專利名稱：多層次控制器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及狀態(tài)機的體系結構，更具體地說，涉及用于分析稀釋液體樣本中顆粒的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
大部分過程由若干在物理和時間上以一致的方式組合在一起的工藝段組成。例如，液體控制和成像系統(tǒng)，諸如尿分析系統(tǒng)，包括接收樣本、抽吸樣本和把樣本注入射流系統(tǒng)的工藝段，在這里在樣本流動中拍攝圖像。為了產(chǎn)生有意義的數(shù)據(jù)，樣本容器、抽吸器、閥門、泵和光學組件都必須在適當?shù)臅r間處于適當?shù)奈恢?，并適時地釋放不同的液體。一般，這些工藝段按照軟件或固件中的指令由單一的處理器實時控制。這些指令一般要求通過考慮″硬編碼″轉移條件來響應不同的輸入。所述類型的″硬編碼″轉移采取″case語句″的形式，其中每一個case對應于一個狀態(tài)和相對復雜的″if″語句，確定處于給定的狀態(tài)時對輸入的響應。
在所述類型的實時操作中，所述工藝段并不是完全同時發(fā)生的。例如，盡管樣本可能被接收，并被抽吸，同時流動池用清潔液沖洗，抽吸和沖洗消耗長度不同的時間來完成，因此并非同時開始和結束。
另外，這些過程中的每一個要多長時間來完成，并不總是可以準確預計的，因為工藝也許有隨機的成分(例如，樣本濃度將確定捕獲一個固定數(shù)目的圖像)所要求的時間，或者發(fā)生了災難性的沒有預計到的的事件，諸如抽吸針卡住了，或者清潔液不能正確地裝入。因為工藝過程的成功取決于每一工藝段運行的平穩(wěn)，所述類型的災難性的沒有預計的事件不僅破壞一個工藝段，而且若所述事件不能適當處理，則還會使整個工藝過程的努力白費。另外，一旦確定一次運行出錯，與查找問題相聯(lián)系的效率極低，因為難以準確知道在某個時刻哪個工藝段正在進行。
單一處理器硬編碼實時控制器，除上述缺點以外，還有另一個造成效率低下的原因是，工藝工程師需要軟件工程師通力合作，才能調(diào)整工藝參數(shù)。盡管工藝工程師理解工藝過程，并知道組成部分應該如何配合在一起，但是所述工藝過程的實現(xiàn)一般需要軟件工程師。這樣，一般，工藝工程師必須向程序員解釋所述工藝過程，和他想如何完成，程序員再去修正代碼。所述工藝工程師-軟件工程師的交流不僅需要時間，而且還會由于交流不足或錯誤理解造成更多出錯的機會。
由于上述原因，需要一種更有效地控制工藝過程的方法。
發(fā)明摘要本發(fā)明是一個包括多個層次控制器的系統(tǒng)(例如，尿分析系統(tǒng))。所述系統(tǒng)包括第一控制層次，具有至少一個層次-1控制器，它通過一序列第一層次狀態(tài)，所述控制層次生成與第一層次狀態(tài)有關的第一層次命令。所述系統(tǒng)還包括第二控制層次，具有至少一個層次-2控制器，它響應第一層次命令，通過一序列第二層次狀態(tài)。當定義在第二層次狀態(tài)之一中的層次-2條件在所述第二層次狀態(tài)下得到滿足時，所述層次-2控制器向第一控制層次發(fā)送狀態(tài)報告。
本發(fā)明還包括執(zhí)行工藝過程的方法，所述方法要求識別一序列要執(zhí)行的第一層次狀態(tài)，向具有所述層次-2控制器的第二層次發(fā)布第一命令，其中第一層次命令與第一層次狀態(tài)之一相聯(lián)系，并由層次-2控制器接收第二層次狀態(tài)報告。所述狀態(tài)報告響應所述第一層次命令而指明層次-2控制器的狀態(tài)。
在另一個方面，本發(fā)明包括一種控制包括控制器和系統(tǒng)組件的系統(tǒng)的方法。所述方法要求接收以所述控制器不可讀的第一語言表達的輸入?yún)?shù)，其中，所述輸入?yún)?shù)是用于控制系統(tǒng)組件的指令，把所述輸入?yún)?shù)轉換為以第二語言表達的翻譯的參數(shù)，其中所述第二語言是所述控制器可讀的，并建立一個包含輸入?yún)?shù)和相應的翻譯參數(shù)的表。所述輸入?yún)?shù)是可以在所述表中編輯的。
在又一個方面，本發(fā)明是一個系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括控制器、系統(tǒng)組件和用于生成一個表的過程，所述表用以控制控制器和系統(tǒng)組件。所述表具有第一組列，它包含以所述控制器不可讀的語言表達的指令；和第二組列，它包含以所述控制器可讀的語言表達的指令。第二組列中的值和指令是第一組各列中的指令的翻譯版本。
在另一方面，本發(fā)明是一個系統(tǒng)，它包括層次-1控制器，所述層次-1控制器把層次-1任務分解為第一層次-2任務和第二層次-2任務，并分別向第一層次-2的控制器和第二層次-2控制器發(fā)出第一層次命令，其中響應第一層次命令第一層次-2控制器執(zhí)行第一層次-2任務而第二層次-2控制器執(zhí)行第二層次-2任務，使得當?shù)谝缓偷诙哟?2控制器完成它們的層次-2任務時，層次-1控制器完成層次-1任務。
本發(fā)明還是一個多層控制系統(tǒng)，它包括在不同控制層次上的多個控制器。每一個控制器按照包含獨特的一組值的控制器表行動。盡管所述控制器表包含不同的值，但所述表基本上具有類似的格式。每一個控制器表按照狀態(tài)加索引并具有第一列命令，用于向較低層次的控制器發(fā)出；第二列狀態(tài)報告，用于向較高層次控制器發(fā)送；第三列測試，用于檢查是否滿足預定的條件；和第四列，它定義若所述預定條件得到滿足則執(zhí)行的動作過程。接口控制層次接收來自多個控制器的命令并且響應所述命令而控制系統(tǒng)組件。
附圖的簡要描述

圖1是可以與本發(fā)明配合使用的實例性尿分析過程的流程圖；圖2是實例性尿分析系統(tǒng)主要組件的方框示意圖；圖3是可以用于本發(fā)明的實例性工作臺模塊分析儀單元的透視圖；圖4是所述分析儀單元的原理圖；圖5是按照本發(fā)明的層次系統(tǒng)體系結構的原理圖；圖6提供一組由主機控制器發(fā)送給層次-1控制器的實例性運行序列；圖7演示一旦主機控制器接收激活信號，層次-1控制器如何執(zhí)行運行序列；圖8A-8L(集體地表示為″圖8″)描繪可以用于尿分析過程的層次-1控制器的實例性表；以及圖9A-9C(″圖9″)、圖10A和10B(圖10)和圖11A和11B(″圖11″)描繪幾個實例性表，它們可以用于尿分析過程中的層次-2控制器。
推薦實施例的詳細說明具體地說，本發(fā)明可應用于尿分析過程，而且本發(fā)明就是說在所述環(huán)境下描述的。但應明白，按照本發(fā)明的系統(tǒng)和方法用途更廣，因為所述系統(tǒng)和方法可以用于其他類型可以模擬為一個或多個狀態(tài)機的過程。本發(fā)明可以被包括在利用美國專利4,338,024和4,393,466所公開的技術的試管內(nèi)尿分析診斷裝置中。
