專利名稱：可配置的連接器化的i/o系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電纜敷設(shè)以及電纜系統(tǒng)，尤其涉及通用電纜系統(tǒng)，其中通過使用可編程的I/O模塊實(shí)現(xiàn)和第一裝置的連接，并把連接從第一裝置引向用于連接第二裝置的電纜的選擇的導(dǎo)線，來實(shí)現(xiàn)在所述第一裝置和所述第二裝置之間的特殊導(dǎo)線互連的要求。
背景技術(shù)：
復(fù)雜的電氣/電子系統(tǒng)通常需要定制的電纜配置。對于特定的應(yīng)用，電纜通常具有特定的配置。即使在相當(dāng)簡單的系統(tǒng)中，例如在家庭音頻系統(tǒng)和小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，一般需要許多不同的電纜。在較大的應(yīng)用中，例如在工業(yè)控制系統(tǒng)中，定制電纜設(shè)計(jì)的數(shù)量是大量的。在工業(yè)控制系統(tǒng)例如用于運(yùn)行自動設(shè)備等，需要在控制設(shè)備和檢測器以及啟動器之間的相互作用。用于提供相應(yīng)的連接的設(shè)備被稱為輸入和輸出系統(tǒng)。通過輸出系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可以接通電燈、泵、閥門和其它裝置。類似地，通過輸入系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可以檢測按鈕的狀態(tài)以及開關(guān)的通斷狀態(tài)，或者檢測容器是否被充滿，或者檢測軸的旋轉(zhuǎn)速度等。
在現(xiàn)有技術(shù)的控制系統(tǒng)中，例如可編程的邏輯控制器(PLC)，控制系統(tǒng)的用戶使用單個的導(dǎo)線連接裝置或者通過連接器化的導(dǎo)線裝置使檢測器和啟動器與輸入/輸出系統(tǒng)電氣相連。使檢測器、啟動器和工業(yè)控制系統(tǒng)相連的通常方法是通過端子塊進(jìn)行單個的導(dǎo)線連接。端子塊通常使用螺絲驅(qū)動的夾具。從導(dǎo)線的端部除去導(dǎo)線的絕緣，然后使裸露的導(dǎo)線插入螺絲驅(qū)動的夾具的下方。然后把螺絲擰緊，從而把導(dǎo)線固定在夾具的下方，因而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線和端子塊之間的電連接。
各種彈簧夾被越來越多地用于保持導(dǎo)線，不過它們基本上和螺絲驅(qū)動的夾具相同。圖1表示單獨(dú)的導(dǎo)線10如何被連接到PLC 16的輸入和輸出模塊12、14，并通過端子塊18和3個器件即燈泡20、開關(guān)22以及接近開關(guān)24相連。接近開關(guān)是普通型的接近開關(guān)，其一般可以檢測金屬的存在，并且可以借助于切斷或通過電流給出指示。
圖1所示的方法的一個缺點(diǎn)在于，在PLC 16的輸入或輸出模塊上的端子26、28未必被方便地設(shè)置使得有助于容易地連接負(fù)載，例如燈泡或開關(guān)。結(jié)果，必須進(jìn)行大量的定制的手工布線，以便實(shí)現(xiàn)互連。除去從電源30向某個啟動器或檢測器例如燈泡或接近開關(guān)供電之外，還必須向端子塊18供電，以便實(shí)現(xiàn)和燈泡或者開關(guān)的連接。一般地說，現(xiàn)有技術(shù)的輸出模塊12和14不向負(fù)載供電，它們只控制電源。圖1所示的定制的布線設(shè)計(jì)和實(shí)施大大增加了系統(tǒng)的成本和尺寸。
連接工業(yè)控制系統(tǒng)例如PLC和負(fù)載的另一種方法是通過連接器化的導(dǎo)線束或電纜。圖2表示PLC 36的一個輸入模塊32和一個輸出模塊34。輸入/輸出模塊32和34分別配備有連接器38和40，使得能夠使用電纜42和44和各個檢測器、啟動器相連。遺憾地是，來自輸入或輸出模塊的電纜一般不能直接和檢測器或啟動器相連，這是因?yàn)?，在PLC 36上的連接器38和40只被配置用于接收檢測器信號或用于提供啟動器功率。因此，圖3表示一種最通用的用于當(dāng)使用PLC上的連接器時用于連接PLC和檢測器或啟動器的方法。在圖3中，來自PLC輸入模塊32和輸出模塊34的電纜40和電路板46、48相連，所述電路板含有用于連接控制系統(tǒng)的端子塊50。因此，即使使用連接器化的電纜時，現(xiàn)有技術(shù)仍然需要通過使用單獨(dú)導(dǎo)線連接例如端子塊進(jìn)行連接。
