un periodo de tiempo específico (por ejemplo, aproximadamente 5 segundos en ciertas modalidades), la sesión de control de la red inalámbrica local 40 puede concluirse. Esta condición se puede presentar si el dispositivo de nodo maestro 42 es apagado, o si se evita a través de cualquier medio que el dispositivo de nodo maestro 42 se comunique con sus dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 asociados. En ciertas modalidades, en ausencia de “latidos” válidos (es decir, comunicaciones ya sea hacia o desde el dispositivo de nodo maestro 42), cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 se disociará a sí mismo de la red inalámbrica local 40, establecerá su función correspondiente a estado inactivo e ingresará en modo de reposo o sueño. Este mecanismo de latido puede regresar inteligentemente la unidad de suministro de energía de soldadura 12 a una condición segura si el enlace de comunicación entre el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 es interrumpido. Otra situación en la que la sesión de control puede concluir es cuando la unidad de suministro de energía de soldadura 12 “desaparezca” de la red inalámbrica local 40 con la cual estuvo asociada, tal como cuando el dispositivo tipo especial de interfaz 64 haya sido retirado del conector de puerto de acceso de la unidad de suministro de energía de soldadura 12, o cuando la unidad de suministro de energía de soldadura 12 haya sido retirada de una fuente de energía (con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 no teniendo acceso a una fuente de energía de respaldo alternativa). En ciertas modalidades, si el dispositivo de nodo maestro 42 observa que la unidad de suministro de energía de soldadura 12 no es accesible durante un periodo de tiempo especificado (por ejemplo, aproximadamente 5 segundos en ciertas modalidades), el dispositivo de nodo maestro 42 puede determinar que la sesión de control de la red inalámbrica local 40 ha concluido, diasociar los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 asociados de la red inalámbrica local 40, cerrar la sesión de redes, y ponerse a sí mismo en un modo de reposo o sueño.

Una vez que se establece una red inalámbrica local 40, comandos y mensajes pueden ser enviados a la unidad de suministro de energía de soldadura 12 desde el dispositivo de nodo maestro 42, tales mensajes originándose ya sea en el dispositivo de nodo maestro 42 o en los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 asociados. Comandos y mensajes recibidos por el dispositivo de nodo maestro 42 desde los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 asociados son empaquetados, combinados en un tamaño de datos óptimo y velocidad de paquetes, y luego ya sea almacenados temporalmente o enviados inmediatamente por el dispositivo de nodo maestro 42 a la unidad de suministro de energía de soldadura 12. Cada comunicación es recibida por el receptor, y verificada para integridad usando sumas de verificación, firmas de seguridad AES (estándar de encripción avanzada), y así sucesivamente.

Por lo tanto, la red inalámbrica local 40 implementa teenicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica para controlar y coordinar comunicaciones de comandos y datos entre varias piezas de equipo industrial (por ejemplo, los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52). Más específicamente, la red inalámbrica local 40 incluye nodos inalámbricos inteligentes con interfaces eléctricas a equipo industrial, tales como los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12. Las técnicas de comunicación inalámbrica descritas en la presente permiten la reutilización de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 por otro personal en otros lugares una vez que se complete un trabajo al disasociar la red inalámbrica local 40 anterior y reprogramar manualmente los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 como los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 de la nueva red inalámbrica local 40 a través de los métodos simples e intuitivos descritos en la presente.

Además, las técnicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas aquí proporcionan robustez de red mejorada. Por ejemplo, las técnicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas en la presente permiten que varias redes inalámbricas locales 40 sean operadas dentro del intervalo RF de cada una sin que ocurra daño o interrupción en redes inalámbricas adyacentes (por ejemplo, otras redes inalámbricas locales 40). En particular, la arquitectura es robusta y lo suficientemente inteligente como para manejar una multitud de redes de control y comunicación inalámbricas en un taller de soldadura de una instalación de fabricación industrial. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42, después de establecer una nueva red inalámbrica local 40, escaneará todos los canales en el intervalo de frecuencias ISM (banda industrial científica y médica) buscando otros dispositivos de nodo maestro 42 que operen en redes inalámbricas locales 40 adyacentes. Si un dispositivo de nodo maestro 42 adyacente es encontrado usando el mismo canal ISM, el dispositivo de nodo maestro 42 que escanea investigará la posibilidad de mover su propia red inalámbrica local 40 a otro canal, y comunicar esa información a los demás dispositivos de nodo maestro 42 que hayan sido detectados en las inmediaciones.

Además, las téenicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas aquí proporcionan métodos mejorados para manejar la interferencia de otros nodos inalámbricos que operen en la banda ISM sin licencia, tales como WiFi, Bluetooth o radios Zigbee, o fuentes de ruido generales tales como otras unidades de suministro de energía de soldadura 12 que operen en las inmediaciones. Este ruido de soldadura tiene el potencial de generar grandes picos de energía RF en bandas de frecuencias que se superponen a la banda ISM. El dispositivo de nodo maestro 42, después de establecer una nueva red inalámbrica local 40, escaneará todos los canales en la banda ISM buscando fuentes de ruido. Si se detectan fuentes de ruido en el canal ISM actualmente usado por el dispositivo de nodo maestro 42, el dispositivo de nodo maestro 42 investigará otros canales ISM para moverse, y cuando un canal ISM adecuado haya sido encontrado, el dispositivo de nodo maestro 42 reprogramará todos sus dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 asociados al nuevo número de canal ISM. En ciertas modalidades, una verificación recursiva puede intentarse continuamente para encontrar el canal ISM más libre de ruido disponible.

Además, las téenicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas en la presente proporcionan optimización de energía mejorada de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52. Por ejemplo, las técnicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas en la presente permiten operación de bajo consumo de energía y tiempos de despertar programables para dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 ensamblados en la red inalámbrica local 40. Los parámetros de sincronización relacionados con al energización de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 se determina con base en la necesidad del operador de ancho de banda y capacidad de respuesta, balanceados alrededor de una función de energía de batería disponible. Cada dispositivo de nodo maestro 42 determina las necesidades de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 asociados con éste, y lleva a cabo manejo de energía en los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que soliciten soporte. Los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que necesiten que su energía sea manejada por el dispositivo de nodo maestro 42 pueden ser puestos en modo de sueño con un temporizador de despertar programado para un periodo de tiempo que aún permita el tiempo de respuesta mínimo requerido por los parámetros de red para comunicación adecuada y latencia de respuesta aceptable. Si la latencia requerida es 0 (o instantánea), a ninguno de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en la red inalámbrica local 40 se le permitirá entrar en modo de sueño.

Una vez programados con una hora de despertar, cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que solicite manejo de energía puede ser puesto en un “modo de sueño profundo” para el periodo de tiempo predefinido. Cuando transcurre detenido de sueño, el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 se despierta y es capaz de responder a un mensaje de reconocimiento de latido que sea enviado desde el dispositivo de nodo maestro 42. Cuando los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 son disociados de la red inalámbrica local 40, son programados para entrar en el modo de sueño profundo, del cual sólo despertarán cuando un operador intente asociarlos en una nueva red inalámbrica local 40.

En ciertas modalidades, las téenicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas en la presente pueden proporcionar adicionalmente un método “adaptivo” para determinar cuándo verificar fuentes de ruido en diferentes canales de radio con base en historial y promedios de tiempo acumulados como resultado de la operación continua en un sitio de trabajo dado. El uso de las técnicas adaptivas hace posible que el dispositivo de nodo maestro 42 maximice la vida de la batería de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 al entender y predecir cuándo sea más probable que tengan que ser empleadas contramedidas de mitigación de ruido.

Además, las técnicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas en la presente proporcionan asociación y seguridad mejoradas de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 dentro de una red inalámbrica local 40 dada. Por ejemplo, las técnicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas en la presente hacen posible que los trabajadores en entornos industriales, tales como soldadores en un entorno de fabricación industrial, asocien diferentes dispositivos de equipo industrial (por ejemplo, los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 descritos en la presente) simplemente al ponerlos en cercana proximidad unos con otros y al oprimir simultáneamente botones de asociación 70 en ambos dispositivos, formando una red de control de comunicación segura (por ejemplo, la red inalámbrica local 40). Dispositivos adicionales (por ejemplo, los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 descritos en la presente) pueden entonces ser añadidos a la red inalámbrica local 40 al asociarlos con el dispositivo de nodo maestro 42.

Además, las téenicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas aquí proporcionan información de sensor de red que será recolectada y distribuida según se requiera. Por ejemplo, las técnicas de establecimiento de redes de comunicación inalámbrica descritas en la presente permiten que nodos sensores (por ejemplo, los sensores 66) en entornos industriales se asocien con cualquier red inalámbrica local 40 cercana, permitiendo el transporte de datos de sensor a un supervisor local, a almacenamiento en nube, a sistemas de control centralizados y/o distribuidos, y así sucesivamente. Los sensores 66 que han sido programados con una dirección IP de un destino final pueden solicitar acceso a ese lugar desde cualquier red inalámbrica local 40 cercana, y estas redes inalámbricas locales 40 permitirán (a través del mapeo inteligente de sus capacidades y capacidades de otras redes cercanas) que los datos sensores sean reenviados hasta su destino final. En ciertas modalidades, los sensores 66 no destruirán sus datos locales (por ejemplo, si retención de datos infinita no ha sido habilitada) hasta que reciban un reconocimiento seguro del destino final que los datos de sensor recibieron y no se corrompe de ninguna manera.

