I/o模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種i/o模塊。
[0002]本申請(qǐng)基于2013年10月31日向日本申請(qǐng)的特愿2013-226263而主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]當(dāng)前，在車(chē)間、工廠等中，構(gòu)建有過(guò)程控制系統(tǒng)，該過(guò)程控制系統(tǒng)控制工業(yè)過(guò)程中的各種狀態(tài)量(例如，壓力、溫度、流量等)，實(shí)現(xiàn)高級(jí)的自動(dòng)操作。這樣的過(guò)程控制系統(tǒng)大概是如下結(jié)構(gòu)，即，經(jīng)由I/o模塊將被稱(chēng)為現(xiàn)場(chǎng)儀器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(測(cè)定器、操作器)連接到控制器上，通過(guò)控制器與測(cè)定器(例如，傳感器)的測(cè)定結(jié)果相對(duì)應(yīng)而控制操作器(例如，致動(dòng)器)，從而控制上述各種狀態(tài)量。
[0004]在過(guò)程控制系統(tǒng)中所使用的現(xiàn)場(chǎng)儀器與測(cè)定對(duì)象以及操作對(duì)象相對(duì)應(yīng)而存在多種，輸入/輸出的信號(hào)的信號(hào)形式也多樣化。例如，存在如下等結(jié)構(gòu)，即，對(duì)“4?20mA”信號(hào)等模擬信號(hào)進(jìn)行輸入/輸出的結(jié)構(gòu)；對(duì)“2價(jià)”的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸入/輸出的結(jié)構(gòu)；對(duì)觸點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行輸入/輸出的結(jié)構(gòu)；以及對(duì)熱電偶信號(hào)進(jìn)行輸出的結(jié)構(gòu)。由此，在現(xiàn)有的過(guò)程控制系統(tǒng)中，與現(xiàn)場(chǎng)儀器相對(duì)應(yīng)的I/O電路是針對(duì)每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀器而設(shè)置的。
[0005]在過(guò)程控制系統(tǒng)中所設(shè)置的I/O電路的數(shù)量，大致與車(chē)間等的規(guī)模相對(duì)應(yīng)地增減，有時(shí)在大規(guī)模的車(chē)間等中超過(guò)I萬(wàn)個(gè)。由此，即使I/o電路單體的成本并不那么高，有時(shí)過(guò)程控制系統(tǒng)整體的I/o電路的總成本也相當(dāng)高。為此，需要減少I(mǎi)/O電路的數(shù)量而降低成本。
[0006]在美國(guó)專(zhuān)利第8392626號(hào)說(shuō)明書(shū)中，公開(kāi)有一種電路(以下，稱(chēng)為通用電路)，該電路能夠與占現(xiàn)場(chǎng)儀器的大多數(shù)的、對(duì)所述模擬信號(hào)、所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸入/輸出的現(xiàn)場(chǎng)儀器連接。具體而言，美國(guó)專(zhuān)利第8392626號(hào)說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的通用電路，是能夠進(jìn)行所述模擬信號(hào)的輸入、所述模擬信號(hào)的輸出、所述數(shù)字信號(hào)的輸入或者所述數(shù)字信號(hào)的輸出的電路。如果利用具有多個(gè)這樣的通用電路的I/O模塊(以下，稱(chēng)為通用I/O模塊)，則與針對(duì)每個(gè)信道設(shè)置與現(xiàn)場(chǎng)儀器的種類(lèi)相對(duì)應(yīng)的I/O電路的情況相比，由于能夠向I個(gè)通用I/O模塊的多個(gè)信道中連接多種現(xiàn)場(chǎng)儀器，因此能夠期待成本的降低。
[0007]可以認(rèn)為，如果利用能夠連接上述的大多數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)儀器的通用I/O模塊，則能夠降低I/O模塊的總數(shù)，因此能夠可靠地實(shí)現(xiàn)成本的降低。然而，由于現(xiàn)場(chǎng)儀器的種類(lèi)不同，仍然存在不能夠與所述通用I/O模塊連接的現(xiàn)場(chǎng)儀器。