一般地，有兩種類型的狀態(tài)機同步狀態(tài)機和異步狀態(tài)機。同步狀態(tài)機與時鐘節(jié)拍同步地執(zhí)行各工藝段(一個工藝一個時間片)。這樣，若一個過程要分為一系列1分鐘的時間片，則每一個時間片的預先指定的任務由每一個時鐘信號觸發(fā)。同步狀態(tài)機的優(yōu)點是它的穩(wěn)定性，它源自每一個事情都與時鐘同步。但是，這種同步可能是同步狀態(tài)機的一個局限性，因為同步往往不會導致最快的過程運行。另外，選擇正確的時鐘速度可能是很復雜的，對于過程的某些部分可能想要比其他部分較快的時鐘速度。若所述時鐘速度太慢，則其開始和完成處在相繼出現(xiàn)的時鐘信號之間的某些事件可能丟失。
異步狀態(tài)機提供比同步狀態(tài)機較快的解決方案。不按時鐘節(jié)拍操作的異步狀態(tài)機一般由邏輯要素塊構成，其輸出通過延遲線作為輸入反饋。于是，異步狀態(tài)機的輸出和下一個狀態(tài)由當前狀態(tài)和當前輸入的組合確定。一旦當前狀態(tài)值通過延遲線，下一個狀態(tài)便立即被確定這一事實，使得若所述延遲縮短，則所述過程便可以快速運行。但是，這些異步狀態(tài)機并非沒有缺點。因為在輸入測試條件中的每一個改變都立即反映在組合邏輯的輸出上，而且新的狀態(tài)通過所述延遲元件傳播，異步狀態(tài)機可能是不穩(wěn)定的。異步和同步狀態(tài)機的背景信息和細節(jié)可以在Tinder，Richard F.工程數(shù)字設計(academic press，january 2000)一書中找到。
本發(fā)明提供一種混合型狀態(tài)機，它具有同步狀態(tài)機的穩(wěn)定性和異步狀態(tài)機的速度，但沒有它們中任何一個的缺點。這種混合型狀態(tài)機用多層次控制器系統(tǒng)形式實現(xiàn)，其中在每一層次中可以出現(xiàn)一個或多個控制器。若在一個層次中有多個控制器，則在同一層上的控制器的行為彼此獨立。每一個控制器的行為由狀態(tài)記錄形式?jīng)Q定，它用電子表格/表實現(xiàn)。所述電子表格具有多個字段，每一行是一個″狀態(tài)記錄″。某些字段測試某些條件，而″下一個狀態(tài)″根據(jù)所述測試結果識別。然后，所述控制器過渡到下一個狀態(tài)并執(zhí)行這下一個狀態(tài)中所述字段的值/命令。
所述多層次控制器系統(tǒng)中每一個控制器都按照它自己的電子表格行動。例如，對于包括第一控制層次的一個控制器和第二控制層次的三個控制器的系統(tǒng)，將有四個電子表格。第一控制層次的控制器向第二控制層次的三個控制器發(fā)出命令，所述三個控制器按照所述命令執(zhí)行它們?nèi)蝿?，并當它們的任務完成時，向所述第一控制層次的控制器發(fā)回至少一個信號。盡管所述三個控制器不一定同時完成它們?nèi)蝿?，但是第一控制層次的控制器在移向用于第一控制層次的電子表格中的下一個狀態(tài)以前，要等待所有三個控制器(但是，或從它需要聽到回音的許多個)的回音。這樣，盡管第二控制層次上的三個控制器彼此獨立地執(zhí)行它們的任務，但是第一控制層次上的控制器在進到下一個狀態(tài)以前通過等待這三個控制器的回音在一定程度上使這些狀態(tài)同步。
這種混合型狀態(tài)機在第一控制層次上的控制器，當預定的一組任務完成或條件得到滿足時，從當前狀態(tài)轉到下一個狀態(tài)這一點上類似于同步狀態(tài)機。但是，這種混合型狀態(tài)機不像同步狀態(tài)機那樣受限于時鐘的節(jié)拍。而是，它可以像它的組件可以執(zhí)行它們的分立任務那樣快速地執(zhí)行一個過程。通過利用較快的處理器，可以使混合型狀態(tài)機幾乎像異步狀態(tài)機一樣快速地執(zhí)行過程。
混合型狀態(tài)機還具有異步狀態(tài)機的特性。例如，它測試條件來決定下一個步驟，而且這些條件一得到滿足，就進到下一個狀態(tài)。然而，它卻沒有類似于異步狀態(tài)機的不穩(wěn)定性的問題，因為第一層次在所述過程的某些點上(亦即，在每一個狀態(tài)的結束處)使各工藝段同步，而且由于狀態(tài)記錄格式全部可能的狀態(tài)和狀態(tài)過渡都是規(guī)定了的。以帶有指定全部參數(shù)的字段的電子表格實現(xiàn)的狀態(tài)記錄格式，使得過程的某些點得到同步。
所述多層次控制器體系結構的另一個優(yōu)點是，除最低的層次外每一個層次語法都可以做成同樣的，極大地簡化了過程的編程。在每一個層次上，在多層次控制器系統(tǒng)中，控制器只″知道″并只關心它的電子表格中的事項；它不知道發(fā)生在它自己的層次以上或以下的全部細節(jié)。例如，三層次系統(tǒng)可能包括1)執(zhí)行運行序列的高控制層次；和2)中間控制層次，它執(zhí)行運行序列的每一個中的狀態(tài)并向3)發(fā)出命令；3)低控制層次，它按照所述狀態(tài)中的命令控制電動機、執(zhí)行器和閥門。在所述系統(tǒng)中，高控制層次只知道向中間控制層次發(fā)送運行序列命令，而且一旦它從它需要聽到回音的中間控制層次的全部控制器聽到回音，便轉到下一個運行序列狀態(tài)。所述高控制層次不知道中間控制層次中的狀態(tài)細節(jié)、低于所述中間層次的低控制層次的存在、低控制層次和每一個閥門和電動機等的功能。類似地，中間控制層次只知道響應來自高控制層次的命令向低控制層次發(fā)送某些命令，并且當它由低控制層次聽到回音時，確定下一個狀態(tài)。
利用電子表格的一個好處是，若在所述電子表格的字段中使用工藝工程師的術語(例如，電動機#2接通/斷開、測試傳感器#12、閥門#3接通/斷開)，則工藝工程師可以在不得到程序員幫助的情況下調(diào)整過程運行的設置。通過給所述電子表格各字段輸入數(shù)值，工藝工程師便可以自己為每一個層次指定狀態(tài)和運行序列。所述電子表格允許通過接收由工藝工程師以他喜好的語言表達的輸入?yún)?shù)，把過程分解為工藝工程師的術語，并把這些輸入?yún)?shù)轉換為機器可用的代碼。轉換后的代碼可以重新發(fā)給電子表格的段落，諸如分立的一組列。
正如在這里使用的，″狀態(tài)″涉及工藝段，亦即與系統(tǒng)的控制器和組件在某個位置/設置或完成特定任務相聯(lián)系的工藝段。所述″任務″可能是主動地做某事的指令，諸如打開閥門，或被動地(例如等待)做某事的指令。圖8、9、10和11電子表格中的一行，例如代表一個狀態(tài)?！鍫顟B(tài)記錄″是字段值或圖8、9、10和11中電子表格的中一行的參數(shù)的集合?！鍏?shù)″指表中的值。狀態(tài)可以用″狀態(tài)索引號″或″狀態(tài)序號″加索引。狀態(tài)記錄中的字段代表/指定當處于給定的狀態(tài)時，控制器的輸出，以及測試和條件，這些測試在所述狀態(tài)結束時是必須滿足的。例如，若層次-1控制器要向第二控制層次的三個控制器發(fā)出的第一層次命令，則層次-1控制器將從它的狀態(tài)記錄中的相應字段獲得用于這些層次-2控制器中每一個的特定的命令。這些第一層次控制命令可以識別由層次-2控制器執(zhí)行的運行序列。在這種情況下，每一個層次-2控制器執(zhí)行所述識別的運行序列中的第二層次狀態(tài)。正如在這里使用的，第一控制層次中的控制器稱作″層次-1控制器″，第二控制層次中的控制器稱作″層次-2控制器″等。正如在這里使用的，″第一層次命令″是指由層次-1控制器發(fā)出的命令，″第二層次命令″是指由層次-2控制器發(fā)出的命令等。狀態(tài)的″運行″意味著以適當?shù)拇涡蛲ㄟ^各狀態(tài)，在每一個狀態(tài)采取適當?shù)膭幼鳌?br> 多個狀態(tài)構成″運行序列″。一般，運行序列具有特定的一組以具體的次序排列的狀態(tài)，以便達到指定的功能，諸如樣品抽吸或者把樣本架從A點轉到B點。第二控制層次上的多個狀態(tài)運行序列往往對應于第一控制層次的單一狀態(tài)。