La figura 8 es un diagrama esquemático de un ejemplo de unidad de suministro de energía de soldadura 12, dispositivo de nodo maestro 42 y dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 (por ejemplo, el alimentador de alambre de soldadura 14, el soplete de soldadura 18, el caso de soldadura 34, el mando de control de soldadura 36, el pedal de pie 38, y así sucesivamente), que ilustra los circuitos internos de cada dispositivo que facilitan la operación de una red inalámbrica local 40, de acuerdo con modalidades de la presente invención. Por ejemplo, como se ilustra en la figura 8, el dispositivo de nodo maestro 42 incluye circuitos de comunicación inalámbrica 72 configurados para facilitar la comunicación inalámbrica con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 por medio de un enlace de comunicación inalámbrica de largo alcance (por ejemplo, la conexión de comunicación de largo alcance 46 ilustrada en las figuras 2-5), y para facilitar la comunicación inalámbrica con uno o más dispositivos relacionados con soldadura (por ejemplo, los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52) por medio de una red de comunicación inalámbrica de corto alcance (por ejemplo, las conexiones inalámbricas locales 44 de la red inalámbrica local 40). Como se apreciará, la unidad de suministro de energía de soldadura 12 también incluye circuitos de comunicación inalámbrica 72 configurados para facilitar la comunicación inalámbrica con el dispositivo de nodo maestro 42 por medio del enlace de comunicación inalámbrica de largo alcance (por ejemplo, la conexión de comunicación de largo alcance 46 ilustrada en las figuras 2-5). Además, los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 también incluyen circuitos de comunicación inalámbrica 72 configurados para facilitar la comunicación inalámbrica con el dispositivo de nodo maestro 42 por medio de la red de comunicación inalámbrica de corto alcance (por ejemplo, las conexiones inalámbricas locales 44 de la red inalámbrica local 40).

Como se describió arriba, en ciertas modalidades, el enlace de comunicación inalámbrica de largo alcance (por ejemplo, la conexión de comunicación de largo alcance 46 ilustrada en las figuras 2-5) entre la unidad de suministro de energía de soldadura 12 y el dispositivo de nodo maestro 42 puede formarse como un enlace de comunicación RF, y la red de comunicación inalámbrica de corto alcance (por ejemplo, las conexiones inalámbricas locales 44 de la red inalámbrica local 40) entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y el dispositivo de nodo maestro 42 pueden utilizar similarmente téenicas de comunicación RF. De esta manera, en ciertas modalidades, los circuitos de comunicación inalámbrica 72 de los dispositivos pueden incluir circuitos de comunicación RF, tales como transmisores y sensores RF. Sin embargo, en otras modalidades, cualquier medio adecuado para comunicarse inalámbricamente entre la unidad de suministro de energía de soldadura 12 y el dispositivo de nodo maestro 42 y entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y el dispositivo de nodo maestro 42 puede ser utilizado.

Como se describió arriba, los circuitos de comunicación inalámbrica 72 del dispositivo de nodo maestro 42 y los circuitos de comunicación inalámbrica 72 de la unidad de suministro de energía de soldadura 12 pueden configurarse para establecer y utilizar el enlace de comunicación inalámbrica de largo alcance (por ejemplo, la conexión de comunicación de largo alcance 46 ilustrada en las figuras 2-5) entre la unidad de suministro de energía de soldadura 12 y el dispositivo de nodo maestro 42 a un alcance de transmisión de aproximadamente 91 metros. Sin embargo, en otras modalidades, el alcance de transmisión del enlace de comunicación inalámbrica de largo alcance (por ejemplo, la conexión de comunicación de largo alcance 46 ilustrada en las figuras 2-5) entre la unidad de suministro de energía de soldadura 12 y el dispositivo de nodo maestro 42 puede exceder los 91 metros mencionados previamente aquí.

Además, como se describió arriba, los circuitos de comunicación inalámbrica 72 del dispositivo de nodo maestro 42 y los circuitos de comunicación inalámbrica 72 de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 pueden configurarse para establecer y utilizar la red de comunicación inalámbrica de corto alcance (por ejemplo, las conexiones inalámbricas locales 44 de la red inalámbrica local 40) entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y el dispositivo de nodo maestro 42 a un alcance de transmisión de aproximadamente 6-8 metros desde el dispositivo de nodo maestro 42. Sin embargo, en otras modalidades, el alcance de transmisión de la red de comunicación inalámbrica de corto alcance (por ejemplo, las conexiones inalámbricas locales 44 de la red inalámbrica local 40) entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y el dispositivo de nodo maestro 42 pueden estar en un alcance de aproximadamente 3 metros a alrededor de 15 metros del dispositivo de nodo maestro 42, en un alcance de aproximadamente 4.5 metros a aproximadamente 6 metros desde el dispositivo de nodo maestro, en un alcance de aproximadamente 6 metros a aproximadamente 9 metros desde el dispositivo de nodo maestro 42, o cualquier otro alcance adecuado. En general, las conexiones inalámbricas locales 44 de la red inalámbrica local 40 se crean al reducir la energía de los circuitos de comunicación inalámbrica 72 de tal manera que no irradien demasiado lejos, desperdiciando así energía e interfiriendo potencialmente con otros dispositivos cercanos.

Además, como se ilustra en la figura 8, en ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 incluyen circuitos de comunicación alámbrica 74 configurados para facilitar comunicación digital alámbrica (por ejemplo, comunicación de cables de soldadura (WCC), así como otras formas de comunicación digital alámbrica) con la unidad de suministro de energía de soldadura 12 por medio de un cable de soldadura (por ejemplo, los cables de soldadura 20, 28) u otro enlace de comunicación digital alámbrica ya sea como un modo de comunicación primario, o cuando la comunicación sobre el enlace de comunicación inalámbrica de largo alcance (por ejemplo, la conexión de comunicación de largo alcance 46 ilustrada en las figuras 2-5) entre la unidad de suministro de energía de soldadura 12 y el dispositivo de nodo maestro 42 no se permita (por ejemplo, durante la interrupción temporal de la conexión de comunicación de largo alcance 46), o ambos.

Asociación v seguridad de red Además, como se ilustra en la figura 8, el dispositivo de nodo maestro 42 incluye un circuito de asociación/seguridad de red 76 para facilitar la asociación de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 con el dispositivo de nodo maestro 42, así como para asegurar que los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52, el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada operen de manera segura entre sí al, por ejemplo, evitar acceso no autorizado a la red inalámbrica local 40 formada entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y el dispositivo de nodo maestro 42.

Como se describió arriba, el tráfico de comunicaciones desde cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 es enviado al dispositivo de nodo maestro 42, el cual actúa como un enrutador y controlador de priorización, y el cual finalmente enruta los mensajes correctos al destino final como se muestra en las figuras 4 y 5. La red inalámbrica local 40 que se forma entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y el dispositivo de nodo maestro 42 será segura en la medida en que sólo dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que tengan credenciales adecuadas (por ejemplo, que indique que el dispositivo es un dispositivo autorizado y certificado adecuado para usarse con el dispositivo de nodo maestro 42) y que hayan sido sincronizados con base en la entrada de “intención de usuario” (por ejemplo, al oprimir mecanismos de sincronización, tales como los botones de asociación 70 descritos arriba) se permitan “asociar” con la red inalámbrica local 40. Además, al dispositivo de nodo maestro 42 sólo se le permite controlar una unidad de suministro de energía de soldadura 12, de esta manera incrementando más la seguridad de la red inalámbrica local 40 formada.

Como se describió arriba, en ciertas modalidades, el procedimiento de asociación llevado a cabo por el circuito de asociación/seguridad de red 76 es iniciado al oprimir y sostener manualmente un botón de asociación 70 diseñado especialmente de cada dispositivo implicado en la etapa de emparejamiento, de tal manera que el emparejamiento siempre se lleve a cabo entre el dispositivo de nodo maestro 42 y cada dispositivo que el operador desee agregar a la red inalámbrica local 40. Una vez que un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 haya sido exitosamente registrado y asociado con el dispositivo de nodo maestro 42, permanecerá como un participante activo en la red inalámbrica local 40 hasta que la red inalámbrica local 40 se disuelva. Después de la disolución de la red inalámbrica local 40, cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y el dispositivo de nodo maestro 42 quedan libres de ser asociados con otras redes inalámbricas locales 40.

