支持冗余構(gòu)造的模塊化控制器組件的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及支持冗余構(gòu)造的模塊化控制器組件的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)包括具有第一主處理器的主板、第一載板和第一接頭。第一載板包括第一多個連接器，其構(gòu)造成以第一附連型式將主板通信聯(lián)接到一個或多個第一采集模塊上。第一載板至少部分地基于第一附連型式而構(gòu)造成第一單純構(gòu)造或第一冗余構(gòu)造。第一接頭構(gòu)造成使第一載板與終端器可移除地聯(lián)接或使第一載板與第二載板可移除地聯(lián)接。
【專利說明】支持冗余構(gòu)造的模塊化控制器組件的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的主題涉及控制器，諸如用于渦輪系統(tǒng)、功率裝置和氣化系統(tǒng)的工業(yè)控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]在控制系統(tǒng)中，各種傳感器測量裝置(例如，渦輪系統(tǒng))的狀況且將關(guān)于裝置(例如，渦輪系統(tǒng))的狀況的反饋提供給控制器?？刂破鞯奶幚砥魇褂梅答亖砜刂蒲b置?？刂葡到y(tǒng)可使用具有專用傳感器的采集卡來監(jiān)測系統(tǒng)。專用傳感器將反饋提供給處理器?？蓪念~外的采集卡添加額外的傳感器。采集卡可具有轉(zhuǎn)化單元，以將來自傳感器的原始反饋轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信號。各個采集卡上的專用處理器處理數(shù)據(jù)信號?？上У氖?，采集卡上的轉(zhuǎn)化單元和專用處理器的精確度可隨著時間而退化。另外，采集卡上的專用處理器可增加采集卡的成本且使控制系統(tǒng)的處理器的利用率效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在下面概述在范圍方面與原本要求保護的發(fā)明相當?shù)哪承嵤├?。這些實施例不意圖限制要求保護的發(fā)明的范圍，而是這些實施例僅意圖提供本發(fā)明的可行形式的簡要概述。實際上，本發(fā)明可包含可類似于或不同于下面闡述的實施例的各種形式。
[0004]在第一實施例中，一種系統(tǒng)包括具有第一主處理器的主板(head board)、第一載板(carrier board)和第一接頭。第一載板包括第一多個連接器，其構(gòu)造成以第一附連型式將主板通信聯(lián)接到一個或多個第一采集模塊上。第一載板至少部分地基于第一附連型式而構(gòu)造成第一單純(simplex)構(gòu)造或第一冗余構(gòu)造。第一接頭構(gòu)造成使第一載板與終端器可移除地聯(lián)接或使第一載板與第二載板可移除地聯(lián)接。
[0005]在第二實施例中，一種系統(tǒng)包括具有第一主處理器的主板，以及第一載板。第一載板具有第一端子塊和第二端子塊。第一端子塊通信聯(lián)接到主板、第一連接器、第二連接器和第三連接器上。第一連接器構(gòu)造成以第一單純模式、第一雙重冗余模式或第一三重冗余模式與第一采集模塊聯(lián)接，第二連接器構(gòu)造成以第一雙重冗余模式或第一三重冗余模式與第二采集模塊聯(lián)接，而第三連接器構(gòu)造成以第一三重冗余模式與第三采集模塊聯(lián)接。第二端子塊通信聯(lián)接到主板和第四連接器上。第四連接器構(gòu)造成以第一單純模式與第二采集模塊聯(lián)接。
[0006]在第三實施例中，一種方法包括在第一載板處接收第一傳感器反饋，將第一傳感器反饋處理成第一數(shù)據(jù)信號，以及將第一數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)揭粋€或多個主處理器。利用聯(lián)接到第一載板上的一個或多個第一采集模塊來將第一傳感器反饋處理成第一數(shù)據(jù)信號，第一載板構(gòu)造成第一模式。至少部分地基于一個或多個第一采集模塊與第一載板的第一附連型式，第一模式包括單純模式或冗余模式。冗余模式將第一傳感器反饋引導到一個或多個第一采集模塊中的第一多個冗余采集模塊。
[0007]一種系統(tǒng),包括: 包括第一主處理器的主板；
第一載板，其包括第一多個連接器，所述第一多個連接器構(gòu)造成以第一附連型式使所述主板通信聯(lián)接到一個或多個第一采集模塊上，其中，所述第一載板至少部分地基于所述第一附連型式而構(gòu)造成第一單純構(gòu)造或第一冗余構(gòu)造；以及
第一接頭，其構(gòu)造成使所述第一載板與終端器可移除地聯(lián)接或使所述第一載板與第二載板可移除地聯(lián)接。
[0008]在一個實施例中,所述第一載板與所述主板集成在一起。
[0009]在一個實施例中，所述主板包括多個主處理器，其冗余地聯(lián)接到所述第一多個連接器上，其中，所述多個主處理器中的各個主處理器構(gòu)造成與所述一個或多個第一采集模塊通信聯(lián)接。
[0010]在一個實施例中，所述第一附連型式包括聯(lián)接到所述第一多個連接器上的所述一個或多個第一采集模塊，并且所述第一載板構(gòu)造成第一單純模式、雙重冗余模式或三重冗余模式。
[0011]在一個實施例中，所述第一載板包括第二多個連接器，其構(gòu)造成以所述第一附連型式使所述主板通信聯(lián)接到所述一個或多個第一采集模塊上，其中，所述一個或多個第一采集模塊中的第二采集模塊聯(lián)接到所述第二多個連接器上，并且所述第一載板相對于所述第二采集模塊構(gòu)造成所述第一單純模式。
[0012]在一個實施例中，包括所述一個或多個第一采集模塊。
[0013]在一個實施例中，所述第一多個連接器包括可編程通用1/0通道，其構(gòu)造成接收熱電偶信號、電阻溫度檢測器(RTD)信號、電壓信號、電流信號、高速可尋址遠程變送器(HART)輸入信號、HART輸出信號或它們的任何組合。
[0014]在一個實施例中，包括:
通信聯(lián)接到所述第一接頭上的所述第二載板，其中所述第二載板包括第二多個連接器，其構(gòu)造成以第二附連型式將所述主板通信聯(lián)接到一個或多個第二采集模塊上，其中所述一個或多個第二采集模塊至少部分地基于所述第二附連型式而構(gòu)造成第二單純或第二冗余構(gòu)造；以及
第二接頭，其用以使所述第二載板與所述終端器可移除地聯(lián)接或使所述第二載板與第三載板可移除地聯(lián)接。
[0015]在一個實施例中，所述第一接頭構(gòu)造成在所述主板和所述第二載板之間傳遞功率和通信信號。
[0016]一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括:
包括第一主處理器的主板；以及第一載板，其包括:
第一端子塊，其通信聯(lián)接到所述主板、第一連接器、第二連接器和第三連接器上，其中所述第一連接器構(gòu)造成以第一單純模式、第一雙重冗余模式或第一三重冗余模式與第一采集模塊聯(lián)接，所述第二連接器構(gòu)造成以所述第一雙重冗余模式或所述第一三重冗余模式與第二采集模塊聯(lián)接，而所述第三連接器構(gòu)造成以所述第一三重冗余模式與第三采集模塊聯(lián)接；以及
第二端子塊，其通信聯(lián)接到所述主板和第四連接器上，其中，所述第四連接器構(gòu)造成以所述第一單純模式與所述第二采集模塊聯(lián)接。
[0017]在一個實施例中，所述主板包括多個處理器，其中，所述多個處理器中的各個處理器聯(lián)接到所述第一連接器、所述第二連接器、所述第三連接器和所述第四連接器中的至少兩個連接器上，并且其中，各個處理器與所述多個處理器中的另一個處理器共用冗余聯(lián)接。
[0018]在一個實施例中,包括所述第一米集模塊和所述第二米集模塊。
[0019]在一個實施例中，所述第一采集模塊構(gòu)造成接收第一離散信號或第一模擬信號，而所述第二采集模塊構(gòu)造成接收第二離散信號或第二模擬信號。
[0020]在一個實施例中，以所述第一雙重冗余模式聯(lián)接到所述第二連接器上的所述第二采集模塊或以所述第一三重冗余模式聯(lián)接到所述第三連接器上的所述第三采集模塊構(gòu)造成基本阻止第四采集模塊聯(lián)接到所述第四連接器上。
[0021 ] 在一個實施例中，包括:
第二載板，其通信聯(lián)接到所述第一載板和所述主板上，其中所述第二載板包括:
第三端子塊，其通信聯(lián)接到所述主板、第五連接器、第六連接器和第七連接器上，其中所述第五連接器構(gòu)造成以第二單純模式、第二雙重冗余模式或第二三重冗余模式與第四采集模塊聯(lián)接，所述第六連接器構(gòu)造成以所述第二雙重冗余模式或所述第二三重冗余模式與第五采集模塊聯(lián)接，而所述第七連接器構(gòu)造成以所述第二三重冗余模式與第六采集模塊聯(lián)接；以及
第四端子塊，其通信聯(lián)接到所述主板和第八連接器上，其中，所述第八連接器構(gòu)造成以所述第二單純模式與所述第四采集模塊聯(lián)接。
[0022]一種運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方法，包括:
在第一載板處接收第一傳感器反饋；
利用聯(lián)接到所述第一載板上的一個或多個第一采集模塊來將所述第一傳感器反饋處理成第一數(shù)據(jù)信號，其中，所述第一載板至少部分地基于所述一個或多個第一采集模塊與所述第一載板的第一附連型式而構(gòu)造成第一模式，所述第一模式包括單純模式或冗余模式，其中，所述冗余模式將所述第一傳感器反饋引導到所述一個或多個第一采集模塊中的第一多個冗余采集模塊；以及
將所述第一數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)揭粋€或多個主處理器。
[0023]在一個實施例中，包括:在所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運行期間，將所述一個或多個第一采集模塊中的采集模塊替換為所述一個或多個第一采集模塊中的另一個采集模塊。
[0024]在一個實施例中，包括:在運行期間調(diào)節(jié)所述一個或多個第一采集模塊與所述第一載板的所述第一附連型式，以改變所述第一載板的所述第一模式，其中，調(diào)節(jié)所述第一附連型式包括對所述第一載板添加采集模塊、從所述第一載板移除采集模塊，或重新布置所述第一載板上的所述一個或多個第一采集模塊。
[0025]在一個實施例中，包括:
將第二載板聯(lián)接到所述第一載板上；
在第二載板處接收第二傳感器反饋；
利用聯(lián)接到所述第二載板上的一個或多個第二采集模塊來將所述第二傳感器反饋處理成第二數(shù)據(jù)信號，其中，所述第二載板至少部分地基于所述一個或多個第二采集模塊與所述第二載板的第二附連型式而構(gòu)造成第二模式，所述第二模式包括所述單純模式或所述冗余模式，其中，所述冗余模式將所述第二傳感器反饋引導到所述一個或多個第二采集模塊中的第二多個冗余采集模塊；以及
將所述第二數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)剿鲆粋€或多個主處理器。
[0026]在一個實施例中，所述第一載板中的所述第一模式不同于所述第二載板的所述第二模式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]在參照附圖來閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，其中，相同符號在所有圖中表示相同部件，其中:
圖1示出具有通過端子塊聯(lián)接到傳感器上的處理器的控制器組件的實施例的框圖；
圖2示出具有一個或多個載板的圖1的控制器組件的實施例的框圖；
圖3示出具有處于各種冗余模式的載板和采集模塊的圖1的控制器組件的實施例的框圖；
圖4示出具有可構(gòu)造成單純、雙重冗余和三重冗余模式的載板的控制器組件的實施例的框圖；
圖5示出具有可構(gòu)造成單純和雙重冗余模式的載板的控制器組件的實施例的框圖；以及
圖6示出用于組裝和運行圖4的控制器組件的方法的實施例的流程圖。
[0028]部件列表 10控制器系統(tǒng)
12傳感器
14主板 16端子塊 18處理器 20被監(jiān)測裝置 21被控制裝置 22采集系統(tǒng)
24第一通道
26第二通道
28載板
30功率供應
32通信電路
34單個物理外殼 36操作員界面 50控制面板
52第一處理器
54第二處理器
56安裝結(jié)構(gòu)(軌道)
58接頭59終端器
60采集模塊61有線連接
62信號線路
64標識器66第一載板68第二載板70第三載板
74連接器(第一端子塊)
76連接器(第一端子塊)
78連接器(第一端子塊)
80連接器(第二端子塊)
100主-載板102主板部分103主連接器104載板部分106連接器108功率端口110通信端口1121/0 端口114阻擋結(jié)構(gòu)116間隔件118端子
120 束線(wire harness)
130第二載板132第三載板134第四載板150方法
152聯(lián)接第一采集模塊
154確定冗余性
156確定單純傳感器組的數(shù)量
158聯(lián)接第二采集模塊(單純)
160聯(lián)接第二采集模塊(冗余)
162聯(lián)接第三采集模塊
164確定載板的數(shù)量
166接收傳感器輸入
168將傳感器輸入轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信號
170傳輸數(shù)據(jù)信號
172控制裝置 174運行步驟 176組裝步驟。

【具體實施方式】