在PLC和檢測器或啟動器之間不使用單獨(dú)導(dǎo)線連接進(jìn)行直接連接是有問題的。一種示例的情況是當(dāng)PLC必須和已經(jīng)配備有連接器的器件相連時。經(jīng)常需要使PLC和這種器件相連。一種典型的器件是配備有連接器的質(zhì)量流量控制器，所述連接器用于連接必須和PLC相連的信號。在這種情況下，連接被這樣的事實(shí)復(fù)雜化即，PLC輸出模塊只含有輸出部分，并且PLC輸入模塊只含有輸入部分，而質(zhì)量流量控制器連接器含有代表輸入和輸出的信號。使事情更糟糕的是，一些信號是離散的，即接通/斷開-而一些信號是連續(xù)變化的模擬信號。此外，質(zhì)量流量控制器還需要施加電源電壓，并返回/接地流量控制器連接器。
一般地說，現(xiàn)有技術(shù)的方法和裝置需要使用定制的電纜線束，設(shè)計(jì)和制造所述線束用于連接PLC的剛性框架和完全不同的裝置例如質(zhì)量流量控制器和電源的各種不同的框架。設(shè)計(jì)、制造和安裝復(fù)雜的線束的困難是如此之大，使得用于連接PLC和檢測器、啟動器的主要方法是通過單獨(dú)導(dǎo)線連接和端子塊來進(jìn)行連接。
圖4a和圖4b表示典型的非標(biāo)準(zhǔn)電纜結(jié)構(gòu)的兩個例子。在圖4a中，每個導(dǎo)線52和54在連接器56上連接的引線和在連接器58上連接的引線不同。圖4b的電纜在一端具有兩個連接器60和62，而在另一端具有一個連接器64。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種方法和裝置，其中可以使用標(biāo)準(zhǔn)電纜實(shí)現(xiàn)定制的連接。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種方法和裝置，其能夠減小在控制系統(tǒng)中進(jìn)行互連時涉及的電纜的復(fù)雜性。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種方法和裝置，用于減少系統(tǒng)中的定制設(shè)計(jì)的電纜和單獨(dú)導(dǎo)線連接的數(shù)量。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種可編程的輸入/輸出模塊，用于通過標(biāo)準(zhǔn)電纜在設(shè)備之間傳遞信號。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種改進(jìn)的系統(tǒng)，用于利用可編程的輸入/輸出模塊試驗(yàn)電纜。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于控制系統(tǒng)的使用可編程的輸入/輸出模塊和標(biāo)準(zhǔn)電纜的互鎖系統(tǒng)。
簡要地說，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括一種系統(tǒng)，用于選通系統(tǒng)控制器，以便接收一個來自多個電纜連接器的選擇的一個或幾個連接器的選擇的類型的信號，或者把選擇的類型的信號提供給多個電纜連接器的任何選擇的一個或幾個連接器。一種輸入/輸出模塊包括第一連接器裝置，用于和第一傳輸線/電纜進(jìn)行連接，用于在所述模塊和所述系統(tǒng)控制器之間傳送信號。提供至少一個第二連接器，用于連接一個第二標(biāo)準(zhǔn)電纜的第一端。所述第二標(biāo)準(zhǔn)電纜的第二端包括一個標(biāo)準(zhǔn)的電纜連接器，用于和一個裝置的相應(yīng)的連接器進(jìn)行連接，從所述裝置接收數(shù)據(jù)，或者向所述裝置提供信號。所述輸入/輸出模塊被配置使得包含可編程的邏輯，用于啟動在所述控制器和所述裝置之間的所需的通信。
本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)在于，其減少或者消除手工布線的相互連接。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，其降低手工布線的費(fèi)用，包括編制文件，導(dǎo)線剝除，導(dǎo)線標(biāo)號、安裝和測試。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，其消除或者減少對于定制的電纜線束的需要。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，其減少了用于設(shè)計(jì)一個新的系統(tǒng)所需的時間。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，其減少了在系統(tǒng)中的元件的數(shù)量。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，其簡化了現(xiàn)場的維護(hù)系統(tǒng)，因?yàn)橹恍枥蒙倭康碾娎|替代被損壞或者被懷疑的電纜。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，其有助于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改變，這是因?yàn)橐话悴恍枰M(jìn)行新的電纜設(shè)計(jì)。


圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的使用單獨(dú)導(dǎo)線的互連系統(tǒng)；圖2表示現(xiàn)有技術(shù)的使用電纜的互連系統(tǒng)；圖3表示現(xiàn)有技術(shù)使用電路板使電纜布線和選擇的裝置互連；圖4a表示現(xiàn)有技術(shù)的定制的電纜結(jié)構(gòu)；圖4b表示另一種現(xiàn)有技術(shù)的定制電纜結(jié)構(gòu)；圖5表示本發(fā)明的裝置和方法的方塊圖；圖6是表示本發(fā)明的連接器化的可配置的系統(tǒng)的模塊的細(xì)節(jié)的電路圖；圖7是表示使用本發(fā)明的模塊試驗(yàn)電纜的系統(tǒng)的方塊圖；圖8表示現(xiàn)有技術(shù)的互鎖系統(tǒng)的示意圖；以及圖9表示使用本發(fā)明的可配置的連接器化的輸入/輸出模塊的互鎖系統(tǒng)的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參看圖5，該圖是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的方法和裝置的方塊圖。本發(fā)明的裝置包括可配置的輸入/輸出系統(tǒng)65，其包括輸入/輸出模塊66和一個或幾個電纜68。所有電纜68最好相同，不過本發(fā)明也包括不同的電纜68。每個電纜68包括一個或幾個連接器。按照本發(fā)明的I/O模塊66包括微處理器，其可被編程使得能夠在模塊66和裝置70之間，以及在模塊66和系統(tǒng)控制器72之間進(jìn)行特定的信號傳輸。模塊66還最好包括一個或幾個標(biāo)準(zhǔn)連接器74，用于連接標(biāo)準(zhǔn)電纜68。連接器76提供和網(wǎng)絡(luò)(最好是以太網(wǎng))78的連接，用于模塊66和系統(tǒng)控制器72之間的通信。模塊66可通過來自系統(tǒng)控制器72的輸入被編程/配置。另一種方案是，模塊66可被配置使得可以通過使用單獨(dú)的計(jì)算機(jī)(未示出)編程。
例如，模塊66可被編程用于連接來自外部裝置例如裝置79或者來自設(shè)置在模塊66中的電源的電源電壓和與相應(yīng)的電纜68相關(guān)的一個或幾個導(dǎo)線，所述電纜68用于向相應(yīng)的裝置70傳輸信號。作為另一個例子，控制器72可對模塊66編程，使得在連接器74的任何一個引線上產(chǎn)生或發(fā)送信號。
模塊66可被編程使得能夠在任何一個裝置70和控制器72之間傳遞通信數(shù)據(jù)，并且可以通過模塊66進(jìn)行如何所需的模擬-數(shù)字(A/D)或數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)在參看圖6進(jìn)一步說明I/O模塊66的細(xì)節(jié)。在本說明中使用的術(shù)語“標(biāo)準(zhǔn)的”包括不為一種特定的連接而選擇或設(shè)計(jì)的任何連接器與/或電纜。換句話說，術(shù)語“標(biāo)準(zhǔn)的”用于區(qū)別本發(fā)明的這樣的特征，即使得用戶能夠直接輸入給電纜的任何一個導(dǎo)體，而不需要設(shè)計(jì)一種特殊的連接器或電纜導(dǎo)線配置。在這個意義上使用的術(shù)語“標(biāo)準(zhǔn)的”可以包括或者不包括可為任何目的設(shè)計(jì)的“離架為的連接器或電纜。然而，本發(fā)明的方法和裝置的優(yōu)選實(shí)施例包括一般意義上的“標(biāo)準(zhǔn)的”連接器和電纜，從而使得布線費(fèi)用降低，并使得零件更容易得到。
圖6所示的I/O模塊66優(yōu)選地包括微處理器82和電源84。另一種方案是，電源可以設(shè)置在外部，和I/O模塊66互連，如參照圖5所述。圖6中示出了輸入線路86和輸出線路88，用于按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在模塊66和控制器72之間進(jìn)行以太網(wǎng)通信。按照所用的通信網(wǎng)絡(luò)的類型，其它類型的互連也可以包括在本發(fā)明中。圖6的線路86代表用于在控制器例如圖5的控制器72和I/O模塊66之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信所需的連接設(shè)備。圖6的線路88代表用于和I/O模塊例如圖7的模塊120與122之間的另一個I/O模塊124進(jìn)行通信所需的連接設(shè)備。一般地說，微處理器82被控制器72編程/配置，用于接收來自控制器的用于檢測一個特選的裝置96例如壓力檢測器、溫度檢測器等所需的指令，并向系統(tǒng)控制器提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。微處理器82還被控制器編程/引導(dǎo)，使得對一個或幾個電纜例如電纜94的任何選擇的一個或幾個導(dǎo)體提供特定的信號。此外，所述微處理器被編程，用于響應(yīng)一個指令以便從裝置96向系統(tǒng)控制器發(fā)送一個選擇的類型的信號。