[0008]例如，經(jīng)由基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(Foundat1n Fieldbus:注冊(cè)商標(biāo))進(jìn)行通信的現(xiàn)場(chǎng)儀器，并非單純地進(jìn)行過(guò)程值的發(fā)送、設(shè)定值的接收，需要進(jìn)行協(xié)議處理。為此，如果要將這樣的現(xiàn)場(chǎng)儀器連接至通用I/O模塊，則有時(shí)電路的復(fù)雜程度增大，面積?成本?消耗電力等增大。另外，例如輸出熱電偶信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)儀器由于熱電偶信號(hào)的電壓過(guò)低而無(wú)法與通用I/O模塊連接。為此，需要與低電壓相對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用I/o模塊，如果追加這樣的專(zhuān)用I/O模塊，則導(dǎo)致I/o模塊的總數(shù)、成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種I/O模塊，該I/O模塊與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠與多種現(xiàn)場(chǎng)儀器連接。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)方式的I/O模塊可以具備:基座板，其具有與多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀器電連接的多個(gè)連接端子；多個(gè)通用電路，它們與所述多個(gè)連接端子相對(duì)應(yīng)地設(shè)置在所述基座板上，能夠進(jìn)行來(lái)自所述現(xiàn)場(chǎng)儀器的模擬信號(hào)的輸入、向所述現(xiàn)場(chǎng)儀器的模擬信號(hào)的輸出、來(lái)自所述現(xiàn)場(chǎng)儀器的數(shù)字信號(hào)的輸入、以及向所述現(xiàn)場(chǎng)儀器的數(shù)字信號(hào)的輸出；以及選擇模塊，其可拆裝地設(shè)置在所述基座板上，具有第I電路，該第I電路設(shè)置在所述多個(gè)連接端子中的第I連接端子、以及與所述第I連接端子相對(duì)應(yīng)的所述多個(gè)通用電路中的第I通用電路之間，能夠?qū)λ龅贗連接端子以及所述第I通用電路之間的信號(hào)進(jìn)行發(fā)送/接收。
[0011]在上述I/O模塊中，所述第I電路可以是一邊使所述第I連接端子以及所述第I通用電路之間電絕緣，一邊以能夠進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送/接收的方式將所述第I連接端子以及所述第I通用電路之間連接的電路。。
[0012]在上述I/O模塊中，所述第I電路可以具備光耦合器。
[0013]在上述I/O模塊中，所述第I電路可以是進(jìn)行使在所述第I連接端子以及所述第I通用電路之間發(fā)送/接收的信號(hào)放大或者衰減的處理的電路。
[0014]在上述I/O模塊中，還可以具備信號(hào)處理電路，該信號(hào)處理電路設(shè)置在所述基座板上，與所述多個(gè)通用電路連接，對(duì)在與所述現(xiàn)場(chǎng)儀器之間發(fā)送/接收的信號(hào)進(jìn)行處理。所述選擇模塊可以與所述第I通用電路連接，并且與所述信號(hào)處理電路連接。
[0015]在上述I/O模塊中，還可以具備通信總線，所述通信總線設(shè)置在所述基座板上，將所安裝的所述選擇模塊和所述信號(hào)處理電路連接。所述選擇模塊以及所述信號(hào)處理電路可以經(jīng)由所述通信總線而連接。所述第I電路可以經(jīng)由所述通信總線進(jìn)行與所述信號(hào)處理電路的通信。
[0016]在上述I/O模塊中，還可以具備:識(shí)別用電路，其用于對(duì)設(shè)置在所述選擇模塊中的本模塊的種類(lèi)進(jìn)行識(shí)別；信號(hào)處理電路，其設(shè)置在所述基座板上，與所述多個(gè)通用電路連接，并對(duì)在與所述現(xiàn)場(chǎng)儀器之間發(fā)送/接收的信號(hào)進(jìn)行處理；以及識(shí)別用配線，其設(shè)置在所述基座板上，將所安裝的所述選擇模塊所具備的所述識(shí)別用電路和所述信號(hào)處理電路連接。所述信號(hào)處理電路可以基于在所述識(shí)別用配線上表現(xiàn)的信號(hào)，對(duì)安裝在所述基座板上的所述選擇模塊的種類(lèi)進(jìn)行識(shí)別。
[0017]在上述I/O模塊中，所述通用電路可以搭載在可拆裝地設(shè)置在所述基座板上的通用I/o模塊中。
[0018]在上述I/O模塊中，安裝在所述基座板上的所述選擇模塊中的至少2個(gè)選擇模塊，可以是與I個(gè)所述現(xiàn)場(chǎng)儀器連接而構(gòu)成冗余化的相同的選擇模塊。
[0019]在上述I/O模塊中，所述第I電路可以具備??第I絕緣電路；第2絕緣電路；以及微處理器，其連接所述多個(gè)連接端子和所述第I及第2絕緣電路。
[0020]在上述I/O模塊中，所述第I絕緣電路可以是如下電路，該電路一邊使所述微處理器以及所述信號(hào)處理電路之間電絕緣，一邊以能夠進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送/接收的方式將所述微處理器以及所述信號(hào)處理電路之間連接。[0021 ] 在上述I/O模塊中，所述第2絕緣電路可以是如下電路，該電路一邊使所述微處理器以及系統(tǒng)電源之間電絕緣，一邊將所述系統(tǒng)電源的電源電壓變換為適于所述微處理器的電源電壓。
[0022]在上述I/O模塊中，所述微處理器可以對(duì)從所述連接端子輸入的來(lái)自所述現(xiàn)場(chǎng)儀器的信號(hào)進(jìn)行通信協(xié)議的變換處理，并輸出至所述第I絕緣電路。
