在惡劣環(huán)境中用于控制工業(yè)裝置的無線通信網(wǎng)絡(luò)傳感器信息的制作方法
【專利摘要】在某些實施例中，公開了一種包含主節(jié)點設(shè)備的系統(tǒng)。所述主節(jié)點設(shè)備，其包含通信電路，被配置為通過長距離通信鏈路與焊接電源單元進行通信，并通過短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)與一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備進行無線通信。所述主節(jié)點設(shè)備還包括控制電路，被配置為從與所述短距離無線網(wǎng)絡(luò)物理鄰近范圍內(nèi)的一個或多個傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)，并為所述一個或多個傳感器將所述傳感器數(shù)據(jù)路由至最終目的地。
【專利說明】在惡劣環(huán)境中用于控制工業(yè)裝置的無線通信網(wǎng)絡(luò)傳感器信息
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是2012年8月17日提交的、名稱為“在惡劣環(huán)境中用于控制工業(yè)裝置的無線通信網(wǎng)絡(luò)傳感器信息”的美國臨時專利申請N0.61/684556的非臨時申請，在此以參見方式引入該臨時申請的全部內(nèi)容。

【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明總體涉及在工業(yè)裝置間的通信，更具體來說是指在惡劣環(huán)境中用于控制工業(yè)裝置的無線通信網(wǎng)絡(luò)。
[0004]焊接相關(guān)設(shè)備，例如是焊絲送料器、焊槍、焊接頭盔、焊接懸持控制器、焊接腳踏板等，通常在遠離電源例如焊接電源單元的焊接位置被操作。舉例來說，這樣的遠程焊接位置可以是距離電源高達甚至大于300英尺。因此，通常用長的線纜延伸至這些遠程焊接位置，而這是非常不方便的。另外，在特定的焊接應(yīng)用中，如在船只建造應(yīng)用中，會在任何給定時間在相對狹小區(qū)域中使用多個遠程焊接位置，由此會加劇延伸線纜至這些遠程焊接位置帶來的問題。此外，在這樣環(huán)境中使用無線通信技術(shù)有迄今為止被證明存在問題，至少由于噪音考慮(通常會阻礙無線通信)，安全方面的考慮等。
[0005]簡要說明
[0006]當參照附圖閱讀下面的詳細描述時，本發(fā)明的這些及其它特征、方面以及優(yōu)點將更好地被理解，在所有附圖中相似的標記表示相似的部件，其中:
[0007]在一個實施例中，系統(tǒng)包含主節(jié)點設(shè)備。該主節(jié)點設(shè)備包含配置為適合通過長距離通信鏈路與焊接電源單元通信的通信電路，以及配置與適于通過短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)與一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備無線通信。所述主節(jié)點裝置包括控制電路，其被配置為從在物理上鄰近該短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)的范圍內(nèi)一個或多個傳感器接收數(shù)據(jù)并且路由該傳感器數(shù)據(jù)到該一個或多個傳感器的最終目的地。
[0008]在另一個實施例中，一種方法包括通過短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)在一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備與主節(jié)點設(shè)備之間無線通信。該方法還包括在主節(jié)點設(shè)備與焊接電源供應(yīng)單元之間通過長距離通信鏈路進行通信。該方法進一步從在物理鄰近該短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)的范圍內(nèi)的一個或多個傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)。此外，該方法包括路由該傳感器數(shù)據(jù)到該一個或多個傳感器的最終目的地。
[0009]在另一個實施例中，無線通信網(wǎng)絡(luò)包括一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備。所述的一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備包含焊絲送料器、焊槍、焊接頭盔、焊接懸持控制器、或焊接腳踏板。該無線通信網(wǎng)絡(luò)還包含焊接電源單元，配置為將來自于電源輸電網(wǎng)的功率轉(zhuǎn)換為使用所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備執(zhí)行焊接操作所用的功率。該無線通信網(wǎng)絡(luò)進一步包括主節(jié)點設(shè)備，配置為:適于通過短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)在一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備與該主節(jié)點設(shè)備之間進行無線通信，從在物理鄰近該短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)的范圍內(nèi)的一個或多個傳感器接收傳感器信號，并路由該傳感器信號到該一個或多個傳感器的最終目的地。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]當參照附圖閱讀下面的詳細描述時，本發(fā)明的這些及其它特征、方面以及優(yōu)點將更好地被理解，在所有附圖中相似的標記表示相似的部件，其中:
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的可以使用無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的焊接系統(tǒng)的一個實施例示意圖；
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖1的焊接系統(tǒng)的一個實施例的圖表性示意圖，其中焊接系統(tǒng)的許多焊接裝置和附件組成了本地無線網(wǎng)絡(luò)，其能夠與相關(guān)聯(lián)的焊接電源單元通信，該焊接電源單元可以位于遠離焊接系統(tǒng)的焊接裝置和附件的位置；
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的包含多個同時操作的焊接系統(tǒng)的焊接應(yīng)用的一個實施例的圖表性示意圖，每個焊接系統(tǒng)具有自己的本地無線網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的焊接支持單元；
[0014]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的焊接系統(tǒng)的示例性通信系統(tǒng)的圖表性示意圖，該通信系統(tǒng)在該焊接電源單元的后端執(zhí)行外部通信設(shè)備連接；
[0015]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的焊接系統(tǒng)的示例性通信系統(tǒng)的圖表性示意圖，該通信系統(tǒng)在該焊接電源單元的前端執(zhí)行外部通信設(shè)備連接；
[0016]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的連接于距離延伸型無線路由器的示例性本地無線網(wǎng)絡(luò)的圖表性示意圖；
[0017]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的通過主節(jié)點設(shè)備和焊接電源單元(或其它任何附屬節(jié)點)上相應(yīng)的關(guān)聯(lián)按鈕的同時按壓，實現(xiàn)主節(jié)點設(shè)備和焊接電源單元之間相互關(guān)聯(lián)的圖表性示意圖；
[0018]圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性焊接電源單元、主節(jié)點設(shè)備和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備的圖表性示意圖，示出了適于執(zhí)行本地無線網(wǎng)路操作的每個設(shè)備的內(nèi)部電路；以及
[0019]圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的多個主節(jié)點設(shè)備和相關(guān)聯(lián)的本地無線網(wǎng)絡(luò)(如焊接單元)的嵌合型網(wǎng)絡(luò)拓撲圖表性示意圖，其能夠彼此通信并分享關(guān)于彼此能力的信息，由此實現(xiàn)從多個傳感器傳輸傳感器數(shù)據(jù)。

【具體實施方式】
[0020]回到附圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的可以使用無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的焊接系統(tǒng)10的實施例示意圖。應(yīng)當理解，雖然這里描述的焊接系統(tǒng)10被具體為氣體金屬電弧焊接(GMAW)系統(tǒng)10，但是這里公開的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也可以用于其他電弧焊接工藝(如?0八1、？041-6、6141、341、3祖1、或類似的電弧焊接工藝)。更具體來說，如下更詳細描述的，用在焊接系統(tǒng)10中的所有裝置和附件均可配置為相互間無線通信、以及與中央式或分布式焊接控制系統(tǒng)通信。該焊接系統(tǒng)10包括焊接電源單元12，焊接送絲器14，供氣系統(tǒng)16，以及焊槍18。該焊接電源單元12總體地給該焊接系統(tǒng)10和其他各種附件供電，并可以通過焊接線纜20與焊接送絲器14相連接，以及使用具有夾子26的導纜24與工件22相連接。在所示出的實施例中，該焊接送絲器14通過焊接線纜28與焊槍18相連接，以在焊接系統(tǒng)10操作期間向焊槍18提供焊絲以及電能。在另一實施例中，焊接電源單元12可以與焊槍18相連接以直接向焊槍18提供電源。