雖然為簡明起見圖6只示出了一個線路94，但本發(fā)明可以包括任何數(shù)量的線路94、連接器114和裝置96，模塊66對任意多個線路94的每一個提供選擇的互連裝置98-112。每組裝置98-112專用于和一個線路94進(jìn)行連接。因此對于引向連接器114的每個連接器引線的每個線路94，本發(fā)明包括一組互連的設(shè)備，例如98-112和在微處理器82中的相應(yīng)的所需的編程邏輯，所述引線例如由連接器114上的用圓圈表示，用于和任何相應(yīng)的裝置例如裝置96進(jìn)行連接。
作為系統(tǒng)65的操作的一個例子，微處理器可以被編程，用于識別特定的輸入數(shù)據(jù)，例如在線路86上的在以太網(wǎng)包中包括的數(shù)據(jù)，其含有指令，用于在線路94上向裝置96傳輸作為模擬信號的數(shù)據(jù)。在這種情況下的編程將命令微處理器通過具有數(shù)模轉(zhuǎn)換器116的設(shè)備96引導(dǎo)/變換數(shù)據(jù)。用于實(shí)現(xiàn)這種連接的設(shè)備用繼電器“R1”表示，其將被啟動以便實(shí)現(xiàn)從裝置116到裝置96的連接。作為另一個例子，如果線路94用于向裝置96輸送15V的電壓，則微處理器將被編程使得響應(yīng)來自控制器的信號啟動繼電器R6。用這種方式，系統(tǒng)65使得能夠通過任何線路例如94進(jìn)行所選擇的種類的連通，并使得多種信號的任何一個信號能夠被發(fā)送給任何選擇的線路例如線路94，并因而被發(fā)送給相應(yīng)的裝置96。因此，連接線路例如連接線路94的電纜可以是任何能夠傳輸所需信號的電纜，如上所述，所述電纜優(yōu)選地是一般的標(biāo)準(zhǔn)電纜。
圖中作為電磁繼電器示意地示出了電路開關(guān)設(shè)備(R1-R8)。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述開關(guān)設(shè)備用半導(dǎo)體電路實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體電路可以用相當(dāng)?shù)偷某杀颈粚?shí)現(xiàn)，并比電磁繼電器電路的動作快。使用電磁繼電器以表示本發(fā)明的構(gòu)思。
如圖6所示，如98-112所示的8個信號通路的任何一個可以和線路94互連。例如，圖6表示4個不同的電源信號，包括24VDC，地，15V DC和-15V DC。本發(fā)明還包括任何數(shù)量的或任何值的信號。如上所述，模塊66被配置使得對于每個電纜68(圖5)中的每個線路94(圖6)，具有一組輸入例如98-112。
所述線路和互連可以傳輸任何類型的信號。例如，所述信號可以包含頻率信息，例如在來自伺服電動機(jī)的反饋信號中包括的頻率信息?；蛘哌@些信號可以表示一系列的通信載波處理，例如RS-232數(shù)據(jù)或現(xiàn)場總線(fieldbus)數(shù)據(jù)，例如Device Net，Profibus或Ethernet。
圖6還表示通過通路98-104用于連接4個非電源信號的設(shè)備。通路98和100包括A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，以及開關(guān)設(shè)備(R1和R2)，用于需要進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換的情況，以便適應(yīng)于控制器72和裝置70(例如裝置96)的不同的發(fā)送和接收能力/要求。通路102和104用于沿每個方向通過數(shù)字信號。更進(jìn)一步地解釋，控制器可以命令模塊66向連接器114發(fā)送數(shù)字信號，當(dāng)所述命令被模塊66收到時，可被發(fā)送給緩沖器118，從緩沖器118，微處理器82響應(yīng)來自控制器的指令，通過啟動通路中的例如通路104中的所需的繼電器，可以把所述信號發(fā)送給連接器114上的任何一個接點(diǎn)，從而發(fā)送所需的信號到所需的連接器和所需的接點(diǎn)。