El dispositivo de nodo maestro 42 (por ejemplo, usando el circuito de asociación/seguridad de red 76) determinará a través de comunicación preliminar con el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que es el dispositivo de nodo maestro 42 en la sesión de comunicación, y que el otro nodo en la sesión de comunicación es un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 con las credenciales de autorización adecuadas, dirección MAC y código de acceso de seguridad, entre otras cosas. Esta verificación es necesaria para evitar así que otros dispositivos inalámbricos (por ejemplo, dispositivos inalámbricos Zigbee) que no estén autorizados y certificados, y los cuales no cumplan con las normas de seguridad y confiabilidad, se unan a la red inalámbrica local 40 y sean capaces de intercambiar datos con otros dispositivos en la red inalámbrica local 40.

Una vez que una unidad de suministro de energía de soldadura 12 se acepta por el dispositivo de nodo maestro 42, los dos dispositivos iniciales forman la red inalámbrica local 40. El primer dispositivo en unirse al dispositivo de nodo maestro 42 en el proceso de formar la red inalámbrica local 40 siempre es la unidad de suministro de energía de soldadura 12, o dispositivo tipo llave electrónica 64, de esta manera la red más simple y más pequeña consiste en por lo menos un controlador, identificado normalmente como el dispositivo de nodo maestro 42, y un nodo accesorio tal como la unidad de suministro de energía de soldadura 12, que se considera el dispositivo que espera ser controlado por el controlador de red (es decir, el dispositivo de nodo maestro 42).

Tan pronto como se establece la red inalámbrica local 40, el circuito de asociación/seguridad de red 76 del dispositivo de nodo maestro 42 (de nuevo, comúnmente denominado el controlador de red) programarán el nodo accesorio con un número de canal, un valor de temporizador de sueño/despertar, un nivel de energía de transmisión inicial y otros parámetros necesarios para controlar las transmisiones dentro de la red inalámbrica local 40. El circuito de asociación/seguridad de red 76 del dispositivo de nodo maestro 42 también preguntará sobre información de estado del nodo accesorio, tal como nivel de batería, sensibilidad de receptor y otros parámetros que sean útiles para manejar los recursos RF del nodo accesorio. Se apreciará que estas etapas también se harán con los diferentes dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que se añadan subsecuentemente a la red inalámbrica local 40 (por ejemplo, no sólo en la unidad de suministro de energía de soldadura 12 o dispositivo tipo llave electrónica 64 después del inicio de la red inalámbrica local 40).

El método de asociación descrito en la presente es diferente de métodos de asociación típicos (por ejemplo, los métodos de asociación Zigbee) que permiten que nodos inalámbricos se conecten simplemente al proporcionar un número de serie único (por ejemplo, ID de nodo). Cuando se implementa una red de control y comunicación, estos métodos no proporcionan un nivel de seguridad deseado toda vez que virtualmente cualquier dispositivo puede imitar un ID de nodo en el intervalo de fabricante correcto y formato adecuado, y puede por lo tanto concedérsele acceso en situaciones en las que el acceso no sea adecuado, lo cual puede dar como resultado una operación insegura, entre otras cosas.

Como se describió brevemente arriba con respecto a la figura 7, cuando el circuito de asociación/seguridad de red 76 del dispositivo de nodo maestro 42 notifican ingresos de clave de asociación del usuario (por ejemplo, la operación de los botones de asociación 70 dedicados) en dos dispositivos, el circuito de asociación/seguridad de red 76 inician el proceso de asociación. Los circuito de asociación/seguridad de red 76 permanecen en el modo de asociación durante todo el tiempo en que los botones 70 permanezcan oprimidos por el usuario. Mientras está en modo de asociación, el circuito de asociación/seguridad de red 76 inicialmente establece el canal de comunicación en 15, solicita una evaluación de canal claro en el Canal 15 y reduce la energía de transmisión del dispositivo de nodo maestro 42 (por ejemplo, de los circuitos de comunicación inalámbrica 72) al nivel más bajo permitido por el conjunto de chips (por ejemplo, aproximadamente -17 dBm en ciertas modalidades) para de esta manera limitar el alcance de transmisión desde el cual otros dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 puedan escuchar su baliza y decidir unirse.

El dispositivo de nodo maestro 42 envía después una baliza en el Canal 15, anunciando su disponibilidad como un coordinador de red para dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 dentro del alcance de transmisión inalámbrica. Toda la asociación tiene lugar en el Canal 15 a menos que el circuito de detección de energía 78 del dispositivo de nodo maestro 42 y/o un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 consideren que es un canal relativamente ruidoso, punto en el cual los siguientes canales disponibles (por ejemplo, canales 20, 25 y 26) son usados. En ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 repite la baliza cada 10 milisegundos, y espera 20 milisegundos para una respuesta de cualquier dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que desee asociarse con el dispositivo de nodo maestro 42. Si no se recibe una respuesta en el Canal 15 durante un periodo de tiempo dado (por ejemplo, 1,000 milisegundos en ciertas modalidades) y los algoritmos del circuito de detección de energía 78 reportan energía relativamente baja (es decir, el canal es lo suficientemente claro como para comunicarse), el circuito de asociación/seguridad de red 76 asumen que no hay dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que deseen asociarse con el dispositivo de nodo maestro 42, y terminan la transacción de asociación. Si los algoritmos de el circuito de asociación/seguridad de red 76 detectan ruido en el Canal 15 y el usuario aún está oprimiendo el botón de asociación 70 en el dispositivo de nodo maestro 42, el dispositivo de nodo maestro 42 enviará balizas en el siguiente canal disponible (por ejemplo, Canal 20), repitiendo el procedimiento de balizado hasta que cualquiera de las dos cosas ocurra. (1) que se encuentre un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y el procedimiento de asociación se inicie por el circuito de asociación/seguridad de red 76, o (2) que un contador de búsqueda de canal se envuelva a un valor de 15 después de haber atravesado todos los demás canales disponibles (por ejemplo, Canales 20, 25 y 26 en ciertas modalidades). Siempre y cuando el usuario siga oprimiendo el botón de asociación 70 en el dispositivo de nodo maestro 42, los algoritmos mantendrán conmutando a través de canales cuando ruido esté presente para de esta forma encontrar un canal claro que puedan usar para completar la asociación de un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 al dispositivo de nodo maestro 42.

Si un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 es detectado, el dispositivo de nodo maestro 42 solicitará una dirección MAC (control de acceso a medios) y un código de función de nodo accesorio, entre otras cosas, del dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 para de esta manera tomar una decisión de si asigna el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 a la red inalámbrica local 40 o lo rechaza. El método es diferente de las metodologías de asociación de nodos típicas (por ejemplo, Zigbee) que permiten que dispositivos se asocien si son del tipo “correcto” (es decir, un nodo de punto final siempre puede conectarse a un nodo coordinador). Un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que solicite asociación con el dispositivo de nodo maestro 42 debe cumplir al menos tres criterios mínimos. Primero, el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 debe tener una “dirección de red corta” de OxFFFF, lo cual significa que el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 no ha sido programado persistentemente con una dirección por otro dispositivo de nodo maestro 42 (es decir, que pertenece a otra red inalámbrica local 40). Segundo, el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 debe poseer una dirección MAC en el alcance de fabricante adecuado. Tercero, el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 debe poseer la funcionalidad correcta según la secuencia de reglas de asociación. Por ejemplo, como se describió arriba, el primer nodo en conectarse el dispositivo de nodo maestro 42 es el nodo de equipo (por ejemplo, la unidad de suministro de energía de soldadura 12 u otro equipo industrial que esté siendo controlado). Además, la duplicación de los tipos de dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 es limitada y, en algunos casos, evitada. Por ejemplo, se permite que algunos tipos de nodo tengan varias instancias de cada tipo en la red inalámbrica local 40, mientras que otros no (por ejemplo, puede sólo haber un soplete de soldadura 18 por cada red inalámbrica local 40, mientras que puede haber varios sensores 66 por cada red inalámbrica local 40). Además, las reglas de asociación aseguran que el conjunto mínimo de ahorro de energía y emisión de datos se requiera por el tipo de red inalámbrica local 40 que el dispositivo de nodo maestro 42 construirá.

Suponiendo que el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 pase los criterios mínimos para ser asociado con el dispositivo de nodo maestro 42, el circuito de asociación/seguridad de red 76 asignarán el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en la red inalámbrica local 40 y programarán el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 con una “dirección de red corta” que represente su funcionalidad (dentro de la red inalámbrica local 40) y otros parámetros de red jerárquicos, así como sincronización en modo de sueño si el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 es un dispositivo accionado por batería que tenga que ser temporalmente puesto a dormir durante la operación. Una vez que el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 ha sido añadido a la red inalámbrica local 40, el circuito de asociación/seguridad de red 76 programarán el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 con un intervalo de latido, y esperarán a que proporcione una indicación periódica de que aún está vivo para de esta manera mantener las características de seguridad y salvaguarda de la red inalámbrica local 40. El paquete de datos de latido proveniente del dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 puede incluir los siguientes dados. (1) El nivel de batería (por ejemplo, alto, medio o bajo) del dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52, (2) el ajuste de nivel de energía de transmisión del dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52, (3) la sensibilidad de receptor medida del paquete previo, y (4) firma personalizada opcional del dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52, entre otras cosas. Se apreciará que, en ciertas modalidades, cualquiera y todos los subconjuntos de estos datos pueden ser proporcionados por el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52.

