伺服驅(qū)動(dòng)設(shè)備和包括伺服驅(qū)動(dòng)設(shè)備的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于經(jīng)由輸入/輸出協(xié)議進(jìn)行通信的連接至背板的設(shè)備，以及包括多個(gè)這樣的設(shè)備的系統(tǒng)。特別地但并非專有地，本實(shí)用新型涉及經(jīng)由背板連接的伺服驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)控制設(shè)備或控制器用于控制工業(yè)操作。例如，伺服驅(qū)動(dòng)可以用于通過(guò)將適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)信號(hào)提供至工業(yè)機(jī)械來(lái)控制該工業(yè)機(jī)械。這種類型的工業(yè)控制器自身必須被管理和控制，以便提供期望的性能。這意指控制器必須具有輸入/輸出(I/o)功能。
[0003]通常，工業(yè)控制器與用于特定任務(wù)的專用設(shè)備一起協(xié)同使用。作為說(shuō)明性示例，可以考慮其中期望在3D空間中對(duì)元件進(jìn)行控制觀點(diǎn)的3D系統(tǒng)。這要求在所有三個(gè)維度上的控制。一種方法將涉及針對(duì)一起工作的三個(gè)維度中的每個(gè)維度的各個(gè)控制器。這樣的系統(tǒng)中的控制器必須有效地彼此進(jìn)行通信，以便產(chǎn)生期望的結(jié)果。
[0004]—般地，提供背板以允許系統(tǒng)內(nèi)的控制器進(jìn)行通信。背板提供通信接口，通過(guò)該通信接口，信號(hào)可以在連接至該背板的控制器之間進(jìn)行傳遞。該背板以給定輸入/輸出(I/O)協(xié)議進(jìn)行操作，控制器被設(shè)計(jì)成通過(guò)其自身的I/O部件部分與上述給定輸入/輸出(I/O)協(xié)議一起操作。
[0005]通過(guò)背板操作的I/O協(xié)議通常是工業(yè)控制器的供應(yīng)商專有的并且由其進(jìn)行設(shè)計(jì)。這意指由不同制造商提供的控制器之間缺乏互操作性。因此，當(dāng)期望通過(guò)增加或替換控制器來(lái)升級(jí)或修復(fù)包括多個(gè)控制器的系統(tǒng)時(shí)，任何新的控制器必須適用于與背板使用的適當(dāng)I/O協(xié)議一起工作。即使該協(xié)議自身并非專有的，但是仍然存在下述要求:所有控制器以與背板相同I/O協(xié)議進(jìn)行操作并且能夠與背板在物理上進(jìn)行對(duì)接。
[0006]由于這些問(wèn)題，給定控制器將僅利用可兼容的背板進(jìn)行操作。因此，希望獲得適當(dāng)?shù)目刂破鞯牟僮髡呔哂惺芟抻谂c當(dāng)前系統(tǒng)可兼容的控制器的選擇，這會(huì)導(dǎo)致次優(yōu)的選擇。
[0007]日益增加的控制任務(wù)的復(fù)雜度已經(jīng)導(dǎo)致期望通過(guò)背板外部的計(jì)算機(jī)源與控制器進(jìn)行通信的日益增加。例如，商業(yè)上理想的可以是:從商業(yè)系統(tǒng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)或另一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)控制或監(jiān)視性能。然而，商業(yè)系統(tǒng)使用的典型通信協(xié)議又與工業(yè)控制器使用的通信協(xié)議不同。通常，商業(yè)系統(tǒng)將使用例如基于以太網(wǎng)的協(xié)議進(jìn)行通信。因此已經(jīng)存在下述需要:在使用時(shí)將一個(gè)或多個(gè)設(shè)備橋接以在不同協(xié)議之間進(jìn)行通信。這導(dǎo)致進(jìn)一步的開(kāi)支和潛在的可靠性問(wèn)題。