此外，借助于閉合相關(guān)的繼電器(R1-R8)示意地表示信號的路徑。在前述的數(shù)字信號輸出的情況下，如圖6所示，繼電器R4應(yīng)當(dāng)閉合，而繼電器R1-R3和R5-R8應(yīng)當(dāng)斷開，從而引導(dǎo)所需的數(shù)字信號輸出到線路94和標(biāo)準(zhǔn)的I/O連接器114的相應(yīng)的引線。類似地，模塊66可以接收來自裝置72例如裝置96的數(shù)字信號，并且響應(yīng)來自控制器的指令可以向控制器72發(fā)送一個復(fù)制品。在這種情況下，繼電器R3應(yīng)當(dāng)閉合，而繼電器R1-R2，R4-R8應(yīng)當(dāng)斷開，從而引導(dǎo)來自標(biāo)準(zhǔn)的I/O連接器114的給定的引線的數(shù)字信號通過路徑102。路徑98和100適應(yīng)于所需的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。最后，可配置的I/O系統(tǒng)65可以和信號隔離，使得所述信號好象是被斷開的。所述斷開通過斷開所有的繼電器R1-R8來實(shí)現(xiàn)。
再次參看圖5，本發(fā)明的優(yōu)選的方法包括在一個控制系統(tǒng)中使用系統(tǒng)65，其中控制器72通過I/O模塊66接收來自一個或幾個裝置70的數(shù)據(jù)，并向一個或幾個裝置70發(fā)送數(shù)據(jù)，所述I/O模塊66被編程用于接收來自選擇的電纜的任何選擇的導(dǎo)體的信號，并在選擇的電纜的任何選擇的導(dǎo)體上向裝置70發(fā)送信號。在優(yōu)選實(shí)施例中，裝置72是系統(tǒng)控制器，其通過以太網(wǎng)系統(tǒng)78和I/O模塊66通信。另一種方案是，裝置72可以是其它的配置，例如通用計(jì)算機(jī)，并且通信線路78可以是任何類型的線路，例如標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)電纜等。
本發(fā)明的另一種方法包括使用模塊66試驗(yàn)電纜。圖7表示第一I/O模塊120，其和第二I/O模塊122通過要被試驗(yàn)的電纜124連接。按照優(yōu)選實(shí)施例，系統(tǒng)控制器126被編程，命令模塊120把一個特定信號置于電纜124中的一個選擇的導(dǎo)線128上。所述信號例如可以是直流電源電壓，或者是用于測試電纜124所需的其它類型的信號。控制器命令第二模塊122掃描第二模塊122的引線130。掃描的結(jié)果被發(fā)送給控制器126，從而使得控制器能夠知道是否正確的信號位于正確的引線上，以便確定電纜的狀態(tài)。除了確定通過一個選擇的電纜連接器傳輸?shù)馁|(zhì)量之外，控制器還可以掃描和檢測在模塊122的連接器的任何引線130上的信號，因此可以確定任何導(dǎo)體128是否和其它導(dǎo)體相互短路，并且能夠確定在導(dǎo)體128之間串話干擾的程度。圖7示出了虛線132和134，其表示在系統(tǒng)控制器126和模塊120、122之間的通信線路。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例包括一種方法，其中被配置包括模塊66的特征的模塊和互鎖裝置結(jié)合，用于在系統(tǒng)中提供安全特征。圖8表示用于保護(hù)氣體閥門134的現(xiàn)有技術(shù)的互鎖系統(tǒng)。3個繼電器136、138和140必須從24V的直流電源142傳導(dǎo)電流才能使氣體閥門134接收操作電源。用于操作繼電器136，138和140的電繞組用圓圈142，144和146表示。加于每個繞組上的電源由檢測單元148，150和152控制。如果3個檢測器單元中的任何一個被啟動，并因此斷開加于相應(yīng)的繞組上的電源，則相關(guān)的繼電器便斷開/打開電路，因而切斷氣體閥門的電源。圖8的互鎖電路通常設(shè)置在需要定制的布線的定制的電路板內(nèi)。
本發(fā)明的一個方法的實(shí)施例如圖9所示，其中使用可配置的連接器化的I/O模塊166，168和170，它們例如是模塊66，可以使得互鎖系統(tǒng)中的定制的布線最少，或者消除定制的布線。模塊166，168和170可以和圖5、圖6的模塊66相似或相同，它們和互鎖模塊180，182，184相連。利用借助于對可配置的連接器化的I/O模塊編程而實(shí)現(xiàn)的信號的方向/路徑，圖9中所示的互連可以全部或部分地利用標(biāo)準(zhǔn)連接器和電纜來實(shí)現(xiàn)。