Si un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 se separa de la red inalámbrica local 40 debido a una falla eléctrica o mecánica, y este dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 no puede registrar tres ciclos de latido consecutivos con el dispositivo de nodo maestro 42, el circuito de asociación/seguridad de red 76 actuarán de la siguiente manera. Si el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 es equipo de control activo tal como la unidad de suministro de energía de soldadura 12 (por ejemplo, se determina que el último comando de control para el equipo controlado provino del dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52), entonces el circuito de asociación/seguridad de red 76 inmediatamente disociarán ese dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 de la red inalámbrica local 40 y enviarán un indicador de error al dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 usado para proporcionar la retroalimentación de usuario. Si el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 es “no crítico en seguridad” tal como un dispositivo de presentación visual de usuario, entonces el circuito de asociación/seguridad de red 76 registrarán la pérdida del dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en una memoria de almacenamiento temporal, e intentarán ubicar el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 al repetir balizas de asociación y sólo permitir que un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 particular con esa dirección particular se re-asocie automáticamente siempre que: (1) la red inalámbrica local 40 que asoció el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en primer lugar aún esté activa (por ejemplo, la red inalámbrica local 40 no haya sido desmantelada), y (2) la dirección de red corta, función de nodo y código de fabricante coincidan con el nodo que fue detectado como habiéndose perdido.

Si cualquier dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 determina que ha sido desconectado de la red inalámbrica local 40 con la cual estaba asociado propiamente, el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 tomará una serie de etapas inteligentes para ubicar el dispositivo de nodo maestro 42. Por ejemplo, el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 puede verificar un ruido de canal y cambiar canales lejos de un canal predefinido (por ejemplo, establecido por el dispositivo de nodo maestro 42) que resulte ser ruidoso. Además, el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 puede incrementar su potencia de transmisión al máximo permisible. Más aún, el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 puede enviar paquetes de “aflicción” al dispositivo de nodo maestro 42 para decirle que el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 tiene problemas con transmisiones RF, por ejemplo. En respuesta, como se describe en más detalle abajo, el circuito de asociación/seguridad de red 76 del dispositivo de nodo maestro 42 pueden ajustar la “huella de red” (por ejemplo, incrementar la fuerza de señal de los circuitos de comunicación inalámbrica 72 del dispositivo de nodo maestro 42) para mitigar así las circunstancias especiales del “nodo afligido”.

Si estas etapas fallan, el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 determinará que ha quedado huérfano de la red inalámbrica local 40 con la que estaba asociado, y se reiniciará el mismo a un nodo tipo desasociado al, por ejemplo, cambiar su dirección de red corta a OxFFFF, cambiando su canal de comunicación a Canal 15, cambiando su estado a “desasociado”, borrando sus ajustes de registro y latido, y poniéndose a sí mismo en un modo de baja energía o modo OFF, esperando a ser despertado por un operador que oprima su botón asociado 70. El mecanismo usado por el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 para decir que aún está conectado al dispositivo de nodo maestro 42 es observar los detalles de los paquetes de reconocimiento (“ACK”) enviados por el dispositivo de nodo maestro 42 en respuesta a cada uno de sus paquetes de latido. Cada paquete, ya sea latido o no, tendrá que ser reconocido dentro de un periodo de tiempo determinado (por ejemplo, 100 milisegundos en ciertas modalidades) por el dispositivo de nodo maestro 42. Otros datos recolectados como resultado de leer el paquete ACK ayudarán a que el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 determine si está en peligro de perder el enlace de comunicación inalámbrica con el dispositivo de nodo maestro 42. El mecanismo para lograr esto se describe en mayor detalle abajo.

Si el circuito de asociación/seguridad de red 76 del dispositivo de nodo maestro 42 decide desbandar la red inalámbrica local 40 que ha formado como resultado de perder la conexión de comunicación de corto alcance 46 al dispositivo que esté siendo controlado (por ejemplo, la unidad de suministro de energía de soldadura 12), enviará a cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 asociado con la red inalámbrica local 40 una solicitud para disociarse, y borrará sus entradas de tabla de la información de dispositivos que haya respondido con un ACK, a solicitud al comando de disociar. Una vez que todos los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 previamente asociados con el dispositivo de nodo maestro 42 han sido exitosamente desasociados, el dispositivo de nodo maestro 42 entrará en un modo de sueño o modo OFF y esperará a ser despertado por el usuario que oprima su botón de asociación 70.

Robustez mejorada La arquitectura de red inalámbrica descrita en la presente permite una arquitectura de red inalámbrica industrial que es tolerante de interrupciones de transmisión, enlaces de comunicación perdidos y errores de datos normalmente encontrados en ambientes de fábrica relativamente ruidosos, e incluye métodos para trabajar alrededor de las limitaciones físicas de las transmisiones RF a través de inteligencia de protocolo integrada en los nodos (por ejemplo, los dispositivos de nodo maestro 42 y los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52) que constituyan las redes inalámbricas locales 40. Las téenicas descritas en la presente resuelven la naturaleza inherente de transmisiones RF que son un poco no confiables. Cualquier transmisión particular puede perderse y sus datos ser corrompidos y cualquier enlace, no importan qué tan sólido pueda haber aparecido en un momento, podría volverse un enlace no confiable. La inteligencia para manejar estas limitaciones físicas y proporcionar robustez de red mejorada se describen en más detalle a continuación. Estas técnicas aseguran una mejora continua (por ejemplo, actualizada aproximadamente cada 100 milisegundos en ciertas modalidades) de la confiabilidad de la comunicación inalámbrica entre el dispositivo de nodo maestro 42 y los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 (así como entre el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada en modalidades que usen una conexión de comunicación inalámbrica de largo alcance 46).

Como se describió arriba, los enlaces de comunicación entre los nodos (por ejemplo, los dispositivos de nodo maestro 42 y dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52) que constituyen la red inalámbrica local 40 se establecen sólo cuando un operador humano expresa la intención de formar los enlaces de comunicación al, por ejemplo, oprimir botones de asociación 70 en cada dispositivo que será emparejado. Como también se describió arriba, la configuración de red de cada red inalámbrica local 40 siempre es una configuración de “estrella” formada con el dispositivo de nodo maestro 42 actuando como el controlador de red maestro entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y la CID (por ejemplo, la unidad de suministro de energía de soldadura 12). Esto garantiza que sólo un controlador maestro (es decir, el dispositivo de nodo maestro 42) sea responsable de establecer y manejar la red inalámbrica local 40, permitiendo sólo a los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 con credenciales adecuadas unirse a la red inalámbrica local 42, y estar conscientes de cada origen y destino de datos en la red inalámbrica local 40.

En ciertas modalidades, cuando se forma un enlace usando los procedimientos de asociación descritos arriba, los circuitos de comunicación inalámbrica 72 de los dos modos que serán conectados se establecen en el modo de energía RF más bajo (por ejemplo, teniendo un alcance de transmisión relativamente corto) de tal manera que sus señales no puedan ser detectadas por otros dispositivos de nodo maestro 42 más distantes, y de tal forma que no haya error al asociar los nodos que el operador intente asociar. Por ejemplo, cuando los botones de asociación 70 en los modos (por ejemplo, el dispositivo de nodo maestro 42 y el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52) que serán asociados son oprimidos, el alcance de transmisión máximo de los nodos puede ajustarse para ser menos de aproximadamente 0.6 metros.

Como se describió arriba, los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 proporcionan credenciales a los circuitos de asociación/seguridad de red 76 del dispositivo de nodo maestro 42, probando así que pertenecen a la arquitectura in alámbrica local descrita en la presente. Por ejemplo, los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 proporcionan un intervalo de dirección MAC adecuado, clasificación de dispositivo de red, funcionalidad de red y contraseña asociada correcta, entre otras cosas. Los requisitos de credencial son diferentes que en las conexiones inalámbricas ad-hoc normalmente permitidas a través de Zigbee (802.15.4), WiFi (802.11 a/b/g/n), o Bluetooth (802.15.1), que típicamente permiten que cualquier dispositivo con el radio adecuado se una a una red siempre y cuando el dispositivo especifique (en la mayoría de los casos) su funcionalidad de red. Los requisitos de credencial incrementados descritos aquí garantizan que sólo dispositivos fabricados y certificados por las normas más altas se permita que sean parte de las redes inalámbricas locales 40.

Más específicamente, los requisitos de credencial incrementados descritos aquí aseguran que todos los dispositivos usados en las redes inalámbricas locales 40 hayan sido completamente probados y certificados para operar relativamente libres de errores. De esta manera, los dispositivos inalámbricos convencionales (por ejemplo, dispositivos Zigbee convencionales) no tendrán acceso a las redes inalámbricas locales 40 establecidas por los operadores.