正如在這里使用的，″電動機″既包括實際移動機械部件的電動機，又包括驅(qū)動泵等的電動機。正如在這里使用的，″組件″是指控制器以外系統(tǒng)所有的實際部分?！迕睢迨菑妮^高層次上的控制器傳輸?shù)捷^低層次控制器的信號，而″狀態(tài)報告″是從較低層次上的控制器送往較高層次控制器的信號。
現(xiàn)將參照附圖描述本發(fā)明。
圖1是利用本發(fā)明實現(xiàn)的實例性尿分析過程10的流程圖。分析過程10是在采樣系統(tǒng)接收尿樣品(工位12)時開始的。將接收的樣品混合并將其吸入系統(tǒng)，并引入射流系統(tǒng)(步驟14)。流動顯微鏡中的部件將樣品著色和混合(步驟16)，然后使它通過流動池(步驟18)，在這里拍攝圖像。主機控制器監(jiān)督圖像的拍攝。成像計算機從流動池接收數(shù)據(jù)(步驟20)，根據(jù)需要對其進行處理(步驟22)，并顯示數(shù)據(jù)(步驟24)。
圖2是實例性尿分析系統(tǒng)30的主要組件的方框示意圖。尿分析系統(tǒng)30包括取樣器32和顯微鏡分析儀單元，兩者都向計算機36饋送信息。通信鏈路37把顯微鏡分析儀單元34連接到計算機，后者還連接到實驗室信息系統(tǒng)(LIS)38。攜帶樣品試管的樣品架在取樣器32和顯微鏡分析儀單元34之間運行。在某些實施例中，樣品架自動傳輸機構把樣品架40從取樣器32傳輸?shù)斤@微鏡分析儀單元34。在另一個實施例中，傳輸是手工完成的。
圖3是可以用于本發(fā)明的實例性工作臺模塊顯微鏡分析儀單元34的透視圖。顯微鏡分析儀單元34抽吸樣品，利用在流動顯微鏡中呈現(xiàn)的分析物圖像的數(shù)字圖象捕獲收集尿樣的圖像，并完成圖像處理，以便分離單個的顆粒。
顯微鏡分析儀單元34具有自身的電源；處理器和控制器；用以識別樣品的條形碼閱讀器；電動機，用以驅(qū)動系統(tǒng)的機械組件；射流系統(tǒng)，用以從試管吸取樣品；和到計算機36的通信鏈路37(見圖2)。在外側，顯微鏡分析儀單元34包括平臺42，在其上設置樣品架40和某些按鈕，例如，啟動按鈕44。樣品架40裝入平臺42的測量側44?？梢酝瑫r裝入多個(例如，五個)樣品架。輸入傳送帶(CI)把樣品架從用戶移開，移向壁48，在這里樣品由吸移管系統(tǒng)(未示出)抽吸。當每個樣品被抽吸時，位移臂增量式地把樣品架移向返回側46，把下一個樣品試管放在吸移管下面。當所有試管都被采樣時，返回側附近的輸出傳送帶(CO)把樣品架向前移動，離開壁48。在平臺上設置多個樣品架，樣品架在測量側44非常靠后的地方(亦即壁48附近)在返回側前端(亦即，遠離壁48)。
圖4是顯微鏡分析儀裝置34的原理簡圖。沿著所述圖左手側9個連接器50連接到層次-1控制器52(HLC)和由層次-1控制器控制的層次-2控制器54。在圖4所示的實施例中，層次-2控制器包括第一層次-2控制器54A(亦稱為樣品呈遞組合件(SPA)控制器)、第二層次-2控制器54B(亦稱液體塊組合件(FBA)控制器)、第三層次-2控制器54C(亦稱樣品傳輸機制(STM)控制器)、第四層次-2控制器54D(亦稱光學塊組合件(OBA)控制器)。每一個層次-2控制器都控制某個系統(tǒng)組件。
第一層次-2控制器54A通過向吸移管電動機60和62、真空泵、護套泵和一些閥門68發(fā)送信號，控制抽吸過程。由第一層次-2控制器54A控制的吸移工位位于顯微鏡分析儀裝置34前端附近。受吸移管電動機60、62控制，吸移管混合樣品并抽吸預定數(shù)量的樣品。樣品在它的試管內(nèi)混合，把采樣探頭下降到試管底端，并在由顯微鏡分析儀裝置34處理之前，施加脈動空氣，以保證均勻的混合?；旌现?，樣品經(jīng)過一系列管道，使著色劑可以被引入并與尿混合，被真空吸入流動池。
第二層次-2控制器54B通過向套管(cannula)泵、護套泵和一些閥門68發(fā)送信號來控制流動池。在所述特定的實施例中，閥門68受第一個和第二層次-2控制器54A和54B控制。射流組件包括著色劑容器(未示出)、護套容器(未示出)和三個泵64、67和70，抽吸和使樣品循環(huán)、著色、護套液和清潔劑(例如，IRISOLVE)進入液體塊和流動池。泵64、67和70可以是蠕動泵或者位移泵。
第三層次-2控制器54C通過向沿著路徑移動樣品架的不同臂發(fā)送信號，向起傳輸樣品架功能的組件發(fā)送信號。更具體地說，第三層次-2控制器54C向前臂步進電動機′76A、后臂步進電動機76B、一個或多個直流電動機發(fā)送信號，來移動樣品架40。從樣品平臺42(示于圖3)上的試管采樣由泵驅(qū)動射流子系統(tǒng)執(zhí)行。任何適用的泵，包括美國專利序列號No.___________[律師行檔案號No.2102402-914911]描述的類型的位移泵都可以用來驅(qū)動采樣過程。
第三層次-2控制器54C與條形碼閱讀器90連接。條形碼閱讀器90掃描樣本試管上的條形碼標簽，并在本地存儲以保持所述識別標志信息。最后，條形碼閱讀器90通過計算機36向?qū)嶒炇倚畔⑾到y(tǒng)(LIS)38發(fā)送掃描的識別標志信息。
第四層次-2控制器58控制流動顯微鏡的光學組件，它可能包括顯微鏡(未示出)內(nèi)的電動機驅(qū)動的定位器86，以便調(diào)整流動池的位置。在顯微鏡分析儀單元34利用頻閃管照明的實施例中，頻閃管與攝像機84同步地高速閃光。受控于主機控制器的CCD攝像機在頻閃管閃光的過程中捕獲圖像。層次-1控制器間接控制頻閃管燈泡82所述顯微鏡一般包括例如漫射濾光器、透鏡及其他光學元件等組件，以便使光以要求的方式聚焦。在所示實施例中，這些組件中的一些受控于第四層次-2控制器54D。
拍攝圖像之后，廢液泵94把所述液體棄入通往廢液室的廢液管線。廢液井液位傳感器組合件73檢測廢液室的液位。
圖5是按照本發(fā)明的層次系統(tǒng)體系結構100的原理圖。與利用單一處理機執(zhí)行實時操作的傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，層次系統(tǒng)體系結構100包括一個或多個處理器的多個層次，它們彼此控制并最終控制系統(tǒng)組件。例如，主機層次控制器56包括主機處理機，層次-1控制器52包括主控制器，層次-2控制器54包括四個控制器54A、54B、54C和54D，而層次-3控制器包括一個或多個在層次-2控制器和系統(tǒng)組件之間充當接口的控制器。電動機、泵和閥門受控于層次-3控制器，它用C語言編程，一般像狀態(tài)記錄一樣不可改變，它由工藝工程師訪問，以便控制第二和層次-2控制器52、54的操作。