[0008]在美國(guó)專利8，203, 980中描述了在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和供工業(yè)控制器使用的協(xié)議之間進(jìn)行橋接的方法的示例。這里公開(kāi)了一種橋接系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，連接至背板的多個(gè)部件可以通過(guò)通用網(wǎng)絡(luò)上的單個(gè)節(jié)點(diǎn)鏈接至以太網(wǎng)通用網(wǎng)絡(luò)。目的在于:避免背板上的每個(gè)獨(dú)立部件必須與通用網(wǎng)絡(luò)直接進(jìn)行對(duì)接。然而，背板的部件仍然不得不使用針對(duì)背板自身的適當(dāng)協(xié)議來(lái)與彼此進(jìn)行通信。
[0009]近來(lái)，已經(jīng)努力開(kāi)發(fā)了用于基于以太網(wǎng)的控制器通信的適當(dāng)協(xié)議。一個(gè)示例為EtherCAT(用于控制自動(dòng)化技術(shù)的以太網(wǎng))協(xié)議，該協(xié)議為被設(shè)計(jì)成提供短數(shù)據(jù)更新時(shí)間和低通信抖動(dòng)的基于以太網(wǎng)的高性能協(xié)議。這允許控制器和背板能夠與基于以太網(wǎng)的通用網(wǎng)絡(luò)更完備地結(jié)合。
[0010]仍然存在針對(duì)與工業(yè)控制器和類似的設(shè)備一起使用的背板的一系列通信協(xié)議。雖然基于以太網(wǎng)的協(xié)議提供了一些標(biāo)準(zhǔn)化，但是在缺乏公認(rèn)的通用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這種類型的設(shè)備仍舊需要針對(duì)它們想利用以進(jìn)行操作的每個(gè)協(xié)議的特定部件部分。這導(dǎo)致缺乏客戶選擇，因?yàn)樗鼈兛赡芾绫幌拗朴诳梢耘c傳統(tǒng)系統(tǒng)互操作的設(shè)備。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的方面，提供了一種用于經(jīng)由輸入/輸出協(xié)議進(jìn)行通信的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0012]—個(gè)或更多個(gè)背板連接器，用于將設(shè)備連接至背板；
[0013]運(yùn)算電路，用于執(zhí)行設(shè)備的處理任務(wù)；以及
[0014]切換電路，其被配置成識(shí)別哪些通過(guò)連接器接收的消息與運(yùn)算電路相關(guān)，對(duì)被識(shí)別為相關(guān)的消息的輸入/輸出協(xié)議進(jìn)行解析，以及將其它消息通過(guò)連接器返回至背板，
[0015]其中，切換電路以可移除且與背板連接器獨(dú)立的方式安裝至設(shè)備。
[0016]本實(shí)用新型的這個(gè)方面提供了一種設(shè)備，其中，切換電路進(jìn)行運(yùn)作以解釋通過(guò)背板提供的、與設(shè)備的運(yùn)算電路相關(guān)的消息的I/O協(xié)議。切換電路能夠以與背板連接器獨(dú)立的方式從設(shè)備移除，背板連接器將設(shè)備連接至背板。因此，適于不同協(xié)議的不同切換電路可以與設(shè)備一起使用。這不要求同時(shí)替換連接器。替代地，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到同一連接器可以用于多個(gè)不同協(xié)議，從而能夠創(chuàng)建其中在改變協(xié)議時(shí)產(chǎn)生最小開(kāi)支的模塊化系統(tǒng)。
[0017]背板可以為物理部件如電路板，或者可以為邏輯構(gòu)造。例如，設(shè)備可以利用代表用于設(shè)備之間通信信號(hào)的路徑的背板來(lái)直接耦合至彼此。
[0018]優(yōu)選地，背板連接器被固定地安裝至設(shè)備。這可以有助于進(jìn)一步提高連接器的可靠性，原因在于連接器不被移除或替換。
[0019]在優(yōu)選實(shí)施方式中，輸入/輸出協(xié)議為分層協(xié)議。更優(yōu)選地，輸入/輸出協(xié)議為以太網(wǎng)協(xié)議，優(yōu)選地為EtherCAT協(xié)議。這種類型的協(xié)議特別適合本實(shí)用新型，因?yàn)樵S多變型可以使用基本上類似的物理連接。此外，分層協(xié)議如以太網(wǎng)在本領(lǐng)域中是完善且通用的，并且基于類似原理的協(xié)議可以使得能夠相對(duì)容易地與外部元件進(jìn)行互操作。