圖9的示例的系統(tǒng)154包括系統(tǒng)控制器156，用于控制包括裝置158例如質(zhì)量流量控制器等的操作。系統(tǒng)154包括一個互鎖系統(tǒng)，其使得只有所有3個安全檢測器160，162和164的狀態(tài)表示操作條件合適時才允許裝置158操作。所述檢測器可以是任何類型的用于檢測目的的檢測器。其中的3個例子是接近開關(guān)160，安全互鎖162和限制開關(guān)164。
系統(tǒng)控制器156和三個可配置的連接器化的I/O模塊166，168，170的每個模塊相連，所述模塊提供可編程的靈活性，如上所述，使得能夠在整個系統(tǒng)中使用標(biāo)準(zhǔn)電纜和連接器實(shí)現(xiàn)所示的各種連接。所示的I/O模塊166，168和170與互鎖模塊180，182，184重疊，表示互鎖模塊180，182和184被插入I/O模塊166，168，170中。在優(yōu)選實(shí)施例中，互鎖模塊180，182，184被插入I/O模塊例如圖5的模塊600的連接器74中代替電纜68。互鎖模塊180，182和184的每一個含有器件連接器，電纜69插入其中，用于互連裝置158-164。因此，互鎖模塊180，182和184位于I/O模塊166，168，170和它們連接的裝置158-164之間，作為例子如圖9所示包括接近開關(guān)160，限制開關(guān)164和安全互鎖162以及裝置158。
系統(tǒng)控制器156和I/O模塊166，168，170通信，并和互鎖處理器172借助于網(wǎng)絡(luò)例如線174表示的以太網(wǎng)通信。用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信的設(shè)備是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的，因而不需要為實(shí)施本發(fā)明進(jìn)行說明。所示的電源176由線178連接。互鎖模塊(180，182，184)和每個I/O模塊(166，168，170)相連。每個互鎖模塊(180-184)通過如線186，188和190所示的電纜/總線和互鎖處理器172相連。
不再對圖9所示的互鎖系統(tǒng)進(jìn)行更詳細(xì)的說明。一般地說，系統(tǒng)154包括互鎖模塊(180，182，184)，它們通過總線(186，188，190)和互鎖處理器172相連。所述互鎖模塊具有兩個功能(1)互鎖模塊180和182的第一個功能是通過互鎖總線186和188向互鎖處理器172傳輸某些輸入例如來自檢測器160，162，164的192，194，196的狀態(tài)，所述輸入是所有輸入的子組，并被稱為互鎖輸入。和任何互鎖模塊(180-184)相連的任何輸入(192，194，195)可被送到互鎖模塊內(nèi)，使得所述輸入驅(qū)動繼電器線圈，如8所示的標(biāo)號為142，144和146的繼電器線圈。當(dāng)這些繼電器線圈被激勵時，相關(guān)的繼電器接點(diǎn)閉合。這些繼電器線圈的每一個啟動一個接點(diǎn)，使得信號被互鎖處理器172檢測到，或者通過互鎖總線186、188把信號發(fā)送給互鎖處理器172?；ユi處理器的功能將在下面簡要說明。(2)互鎖模塊184的第二個功能是通過互鎖總線190接收來自互鎖處理器172的一個或幾個互鎖信號?；ユi處理器被這樣接線，使得其在總線190上發(fā)送的一個或幾個互鎖信號驅(qū)動位于互鎖模塊184中的繼電器線圈，其接點(diǎn)和I/O模塊170的輸出串聯(lián)。因此這個輸出197被互鎖。即，I/O模塊170可以試圖接通和裝置158相連的輸出，但是輸出197將被阻止傳送到互鎖模塊184的外部(即互鎖)，除非互鎖處理器172驅(qū)動互鎖總線190上的信號，其閉合和輸出197串聯(lián)的繼電器。互鎖處理器172通過對所述輸入進(jìn)行布爾邏輯運(yùn)算響應(yīng)來自互鎖模塊180、182的輸入，在總線190上產(chǎn)生一個或幾個互鎖輸出，它們被送到互鎖模塊184，借以送到來自I/O模塊170的互鎖輸出197?；ユi處理器172最好使用繼電器進(jìn)行其所有的處理。繼電器在安全電路中是常用的，因?yàn)樗鼈兒唵味煽俊９栝_關(guān)和微處理器具有較低的可靠性，并對于各種硬件或軟件干擾敏感。然而，在本發(fā)明中不排除使用硅處理器、硅開關(guān)或者邏輯等等。所示的電纜186，188和190用于在每個互鎖模塊和互鎖處理器之間進(jìn)行直接連接。