[0029]下面將對本發(fā)明的一個或多個具體實施例進行描述。為了致力于提供對這些實施例的簡明描述，可能不會在說明書中對實際實現(xiàn)的所有特征進行描述。應當理解，當例如在任何工程或設(shè)計項目中開發(fā)任何這種實際實現(xiàn)時，必須作出許多對實現(xiàn)而言專有的決定來實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標，例如符合與系統(tǒng)有關(guān)及與商業(yè)有關(guān)的約束，開發(fā)人員的具體目標可根據(jù)不同的實現(xiàn)彼此有所改變。此外，應當理解，這種開發(fā)工作可能是復雜和耗時的，但盡管如此，對受益于本公開的普通技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作將是設(shè)計、生產(chǎn)和制造的例行任務。
[0030]當介紹本發(fā)明的各實施例的元件時，冠詞“一個”、“一種”、“該”和“所述”意圖表示存在一個或多個該元件。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖為包括性的，并且表示除了列出的元件之外，可存在另外的元件。
[0031]本公開的各種實施例包括控制器組件，其具有一個或多個采集模塊，采集模塊各自可構(gòu)造成單純或冗余構(gòu)造?？刂破鹘M件包括主板和一個或多個載板。各個載板可聯(lián)接到一個或多個采集模塊上。采集模塊接收來自聯(lián)接的一個或多個傳感器的原始反饋信號。采集模塊相對于載板的物理布置(例如，附連型式)可自動將載板構(gòu)造成特定冗余模式。在單純構(gòu)造中，各個采集模塊接收來自相應的聯(lián)接的傳感器組的原始反饋信號。在冗余構(gòu)造中，載板的兩個或更多個采集模塊接收來自聯(lián)接到載板上的公共的一組傳感器的原始反饋信號。在一些實施例中，以冗余模式布置在載板上的采集模塊可基本阻止以單純模式聯(lián)接額外的采集模塊。類似地，在一些實施例中，以單純模式布置在載板上的多個采集模塊可基本阻止以冗余模式聯(lián)接額外的采集模塊。載板可為模塊化的，從而使得公共的主板的多個載板能夠各自具有不同的冗余構(gòu)造。另外，主板可具有多個處理器，以接收來自一個或多個采集模塊的數(shù)據(jù)信號。采集模塊可冗余地聯(lián)接到不止一個處理器上。采集模塊和/或處理器的冗余性會減少測量誤差且增加在各種運行環(huán)境中利用系統(tǒng)的靈活性。另外，各種冗余構(gòu)造使得控制系統(tǒng)能夠執(zhí)行期望的控制和監(jiān)測運行，哪怕有一個或多個性能不佳的(例如，不工作的)構(gòu)件，這可使得能夠減少系統(tǒng)停機時間和/或維護頻率。在一些實施例中，采集模塊和/或處理器可為可熱插拔(hot-swappable)構(gòu)件，其在運行期間進行添加或替換，而不需要關(guān)閉控制器。
[0032]轉(zhuǎn)到附圖，圖1示出控制器系統(tǒng)10的實施例。在一些實施例中，控制器系統(tǒng)10可為在功率裝置、氣化系統(tǒng)、渦輪系統(tǒng)或其它適當?shù)南到y(tǒng)中的功率管理系統(tǒng)。控制器系統(tǒng)10包括一個或多個傳感器12，其通過一個或多個端子塊16聯(lián)接到主板14上。在某些實施例中，一個或多個傳感器12可檢測溫度(例如，熱電偶、電阻溫度檢測器(RTD))、壓力、流率、材料成分、間隙、火焰、某些信號的電屬性(例如，電流、電壓)或其它適當?shù)膶傩?，并且可將感測到的信息以多種格式中的一個傳遞到相應的端子塊16。例如，端子塊16的各種實施例可接收來自各種類型的傳感器12的信息，傳感器12使用各種電壓，諸如2.5至5V、-10V至10V、30mV至10V、-1OOmV至10mV或其它適當?shù)碾妷簛戆l(fā)送信息。另外或備選地，端子塊16的一些實施例可接收來自傳感器12的信號，傳感器12使用各種電流，諸如4-20mA、10mA或其它適當?shù)碾娏鳌Ａ硗?，傳感?2的某些實施例可使用高速可尋址遠程變送器(HART)協(xié)議或其它類似協(xié)議來傳遞來自端子塊16的信號。在一些實施例中，一個或多個端子塊16可具有構(gòu)造成接收或傳遞數(shù)字(例如，離散)信號或模擬信號的可編程通用I/O端子。
[0033]一個或多個端子塊16在一個或多個傳感器12和主板14之間提供連接。如下面詳細論述的那樣，一個或多個端子塊16在傳感器12和一個或多個處理器18之間提供鏈路。在一些實施例中，一個或多個處理器18可包括微控制器、微處理器、可編程邏輯控制器(PLC)，或另一個適當?shù)奶幚砥?。因此，通過一個或多個端子塊16，處理器18可接收來自感測控制器系統(tǒng)10內(nèi)的各種測量值的一個或多個傳感器12的信號。另外，一個或多個端子塊16可具有布置在通道中的端子，以接收來自一個或多個傳感器12的感測到的參數(shù)。此夕卜，可使用一個或多個通道來與一個或多個傳感器12通信。例如，在一些實施例中，傳感器12 (例如，RTD)可通過端子塊16的一個、兩個、三個、四個或更多個通道連接到主板14上。在某些實施例中，一個通道可包含三個端子，但是其它實施例可包括包含端子塊16的一個、兩個、三個、四個或更多個端子的通道。此外，在一些實施例中，各個傳感器12可連接到單個通道上，但是其它實施例可包括跨過兩個或更多個通道且因而跨過兩個或更多個端子的傳感器12。
[0034]在一些實施例中，一個或多個傳感器12感測來自一個或多個被監(jiān)測裝置20的測量值。一個或多個被監(jiān)測裝置20可包括功率裝置、化工廠或其它工業(yè)設(shè)施內(nèi)的一個或多個裝置。例如，被監(jiān)測裝置20可包括發(fā)電機的構(gòu)件、渦輪系統(tǒng)的構(gòu)件(例如，壓縮機葉片、渦輪葉片、軸承、燃燒器、燃料噴嘴等)、壓縮系統(tǒng)的構(gòu)件、泵的構(gòu)件、反應器的構(gòu)件、氣化器的構(gòu)件、氣體處理系統(tǒng)的構(gòu)件或它們的任何組合。在各種實施例中，處理器18可使用來自一個或多個傳感器12的感測到的參數(shù)(例如，溫度、壓力、流率、材料成分等)，以控制一個或多個被控制裝置21。在控制器系統(tǒng)10內(nèi)，被控制裝置21可包括任何被監(jiān)測裝置20或取決于感測到的測量值或影響測量值的其它裝置。
[0035]如可理解的那樣，來自一個或多個傳感器12的信號可不直接傳遞到處理器18。在一些實施例中，來自一個或多個傳感器12的具有第一電壓和/或電流的信號轉(zhuǎn)化成具有第二電壓和/或電流的信號，以用于處理器18。因此，圖2示出控制器系統(tǒng)10包括采集系統(tǒng)22。在不出的實施例中，控制器系統(tǒng)10包括兩個傳感器12,但是其它實施例可包括一個、三個、四個或更多個傳感器。另外，控制器系統(tǒng)10的示出的實施例包括第一通道24，其將主板14聯(lián)接到相應的第一傳感器12a上。控制器系統(tǒng)10的示出的實施例還包括第二通道26，其將主板14聯(lián)接到相應的第二傳感器12b上。如上面所論述，各個傳感器12可通過多個通道聯(lián)接到端子塊16上，并且各個通道可包括多個端子。在一些實施例中，多個傳感器(例如、12a和12b)可通過不同的通道(例如，24和26)聯(lián)接到同一端子塊16上。