在所示實施例中，主機層次控制器56包括分析處理器(AP)56A和沉淀模塊主機(SMH)56B。SMH 56B直接控制層次-1控制器52。然而，用AP 56A實現(xiàn)用戶接口。因此，從用戶的觀點看，控制系統(tǒng)有兩個途徑1)顯微鏡分析儀單元34(見圖3)上的按鈕，或2)利用AP 56A上的用戶接口(例如，GUI(用戶圖形接口))輸入命令。這兩個途徑都允許用戶控制所述系統(tǒng)的不同方面。本發(fā)明不限于圖5所示的主機層次控制器56的具體配置。
在所述多層次系統(tǒng)體系結構100中，″較高″層次向″較低″層次發(fā)送命令，后者按照所述命令執(zhí)行某些功能，并向發(fā)出所述命令的″較高″層次返回至少一個狀態(tài)報告。例如，層次-1控制器56向?qū)哟?2控制器發(fā)送第一層次命令，而層次-2控制器52按照來自層次-1控制器56的第一層次命令向?qū)哟?3控制器54發(fā)送第二層次命令。層次-3控制器54按照來自層次-2控制器的第二層次命令完成它的功能，并當完成所述功能時，向?qū)哟?2控制器52返回狀態(tài)報告。層次-2控制器52等待接收它希望接收的全部狀態(tài)報告，當這發(fā)生時，向?qū)哟?1控制器56發(fā)送狀態(tài)報告，把層次-2控制器52完成其功能的消息通知層次-1控制器。正如在這里使用的，″完成″可以意味著成功地完成所述預定的任務，或者經(jīng)過了預定的時間量。
所述層次系統(tǒng)體系結構100可以用于上述尿分析過程10，盡管它的用途不限于此。盡管在圖8，9中未示出，但每一個電子表格都包含帶有由所述電子表格產(chǎn)生的頭文件的列，用以對所述控制器編程。頭文件一般采取16進制文件的形式，包含狀態(tài)記錄信息，并變成裝入EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)，它與每一個實現(xiàn)層次-1控制器52和層次-2控制器54的微控制器相聯(lián)系。這樣，工藝工程師，不必是程序員，即可向電子表格輸入字段值，它自動地產(chǎn)生由所述控制器解釋的代碼。通過輸入或改變層次-1控制器52和層次-2控制器用的電子表格中的值，所述工藝工程師可以在不依賴程序員的情況下改變過程參數(shù)。
圖6提供主機控制器56向?qū)哟?控制器控制器52發(fā)送的一組實例性運行序列。在所示實施例中，每一個運行序列通過兩個字母的代碼L1 L2 600來識別。對于每一個運行序列，都有一個開始狀態(tài)、一個結束狀態(tài)和一個在所述特定的運行序列做什么的總體描述606。例如，在狀態(tài)1直至14執(zhí)行的運行序列RH中，層次-2控制器54復位。在狀態(tài)15直至99執(zhí)行的運行序列中，系統(tǒng)繼續(xù)運行樣品架。對所述運行序列執(zhí)行的順序沒有限制，在一個過程中不一定要執(zhí)行全部運行序列。某些狀態(tài)還可以在多個運行序列中執(zhí)行例如，″IRISOLVE清洗″用的運行序列PI，包括狀態(tài)350-366，是用漂白劑沖洗用的運行序列WA(狀態(tài)356-392)的一部分。主機控制器56的沉淀模塊主機PC(個人計算機)將根據(jù)工藝工程師想做什么，發(fā)送運行序列PI或運行序列WA的信號。
圖7是狀態(tài)機記錄解釋器，演示層次-1控制器52和除最低的層次控制器外各層次控制器，一旦從主機控制器56(或下一個較高層次控制器)接收激活信號后，如何執(zhí)行運行序列。最初，激活時，層次-1控制器52復位(工位700)并處于空轉狀態(tài)(工位702)。此刻，當前狀態(tài)是在圖6″開始狀態(tài)″列中識別的狀態(tài)。第一狀態(tài)的功能完成之后，控制器進到所述序列隨后的工位，并調(diào)整狀態(tài)號(工位704)，使得曾為前一狀態(tài)中的″下一個狀態(tài)″的狀態(tài)，現(xiàn)在是″當前狀態(tài)″。控制器等待隨后的工位完成(工位706)，然后轉到箭頭708表示的下一個工位。重復工位704和706直至沒有下一個狀態(tài)之后，此刻運行序列完成，層次-1控制器52在工位702返回空轉狀態(tài)。
圖8、9、10和11描繪實例性表格，它可以用來實現(xiàn)尿分析過程10。圖8中的表是層次-1控制器狀態(tài)記錄表，它決定層次-1控制器52的行為。圖8，9和10中的表是決定層次-2控制器54行為的層次-2控制器狀態(tài)記錄表。所述表排列成使狀態(tài)由每一行代表，而信號用每一列代表。在所述表中，″SM″涉及在相鄰較高層次的一個或多個控制器。例如，來自層次-1控制器52透視圖的SM將是主機控制器，而來自層次-2控制器54透視圖的SM將是層次-1控制器52。
圖8是實例性層次-1控制器的狀態(tài)記錄表300。狀態(tài)記錄表300采取電子表格的形式，其列指示不同的字段，而行指示不同的狀態(tài)。層次-1控制器52從當前狀態(tài)轉到下一個狀態(tài)，直至運行序列已經(jīng)完成。狀態(tài)索引號302表示在描述列304中描述的狀態(tài)的數(shù)字指定。對于每一個狀態(tài)，存在一些層次-1控制器52向?qū)哟?2控制器54發(fā)出的命令306。對命令306A，306B，306C和306D作出響應，層次-2控制器54A、54B、54C和54D執(zhí)行某些功能，并向?qū)哟?1控制器52返回狀態(tài)報告308A，308B，308C和308D。層次-2控制器54獨立地彼此異步地執(zhí)行它們的功能。因為層次-2控制器54可能需要不同的時間長度來完成它們各自的功能，它們每一個都在不同的時刻向?qū)哟?1控制器52返回它們各自的狀態(tài)報告。層次-1控制器52不發(fā)送命令來執(zhí)行下一個狀態(tài)直至全部預期的狀態(tài)報告都已經(jīng)返回為止。對于在向下一個狀態(tài)轉到以前層次-1控制器52需要接收的狀態(tài)報告的數(shù)目沒有限制。狀態(tài)報告字段308中的值可以由工藝工程師改變，在表中″0x00″意味著不需要狀態(tài)報告。
除與和層次-2控制器54的通信有關的字段306，308以外，層次-1控制器狀態(tài)記錄表300還包含與所述主機控制器56的通信有關的字段參數(shù)。SM測試310涉及層次-1控制器52從主機控制器56接收的信號。SM測試310的特定值代表兩個字母代碼，它根據(jù)層次-1控制器接收兩個字母代碼時的狀態(tài)作不同的解釋。例如，若層次-1控制器接收特定代碼時空轉，則層次-1控制器把所述代碼解釋為圖6所示的運行序列。這樣，它將在訪問圖6的表以便識別運行序列之后執(zhí)行所述運行序列。它還向所述主機控制器發(fā)送信號ToSM 312，把所述運行序列正在進行中的消息通知所述主機控制器。某些時間之后，主機控制器將發(fā)出其他兩個字母代碼，以停止所述運行序列，例如因為已經(jīng)收集全部必要的數(shù)據(jù)。此時，因為層次-1控制器在接收所述兩個字母代碼時正在miming，層次-1控制器檢查所接收的兩個字母代碼是否與SM測試310字段的值一致。若所述數(shù)值與SM測試中的值一致，則層次-1控制器將結束所述狀態(tài)。然后層次-1控制器將向SM 312發(fā)送信號，以表明所述運行序列已經(jīng)結束。