[0023]在上述I/O模塊中，所述微處理器可以對(duì)從所述連接端子輸入的來(lái)自所述現(xiàn)場(chǎng)儀器的信號(hào)，進(jìn)行模擬/數(shù)字變換處理、補(bǔ)償處理以及放大處理中的至少I(mǎi)個(gè)處理，并輸出至所述第I絕緣電路。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于利用安裝在基座板上的選擇模塊，將設(shè)置在基座板上的多個(gè)連接端子中的某I個(gè)連接端子和與該連接端子相對(duì)應(yīng)的通用電路連接，利用設(shè)置在所安裝的選擇模塊中的第I電路，將與該連接端子連接的現(xiàn)場(chǎng)儀器和該通用電路電連接，因此，具有與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠連接更多種類(lèi)的現(xiàn)場(chǎng)儀器的效果。
[0025]另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，在基座板上設(shè)置有與多個(gè)通用電路連接，并對(duì)在與現(xiàn)場(chǎng)儀器之間發(fā)送/接收的信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)處理電路，通過(guò)設(shè)置將選擇模塊和信號(hào)處理電路連接的通信總線，具有不經(jīng)由通用電路也能夠與現(xiàn)場(chǎng)儀器連接，能夠?qū)⒏喾N類(lèi)的現(xiàn)場(chǎng)儀器連接的效果。
[0026]另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，在選擇模塊內(nèi)部設(shè)置用于識(shí)別選擇模塊的種類(lèi)的識(shí)別用電路，由此，具有能夠?qū)νㄓ秒娐芬约靶盘?hào)處理電路進(jìn)行選擇.自動(dòng)設(shè)定的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是表示利用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊的過(guò)程控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的框圖。
[0028]圖2是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊的外觀的斜視圖。
[0029]圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊所具備的基座板的主視圖。
[0030]圖4A是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊所使用的選擇模塊的內(nèi)部電路的例子的圖。
[0031]圖4B是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊所使用的選擇模塊的內(nèi)部電路的例子的圖。
[0032]圖5A是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊所使用的選擇模塊的內(nèi)部電路的例子的圖。
[0033]圖5B是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊所使用的選擇模塊的內(nèi)部電路的例子的圖。
[0034]圖6是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊所使用的通用I/O模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0035]圖7是將本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊的變形例簡(jiǎn)化而示出的框圖。
[0036]圖8是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊的其它變形例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊。
[0038](過(guò)程控制系統(tǒng))
[0039]圖1是表示利用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的I/O模塊的過(guò)程控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的框圖。圖1所示的過(guò)程控制系統(tǒng)I具備多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀器11、I/o模塊12、控制器13以及監(jiān)視裝置14，控制器13在監(jiān)視裝置14的監(jiān)視下經(jīng)由I/O模塊12控制現(xiàn)場(chǎng)儀器11，由此，進(jìn)行對(duì)在車(chē)間、工廠等中實(shí)現(xiàn)的工業(yè)過(guò)程的控制。
[0040]在控制器13中連接多個(gè)I/O模塊12，該多個(gè)I/O模塊12連接多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀器11，在圖1中，為了簡(jiǎn)化圖示而僅圖示出I個(gè)I/o模塊12。在現(xiàn)場(chǎng)儀器11和I/O模塊12之間，也可以設(shè)置被稱(chēng)為接線盒、信號(hào)編集器的集線裝置。
[0041]現(xiàn)場(chǎng)儀器11，例如設(shè)置在車(chē)間、工廠等現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行為了實(shí)現(xiàn)