[0036]采集系統(tǒng)22的示出的實施例包括一個或多個載板28，其將來自傳感器(一個或多個)12的信號轉(zhuǎn)化成適于由處理器18處理的電壓和/或電流。如下面論述的那樣，各個載板28可包括一個或多個采集模塊，以轉(zhuǎn)化來自傳感器(一個或多個)12的信號。例如，載板28的采集模塊可將來自傳感器12的原始(例如，模擬)反饋信號轉(zhuǎn)化成離散數(shù)據(jù)信號。如下面詳細論述的那樣，載板28可接收來自為各種傳感器類型的一個或多個傳感器12的輸入。載板28的一個或多個采集模塊將來自各個傳感器12的信號轉(zhuǎn)化成適于處理器18處理的信號。例如，傳感器12可為任何傳感器類型，諸如發(fā)送4-20毫安信號的傳感器12、熱電偶、RTD、HART裝置或其它適當?shù)膫鞲衅黝愋?。在一些實施例中，載板28的一個或多個采集模塊可將來自處理器18的信號轉(zhuǎn)化成適于控制被監(jiān)測裝置20和/或被控制裝置21的輸出電壓和/或電流。換句話說，一個或多個載板28 (以及端子塊16)可提供通用1點，使得能夠使用各種傳感器類型來連接到主板14和一個或多個處理器18上，而無需針對各個傳感器類型實施專用端子塊16。
[0037]在一些實施例中，載板28可包括電壓和/或電路轉(zhuǎn)化電路，其可使用專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它適當?shù)碾娐穼崿F(xiàn)。另外，在一些實施例中，一個或多個載板28可包括可對來自傳感器(一個或多個)12的感測信號執(zhí)行額外的處理的另外的處理電路。例如，載板28的某些實施例可包括數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)化器(DAC)和/或模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)化器(ADC)。
[0038]主板14的各種構(gòu)件可支持一個或多個載板28。在一些實施例中，一個或多個處理器18可冗余地聯(lián)接到一個或多個載板28上，使得至少兩個處理器18針對對應于任何傳感器12的數(shù)據(jù)信號執(zhí)行基本相同的指令?？杀容^冗余處理器18的相應的輸出，以檢驗傳感器測量值和/或識別關(guān)于傳感器12、載板28、采集模塊等的潛在的誤差或維護問題。冗余處理器18可使得主板14能夠持續(xù)運行，哪怕一個或多個冗余處理器18由于任何原因而不運行。功率供應30可分配功率來驅(qū)動一個或多個處理器18和一個或多個載板28。在一些實施例中，功率供應30可通過一個載板28將功率分配到另一個載板28，以及/或者將功率分配到一個或多個傳感器12。通信電路32使得一個或多個處理器能夠在主板14和控制器系統(tǒng)10的其它裝置(例如，傳感器12、被控制裝置21)或系統(tǒng)之間傳遞信號。通信電路32可使得主板14和控制器系統(tǒng)10的其它裝置或系統(tǒng)之間能夠有有線和/或無線通信。在一些實施例中，通信電路32與一個或多個載板28聯(lián)接，以有利于載板28的采集模塊和處理器18之間的通信。
[0039]主板14可容納在單個物理外殼34 (例如，個人計算機、服務器、控制器機柜或其它適當?shù)目刂破鹘M件)中或可包括多個外殼(例如，分布式控制系統(tǒng))。在一些實施例中，控制器系統(tǒng)10可在一個或多個外殼34中包括多個主板14。一個或多個主板14可安裝在外殼34內(nèi)的控制面板上。一個或多個傳感器12、一個或多個被監(jiān)測裝置20和/或一個或多個被控制裝置21可在外殼34的內(nèi)部或外部。操作員界面36可顯示來自一個或多個傳感器10的感測到的測量值、通過采集系統(tǒng)22發(fā)出的命令和/或被監(jiān)測裝置20或被控制裝置21上的反饋。操作員可利用操作員界面36來維護、控制和/或監(jiān)測控制器系統(tǒng)10。
[0040]圖3示出控制器系統(tǒng)10的控制面板50的實施例。具有第一處理器52和第二處理器54的主板14與載板28分開。在一些實施例中，主板14可與一個或多個載板28集成在一起。如可理解的那樣，一個或多個載板28和主板14可通過一個或多個安裝結(jié)構(gòu)56 (例如，DIN軌道)安裝到面板50上。接頭58將各個載板28通信聯(lián)接到主板14上。接頭58電連接到各個載板28的一個或多個采集模塊60上。在一些實施例中，一個載板28的接頭58可直接或間接地聯(lián)接(例如，通過有線或無線連接)到另一個載板28或主板14上。例如，多個載板28可共同串聯(lián)聯(lián)接到主板14上。主板14可構(gòu)造成支持與大約8個、16個、24個或更多個載板28的連接。在一些實施例中，各個載板28具有匹配接頭58，以有利于載板28的串聯(lián)聯(lián)接。匹配接頭58可直接對接在一起，以及/或者通過有線連接61對接。載板構(gòu)件(諸如接頭58和端子塊16a、16b)的類似的布置可使得一個載板28能夠容易地與另一個載板28調(diào)換。各個載板28可為模塊化的且通過接頭58而與其它載板28可移除地聯(lián)接。終端器59可在一系列載板28的末端處與接頭58聯(lián)接。如可理解的那樣，終端器59可閉合主板14和一系列載板28之間的通信環(huán)路，從而有利于通過載板28經(jīng)由接頭58進行通信。在一些實施例中，終端器59中的標識器64使得主板14能夠確定串聯(lián)連接的載板28的數(shù)量和/或確定一系列載板28的末端。
[0041]接頭58使得載板28能夠與主板14通信。采集模塊60通過接頭58將數(shù)據(jù)信號傳遞到主板14的一個或多個處理器18，并且可通過接頭58接收來自主板14的功率和指令。一個或多個信號線路62在信號接頭58和主板14之間傳遞數(shù)據(jù)。在一些實施例中，信號線路62可專用于某些功能，諸如來自采集模塊60的輸入、來自主板14的輸出、通往載板28的功率和/或通往傳感器12的功率。主板14可通過信號線路62與各個載板28串聯(lián)或并聯(lián)地通信。在一些實施例中，各個載板28可通過標識器64(例如，經(jīng)編碼芯片)來標識。與特定載板28的通信可利用標識器64來協(xié)調(diào)。如可理解的那樣，標識器64可有利于沿著共用的信號線路62來串聯(lián)地對各個載板28標明地址。在一些實施例中，用于各個載板28的專用信號線路62有利于與主板14的并聯(lián)通信。
[0042]可在一個或多個載板28之間共用第一和第二處理器52、54。一些實施例可包括不止兩個處理器18 (例如，3個、4個、5個、6個或更多個處理器)。采集模塊60可將原始反饋信號轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信號，以沿著信號線路62傳遞，并且主板14的處理器52、54利用數(shù)據(jù)信號執(zhí)行指令。在一些實施例中，采集模塊60可轉(zhuǎn)化來自處理器52、54的數(shù)據(jù)信號，以輸出控制信號來控制一個或多個被控制裝置21。共用處理器52、54可減少模塊60上執(zhí)行的操作，這可減小采集模塊60的尺寸、成本和/或發(fā)熱量。在一些實施例中，在采集模塊60之間共用處理器52、54可增加對控制器系統(tǒng)10的處理能力的利用。