Tvalue 314和TFunc 316共同確定一個狀態(tài)持續(xù)多長時間。更具體地說，TValue 314指明某些預定的時間單元中的時間幀，而TFunc316指明TValue 314表明的時間幀如何使用(例如，最大運行時間)。若一個狀態(tài)在Tvalue 314和Tfunc 316定義的時間幀內(nèi)沒有完成，則可以產(chǎn)生差錯消息，警告用戶在所述狀態(tài)下發(fā)生了沒有預期的事件。
Sens 318、STst 320和SMsk 322涉及傳感器狀態(tài)的確定。在顯微鏡分析儀單元34中有若干個傳感器，用以測量或檢出參數(shù)，而Sens318標識與特定狀態(tài)有關的傳感器。STst 320標識傳感器的狀態(tài)(例如，接通或斷開)。SMsk 322提供一個與STst值比較的基準值，以確定作用的過程。與基準值具有某種關系的STst值在這里稱作″條件″，用以為最后完成而采取隨后的步驟。
來自主機控制器的信號(SMtest 310)、第三層次控制器的狀態(tài)308和傳感器的相對于SMsk 322的狀態(tài)(STst 320)確定下一個狀態(tài)。若這些值指明沒有轉移要出現(xiàn)，則當前狀態(tài)結束，而當前運行序列中下一個相繼出現(xiàn)的編號的狀態(tài)索引號變成激活的。若在運行序列結束時當前狀態(tài)結束，則向主機控制器56發(fā)送ToSM 312信號，以表明運行序列已經(jīng)完成。然后，層次-1控制器52保持空轉直至主機控制器56發(fā)出其他SMtest信號，激活新的運行序列。若SMtest 310、層次-2控制器狀態(tài)308和傳感器狀態(tài)STst 320表明當前狀態(tài)要轉移，以此滿足轉移的″預定條件″，則Dest 328指向要轉移的狀態(tài)，而Bran326觸發(fā)所述轉移。
如上所述，工藝工程師能調(diào)整表300中的至少一些參數(shù)值，因為它們是當系統(tǒng)從工藝工程師的觀點考慮時有意義的參數(shù)。例如，工藝工程師可以調(diào)整Tvalue 314，使得一個狀態(tài)在生成差錯信號以前等待較長的或較短的時間周期，或調(diào)整命令306中的數(shù)值的使得某些閥門打開，不關閉。所述系統(tǒng)包括用戶接口，通過所述用戶接口工藝工程師可以調(diào)整分立的表中″標定″值(不僅是層次-1控制器表)。這些標定值可能用來控制間隔時間、電動機驅(qū)動的操作或傳感器讀出的閾值設置。
尿分析系統(tǒng)30中的控制器轉換工藝工程師輸入的參數(shù)，以產(chǎn)生列330中的機器可讀值。盡管最初，程序員需要編造轉換方法的程序，但是程序員不必每次調(diào)整參數(shù)都涉及其中。
當層次-2控制器54A、54B、54C和54D從層次-1控制器52接收命令306時，每一個層次-2控制器54都按照接收的命令啟動一個功能。如上所述，用于層次-2控制器54A、54B、54C和54D的電子表格具有與層次-1控制器基本上相同的語法。所述相似性不僅延伸到電子表格中的字段，而且延伸到與相鄰層次的通信方式。例如，按照層次-1控制器對來自相鄰較高層次的代碼的解釋依賴于接收所述代碼時層次-1控制器的狀態(tài)的相同的辦法，層次-2控制器根據(jù)接收所述代碼時它是處于空轉狀態(tài)還是處于工作狀態(tài)而對輸入作不同的解釋。
圖9舉例說明第一層次-2控制器54A從層次-1控制器52接收命令時做什么。第一層次-2控制器狀態(tài)記錄表400分別在標記為受激閥門406、第一電動機410、第二電動機412、EP 408和SP 414的列上，包含要發(fā)送給閥門68、吸移管電動機60和62、真空泵64和護套泵67(見圖4)的命令。閥門和泵的位置用狀態(tài)序號402加索引，其中每一個都有一個描述404。這里的″SP″是一個虛設字段，亦即在所述特定的實施例中不用的，正如全部狀態(tài)均為恒定數(shù)值所表明的。
第一層次-2控制器54A使用壓力傳感器來測量空氣儲罐內(nèi)的壓力。所述空氣用以混合樣品，例如通過鼓入空氣。傳感器選擇416標識傳感器，傳感器狀態(tài)418指明選定傳感器的狀態(tài)，而傳感器屏蔽420包含基準值?？梢哉J為檢測所述電動機狀態(tài)的電動機測試422是確定下一步做什么的因素之一。電動機可以處于幾個狀態(tài)之一，具體數(shù)字取決于電動機的類型，例如電動機可以是1)運行而且不處在認為要在的位置上；2)運行而且處在認為要在的位置上；或3)停止在認為要在的位置上。電動機測試422中的數(shù)值指明電動機處于三個狀態(tài)中的哪一個。
與層次-1控制器52不同，第一層次-2控制器54A不測試來自較高層次的控制器，在所述情況下將是層次-1控制器52的特定消息。這樣，SMtest 424被設置為數(shù)值0xx0000。然而，閥門和電動機的狀態(tài)向?qū)哟?1控制器報告，正如在ToSM 426非零值所表明的。Tvalue 428指明與每一個相應的狀態(tài)相關的超時值，而Tfunc 430表明要如何使用超時值。根據(jù)電動機測試422、Tvalue 428和Tfunc 430中的數(shù)值(亦即，對于基準值，它們是否滿足預定的條件)，第一層次-2控制器確定所述狀態(tài)是否結束。若所述狀態(tài)要結束，則標記為End ctrl的列中的數(shù)值指明特定狀態(tài)如何結束。若所述狀態(tài)要轉移，則BranCtrl 434觸發(fā)所述轉移，而Dest 436指向要轉轉到的狀態(tài)或運行序列。
圖10描述第二層次-2控制器表500，它可以用來指導第二層次-2控制器54B執(zhí)行某些功能。第二層次-2控制器表500按照狀態(tài)序號502加索引，其中每一個都有一個狀態(tài)描述504。在它控制閥門68這一點上，第二層次-2控制器表500類似于第一層次-2控制器表400(見上面的圖4)。此外，它控制護套泵67和套管(cannula)泵70。電動機測試522檢測護套泵67和canula泵70的狀態(tài)。受激閥門506標識要激勵的液體塊閥門。命令列509包括CP 508，它指明要發(fā)送給cannula泵的信號；和SP 514，它指明要發(fā)送給護套泵的信號。虛設電動機510和虛設電動機512在所示實施例中不使用，正如兩列都均為恒定的數(shù)值80FF所表明的。若所述系統(tǒng)要增加更多的電動機，則可以使用虛設電動機字段。類似地，與傳感器選擇有關的列，諸如傳感器選擇516、傳感器狀態(tài)518和傳感器屏蔽520在所示實施例中都不使用，因為第二層次-2控制器控制器不使用傳感器。若一個組件，諸如傳感器與所述第二層次-2控制器54一起使用，則可以使用不使用的字段。測試電動機狀態(tài)，并將狀態(tài)碼與電動機測試522中的測試數(shù)值相比。正如ToSM 526信號所表示的，存在來自第二層次-2控制器54B、層次-1控制器52的雙向通信。但是，正如SMtest 524中恒定數(shù)值0x0000所表明的，沒有信號從層次-1控制器52發(fā)送到第二層次-2控制器54B。