[0021]如圖1所示的實施例，該焊接電源單元12總體可以包括功率轉(zhuǎn)換電路，其能夠從交流電源30 (如:AC電網(wǎng)，引擎/發(fā)電機設(shè)備，或其組合)接收輸入功率，調(diào)節(jié)輸入功率，并通過焊接線纜20提供DC或AC輸出功率。由此，根據(jù)焊接系統(tǒng)10的要求，焊接電源單元12可以向焊接送絲器14供電，焊接送絲器14又向焊槍18供電。終止于夾子26的導纜24將焊接電源單元12連接至工件22以閉合焊接電源單元12、工件22、和焊槍18之間的電路。該焊接電源單元12可包含電路元件(如變壓器、整流器、開關(guān)等)，根據(jù)焊接系統(tǒng)10的要求(例如基于該焊接系統(tǒng)10執(zhí)行的焊接工藝類型等)，其能夠?qū)⒔涣?AC)輸入功率轉(zhuǎn)換為直流正極輸出(DCEP)，直流陰極(DCEN)輸出、直流可變極性、或可變均衡(如:均衡的或非均衡的)交流輸出。
[0022]如焊接系統(tǒng)10所示，其包含可提供保護氣體或保護氣體混合物給焊槍18的供氣系統(tǒng)16。在所示實施例中，供氣系統(tǒng)16通過氣體導管32直接與焊槍18相連接，氣體導管32是來自焊接電源單元12的焊接線纜20的一部分。在其它實施例中，供氣系統(tǒng)16可換成與焊接送絲器14相連接，以及該焊接送絲器14可以調(diào)節(jié)從供氣系統(tǒng)16到焊槍18的氣體流量。這里所指的保護氣體可以指任何可以提供給電弧和/或焊接池的氣體或氣體混合物，以提供特定的局部氣氛(如:保護電弧、改進電弧穩(wěn)定性、限制金屬氧化物的形成、改進金屬表面濕度、改變焊接沉積物的化學成分等)。
[0023]另外，在一些實施例中，其他焊接裝置和焊接附件(如:焊接相關(guān)設(shè)備)也可以用在焊接系統(tǒng)10中。例如，在大部分的焊接應(yīng)用中，焊接系統(tǒng)10中的操作員會佩戴焊接頭盔34。該焊接頭盔34提供對焊接系統(tǒng)中操作員的保護，尤其保護操作員的眼睛不受在焊接操作中與焊弧相關(guān)的閃光。另外，在一些實施例中，焊接頭盔34可以給操作員提供關(guān)于焊接操作參數(shù)的反饋。例如，焊接頭盔34可以包含內(nèi)部顯示屏，顯示屏構(gòu)造成在焊接操作中顯示焊接參數(shù)給操作員。另外，在一些實施例中，焊接懸持控制器36可用于在焊接送絲器14和焊槍18之間通信。該焊接懸持控制器36是可用于遠離相關(guān)的焊接電源單元12和/或焊接送絲器14的焊接應(yīng)用的設(shè)備，但仍然給遠程焊接電源單元12和/或焊接送絲器14提供基本相同的顯示器和輸入裝置。換句話說，當使用相關(guān)的遠程焊接電源單元12和/或焊接送絲器14上的控制面板不可行或不切實際時，焊接懸持控制器36可以用作遠程控制面板。另一方面，在一些實施例中，腳踏板38也可用在焊接系統(tǒng)10中。腳踏板38可用于調(diào)整焊接電源單元12和/或焊接送絲器14的焊接參數(shù)。例如，當焊接系統(tǒng)10的操作員壓下腳踏板38時，從焊接送絲器14和/或焊接電源單元12的焊絲送料速度和/或焊接電流會被增加。
[0024]圖1所示的焊接裝置和附件僅是示例性而非限制性的。許多其他類型的焊接裝置和附件也可與焊接系統(tǒng)10結(jié)合使用。如下面更詳細描述的，與焊接系統(tǒng)10關(guān)聯(lián)使用的所有焊接裝置和附件可以被配置為相互可無線通信，以及與中央式和/或分布式焊接控制系統(tǒng)通信。更具體地，本文描述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括智能無線節(jié)點和至工業(yè)裝置的電接口(例如，在圖1所示的示例性的焊接裝置和附件中)，用于無線地控制和協(xié)調(diào)與其它工業(yè)裝置及其之間的命令和數(shù)據(jù)通信，這樣通信網(wǎng)絡(luò)能夠在工業(yè)設(shè)備之間無縫和安全地交換焊接參數(shù)以及作業(yè)信息和其他用戶數(shù)據(jù)。這樣的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使焊接人員或其他工業(yè)設(shè)備的人員(其在通信原理、射頻技術(shù)或信息【技術(shù)領(lǐng)域】具有很少經(jīng)驗或沒有經(jīng)驗)能夠容易地組裝和操作包括多個不同裝置和附件(例如圖1所示的焊接裝置和附件)的無線通信網(wǎng)絡(luò)。本文中所描述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得上述人員可以方便和直觀地在作業(yè)地點手動組裝無線網(wǎng)絡(luò)，并開始使用這樣的無線網(wǎng)絡(luò)以執(zhí)行焊接裝置和附件的安全和可靠的控制，以及在焊接車間，或在遠離焊接車間的區(qū)域與其他各方交換信息。