在操作時，接近開關(guān)160提供一個互鎖輸入192，其直接和第一互鎖模塊180相連。安全互鎖162提供一個類似的輸入194。這兩個互鎖輸入192和194被系統(tǒng)控制器156借助于互鎖模塊180和互鎖模塊166之間的連接和借助于網(wǎng)絡(luò)174監(jiān)視在I/O模塊166和系統(tǒng)控制器156之間的通信的輸入檢測到。互鎖模塊180含有一個繼電器，用于每個互鎖輸入192和194。這些繼電器(未示出)用于通過互鎖總線186向互鎖處理器172提供信號。互鎖處理器172含有一個用于每個互鎖輸入192和194的繼電器。這些繼電器被設(shè)置在互鎖處理器172內(nèi)，用于對互鎖160，162，164進(jìn)行布爾運(yùn)算，并產(chǎn)生一個互鎖輸出，所述輸出通過互鎖總線190被傳遞給互鎖模塊184。互鎖模塊184的內(nèi)部有一個繼電器(未示出)，用于要被互鎖的每個輸出，例如輸出197。換句話說，雖然圖9中只示出了對于一個裝置158的輸出197，但是本發(fā)明的構(gòu)思適用于任何數(shù)量的輸入、輸出和裝置。當(dāng)互鎖處理器172確定互鎖輸入160，162，164對于合適的系統(tǒng)操作處于其正確狀態(tài)時，互鎖處理器172則通過互鎖總線190提供一個信號，并使互鎖模塊184中的繼電器閉合，因而使得在線197上的輸出及由此裝置158能夠被選通或者被接通。
雖然說明了本發(fā)明的特定的實(shí)施例，顯然，不脫離本發(fā)明的構(gòu)思，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出各種改變和改型。因此，所附的權(quán)利要求旨在包括這些改變和改型，它們都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可配置的連接器化的系統(tǒng)，包括(a)模塊，所述模塊包括(i)第一連接器裝置，其包括第一組連接器，用于在所述模塊和第一組裝置之間連接第一組電纜；以及(ii)引導(dǎo)裝置，其響應(yīng)來自控制裝置的輸入信號，使所述模塊把一組信號的任何一個信號置于所述第一組連接器的多個連接器引線的任何連接器引線上。
2.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述模塊還包括第二連接器裝置，用于在所述模塊和所述控制裝置之間連接電纜。
3.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述模塊還包括內(nèi)部信號源，并且所述引導(dǎo)裝置還可編程使得來自所述內(nèi)部信號源的信號和所述連接器引線相連。
4.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述引導(dǎo)裝置包括多個分布網(wǎng)絡(luò)，每個分布網(wǎng)絡(luò)具有多個可選擇的通向所述第一連接器裝置的特定的所述連接器引線的通路，每個通路用于使多個類型的信號的選擇的一個信號和選擇的所述連接器引線相連。
5.按照權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中在每個所述分布網(wǎng)絡(luò)中的所述通路包括(a)至少一個第一通路，其可以選擇用于使操作電源和所述選擇的連接器引線相連；(b)至少一個第二通路，其可以選擇用于使數(shù)字信號和所述選擇的連接器引線相連；(c)至少一個第三通路，其可以選擇用于使操作電源回路和所述選擇的連接器引線相連。
6.按照權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述通路包括至少一個具有數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的通路。
7.按照權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述通路包括至少一個具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的通路。
8.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述引導(dǎo)裝置可編程用于命令所述模塊向所述控制器輸出第一信號，其中所述第一信號從相應(yīng)的所述裝置把輸入到所述模塊的信號內(nèi)容傳輸?shù)剿龅谝贿B接器裝置的所述連接器引線的選擇的一個引線上。
9.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述模塊包括數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，并且所述引導(dǎo)裝置可以編程用于命令接收來自所述控制器的數(shù)字信號，并使所述信號被所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，并把所述模擬信號的復(fù)制品置于所述連接器引線的任何選擇的一個上。
10.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并且所述引導(dǎo)裝置可以編程用于檢測在所述第一連接器裝置的任何選擇的接點(diǎn)上的模擬信號，并使所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器把所述信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并向所述控制器輸出所述信號的復(fù)制品。