Una vez asociado, un conjunto de dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 (a través del dispositivo de nodo maestro 42 respectivo) puede controlar una y sólo una unidad de suministro de energía de soldadura 12, eliminando la posibilidad de controlar accidentalmente otras unidades de suministro de energía de soldadura 12 en las inmediaciones. Las estrictas reglas de asociación garantizan la seguridad de los operadores humanos en un entorno industrial. Además, toda la comunicación entre los nodos es cifrada con una clave AES (Estándar de Encripción Avanzado) publicado a la red inalámbrica local 40 por cada dispositivo de nodo maestro 42 en el momento de formación de la red inalámbrica local 40. Así, las comunicaciones entre los nodos de la red inalámbrica local 40 no pueden ser hackeadas por un dispositivo en cercana proximidad RF a la red inalámbrica local 40.

Cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en una red inalámbrica local 40 tiene una clasificación de funcionalidad en código duro que no puede ser cambiada excepto a través de una modificación de hardware del código que identifique el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52. Así, por ejemplo, un alimentador de alambre de soldadura 14 siempre actuará como un alimentador de alambre en cualquier red inalámbrica local 40 con la cual esté asociado. Además, el circuito de asociación/seguridad de red 76 de cada dispositivo de nodo maestro 42 sólo permitirá cierto número de nodos de cada tipo de funcionalidad específica del que pudiera ser necesario para llevar a cabo una tarea de soldadura particular. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 puede no permitir más de un alimentador de alambre de soldadura 14 o más de un soplete de soldadura 18 ser asociada con la red inalámbrica local 40 toda vez que sólo hay un operador, sólo un soplete de soldadura 18 puede ser operado por el operador a la vez, y un soplete de soldadura 18 determinado sólo hace uso de un alimentador de alambre de soldadura 14 a la vez. De manera inversa, varios nodos de presentación visual pueden permitirse toda vez que varios dispositivos pueden presentar visualmente datos relacionados con las operaciones de soldadura. Sin embargo, sólo uno de estos nodos de presentación visual (por ejemplo, un mando de soldadura 36 determinado) se le permite comandar directamente la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada. En ciertas modalidades, la responsabilidad de control puede ser movida de un dispositivo a otro por el dispositivo de nodo maestro 42 (siempre que el dispositivo incluya la capacidad de controlar la unidad de suministro de energía de soldadura 12), pero puede sólo residir en un dispositivo particular en cualquier momento.

La red inalámbrica local 40 establecida a través de las reglas de asociación descritas arriba sólo existe por tanto como esté activa la unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada. Una vez que la unidad de suministro de energía de soldadura 12 ha sido apagada o el dispositivo tipo llave electrónica 64 ha sido retirado del conector de 14 terminales de la unidad de suministro de energía de soldadura 12, la red inalámbrica local 40 es desbandada por el dispositivo de nodo maestro inteligente 42. Además, los dispositivos de nodo maestro 42 monitorean activamente el entorno RF alrededor de ellos mismos, y negocian diferentes canales con otros dispositivos de nodo maestro 42 para de esta manera permitir la coexistencia máxima de redes inalámbricas locales 40 en ambientes industriales relativamente ruidosos. Los dispositivos de nodo maestro 42 también mantienen los enlaces de comunicación entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 a través de reconocimiento de transmisión detallado, monitoreo de las pilas de la batería y calidad RF y emisión de latidos periódicos, por ejemplo. Todos los enlaces de comunicación en la red inalámbrica local 40 se mantienen inteligentemente por la duración de la vida de la red inalámbrica local 40.

Si los niveles de batería de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que no son energizados en línea se consideran demasiado bajos como para proporcionar enlaces de red aceptables, a los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 no se les permite unirse a la red inalámbrica local 40. En tal caso, se muestra una alerta de estado al operador de uno de los nodos de presentación visual en la red inalámbrica local 40, tal como el casco de soldadura 34 o el mando de soldadura 36, solicitando que el operador cargue la batería del dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 con la capacidad de batería baja. Además, como se describe en mayor detalle abajo, el dispositivo de nodo maestro 42 monitorea constantemente los niveles de energía en cada uno de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 de la red inalámbrica local 40 para asegurarse de que los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 sean capaces de despertar (si son accionados por batería) en un momento de despertar programado, y sean capaces de mantener su enlace de comunicación inalámbrico con el dispositivo de nodo maestro 42.

Una vez asociado con la red inalámbrica local 40, cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 proporcionará paquetes de latidos al dispositivo de nodo maestro 42 a intervalos de tiempo predeterminados. El perder cierto número de latidos en una hilera normalmente es indicador de que el enlace RF entre el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 particular y el dispositivo de nodo maestro 42 se ha perdido, y el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 será disociado de la red inalámbrica local 40.

Además, los circuitos de detección de energía 78 del dispositivo de nodo maestro 42 monitorea continuamente fluido de canal en el canal actual para asegurarse de que haya una expectativa de “calidad de servicio” aceptable para que las transmisiones ocurran dentro de la red inalámbrica local 40. Si el ruido detectado en el canal actual está por arriba de cierto umbral (por ejemplo, predeterminado o preestablecido), el dispositivo de nodo maestro 42 encontrará un canal relativamente claro y moverá todos los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en su red inalámbrica local 40 al canal nuevo. El dispositivo de nodo maestro 42 tambien monitorea continuamente datos de sensibilidad de receptor proporcionados por cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52, y ajusta su potencia de transmisión (por ejemplo, la fuerza de señal de los circuitos de comunicación inalámbrica 72) en consecuencia para de esta manera asegurarse de que el dispositivo de nodo maestro 42 envíe datos a potencias de señal adecuadas como para ser confiablemente detectadas por todos los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en su red inalámbrica local 40, pero no sean “demasiado ruidosos” para alterar otras redes cercanas. En otras palabras, el dispositivo de nodo maestro 42 utiliza los datos de sensibilidad de receptor provenientes de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 como datos de retroalimentación de potencia de señal para ajustar adecuadamente la fuerza de la señal de transmisión proveniente del dispositivo de nodo maestro 42. Además, el dispositivo de nodo maestro 42 puede causar que la potencia de transmisión de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 se ajuste similarmente.

La pérdida de la conexión de comunicación de largo alcance 46 entre el dispositivo de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12 se detectará rápidamente por la unidad de suministro de energía de soldadura 12, y el dispositivo será puesto en un modo de operación segura. Ciertos métodos para mitigar la pérdida temporal de enlaces RF, así como métodos para restablecer un enlace perdido, se describen en mayor detalle arriba. Estos métodos aseguran que el esfuerzo máximo se haga por los dispositivos de nodo maestro 42 y los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 para de esta manera mantener lo que de otra manera podría ser visto como enlaces RF no confiables.

Además, los datos transferidos hacia y desde el dispositivo de nodo maestro 42 y los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 serán empaquetados en paquetes de tamaño óptimo. Como se describió arriba, la topología de estrella de las redes inalámbricas locales 40 garantiza un solo controlador inteligente (por ejemplo, el dispositivo de nodo maestro 42) para cada red inalámbrica local 40, junto con transmisiones ordenadas de datos entre el dispositivo de nodo maestro 42 y los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52. Esto asegura que la cantidad mínima de transmisiones inalámbricas tenga lugar y los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 no gasten su tiempo arbitrando su turno para comunicarse, como en las topologías ad-hoc convencionales. El dispositivo de nodo maestro 42 recibe datos de todos los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en su red inalámbrica local 40, y el dispositivo de nodo maestro 42 empaqueta y envía los datos al destino final usando el tamaño de paquete y sincronización óptimos, lo cual se determina en tiempo real (por ejemplo, se actualiza aproximadamente cada 50 milisegundos en ciertas modalidades) a partir de monitoreo del desempeño histórico de la red inalámbrica local 40. Esto ayuda a reducir las colisiones de transmisiones de datos entre diferentes dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 mientras que mejora la calidad de transmisión.

Manejo v optimización de energía Algunos (o todos) de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 serán energizados por baterías integradas 80, a diferencia de ser conectados en fuentes de energía, para facilitar la portabilidad de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 entre ubicaciones remotas. Para facilitar el uso de baterías integradas 80 en todos los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en la red inalámbrica local 40 (así como los dispositivos de nodo maestro 42 y la unidad de suministro de energía de soldadura 12), los dispositivos de nodo maestro 42 (así como otros dispositivos) incluyen circuitos de optimización de energía 82 configurados para usar métodos únicos para ahorrar energía entre los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 conservando aún la latencia mínima necesaria y niveles adecuados de disponibilidad. Estos métodos de optimización de energía implementan algoritmos adaptivos para determinar cuál es la sincronización de dormir/despertar óptima para cada red inalámbrica local 40 independientemente de otras redes inalámbricas manteniendo aún el nivel requerido de disponibilidad.