Tvalue 528指明與每一個相應的狀態(tài)相聯(lián)系的超時值，而Tfunc530指明如何使用超時值。若當前狀態(tài)不結束，因為超時值表明的時間量已過，End Ctrl中的預定條件得不到滿足，則可能產(chǎn)生差錯信號。根據(jù)電動機測試522、Tvalue 528和Tfunc 530的值是否滿足所述預定條件，所述狀態(tài)將結束或轉移。標識為End Ctrl 532中的數(shù)值指明特定狀態(tài)結束要滿足的條件。若所述狀態(tài)要轉移，則Bran Ctrl534指明轉移的條件或方式，而Dest 536指向要轉轉到的狀態(tài)或運行序列。在狀態(tài)24中，Dest＝0，指示下一個狀態(tài)是空轉狀態(tài)(狀態(tài)序號為0)。
圖11描述第三層次-2控制器54C的第三層次-2控制器狀態(tài)記錄表600，它控制樣品架42(見圖3)。第三層次-2控制器狀態(tài)記錄表600按照狀態(tài)序號602和描述604加索引。正如上面描述的，在圖3中，在所述系統(tǒng)中有至少兩個傳送帶輸入傳送帶(CI)和輸出傳送帶(CO)。CI把樣品架推向顯微鏡分析儀單元34壁48(見圖3)。然后，所述樣品架遞增地側向移動，以便允許對不同的試管采樣。位移臂(SM)受控于圖4中的步進電動機76A把樣品架40沿著所述路徑從CI轉到CO，停止，以允許每一個試管被采樣。然后，CO把樣品架從CI讓它停下的位置移動，使所述樣品架轉到前端，使得CI和CO一起使樣品架走U形路徑。受控于步進電動機76B(圖4)的重定位臂(CM)可以用來發(fā)送命令612，以便把樣品架從U的完成端轉到U的開始端，使得CI能夠再一次轉到樣品架。SM 610，CM 612，CI 614和CO 616表明要發(fā)送給每一個狀態(tài)中各自臂的信號。在所述實例性表600中，列Dor606和Dand 608和RC 618都是虛設的列，正如恒定數(shù)值所表明的。若把附加的組件包含到所述系統(tǒng)中，則可以使用這些虛設的列。
第三層次-2控制器54C使用幾個傳感器。SenSel 620標識在每一個狀態(tài)下要測試的測試的傳感器，STst 622指明由所述測試確定的傳感器狀態(tài)，而SMtst 624指明用以測試所述傳感器狀態(tài)的基準值。Mtst 626是電動機76A、B或78A、B(見圖4)的編碼狀態(tài)。SMtst 628不使用，指示層次-1控制器52不測試。當某些條件得到滿足時，ToSM中的信號發(fā)送給層次-1控制器52。
Tvalue 632指明與每一個相應的狀態(tài)的索引號相聯(lián)系的超時值，而Tfunc 634指明要如何使用所述超時值。根據(jù)SM 610、CM 612、CI 614、CO616和MTst 626的值是否滿足預定條件，當前狀態(tài)結束或轉移。若所述狀態(tài)將要結束，標記為End Ctrl 636的列中的數(shù)值指示特定狀態(tài)如何結束。若所述狀態(tài)將要轉移，則Bran Ctrl 638觸發(fā)轉移，而Dest 640指向要轉轉到的狀態(tài)或運行序列。
實例所述實例舉例說明所述多層次控制器如何彼此互相作用，以完成運行序列。具體地說，所述實例舉例說明所述層次-1控制器如何復位所述層次-2控制器和如何讓它們執(zhí)行系統(tǒng)為處理樣本而準備的運行序列(亦即，執(zhí)行示于圖6的運行序列)。如圖6所示，所述運行序列RH需要層次-1控制器狀態(tài)記錄表300的狀態(tài)索引號1-14。在此過程中，護套小瓶用護套液填充，吸移管位置賦初值，而且STM將樣品架臂的位置初始化，并清除輸入與輸出傳送帶。在所述復位過程的第一狀態(tài)下(亦即，圖8，狀態(tài)索引號＝1)，層次-1控制器52向四個高層控制器中的每一個發(fā)送復位信號(RE)。響應所述復位信號，四個層次-2控制器54復位它們本身，并發(fā)回狀態(tài)報告(0xFF)。接收全部四個狀態(tài)報告之后，層次-1控制器52發(fā)送與狀態(tài)索引號2相聯(lián)系的信號。在狀態(tài)索引號2中，層次-1控制器52向第一層次-2控制器54A發(fā)送信號″S1″。然后，開始狀態(tài)記錄表400的狀態(tài)61的第一層次-2控制器54A填充護套小瓶。因為數(shù)值″0x0000″指明沒有信號要發(fā)送，所以不向處于狀態(tài)索引號2的第二個、第三個和第四層次-2控制器發(fā)送信號。當護套小瓶開始填充時，第一層次-2控制器54A返回完成狀態(tài)″0x32″，正如表400的SM列和表300的SPAStat列所示。End列324中數(shù)值0x0002表示，一旦從第一層次-2控制器54A返回狀態(tài)″0x32″，狀態(tài)索引號2就結束。
具有0x0005超時值314和0x42的Tfunc 316的狀態(tài)索引號3說明，當達到超時值314時，停止填充護套小瓶。0x0033的Sens 318的值、0x01的STst值和0x01的SMsk值表示，若用0x0033識別的傳感器達到0x01的狀態(tài)，則護套小瓶填滿。End列324具有0x8383的數(shù)值，這意味著當護套小瓶填滿或者超時值314達到時，所述狀態(tài)要結束。當當前狀態(tài)結束時，層次-1控制器進到狀態(tài)索引號4，以此向第一層次-2控制器54A發(fā)送S0信號，斷開所述填充。接收所述信號S0時，第一層次-2控制器54A斷開護套泵，并向?qū)哟?1控制器52發(fā)送信號0x33，然后所述控制器52結束當前狀態(tài)。
在狀態(tài)索引號5中，層次-1控制器52等待第一層次-2控制器54A發(fā)送信號0xFF，指示護套泵已斷開，現(xiàn)在它處于空轉狀態(tài)。
護套泵填充之后，在狀態(tài)索引號6測試護套液液位。通過識別由列318中的0x0032選定的低傳感器來測試護套液液位，并將其與SMsk數(shù)值0x80選定的標定表數(shù)值比較。若比較結果表明，護套液液位低，則過程按照Bran 32和Dest 8轉轉到狀態(tài)索引號8。在狀態(tài)索引號8，測試護套液是否空。若當與0x40的SMsk值選定的標定表的數(shù)值比較時，列318中的護套液傳感器0x0032表明護套空，則Bran326數(shù)值和Dest 328數(shù)值指導層次-1控制器轉轉到狀態(tài)索引號10。在狀態(tài)索引號10，層次-1控制器向主機處理器發(fā)送消息0x21，讓主機處理器知道護套空了。然后，層次-1控制器轉轉到狀態(tài)索引號100，它開始樣品架清除過程。
回頭參見狀態(tài)索引號6，若由0x0032選定的傳感器不表明護套液液位低，則不發(fā)生轉移，而下一個狀態(tài)將是狀態(tài)索引號7。在狀態(tài)索引號7中，層次-1控制器52通過發(fā)送ToSM消息向主機處理器報告，護套液液位正確。然后，層次-1控制器52執(zhí)行狀態(tài)索引號11。