[0043]主板14的第一和第二處理器52、54可冗余地聯(lián)接到一個或多個載板28上。也就是說，第一處理器52可接收數(shù)據(jù)信號且利用數(shù)據(jù)信號執(zhí)行指令以產(chǎn)生第一處理器輸出，并且第二處理器54可接收相同數(shù)據(jù)信號且利用數(shù)據(jù)信號執(zhí)行基本相同指令，以產(chǎn)生第二處理器輸出。第一處理器輸出和第二處理器輸出可基本相同(例如，一樣)，并且處理器輸出之間的差異可指示處理器52、54中的一個內(nèi)有故障。冗余處理器52、54可增加主板14的穩(wěn)定可靠性，以防出錯。主板14的多個處理器18可冗余地聯(lián)接到載板28上，使得控制器系統(tǒng)10可接收和處理來自每個傳感器12的傳感器反饋，哪怕移除、更換或關(guān)閉主板14的一個或多個處理器18。
[0044]經(jīng)由信號線路62，各個載板28傳輸至少部分地基于來自一個或多個傳感器12的原始反饋信號的數(shù)據(jù)信號。載板28可通過一個或多個采集模塊60以各種冗余模式聯(lián)接到傳感器12上。圖3示出一示例，其中，第一載板66構(gòu)造成具有三個采集模塊60的三重冗余模式(例如，三重模塊化冗余(TMR))，第二載板68構(gòu)造成具有兩個采集模塊60的雙重冗余模式，而第三載板70構(gòu)造成使得兩個采集模塊60各自處于單純模式。在一些實施例中，載板28至少部分地基于采集模塊60和端子塊16之間的物理連接而構(gòu)造成冗余模式。采集模塊60與載板28的物理布置(例如，附連型式)可確定載板28的構(gòu)造的冗余模式。采集模塊60的物理布置將各個采集模塊60聯(lián)接到特定端子塊16上。聯(lián)接到同一端子塊16上的多個采集模塊60冗余地構(gòu)造成接收相同反饋信號和/或傳遞相同控制信號。聯(lián)接到不同的端子塊(例如，第一端子塊16a和第二端子塊16b)上的采集模塊60接收不同的反饋信號和/或傳遞不同的控制信號，并且因而彼此不是冗余的。
[0045]在第一載板66的三重冗余模式中，三個采集模塊60a、60b、60c接收來自聯(lián)接到第一端子塊16a上的同一傳感器12a的原始反饋信號。在一些實施例中，三個采集模塊60a、60b,60c中的一個將來自第一端子塊16a的控制信號傳遞到聯(lián)接的被控制裝置21。采集模塊60a、60b、60c分別通過第一組連接器74、76、78聯(lián)接到第一端子塊16a上。第二端子塊16b使得第一載板66能夠與另一個傳感器12聯(lián)接。第一載板66上的第二端子塊16b的第二組連接器80可為空閑的。在一些實施例中，分別將采集模塊60a、60b、60c連接到同一端子塊(例如，第一端子塊16)的連接器上會將第一載板66自動構(gòu)造成三重冗余模式。在一些實施例中，第一采集模塊60a可指定為主采集模塊,而第二和第三采集模塊60b、60c指定為從采集模塊。主-從的規(guī)定可通過主連接器(例如，連接器74)或通過對載板28 (諸如跳接開關(guān))的調(diào)節(jié)來確定。
[0046]采集模塊60a、60b、60c可為相同類型的采集模塊60,其構(gòu)造成接收和處理來自傳感器12的相同類型的原始反饋信號或來自主板14的相同類型的數(shù)據(jù)信號。換句話說，各個采集模塊60a、60b、60c可構(gòu)造成執(zhí)行基本相同(例如，一樣)的操作和根據(jù)給定的一組原始反饋信號或數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)基本相同(例如，一樣)的結(jié)果。例如，如果第一采集模塊60a構(gòu)造成確定燃燒器中的溫度和壓力，則第二和第三采集模塊60b、60c也構(gòu)造成根據(jù)相同傳感器反饋信號確定燃燒器中的溫度和壓力。如可理解的那樣，材料或產(chǎn)品的老化、磨損或瑕疵可使采集模塊將誤差引入其輸出中。各個采集模塊60a、60b、60c的輸出可在接頭58、載板28或主板14處進行比較。一個輸出和另一個輸出之間的差異可指示第一載板66上的構(gòu)件(例如，米集模塊60a、60b,或60c)有故障。例如，如果第二米集模塊60b根據(jù)傳感器12a的原始反饋信號或來自主板14的數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生第一輸出，而第一和第三采集模塊60a、60c根據(jù)傳感器12a的同一原始反饋信號或來自主板14的同一數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生第二輸出(例如，不同于第一輸出)，則輸出的比較將識別出第二采集模塊60b的可探測的誤差。因此，三重冗余性使得能夠在其它冗余采集模塊60持續(xù)運行的同時識別一個采集模塊60的誤差，從而使得控制器系統(tǒng)10能夠運行一段時間，直到進行維護，哪怕有誤差。
[0047]如可理解的那樣，構(gòu)造成各種冗余模式的載板28可利用多個采集模塊60來改進從采集模塊輸出到主板14的數(shù)據(jù)信號或從采集模塊輸出到被控制裝置21的控制信號的穩(wěn)定可靠性。冗余地構(gòu)造的載板28具有多個采集模塊60，以冗余地處理來自傳感器12的輸入或通往被控制裝置21的輸出。在一些實施例中，聯(lián)接到被控制裝置21上的載板28冗余地構(gòu)造有多個采集模塊60。在運行期間，各個采集模塊(例如、60a、60b、60c)可基于來自主板14的數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生控制信號；但是，來自僅一個采集模塊(例如，第一采集模塊60a)的輸出控制信號可同時傳遞到被控制裝置21a。其它采集模塊(例如，第二和第三采集模塊60b,60c)可保持在線，作為工作的采集模塊的后備。如果發(fā)現(xiàn)第一采集模塊60a有故障，則第一載板66可禁用第一采集模塊60a且啟用一個冗余采集模塊(例如，第二或第三采集模塊60b、60c)。以類似的方式，如果發(fā)現(xiàn)故障，三重冗余第一載板66可禁用第二采集模塊60b，并且啟用另一個冗余采集模塊(例如，第三采集模塊60c)。因此，冗余地構(gòu)造的第一載板66可增加提供給被控制裝置21a的控制信號的精度和/或可靠性。構(gòu)造成其它冗余模式(例如，雙重冗余模式)的載板28可以類似的方式利用冗余采集模塊60。
[0048]在雙重冗余模式中，兩個采集模塊60d和60e接收來自聯(lián)接到第二載板68的第一端子塊16a上的同一傳感器12b的原始反饋信號。在一些實施例中，兩個米集模塊60d、60e中的一個可將控制信號傳遞到聯(lián)接到第二載板68的第一端子塊16a上的被控制裝置21b。采集模塊60d和60e通過連接器74和76聯(lián)接到第二載板68的第一端子塊16a上。第一端子塊16a的連接器78和第二端子塊16b的第二組連接器80在第二載板68構(gòu)造成具有雙重冗余性時可為空閑的。在一些實施例中，將采集模塊60d和60e連接到同一端子塊(例如，第一端子塊16a)的任何兩個連接器(例如、74、76、78)上可將第二載板68自動構(gòu)造成雙重冗余模式。