Después de los procedimientos de emparejamiento descritos arriba, los circuitos de optimización de energía 82 del dispositivo de nodo maestro 42 determinan al menos los siguientes parámetros cerca de la red inalámbrica local 40 que ha ensamblado: (1) el número de dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en la red inalámbrica local 40, (2) los tipos de dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en la red inalámbrica local 40, (3) los requisitos de sincronización (por ejemplo, latencia máxima) de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 más críticos, (4) la huella de potencia de transmisión de la red inalámbrica local 40 a partir de último conjunto de transmisiones asociadas con cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52, y (5) el canal óptimo para operar (por ejemplo, la menor cantidad de ruido medida a partir de dispositivos cercanos, como se describió arriba). Usando esta información, como se describe en mayor detalle abajo, los circuitos de optimización de energía 82 del dispositivo de nodo maestro 42 formulan una “estrategia de modo de sueño” y programan todos los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 bajo su control para asegurarse de que todos los parámetros de la red inalámbrica local 40 sean cumplidos.

Los circuitos de optimización de energía 82 del dispositivo de nodo maestro 42 empieza al establecer la latencia de red de la red inalámbrica local a aquella del requisito más severo de cualquiera de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en la red inalámbrica local 40. Por ejemplo, la red inalámbrica local 40 se establecerá para responder al menos dentro de 100 milisegundos si los requisitos del alimentador de alambre de soldadura 14 son que su velocidad de alimentación se deba actualizar no menos frecuentemente que cada 100 milisegundos. El nodo que controla el Dispositivo Industrial Controlado (CID) (por ejemplo, la unidad de suministro de energía de soldadura 12) ha sido denominado aquí, por ejemplo, el dispositivo tipo llave electrónica 64. Este nodo de dispositivo se asume que siempre es accionado por una fuente de energía de CA, tal como la fuente de energía 30 ilustrada en la figura 1, por lo que siempre está disponible para enviar alertas al dispositivo de nodo maestro 42 o para recibir comandos del dispositivo de nodo maestro 42. Este nodo de dispositivo tiene un requisito de latencia máxima determinado por requisitos de seguridad así como ciertas dinámicas de circuito de sus sistemas de control.

El circuito de optimización de energía 82 del dispositivo de nodo maestro 42 determina un tiempo de “latencia práctica” para cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en la red inalámbrica local 40 de tal manera que los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 no sean críticos para la operación segura del equipo que pueden gastar más tiempo en modo de sueño toda vez que, por ejemplo, las actualizaciones de usuario no son tan importantes. En general, la unidad de suministro de energía de soldadura 12, el alimentador de alambre de soldadura 14 y el mando de control de soldadura 36 se consideran críticos para la operación segura del equipo. Cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 que puede soportar un parámetro de latencia práctica (por ejemplo, requisito de latencia menos severo) comunicar este hecho al dispositivo de nodo maestro 42 después de concluir el procedimiento de emparejamiento y asociación descrito arriba. En general, los parámetros de latencia de red práctica son tiempos de respuesta aceptables que generalmente son mayores que el parámetro de latencia de red general de la red inalámbrica local 40 que se establece con base en los requisitos más severos de la red inalámbrica local, como se describió arriba.

El circuito de optimización de energía 82 del dispositivo de nodo maestro 42 programa cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 con un siguiente tiempo de despertar menos un “parámetro de latencia de red”, que se determina inicialmente a partir de operación de tiempo completo (por ejemplo, durante los primeros cinco minutos después de la formación de la red inalámbrica local 40), y comunica a los dispositivos 42 para ponerlos a ellos mismos en modo de sueño tan pronto como su lista de tareas individuales esté vacía (por ejemplo, no hayan solicitudes pendientes o tareas programadas pendientes). En ciertas modalidades, este parámetro de latencia de red se calcula como siendo el doble de latencia de transmisión promedio para el dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 o más lento en la red inalámbrica local 40. En ciertas modalidades, los ajustes al parámetro de latencia de red se hace si la latencia promedio de las últimas tres transmisiones es más alta que el valor calculado inicialmente, lo que significa que con el tiempo los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 requerirán más tiempo para despertar y comunicarse con el dispositivo de nodo maestro 42 debido a posibles incrementos en ruido en cierto canal, congestionamiento del espectro RF por varias fuentes de ruido, y así sucesivamente. Además, el circuito de optimización de energía 82 del dispositivo de nodo maestro 42 pone al dispositivo de nodo maestro 42 en modo de sueño por una duración de tiempo que es de aproximadamente 95% de la cantidad de tiempo que programó todos los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en la red inalámbrica local 40. Cuando el dispositivo de nodo maestro 42 es puesto en modo de sueño, toda la información específica de red (por ejemplo, tablas de enrutado, sincronización de latencia, funcionalidad de nodos y así sucesivamente. Se almacena en memoria de acceso aleatorio (RAM) no volátil 84 del dispositivo de nodo maestro 42 para usarse cuando el dispositivo de nodo maestro 42 despierte.

Mientras está en modo de sueño, el dispositivo de nodo maestro 42 monitorea dispositivos de entrada de operador 86 especiales en el dispositivo de nodo maestro 42 (por ejemplo, pantallas táctiles, botones, teclas, interruptores y así sucesivamente, en una superficie exterior del dispositivo de nodo maestro 42, como se ilustra en la figura 7) en caso de que el operador tenga que comunicarse con el CID (por ejemplo, la unidad de suministro de energía de soldadura 12) más pronto que la latencia de red de otra manera no permitiría. Activar cualquiera de estos dispositivos de entrada de operador 86 produce una interrupción en un procesador 88 (por ejemplo, un microprocesador, en ciertas modalidades) que controle el dispositivo de nodo maestro 42, lo cual despierta al dispositivo de nodo maestro 42 del modo de sueño, permitiendo que el dispositivo de nodo maestro 42 empiece a comunicarse con los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 en la red inalámbrica local 40. Por ejemplo, un operador puede recoger un mando de control de soldadura 36 (que funcione como el dispositivo de nodo maestro 42 para la red inalámbrica local 40) que esté en modo de sueño, y oprimir un botón en el mando de control de soldadura 36, que sirva como elementos de despertar para el procesador 88. El procesador 88 despierta debido a la interrupción causada por la presión del botón, interpreta la presión del botón como un comando específico, envía ese comando al CID (que nunca entra en modo de sueño), y justo después reconoce y ejecuta el comando solicitado. Si un nodo que no sea el CID o dispositivo de nodo maestro 42 (por ejemplo, los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52) recibe una entrada de usuario de una manera similar, su propio procesador 88 (por ejemplo, un microprocesador, en ciertas modalidades) pondrá al comando en una cola en su propia memoria de acceso aleatorio (RAM) no volátil 84, y esperará a que el temporizador de latencia de red expire antes de enviar la información al dispositivo de nodo maestro 42.

Las modalidades descritas aquí también permiten que el CID (por ejemplo, la unidad de suministro de energía de soldadura 12) y/o el dispositivo tipo llave electrónica 64 sean accionados por baterías integradas 80 (por ejemplo, en un caso de una unidad de transmisión de motor cuando el motor principal haya sido apagado). En este caso, el CID o dispositivo tipo llave electrónica 64 observará la operación en modo de sueño estándar de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y el dispositivo de nodo maestro 42, como se describió arriba. El valor de latencia mínima que el CID o dispositivo tipo llave electrónica 64 reportará al dispositivo de nodo maestro 42 tomará en cuenta todas las dinámicas de sincronización y necesidades del CID o dispositivo tipo llave electrónica 64 para asegurarse de que sea seguro que responda dentro de la latencia de red asignada. La red in alámbrica local 40 establecida de acuerdo con los procedimientos de asociación descritos arriba persistirá a través de un número infinito de estados de sueño por tanto como la red inalámbrica local 40 no sea desbandada a propósito.

La metodología de monitoreo de baterías descrita en la presente permite notificaciones de usuario puntuales y precisas para asegurar que las capacidades de las baterías integradas 80 de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 sean manejadas y que tal información se presente visualmente en forma adecuada al usuario. Por ejemplo, cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 envía información de estado de batería al dispositivo de nodo maestro 42, el cual proporcionará una presentación visual 90 (véase, por ejemplo, figura 7) al usuario de la capacidad de batería restante de cada nodo. En ciertas modalidades, tal notificación mostrará una representación gráfica del nivel de batería con un 5% o mejor resolución de la capacidad de batería restante, junto con una presentación visual de “tiempo de uso restante” (por ejemplo, en horas y minutos) bajo condiciones de uso actuales. Además, en ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 puede presentar visualmente la misma información que se refiera a su propia capacidad de batería y tiempo de uso restante. Información de carga también puede ser transmitida al dispositivo de nodo maestro 42 desde cada dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 y presentada visualmente en el presentador visual 90 cuando tal nodo sea enchufado en un cargador de batería. Por ejemplo, la información de carga puede mostrar la “corriente de carga” así como un tiempo estimado a carga completa. Además, en ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 puede proporcionar alarmas visuales y/o audibles en caso de que los niveles de batería de cualquiera de los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 caigan debajo de un umbral dado (por ejemplo, debajo de aproximadamente 30%) y continuar proporcionando alarmas periódicas hasta que la batería integrada 80 particular sea recargada. Además, en ciertas modalidades, el dispositivo de nodo maestro 42 disociará un dispositivo de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 si su batería integrada 80 se agota de energía, y reportará al usuario la acción tomada a través de claves de audio y/o visuales por medio del presentador visual 90.