[0020]優(yōu)選地，設(shè)備包括被布置在設(shè)備的相對(duì)面上的至少兩個(gè)連接器。通過(guò)在設(shè)備的每側(cè)上提供連接器，多個(gè)設(shè)備可以堆疊或布置成線性陣列，其中多個(gè)設(shè)備通過(guò)每側(cè)上的連接器連接至彼此。因此，可以從多個(gè)設(shè)備形成背板而無(wú)需單獨(dú)的背面板或類似裝置。替代地，背板分布在設(shè)備的陣列之中。
[0021]在優(yōu)選實(shí)施方式中，設(shè)備的第一面上的連接器為陽(yáng)型連接器，而相對(duì)的第二面上的連接器為互補(bǔ)的陰型連接器。這有助于陣列中的設(shè)備的穩(wěn)固連接。
[0022]優(yōu)選地，設(shè)備進(jìn)一步包括用于將消息從背板傳送出去的外部連接器。該外部連接器可以為例如以太網(wǎng)連接器，并且該外部連接器可以被配置為RJ45插座。這可以使得外部連接器能夠容易地與外部以太網(wǎng)設(shè)備或部件進(jìn)行通信。
[0023]外部連接器可以可移除地安裝至設(shè)備。這可以使得能夠例如根據(jù)外部通信網(wǎng)絡(luò)的需求來(lái)提供可替換的外部連接器。該外部連接器和切換電路可以安裝至通用可替換元件。
[0024]在優(yōu)選實(shí)施方式中，運(yùn)算電路為控制電路系統(tǒng)。優(yōu)選地，運(yùn)算電路為驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)，更優(yōu)選地為伺服驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型的進(jìn)一步的方面，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)前述中任一項(xiàng)所述的經(jīng)由背板連接的多個(gè)設(shè)備。例如，該系統(tǒng)中的設(shè)備可以通過(guò)每個(gè)設(shè)備的背板連接器直接耦合至彼此。
【附圖說(shuō)明】
[0026]將參照附圖來(lái)描述本實(shí)用新型的實(shí)施方式，在附圖中:
[0027]圖1A是根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)設(shè)備；
[0028]圖1B示出了包括圖1A的設(shè)備的陣列的系統(tǒng)；以及
[0029]圖2是圖1A的設(shè)備的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]參照?qǐng)D1A，提供了設(shè)備10。設(shè)備10為伺服驅(qū)動(dòng)，然而可以認(rèn)識(shí)到的是，也可以使用其它設(shè)備。例如，可以使用替代驅(qū)動(dòng)設(shè)備或者其它控制設(shè)備。
[0031]設(shè)備10包括殼體12，其包含設(shè)備10的運(yùn)算電路。第一背板連接器104被示出為布置在殼體12的側(cè)面上。(在圖2中示出的)第二背板連接器110被布置在殼體12的相對(duì)面上。背板連接器104、110為配接連接器；例如，設(shè)備10的一側(cè)上的背板連接器104可以具有陽(yáng)型配置，而另一側(cè)上的背板連接器110可以具有陰型配置。以這種方式，不同設(shè)備的背板連接器104、110可以用于將多個(gè)設(shè)備耦合在一起。
[0032]提供了可移除接口卡14。該可移除接口卡14包括下述處理能力:對(duì)通過(guò)背板連接器接收的消息進(jìn)行解析，并且將它們傳遞至設(shè)備10的運(yùn)算電路。不同接口卡可以用于與背板中的不同I/O協(xié)議一起進(jìn)行操作。
[0033]可選地提供了外部連接器122。在優(yōu)選實(shí)施方式中，外部連接器122形成可移除接口卡14的一部分。外部連接器122可以用于從背板向外的通信。在優(yōu)選實(shí)施方式中，外部連接器122為傳統(tǒng)的以太網(wǎng)連接器如RJ45連接器。
[0034]在圖1B中，多個(gè)設(shè)備10以線性陣列示出。每個(gè)設(shè)備的背板連接器104和背板連接器110接合至彼此，從而形成能夠在設(shè)備之間進(jìn)行通信的背板。驅(qū)動(dòng)可以安裝在DIN導(dǎo)軌架中，然而在優(yōu)選實(shí)施方式中，