在狀態(tài)索引號11，層次-1控制器52分別向第一層次-2控制器54A、第二層次-2控制器控制器B和第三層次-2控制器54C發(fā)送命令PH，HS和CR。不向第四層次22控制器(OBA控制器)發(fā)送信號，因為在所述復位運行序列中不要求光學工作臺初始化。第一層次-2控制器，在接收命令PH時，通過執(zhí)行表400中的狀態(tài)4-9啟動提升吸移管，并把吸移管送到后傳感器，最后送到廢液井。在狀態(tài)4和5，信號發(fā)送到水平電動機，以便把吸移管臂移向后傳感器。在狀態(tài)6，信號發(fā)送到電動機，以便旋轉吸移管從廢液井出來。然后，在狀態(tài)7通過利用傳感器10B0檢查空氣壓力，以便與傳感器屏蔽值比較。若所述壓力已經(jīng)處于可以接受的水平上，則SPA控制器36B轉轉到狀態(tài)9，在這里向?qū)哟?1控制器發(fā)送消息0x12，通知所述壓力水平是可以接受的。若所述壓力不處于可以接受的水平，則第一層次-2控制器54A在狀態(tài)9向?qū)哟?1控制器發(fā)送信號以前，在狀態(tài)8設置閥門并激勵空氣泵，把壓力重新充氣到可以接受的水平。
接收命令HS時，第二層次-2控制器54B激勵閥門CBV3，并向cannula泵70和護套泵67(見圖4)發(fā)送信號80FE，在狀態(tài)32把它們置于備用位置。然后在狀態(tài)33下把泵輥子設置在管子上。然后，在狀態(tài)34下向?qū)哟?1控制器52發(fā)送狀態(tài)報告信號0x21。
第三層次-2控制器54C在接收命令CR時，通過向SM發(fā)送信號0x80FF、向CI發(fā)送0x0100和向CO發(fā)送0x880FF，反向運行饋送傳送帶。這是在由Tval＝0x0016和Tfnc＝0x02定義的時段內(nèi)完成的。在所述預定的時段之后，向?qū)哟?1控制器發(fā)送信號0x30，并結束狀態(tài)34。
回頭參見表300，在狀態(tài)11接收FBAstat值0x21。Tvalue值0x0009和Tfunc值0x44設置時間幀，必須通過所述幀返回FBAstat數(shù)值。結束數(shù)值0x005F表明，若到指定的時間幀結束時尚未接收到FBAstat的值0x21，則產(chǎn)生差錯信號；若及時接收到FBAstat數(shù)值，則層次-1控制器轉到狀態(tài)12。
在狀態(tài)索引號12下，層次-1控制器52等待接收SPAstat值0xFF，并當它接收到時，轉到狀態(tài)13。在狀態(tài)13，層次-1控制器等待接收STMstat值0xFF，并且當接收時，轉到狀態(tài)14。在所述運行序列復位高(RH)中，在層次-1控制器和OBA控制器之間不交換信號。在狀態(tài)14，復位高運行序列結束。
采用本發(fā)明的分層次控制器體系結構100(見圖5)，每一個層次-2控制器54都彼此獨立操作。但是，因為層次-1控制器52在從高層控制器接收預期的狀態(tài)報告之前，不進到下一個狀態(tài)，所以層次-1控制器在過程的某個″檢查點″使高層控制器同步。若在一個指定的時間幀內(nèi)(例如，Tvalue)完全未接收到預期的狀態(tài)報告，則產(chǎn)生差錯信號，并任選地使過程停住。在結束每一個狀態(tài)時具有這″檢查點″，系統(tǒng)即可避免整個過程運行受差錯拖累。另外，通過允許工藝工程師準確知道差錯發(fā)生在哪一個狀態(tài)，所述″檢查點″系統(tǒng)便于查找錯誤。
盡管上述已經(jīng)參照本發(fā)明具體的實施例，但本專業(yè)的技術人員應該認識到，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，在所述實施例中，可以作出各種改變，本發(fā)明的范圍由后附的權利要求書定義。
例如，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，允許較高控制層次″直接″或″間接″控制較低控制層次或者系統(tǒng)組件。若控制是″直接″的，則在進行控制的層次和被控制的層次之間不插入層次。例如，層次-1控制器一般直接控制層次-2控制器。反之，若控制是″間接″的，則在控制的層次和被控制的層次之間插入一個或多個層次。例如，三個層次的控制系統(tǒng)，可以把第一控制層次設計成能夠根據(jù)情況控制第二控制層次或者第三控制層次。
在所述實施例中，包括多個低層次控制器，由較高層次控制器發(fā)出的命令，意味著或目標是一個或多個特定的較低層次的控制器。在某些實施例中，較高層次的控制器只向成為目標的較低層次的控制器發(fā)送命令。在這些實施例中，不成為目標的較低層次控制器不接收所述命令。在其他實施例中，較高層次的控制器向許多較低層次的控制器″廣播″命令，并讓接收的較低層次控制器確定所述命令是否對它們適用。若較低層次控制器確定所述命令不適用，則它將忽略所述命令。
根據(jù)所述實施例，在同一控制層次的控制器被允許進行有限的或完全的彼此通信。有時，通信限于在較高層次控制器和較低層次控制器之間的層次之間的通信。本專業(yè)普通的技術人員會認識到可以進行各種各樣的改變。
權利要求
1.一種系統(tǒng)，它包括第一控制層次，它具有至少一個層次-1控制器，用于通過第一層次狀態(tài)序列，第一控制層次生成與第一層次狀態(tài)相聯(lián)系的第一層次命令；第二控制層次，它具有層次-2控制器，用于響應第一層次命令而通過第二層次狀態(tài)序列，并且用于當在所述各第二層次狀態(tài)之一定義的層次-2條件得到滿足時，向所述第一控制層次發(fā)送狀態(tài)報告。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制層次包括多個層次-2控制器，所述多個層次-2控制器包含所述層次-2控制器，而且其中第一層次命令的目標是所述層次-2控制器。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述層次-1控制器測試層次-1條件，亦即在第一層次狀態(tài)中定義的條件，并響應狀態(tài)報告和所述測試，從一個第一層次狀態(tài)轉到另一個第一層次狀態(tài)。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中至少一個層次-1控制器和所述層次-2控制器分別通過發(fā)布第一層次命令或第二層次命令直接控制系統(tǒng)組件。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其中還包括第三控制層次，所述第三控制層次在所述第二控制層次和所述系統(tǒng)組件之間充當接口，其中所述第三控制層次設計成接收至少一個第一層次命令和所述第二層次命令，并為所述系統(tǒng)組件翻譯所述接收的命令。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中還包括處理器，用于生成包含參數(shù)的層次-1控制器表，其中所述層次-1控制器通過訪問層次-1控制器表中的參數(shù)，識別與所述第一層次狀態(tài)相聯(lián)系的第一層次命令。