Transmisión de datos de sensor Como se describió arriba, sensores 66 que no necesariamente tienen que estar implicados con las operaciones de soldadura también pueden utilizar las redes inalámbricas locales 40 establecidas por personal de fábrica. Ya que las redes in alámbricas locales 40 son establecidas aleatoriamente y sólo pueden existir durante un periodo de tiempo relativamente corto, los sensores 66 pueden tener que intentar y encontrar continuamente un dispositivo de nodo maestro 42 con el que se puedan asociar y ser capaces de transferir su carga útil de datos a un destino externo (por ejemplo, a almacenamiento en nube u otro sistema de control centralizado y/o distribuido). En ciertas modalidades, un sensor 66 tomará muestras de sus entradas de monitoreo designadas a intervalos regulares (por ejemplo, aproximadamente cada 100 milisegundos), que pueden ser programables a través de los enlaces inalámbricos, y almacenará temporalmente los datos en su memoria no volátil hasta que el sensor 66 sea capaz de conectarse a una red inalámbrica local 40 y enviar los datos almacenados temporalmente a su destino final. En ciertas modalidades, los sensores 66 pueden ser programados inicialmente con una dirección IP de destino en código duro, que represente la ubicación objetivo a la cual el sensor 66 debe enviar sus datos. La dirección IP de destino puede ser luego cambiada (por ejemplo, a través de un dispositivo de nodo maestro 42 u otro dispositivo de presentación visual de una red inalámbrica local 40) por un solicitante con credenciales adecuadas.

Los sensores 66 pueden asociarse con dispositivos de nodo maestro 42 disponibles como sigue. Un sensor no asociado 66 puede despertar y escuchar balizas enviadas por cualquier dispositivo de nodo maestro 42 cercano que estén anunciando que son el dispositivo de nodo maestro 42 de una red inalámbrica local 40 actualmente establecida, y que están listos para permitir la asociación con sensores 66 adyacentes (o dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52). Si un dispositivo de nodo maestro 42 se detecta dentro del alcance RF del sensor 66, el sensor solicitará permiso para asociarse con el dispositivo de nodo maestro 42. En este punto, el dispositivo de nodo maestro 42 y el sensor 66 intercambiarán credenciales de la misma manera que el dispositivo de nodo maestro y los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 intercambian credenciales, como se describe en mayor detalle arriba. Por ejemplo, el sensor 66 transmitirá información al dispositivo de nodo maestro relacionada con un alcance de dirección MAC adecuado, clasificación de dispositivo de red, funcionalidad de red y contraseña asociada correcta, entre otras cosas, y el circuito de asociación/seguridad de red 76 del dispositivo de nodo maestro 42 determinará si el sensor 66 es compatible con el dispositivo de nodo maestro 42. Si el sensor 66 y el dispositivo de nodo maestro 42 se determinan como compatibles, se establece una conexión por enlace de datos entre el sensor 66 y el dispositivo de nodo maestro 42. Esta conexión no es la misma que las asociaciones de “comando y control” típicas hechas con los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52. Más bien, la conexión entre el sensor 66 y el dispositivo de nodo maestro 42 simplemente permite que los datos de sensor se muevan entre el sensor 66 y algún otro punto final de destino. En otras palabras, el dispositivo de nodo maestro 52 funciona como un enrutador inteligente para los datos de sensor hacia/desde el sensor 66.

Una vez que se establece un enlace de conexión entre el sensor 66 y el dispositivo de nodo maestro 42, el sensor 66 solicitará una “lista de capacidades” del dispositivo de nodo maestro 42. Esta lista de capacidades le dice al sensor 66: (1) si el dispositivo de nodo maestro 42 tiene acceso a la World wide web (WWW), (2) si el dispositivo de nodo maestro 42 está consciente de otros dispositivos de nodo maestro 42 en las inmediaciones con acceso a la WWW, (3) la duración del tiempo de vida de la red inalámbrica local 40 establecida por el dispositivo de nodo maestro 42, (4) el estado de batería del dispositivo de nodo maestro 42 (y si es accionada en línea o accionada por baterías), y (5) el periodo de sueño de la red inalámbrica local 40 controlada por el dispositivo de nodo maestro 42 (con el cual el sensor 66 puede sincronizarse a sí mismo). Se apreciará que, en ciertas modalidades, la “lista de capacidades” puede incluir un subconjunto de estos elementos listados.

Si el dispositivo de nodo maestro 42 anunció una conexión a la WWW, o si el dispositivo de nodo maestro 42 al cual el sensor 66 está asociado conoce de otros dispositivos de nodo maestro 42 en las inmediaciones cercanas que hayan anunciado conexiones a la WWW, el sensor 66 enviará una solicitud ping al dispositivo de nodo maestro 42 que presente el destino final de su depósito de datos. El dispositivo de nodo maestro 42 puede tener una conexión a Internet el mismo, en cuyo caso el dispositivo de nodo maestro 42 actúa como un puente entre la red inalámbrica local 40 que domina y la WWW, o puede enviar solicitudes a través del extremo posterior del CID (por ejemplo, la unidad de suministro de energía de soldadura 12), como se describió arriba.

Si el dispositivo de nodo maestro 42 no anuncia una conexión a la WWW, o cualquier conocimiento de cómo acceder a la WWW (por ejemplo, a través de otros dispositivos de nodo maestro 42), el sensor 66 se disociará a sí mismo del dispositivo de nodo maestro 42 al cual estaba brevemente conectado con el propósito de evaluar el acceso del dispositivo de nodo maestro 42 a la WWW, y continuará su rutina de descubrimiento, como se describió arriba. En ciertas modalidades, si un dispositivo de nodo maestro 42 previamente detectado es de nuevo detectado por la rutina de descubrimiento del sensor 66, el dispositivo de nodo maestro 42 almacenará la dirección MAC en código duro del sensor 66 en su memoria 84 como habiendo sido una que estuvo conectada previamente (por ejemplo, para el propósito de evaluación de capacidad de acceso a WWW) y deshabilitará la asociación a su red inalámbrica local 40 a menos que el dispositivo de nodo maestro 42 haya obtenido acceso a la WWW en el momento desde que la última asociación con el sensor 66 fue solicitada. De esta manera, se ahorrará tiempo para el sensor 66 de tal forma que el sensor 66 no desperdicie energía de batería innecesariamente al reevaluar lo que ya se había determinado (es decir, que el dispositivo de nodo maestro 42 no puede proporcionar acceso a la WWW).

Si el dispositivo de nodo maestro 42 puede proporcionar acceso a la WWW al sensor 66, el dispositivo de nodo maestro 42 intentará enviar un ping a la dirección de destino proporcionada por el sensor 66, y esperará una respuesta de la dirección de destino. Si el dispositivo de nodo maestro 42 recibe una respuesta ping de la dirección de destino, y la dirección de destino es válida, el dispositivo de nodo maestro 42 informará al sensor 66 que se puede establecer un enlace de comunicación con la dirección de destino, y que está lista para recibir datos del sensor 66. El sensor 66 enviará entonces un recuento de paquetes totales que intente transferir a la dirección de destino, junto con el primer paquete de datos. El dispositivo de nodo maestro 42 almacenará temporalmente los datos, llevará a cabo todas las sumas de verificación y de seguridad en los datos para asegurarse que no hayan sido corrompidos, y enviará el paquete de datos a la dirección de destino a la que envió un ping anteriormente para el sensor 66.

El servidor en el destino final aceptará los datos, calculará una suma de verificación y enviará la suma de verificación y un recuento de “paquetes recibidos actuales” como un ACK al dispositivo de nodo maestro 42. El dispositivo de nodo maestro 42 reenviará la información ACK recibida desde el servidor en el destino final al sensor 66. Si es satisfecho con la información ACK, el sensor 66 reducirá su recuento de paquetes y enviará el siguiente paquete al dispositivo de nodo maestro 42. El sensor 66 borrará permanentemente todos los datos de su memoria de almacenamiento intermedio no volátil que hayan sido reconocidos como habiendo sido recibidos exitosamente por el servidor en la dirección IP de destino final. Además, el sensor 66 hará una entrada de registro en un “registro de memoria de almacenamiento temporal circular” que muestre la hora y fecha, tamaño de datos transferidos al destino final, así como el intervalo de hora y fecha en que los datos fueron transmitidos. En caso de que el sensor 66 haya sido incapaz de acceder a la WWW a través de cualquier dispositivo de nodo maestro 42 cercano (por ejemplo, con las capacidades de acceso adecuadas) durante un largo tiempo, y el sensor 66 se esté agotando de memoria de almacenamiento intermedio no volátil, el sensor 66 empezará a borrar los datos de sensor más viejos para hacer espacio para los datos de sensor más nuevos recolectados.