11.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述引導(dǎo)裝置可以編程用于使電源電壓和所述第一連接器裝置的第一選擇的連接器引線相連，并使電源回路和所述第一連接器裝置的第二選擇的連接器引線相連。
12.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述引導(dǎo)裝置包括微處理器。
13.按照權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述模塊包括用于提供所述電源電壓的電源。
14.一種控制系統(tǒng)，包括(a)至少一個要被控制的裝置；(b)系統(tǒng)控制器，用于控制所述至少一個裝置的操作；(c)第一電纜裝置，包括第一電纜，用于連接第一端和所述系統(tǒng)控制器；(d)第二電纜裝置，包括用于每個所述裝置的第二電纜，所述第二電纜具有第一端，用于連接相應(yīng)的所述至少一個裝置；以及(e)第一模塊，包括(i)第一連接器，用于連接所述第一電纜的第二端；(ii)第二連接器，用于連接每個所述第二電纜的每個第二端；以及(iii)引導(dǎo)裝置，其響應(yīng)來自所述控制器的指令，用于引導(dǎo)在所述模塊和選擇的所述裝置之間通過在相應(yīng)的所述第二連接器上的多個接點(diǎn)的選擇的一個接點(diǎn)傳輸多個類型的信號中的任何一個，并用于引導(dǎo)在所述控制器和所述第一模塊之間的所述信號的傳輸。
15.一種可配置的連接器化的電纜測試系統(tǒng)，包括(a)第一模塊，其包括(i)第一連接器，用于連接要被測試的電纜的一端；(ii)第二連接器，用于連接用于連接第一計(jì)算機(jī)裝置的電纜的一端；(iii)第一引導(dǎo)裝置，其響應(yīng)來自所述計(jì)算機(jī)裝置的指令信號，用于把在所述第一模塊內(nèi)產(chǎn)生的多個信號中的一個提供給所述第一連接器的選擇的接點(diǎn)，以便通過所述要被測試的電纜傳輸；(b)第二模塊，其包括(i)第三連接器，用于連接要被測試的電纜的第二端；(ii)第四連接器，用于連接用于連接所述第一計(jì)算機(jī)裝置的電纜；(iii)第二引導(dǎo)裝置，其響應(yīng)來自所述計(jì)算機(jī)裝置的指令信號，用于檢測在所述第三連接器的接點(diǎn)上的任何信號，并通過所述用于連接所述第一計(jì)算機(jī)裝置的電纜向所述第一計(jì)算機(jī)裝置發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以便證實(shí)所述要被測試的電纜的操作狀態(tài)。
16.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個類型的信號包括頻率信息。
17.按照權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述頻率信息表示串行通信。
18.按照權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述頻率信息是來自伺服電動機(jī)的反饋信息。
全文摘要
一種用于在輸入/輸出模塊(66)和第一裝置(70)以及第二裝置(70)之間進(jìn)行互連的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)電纜(68)和連接器(74)。所述輸入/輸出模塊(66)包括標(biāo)準(zhǔn)的第一連接器(74)，用于和標(biāo)準(zhǔn)的第一傳輸線電纜(68)進(jìn)行連接，用于在模塊(66)和第一裝置(70)之間傳輸信號，以及至少一個第二連接器(74)，所述第二連接器(74)連接第二標(biāo)準(zhǔn)電纜(68)的第一端。第二標(biāo)準(zhǔn)電纜(68)的第二端包括標(biāo)準(zhǔn)的電纜連接器(74)，用于和第二裝置(70)的相應(yīng)的連接器進(jìn)行連接。輸入/輸出模塊(66)被配置，使得包含可編程的邏輯，用于在所述模塊(66)和所述第一或第二裝置(70)之間實(shí)現(xiàn)連接。
文檔編號G06F3/00GK1491390SQ02804935
公開日2004年4月21日 申請日期2002年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月14日
發(fā)明者保羅·薩格斯, 約翰·T·皮亞克, 萊斯利·H·伍茲, H 伍茲, T 皮亞克, 保羅 薩格斯 申請人:伯克利程序控制公司