7.所如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中還包括用戶接口，其中可以通過調(diào)整所述用戶接口中數(shù)值來改變所述層次-1控制器表中的參數(shù)。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一層次狀態(tài)序列包括多個包含所述序列的序列，并且其中所述層次一1控制器在多個序列當中選擇第一層次狀態(tài)序列，以便響應來自主機控制層次的主機層次命令通過各狀態(tài)。
9.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中還包括用于尿分析的樣本抽吸組件、流動池組件、傳輸機構和圖像采集組件，所述第二控制層次包括第一層次-2控制器，用于控制所述樣本抽吸組件，其中所述第一層次-2控制器是所述層次-2控制器；第二層次-2控制器，用于控制所述流動池組件；第三層次-2控制器，用于控制與采樣相聯(lián)系的所述傳輸機構；以及第四層次-2控制器，用于控制所述圖像采集組件。
10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中還包括泵、閥門和電動機，其中所述泵、所述閥門和所述電動機受控于所述第一層次-2控制器。
11.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中還包括處理器，用于生成包含第二層次命令的層次-2控制器表，其中所述第一層次-2控制器按照所述層次-2控制器表控制所述樣本抽吸組件，并且其中所述層次-2控制器表按照所述第二層次狀態(tài)加索引。
12.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述層次-2控制器表指明響應所述第一層次命令要通過哪一個第二層次狀態(tài)。
13.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述層次-2控制器表包括按照所述第二層次狀態(tài)加索引的行；第一組列，指示所述第二層次命令；第二組列，指示包括所述狀態(tài)報告的狀態(tài)報告；第三組列，指示層次-2測試，用于檢查包括所述層次-2條件的層次-2條件是否得到滿足；以及第四組列，指示要轉到的第二層次狀態(tài)之一，其中，所述第二層次狀態(tài)之一取決于所述層次-2測試的結果。
14.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中還包括處理器，用于生成層次-1控制器表，其中用于所述第一控制層次的所述層次-1控制器表與所述層次-2控制器表基本上成鏡像，所述層次-1控制器表包括按照所述第一層次狀態(tài)加索引的行；第一組列，指示包括所述第一層次命令的第一層次命令；第二組列，指示要由所述層次-1控制器產(chǎn)生的狀態(tài)報告；第三組列，指示層次-1測試，用于檢查層次-1條件是否得到滿足；和第四組列，指示按照所述測試結果的作用過程。
15.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述第一層次-2控制器控制所述樣本抽吸組件，其中樣本抽吸組件小組同時受控于所述第一和所述第二層次-2控制器。
16.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述流動池包括閥門和泵，用于控制液體的流動。
17.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中還包括用于尿分析樣本的樣品架，其中所述傳輸機構包括至少一個臂、電動機和用于傳輸所述樣品架的傳送帶。
18.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中還包括處理器，用于生成包含參數(shù)的層次-2控制器表，其中所述第三層次-2控制器按照所述層次-2控制器表中的參數(shù)控制所述傳輸機構。
19.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述圖像采集組件包括頻閃管燈泡、攝像機和電動機。
20.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述層次-1控制器響應測試結果而完成以下工作之一從一個第一層次狀態(tài)進到另一個第一層次狀態(tài)；進到空轉狀態(tài)；以及根據(jù)測試結果產(chǎn)生差錯信號。
21.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述測試包括獲得傳感器讀數(shù)和把所述傳感器讀數(shù)與基準值比較，以及所述結果包括所述傳感器讀數(shù)和所述基準值的相對振幅。
22.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其中還包括一個包含所述基準值的非易失存儲器，其中所述基準值可以通過所述非易失存儲器的重新編程改變。
23.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其中還包括用戶接口，其中所述基準值可以通過所述用戶接口在不覆蓋已編程的基準值的情況下改變。
24.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制層次包括多個層次-2控制器，所述多個層次-2控制器包含所述層次-2控制器，其中所述多個層次-2控制器中的每一個都響應所述第一層次命令通過唯一的序列，其中多個層次-2控制器彼此異步地通過它們各自的序列，以及其中所述層次-1控制器響應多個層次-2控制器的其相應的第二層次狀態(tài)序列的完成而完成第一層次狀態(tài)。
25.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述多個層次-2控制器直接或間接控制系統(tǒng)組件。
全文摘要
一種圖5的分層次的系統(tǒng)的體系結構(100)包括多層次處理器和/或控制器，它們彼此控制，最終控制系統(tǒng)組件。主層次控制器(56)包括主處理器，層次－1控制器(52)包括主控制器，層次－2控制器包括4個控制器(54A、54B、54C和54D)，而層次－3控制器包括一個或多個層次－2控制器和系統(tǒng)組件之間的接口。電動機、泵和閥門受控于層次－3控制器，后者用C語言編程，一般是不可改變的狀態(tài)記錄，工藝工程師訪問這些狀態(tài)記錄以便控制第二和層次－2控制器(52，54)的操作，其中所述系統(tǒng)通過識別一組要執(zhí)行的狀態(tài)，發(fā)出必須發(fā)出的命令，來執(zhí)行所述一組狀態(tài)中的當前狀態(tài)，以便執(zhí)行一個過程。
文檔編號G01N15/14GK1739071SQ200380108947
公開日2006年2月22日 申請日期2003年11月18日 優(yōu)先權日2002年11月18日
發(fā)明者H·L·卡斯丹, K·S·戈爾德, J·F·廷德爾, K·A·阿特霍爾特, D·A·弗里奇 申請人:國際遙距成象系統(tǒng)公司