Los métodos de recolección de datos y parámetros de sincronización, dormir/despertar y parámetros de sincronización de búsqueda, y parámetros de dirección IP de destino final de los sensores 66 son todos reprogramables inalámbricamente desde un servidor con credenciales adecuadas y cuya dirección IP de origen (fuente) coincida con la dirección IP de destino final del sensor 66 particular. Así, sólo el servidor que esté siendo buscado por el sensor 66 en su destino final, y el cual haya recibido y reconocido al menos un paquete de datos del sensor 66, tiene el derecho de cambiar los ajustes de la dirección IP y otros ajustes del sensor 66 después de un intercambio exitoso de credenciales. El servidor en el destino final con las credenciales adecuadas tiene también la capacidad de preguntar acerca de los ajustes actuales del sensor 66 y transmitir registros que serán enviados a éste bajo demanda. Esta información de estado solicitada por el servidor de destino final no será borrada en el sensor 66 ya que los datos de sensor estándares normalmente son borrados después de una subida exitosa al servidor.

La conexión tipo malla de los dispositivos de nodo maestro 42 permite que los datos de sensor encuentren una trayectoria a una celda de soldadura que tenga acceso a Internet. La figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra la topología de una red tipo malla 92 de una pluralidad de dispositivos de nodo maestro 42 y redes inalámbricas locales 40 asociadas (por ejemplo, celdas de soldadura) que se comunican entre sí y comparten información acerca de las capacidades mutuas, facilitando de esta manera la transmisión de datos de sensor desde una pluralidad de sensores 66, de acuerdo con modalidades de la presente invención. Aunque los dispositivos de nodo maestro 42 sólo pueden controlar cada uno su propia red inalámbrica local 40 y unidad de suministro de energía de soldadura 12 asociada, los dispositivos de nodo maestro 42 pueden comunicarse entre sí y permitir que los datos de sensor se muevan del dispositivo de nodo maestro 42 al dispositivo de nodo maestro 42 hasta que alcancen un dispositivo que tenga acceso a Internet. Tal dispositivo puede ser una unidad de suministro de energía de soldadura 12 con una pasarela integrada entre el extremo frontal (lado de control industrial) y extremo posterior (acceso a Internet), tal como la celda de soldadura #3 ilustrada en la figura 9. Un enrutador inalámbrico de extensión de alcance 68 no asociado con ninguna de las redes inalámbricas locales 40 también puede actuar como una pasarela a Internet si un nivel más alto de garantía de servicio es deseado, ya que la formación de redes inalámbricas locales 40 puede ser relativamente aleatoria en un entorno de fábrica típico.

Regresando ahora a la figura 8, ciertos elementos del dispositivo de nodo maestro 42 y los dispositivos de equipo de soldadura/nodo accesorio 52 (por ejemplo, el circuito de asociación/seguridad de red 76, el circuito de detección de energía 78 y el circuito de optimización de energía 82) se caracterizan como siendo “circuitos”. Se apreciará que, en ciertas modalidades, estos circuitos pueden ser incorporados como hardware, una combinación de hardware y software, o sólo software. Por ejemplo, en ciertas modalidades en donde estos circuitos sean software, los circuitos pueden incluir instrucciones legibles por computadora que se almacenen en memoria 84, y que sean ejecutables en el procesador 88 del dispositivo particular. Sin embargo, en otras modalidades, los circuitos también incluir elementos de hardware. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el circuito de detección de energía 78 puede incluir ciertos elementos de hardware que ayuden a detectar niveles de ruido.

Aunque sólo ciertas características de la invención han sido ilustradas y descritas aquí, muchas modificaciones y cambios ocurrirán para aquellos expertos en la téenica. Por lo tanto, se debe entender que las reivindicaciones anexas intentan cubrir todas estas modificaciones y cambios siempre y cuando estén dentro del verdadero espíritu de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema caracterizado porque comprende: un dispositivo de nodo maestro que comprende: un circuito de comunicación configurado para facilitar la comunicación con una unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un enlace de comunicación de largo alcance, y para facilitar la comunicación inalámbrica con uno o más dispositivos de soldadura relacionados con soldadura por medio de una red de comunicación inalámbrica de corto alcance.

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el enlace de comunicación de largo alcance comprende un enlace de comunicación inalámbrica que tiene un alcance de transmisión de aproximadamente 91 metros o más del dispositivo de nodo maestro a la unidad de suministro de energía de soldadura.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la red de comunicación inalámbrica de corto alcance comprende una red de comunicación inalámbrica que tiene un alcance de transmisión de aproximadamente 6-8 metros desde el dispositivo de nodo maestro.

4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el uno o más dispositivos relacionados con soldadura comprenden un alimentador de alambre de soldadura.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el uno o más dispositivos relacionados con soldadura comprenden un soplete de soldadura.

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el uno o más dispositivos relacionados con soldadura comprenden un casco de soldadura.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el uno o más dispositivos relacionados con soldadura comprenden un mando de soldadura.

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el uno o más dispositivos relacionados con soldadura comprenden un pedal de pie para soldadura.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo relacionado con soldadura del uno o más dispositivos relacionados con soldadura comprende el dispositivo de nodo maestro.

10. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de nodo maestro comprende un circuito de comunicación por cable de soldadura configurado para facilitar comunicación por cable de soldadura con la unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un cable de soldadura.

11. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de nodo maestro funciona como un enrutador y controlador de priorización para facilitar las comunicaciones entre el uno o más dispositivos relacionados con soldadura y la unidad de suministro de energía de soldadura por medio de enlace de comunicación de largo alcance y el enlace de comunicación inalámbrica de corto alcance.

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de comunicación incluye transmisores de radiofrecuencia (RF) y sensores.

13. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de nodo maestro comprende un medio para iniciar manualmente la asociación del uno o más dispositivos relacionados con soldadura con la red de comunicación inalámbrica de corto alcance.

14. Un método caracterizado porque comprende: asociar uno o más dispositivos relacionados con soldadura con una red de comunicación inalámbrica de corto alcance; comunicarse inalámbricamente entre el uno o más dispositivos relacionados con soldadura y un dispositivo de nodo maestro por medio de la red de comunicación inalámbrica de corto alcance; y comunicar entre el dispositivo de nodo maestro y una unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un enlace de comunicación de largo alcance.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende iniciar manualmente la asociación del uno o más dispositivos relacionados con soladura con la red de comunicación inalámbrica de corto alcance que tenga el dispositivo de nodo maestro que funcione como un enrutador y controlador de priorización para la red de comunicación inalámbrica de corto alcance.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque iniciar manualmente la asociación de un dispositivo relacionado con soladura con la red de comunicación inalámbrica de corto alcance comprende activar un mecanismo de sincronización en el dispositivo relacionado con soldadura y activar simultáneamente un mecanismo de sincronización en el dispositivo de nodo maestro.

17. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la red de comunicación inalámbrica de corto alcance comprende una red de comunicación inalámbrica que tiene un alcance de transmisión de aproximadamente 6-8 metros desde el dispositivo de nodo maestro, y en donde el enlace de comunicación de largo alcance comprende un enlace de comunicación inalámbrica que tiene un alcance de transmisión de aproximadamente 91 metros o más desde el dispositivo de nodo maestro hasta la unidad de suministro de energía de soldadura.

18. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el uno o más dispositivos relacionados con soldadura comprenden un alimentador de alambre de soldadura, un soplete de soldadura, un casco de soldadura, un mando de soldadura o un pedal de pie para soldadura.

19. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque un dispositivo relacionado con soladura del uno o más dispositivos relacionados con soldadura comprende el dispositivo de nodo maestro.

20. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende comunicar entre el dispositivo de nodo maestro y la unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un cable de soldadura.

21. Una red de comunicación inalámbrica caracterizada porque comprende: uno o más dispositivos relacionados con soldadura, en donde el uno o más dispositivos relacionados con soldadura comprenden un alimentador de alambre de soldadura, un soplete de soldadura, un casco de soldadura, un mando de soldadura o un pedal de pie para soldadura; una unidad de suministro de energía de soldadura configurada para convertir la energía de una red eléctrica en energía para una operación de soldadura llevada a cabo usando el uno o más dispositivos relacionados con soldadura; y un dispositivo de nodo maestro configurado para facilitar la comunicación inalámbrica entre el uno o más dispositivos relacionados con soldadura y el dispositivo de nodo maestro por medio de una red de comunicación inalámbrica de corto alcance, para facilitar la comunicación entre el dispositivo de nodo maestro y la unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un enlace de comunicación de largo alcance, y para facilitar la comunicación entre el dispositivo de nodo maestro y la unidad de suministro de energía de soldadura por medio de un cable de soldadura.