[0049]各個冗余采集模塊60d和60e可為相同類型(例如，氧檢測器)采集模塊60，其構(gòu)造成接收和處理來自傳感器12b的相同類型原始反饋信號或接收和處理來自主板14的相同類型數(shù)據(jù)信號。米集模塊60d和60e可為與第一載板66的米集模塊60a、60b、60c相同的類型或不同的類型。各個采集模塊60d和60e的輸出可在接頭58、載板28或主板14處進行比較。來自采集模塊60d和60e的輸出之間的差異可指示第二載板68上的一個構(gòu)件(例如，采集模塊60d或60e)有故障。例如，如果第四采集模塊60d根據(jù)原始反饋信號或數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生第一輸出，而第五采集模塊60e產(chǎn)生不同于同一原始反饋信號或數(shù)據(jù)信號的第二輸出，則由于有差異，輸出的比較將識別采集模塊60d或60e中的一個的可探測的誤差。因此，雙重冗余性使得控制器系統(tǒng)10能夠識別已經(jīng)在一個采集模塊中出現(xiàn)故障。在一些實施例中，可使用兩個輸出，直到修理或替換適當?shù)牟杉K為止。另外或在備選方案中，主板14可基于差異或來自其它采集模塊60的輸出來確定使用哪個輸出和忽略或拋棄哪個輸出。
[0050]在單純模式中，僅一個采集模塊60接收來自聯(lián)接到載板28的端子塊16上的各個傳感器12的原始反饋信號。換句話說，處于單純模式的載板28的采集模塊60不具有冗余地接收相同原始反饋信號的另一個采集模塊60。第三載板70具有聯(lián)接到第一端子塊16a (例如，通過連接器74、76或78)上的第六采集模塊60f和聯(lián)接到第二端子塊16b (例如，通過連接器80)上的第七采集模塊60g。第六采集模塊60f接收來自傳感器12c的原始反饋信號，而第七采集模塊接收來自傳感器12d的反饋信號。傳感器12c和12d可為不同，而第六采集模塊60f可為與第七采集模塊60g(例如壓力)不同的類型(例如，溫度)。在一些實施例中，第六采集模塊60f可接收來自傳感器12c的原始反饋信號，而第七采集模塊60g可將控制信號傳遞到被控制裝置21c。在一些實施例中，將采集模塊60連接到載板28上的不止一個端子塊16上會將載板28自動構(gòu)造成單純模式。在采集模塊60f和60g連接到第三載板70上時，一個或多個連接器(例如，連接器74、76、78)可為空閑的。
[0051]第一、第二和第三載板66、68、70可具有多個端子塊16,以使得各個載板能夠選擇性地構(gòu)造成具有一個傳感器的單純模式、具有兩個傳感器的單純模式、雙重冗余模式或三重冗余模式。在一些實施例中，載板28的端子塊16可具有四個、五個、六個或更多個連接器，從而增加冗余采集模塊60的潛在數(shù)量，這可增加控制器系統(tǒng)10的穩(wěn)定可靠性。此外，在一些實施例中，不止兩個采集模塊60可通過不同的端子塊16以單純模式聯(lián)接到載板28上。在一些實施例中，采集模塊60可通過第二端子塊16b以單純模式聯(lián)接到載板28上，而其它采集模塊60通過第一端子塊16a以冗余模式(例如，雙重冗余、三重冗余)聯(lián)接到同一載板28上。
[0052]在一些實施例中，連接到控制面板50的主板14上的載板28可具有各種冗余模式。而圖3示出具有三個不同的冗余模式的載板66、68、70的實施例，但是一些實施例可包括具有同一冗余模式(例如，單純、雙重冗余、三重冗余)的兩個或更多個載板28。載板28可冗余地聯(lián)接到多個主板14上。因而，在一些實施例中，載板28可具有冗余地構(gòu)造成雙重或三重冗余模式的采集模塊60，載板28可冗余地聯(lián)接到多個主板14上，而各個主板14可具有冗余處理器18。因此，控制器系統(tǒng)10的實施例是模塊化的，以有利于許多冗余構(gòu)造來提供期望水平的穩(wěn)定可靠性。例如，主板14的處理器18可為模塊化的和可互換的，以有利于用第二主板和第二組處理器替代第一主板和第一組處理器，而不影響控制器系統(tǒng)10的性能。以類似方式，載板28可為模塊化的和可互換的，以有利于以第二載板替代第一載板，而不改變接收來自聯(lián)接的傳感器12的反饋信號的冗余采集模塊60的性能或數(shù)量。在一些實施例中，可構(gòu)造的載板28提供了改變?nèi)哂嗄Ｊ蕉粚⑤d板28換成具有不同的冗余模式的另一個載板28的靈活性。
[0053]圖4示出具有集成的主-載板100的控制面板50的實施例。集成的主載板100具有主板部分102和載板部分104。主板部分102可基本類似于主板14，并且載板部分104可基本類似于上面描述的載板28。集成的主-載板100可減少控制器系統(tǒng)10中使用的接頭58的數(shù)量，從而減少控制器系統(tǒng)10的成本和/或復雜性。一個或多個處理器18可通過主連接器103聯(lián)接到主-載板100上。主連接器103可為有利于移除和安裝處理器18的搭扣或夾子。在一些實施例中，主連接器103與處理器18和主板14具有電連接。在一些實施例中，處理器18可熱插拔的，從而使得處理器18能夠在運行期間移除和/或替換。在一些實施例中，集成的主-載板100的構(gòu)件通過多個功率供應30接收功率。例如，各個功率供應30可對應于相應的處理器18。
[0054]控制器系統(tǒng)10的構(gòu)件的模塊性和互換能力改進了控制器系統(tǒng)10對不同的應用的適用性。主連接器103可使得處理器18能夠在主板14的運行期間(例如，熱插拔處理器18)和/或在停機維護時期期間容易地更換。在一些實施例中，可移除和替換處理器18，以維持或改進主板14或主部分102的處理能力。例如，主連接器103可使得第一組處理器能夠后期用第二組升級的處理器來替換。在添加相應的傳感器12和被控制裝置21或從控制器系統(tǒng)10移除相應的傳感器12和被控制裝置21時，可添加載板28或從控制器系統(tǒng)10移除載板28。接頭58可有利于在控制器系統(tǒng)10的運行期間和/或在停機維護時期期間串聯(lián)地添加和移除載板28?？稍诳刂破飨到y(tǒng)10的運行期間和/或在維護時期期間通過連接器74、76、78、80添加采集模塊60或從各個載板28移除采集模塊60，以調(diào)節(jié)相應的載板28的冗余模式?？刂破飨到y(tǒng)10的一些實施例提供在運行期間調(diào)節(jié)冗余模式的靈活性。例如，可為合乎需要的是使載板28在第一監(jiān)測時期(例如，啟動時期、維護時期)期間具有第一冗余模式(例如，三重冗余)，以及在第二監(jiān)測時期(例如，穩(wěn)態(tài)運行時期)期間具有第二冗余模式(例如，單純)。
[0055]載板部分104和載板28的連接器106可在采集模塊60和主部分102之間分配功率和傳遞信號。連接器106可在機械和/或電方面與采集模塊60對接。例如，連接器106可通過匹配的幾何結(jié)構(gòu)(例如，柱和插口、卡和槽口等)與采集模塊對接。圖4的載板部分104和載板28各自具有四個連接器106，但是其它實施例可具有不同的數(shù)量的連接器106(例如、I個、2個、3個、5個、6個或更多個)。連接器106可布置成彼此靠近。連接器106將端子塊16和接頭58連接到采集模塊60上。在一些實施例中，連接器106布置成組，使得第一組連接器(例如，連接器74、76、78)連接到第一端子塊16a上，并且第二組連接器(例如，連接器80)連接到第二端子塊16b上。在一些實施例中，各個連接器106可具有功率端口 108、通信端口 110和輸入-輸出(I/O)端口 112。采集模塊60通過與連接器106聯(lián)接而聯(lián)接到端子塊16上。例如，采集模塊60h和60i分別聯(lián)接到處于單純模式的集成的主-載板100的連接器74和80上，并且連接器76、78為空閑的。
[0056]采集模塊60相對于連接器106的物理布置可自動將載板28構(gòu)造成特定冗余模式。第一組連接器74、76、78可連接到第一端子塊16a上，而第二組連接器80可連接到第二端子塊16b上。將一個采集模塊60連接到端子塊16的連接器上可自動將載板28構(gòu)造成單純模式。例如，采集模塊60f以單純模式連接到第三載板70的連接器74上，采集模塊60g以單純模式連接到第三載板70的連接器80上，采集模塊60h以單純模式連接到主-載板100的連接器74上，并且采集模塊60i以單純模式連接到主-載板100的連接器80上。將多個采集模塊60連接到端子塊16上可將相應的載板28自動構(gòu)造成雙重冗余或三重冗余模式。例如，第一載板66構(gòu)造成具有三個連接的采集模塊60a、60b、60c的三重冗余模式，而第二載板68構(gòu)造成具有兩個連接的采集模塊60d、60e的雙重冗余模式。改變載板28上的采集模塊60的數(shù)量和/或物理布置可改變載板28的冗余模式。在一些實施例中，可在載板28的運行期間移除或更換可熱插拔的采集模塊60。
[0057]連接器106可至少部分地基于采集模塊60與端子塊16a、16b通過連接器74、76、78、80進行的連接將載板28自動構(gòu)造成特定冗余模式。在一些實施例中，諸如在采集模塊60被連接時，載板28將冗余模式傳輸?shù)叫盘栔靼?4。各個處理器18可構(gòu)造成以任何冗余模式與相應的載板28的各個采集模塊60通信。主板14的可執(zhí)行的指令可控制各個處理器18，以至少部分地基于接收自采集模塊60的數(shù)據(jù)信號確定載板28的冗余模式。例如，如果處理器18接收來自載板28的兩個數(shù)據(jù)信號，則在數(shù)據(jù)信號具有類似參數(shù)(例如，電壓范圍、電流范圍、采樣速率)的情況下，主板14可確定兩個采集模塊60以雙重冗余模式連接，并且在數(shù)據(jù)信號具有不同的參數(shù)的情況下，主板14可確定兩個采集模塊60各自以單純模式連接。另外或在備選方案中，載板28可將冗余模式信號提供給主板14，以指示相應的冗余模式。
[0058]在一些實施例中，機械阻擋結(jié)構(gòu)可基本阻止將采集模塊60添加到載板28的一個或多個特定連接器上。阻擋結(jié)構(gòu)可指示載板28的當前冗余模式，并且阻止采集模塊60的添加，添加采集模塊60可改變當前冗余模式。例如，第一載板66可構(gòu)造成三重冗余模式，而第一載板66不可支持超過三個采集模塊60和/或不可支持不同的并發(fā)冗余模式(例如，三重冗余模式和單純模式)。第三采集模塊60c可具有阻擋結(jié)構(gòu)114(例如，柱、蓋、防護件、機械阻隔)，其在連接器80的一部分上延伸，從而基本以機械的方式阻止另一個采集模塊60的添加。在一些實施例中，阻擋結(jié)構(gòu)114在各個采集模塊60上。在一些實施例中，阻擋結(jié)構(gòu)114是可調(diào)節(jié)的幾何結(jié)構(gòu)，諸如采集模塊60的折疊出的部分、伸縮柱、鉸接結(jié)構(gòu)。阻擋結(jié)構(gòu)114的一些實施例可使得處于雙重冗余模式的第二載板68的采集模塊60e能夠阻止將另一個采集模塊60添加到連接器78和80上。在一些實施例中，機械間隔件116可置于空閑的連接器(例如，第三載板70的連接器76、78)上，以阻擋額外的采集模塊60。
[0059]連接器106將I/O端口 112通信聯(lián)接到端子塊16的端子118上。端子118可布置成組(例如，通道)，其中各個通道具有一個或多個端子118。各個端子118或通道與端子塊16相關(guān)聯(lián)。在一些實施例中，端子118與端子塊16的關(guān)聯(lián)性是可調(diào)節(jié)的。在一些實施例中，各個通道具有三個電氣端子118，諸如功率端子、正端子和負端子。各個傳感器12或被控制裝置21可與端子塊16的一個或多個通道聯(lián)接，從而連接到多個端子118上。例如，第一端子塊16a的48個端子118可布置成16個通道，每個通道有3個端子118。在一些實施例中，采集模塊60可構(gòu)造成通過端子塊16的多個通道與多個傳感器12和/或被控制裝置21聯(lián)接。例如，第一端子塊16a可將兩個或更多個通道上的兩個或更多個傳感器12連接到連接器74、76、78上的冗余采集模塊60上。端子118可在主-載板100的端子塊16a、16b上具有緊固件，包括(但不限于)螺釘，如顯然的那樣。在一些實施例中，端子塊16a、16b可通過束線120 (例如，壓接銷和殼)與傳感器聯(lián)接。
[0060]圖5示出集成的主-載板100的另一個實施例。聯(lián)接到主-載板100上的載體部分104和載板28比圖4的實施例(例如，連接器74、76、78、80)具有更少的連接器106 (例如，連接器74、76、80)。連接器74、76連接到第一端子塊16a上，而連接器80連接到第二端子塊16b上。主-載體部分104、第二載板130和第三載板132各自構(gòu)造成具有兩個采集模塊60的單純模式。在單純模式中，各個采集模塊60可接收來自不同的傳感器的反饋信號，以及/或者各個米集模塊60可獨立于同一載板的另一個米集模塊60。處于雙重冗余模式的第四載板134具有兩個采集模塊60d、60e。采集模塊60d、60e冗余地接收來自聯(lián)接到第一端子塊16a上的相同的一個或多個傳感器的原始反饋信號。
[0061]在一些實施例中，具有不同的數(shù)量的連接器106可連接到同一主-載體14或主-載板100上。例如，圖5的載板28可通過接頭58連接到圖4的載板28上。各種數(shù)量的連接器106使得操作員能夠為載板28選擇期望的冗余水平，從而最大程度地減少載板28上的空閑連接器106的數(shù)量。另外，具有更少的連接器106的載板28可小于具有更多連接器的載板28。在一些實施例中，與具有超過三個可在有限空間(例如，控制機柜)的情況下連接到主板14上的連接器106的載板28 (例如，圖4的載板66、68、70)的數(shù)量相比，更多具有三個連接器106的載板28 (例如，圖5的載板130、132、134)可組裝在控制面板50上且連接到主板14上。
[0062]圖6示出用于組裝和運行控制器系統(tǒng)的方法150。第一采集模塊聯(lián)接(方框152)到載板的端子塊上。如上面所論述，第一采集模塊通過連接器聯(lián)接到載板的第一端子塊上。使用者然后確定(節(jié)點154)載板的期望的冗余性?？捎玫娜哂嗄Ｊ娇芍辽俨糠值鼗谳d板的類型和連接器的數(shù)量。在節(jié)點154處確定單純模式之后，操作員確定(節(jié)點156)是否將一組或多組傳感器或被控制裝置連接到單獨的端子塊上。如果要連接第二組傳感器或被控制裝置，則以單純模式將第二采集模塊聯(lián)接(方框158)到載板的第二端子塊上。在節(jié)點154處確定雙重冗余性之后，操作員將第二采集模塊聯(lián)接(方框160)到第一端子塊上，以便與第一采集模塊形成冗余。在節(jié)點154處確定三重冗余性之后，操作員將第二采集模塊聯(lián)接(方框160)到第一端子塊上，并且操作員將第三采集模塊聯(lián)接(方框162)到第一端子塊上。第二和第三采集模塊兩者以三重冗余模式與第一采集模塊形成冗余。如可理解的那樣，操作員可以與構(gòu)造成三重冗余模式類似的方式來以額外的冗余模式構(gòu)造載板。
[0063]在為載板以期望的冗余模式聯(lián)接額外的采集模塊之后，操作員確定(節(jié)點164)是否將額外的載板和傳感器組連接到主板上。如果要將額外的載板連接(例如，通過接頭)到主板上，則方法150從方框152開始重復。如果不要連接額外的載板，則聯(lián)接的采集模塊可接收(方框166)來自一個或多個被連接傳感器組的原始反饋信號。采集模塊將原始反饋信號轉(zhuǎn)化(方框168)成數(shù)據(jù)信號，并且將數(shù)據(jù)信號傳輸(方框170)到主板上的一個或多個處理器。主板的一個或多個處理器可至少部分地基于數(shù)據(jù)信號控制(方框172)裝置(例如，壓縮機、渦輪、燃燒器、反應器)。在組裝之后，運行步驟174可重復到控制器組件關(guān)閉為止。
[0064]在一些實施例中，采集模塊、載板和/或處理器可為可熱插拔的，從而使得能夠在控制器組件的運行期間進行移除或替換。可熱插拔構(gòu)件可減少控制器組件由于維護而引起的停機時間，從而減少運行成本。在一些實施例中，采集模塊和/或處理器的冗余構(gòu)造可在運行期間進行調(diào)節(jié)。因而，一個或多個組裝步驟176可在方法150的運行步驟174之前或之間進行。運行步驟174可由組裝好的控制器系統(tǒng)來執(zhí)行。在初始運行之前，使用者執(zhí)行組裝步驟176來組裝控制器系統(tǒng)，并且使用者可執(zhí)行后續(xù)組裝步驟176來維護控制器系統(tǒng)。
[0065]本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例具有不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這樣的其它實例包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則它們意圖處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 包括第一主處理器的主板； 第一載板，其包括第一多個連接器，所述第一多個連接器構(gòu)造成以第一附連型式使所述主板通信聯(lián)接到一個或多個第一采集模塊上，其中，所述第一載板至少部分地基于所述第一附連型式而構(gòu)造成第一單純構(gòu)造或第一冗余構(gòu)造；以及 第一接頭，其構(gòu)造成使所述第一載板與終端器可移除地聯(lián)接或使所述第一載板與第二載板可移除地聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一載板與所述主板集成在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主板包括多個主處理器，其冗余地聯(lián)接到所述第一多個連接器上，其中，所述多個主處理器中的各個主處理器構(gòu)造成與所述一個或多個第一采集模塊通信聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一附連型式包括聯(lián)接到所述第一多個連接器上的所述一個或多個第一采集模塊，并且所述第一載板構(gòu)造成第一單純模式、雙重冗余模式或三重冗余模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一載板包括第二多個連接器，其構(gòu)造成以所述第一附連型式使所述主板通信聯(lián)接到所述一個或多個第一采集模塊上，其中，所述一個或多個第一采集模塊中的第二采集模塊聯(lián)接到所述第二多個連接器上，并且所述第一載板相對于所述第二采集模塊構(gòu)造成所述第一單純模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括所述一個或多個第一采集模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一多個連接器包括可編程通用1/0通道，其構(gòu)造成接收熱電偶信號、電阻溫度檢測器(RTD)信號、電壓信號、電流信號、高速可尋址遠程變送器(HART)輸入信號、HART輸出信號或它們的任何組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 通信聯(lián)接到所述第一接頭上的所述第二載板，其中所述第二載板包括第二多個連接器，其構(gòu)造成以第二附連型式將所述主板通信聯(lián)接到一個或多個第二采集模塊上，其中所述一個或多個第二采集模塊至少部分地基于所述第二附連型式而構(gòu)造成第二單純或第二冗余構(gòu)造；以及 第二接頭，其用以使所述第二載板與所述終端器可移除地聯(lián)接或使所述第二載板與第三載板可移除地聯(lián)接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一接頭構(gòu)造成在所述主板和所述第二載板之間傳遞功率和通信信號。
10.一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括: 包括第一主處理器的主板；以及 第一載板，其包括: 第一端子塊，其通信聯(lián)接到所述主板、第一連接器、第二連接器和第三連接器上，其中所述第一連接器構(gòu)造成以第一單純模式、第一雙重冗余模式或第一三重冗余模式與第一采集模塊聯(lián)接，所述第二連接器構(gòu)造成以所述第一雙重冗余模式或所述第一三重冗余模式與第二采集模塊聯(lián)接，而所述第三連接器構(gòu)造成以所述第一三重冗余模式與第三采集模塊聯(lián)接；以及 第二端子塊，其通信聯(lián)接到所述主板和第四連接器上，其中，所述第四連接器構(gòu)造成以所述第一單純模式與所述第二采集模塊聯(lián)接。
【文檔編號】G05B19/048GK104345674SQ201410388377
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】D.M.阿利, A.C.洛弗爾, C.T.摩爾 申請人:通用電氣公司