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖1中焊接系統(tǒng)10的圖表性示意圖，所示焊接系統(tǒng)10的許多焊接裝置和附件(如:焊接送絲器14、焊槍18、焊接頭盔34、焊接懸持控制器36、腳踏板38等)形成了本地無線網(wǎng)絡(luò)40，其與相關(guān)的焊接電源單元12通信，焊接電源單元12可以位于遠離焊接系統(tǒng)10的焊接裝置和附件的位置(如:高達甚至大于300英尺)。更具體來說，焊接系統(tǒng)10中的每個焊接裝置和附件都可以具體地配置為與主節(jié)點設(shè)備42進行無線通信，主節(jié)點設(shè)備42又與焊接系統(tǒng)10的相應(yīng)焊接電源單元12相通信。這樣，本地無線網(wǎng)絡(luò)40形成了在主節(jié)點設(shè)備42和焊接系統(tǒng)10中的焊接裝置和附件(如:通過本地無線連接44)間的星形配置，且本地無線網(wǎng)絡(luò)40與相應(yīng)的焊接電源單元12通過主節(jié)點設(shè)備42無線通信(如:通過長距離通信連接46)，主節(jié)點設(shè)備42作為本地無線網(wǎng)絡(luò)40的網(wǎng)絡(luò)控制器。如下述內(nèi)容更詳細所述，在一些實施例中，長距離通信連接46可以是長距離無線通信連接(如:使用無線通信技術(shù))，如圖2所示。但是，在其它實施例中，長距離通信連接46可以是長距離有線通信連接(例如使用有線通信技術(shù))。實際上，在某些實施例中，主節(jié)點設(shè)備42可以配置為與焊接電源單元12以無線模式和有線模式兩者(或者兩者之一，視操作條件而定)通信。
[0026]可以理解的是，在任何特定的工業(yè)環(huán)境，一個以上的焊接系統(tǒng)10可彼此間相對近距離使用。例如，在船只建造應(yīng)用中，具有若干相關(guān)的焊接電源單元12的若干焊接系統(tǒng)10可以在任何給定時間用在正在建造的船只上。在這種情況下，可以建立多個本地無線網(wǎng)絡(luò)40 (例如，每個焊接系統(tǒng)10用一個)。圖3是具有多個同時操作的焊接系統(tǒng)10的焊接應(yīng)用48的實施例的圖表性示意圖，每個焊接系統(tǒng)10具有自己的本地無線網(wǎng)絡(luò)40和相關(guān)的焊接電源單元12。如圖3所示，一些焊接系統(tǒng)10可具有各自的焊接電源單元12，其位于相應(yīng)的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的本地無線覆蓋區(qū)域中(例如，在某些實施方案中在約20-25英尺之內(nèi))，然而許多其他焊接系統(tǒng)10可以具有它們各自的焊接電源單元12，其位于相應(yīng)的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的本地無線覆蓋區(qū)域之外。另外，許多本地無線網(wǎng)絡(luò)40的本地無線覆蓋區(qū)域會重疊。如下面更詳細描述的，本文所指的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)致力于解決這類重疊無線覆蓋可能出現(xiàn)的任何問題。
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例公開的焊接系統(tǒng)10的在電源單元12的后端執(zhí)行外部通信設(shè)備連接的示例性通信系統(tǒng)50的圖表性示意圖，圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例公開的焊接系統(tǒng)10的在電源單元12的前端執(zhí)行外部通信設(shè)備連接的示例性通信系統(tǒng)50的圖表性示意圖。這里所描述的通信系統(tǒng)50規(guī)定了配置為特定星形結(jié)構(gòu)的本地無線網(wǎng)絡(luò)40，由彼此在合理短距離之內(nèi)的各種焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52 (如:焊接送絲器14、焊槍18、焊接頭盔34、焊接懸持控制器36、腳踏板38等)和網(wǎng)絡(luò)控制器(如:主節(jié)點設(shè)備42)構(gòu)成。例如，合理短距離可以是距離主節(jié)點設(shè)備42約20-25英尺，在特定的實施例中，可以是距離主節(jié)點設(shè)備42約10英尺至約50英尺的范圍內(nèi)、距離主節(jié)點設(shè)備42約15英尺至40約英尺的范圍內(nèi)、距離主節(jié)點設(shè)備42約20英尺到約30英尺范圍內(nèi)、或其他適當?shù)姆秶?。本地無線網(wǎng)絡(luò)40的物理尺寸(如:無線傳輸距離)既非必須是固定的，其也并非本地無線網(wǎng)絡(luò)40正確操作的絕對要求條件。舉例來說，在特定實施例中，本地無線網(wǎng)絡(luò)40的操作(如:無線傳輸)距離可以是主節(jié)點設(shè)備42的參數(shù)，其可通過主節(jié)點設(shè)備42自動調(diào)節(jié)以提供最優(yōu)無線通信鏈路質(zhì)量。盡管不是固定參數(shù)或并非本地無線網(wǎng)絡(luò)40操作的絕對要求條件，但本地無線網(wǎng)絡(luò)40的距離(如:無線操作距離)越近，則無線通信鏈路的完整性就會保持得越高。例如，行進更短距離的射頻(RF)波將總體上保持更高的通信鏈路完整性。此外，本地無線網(wǎng)絡(luò)40的更短的通信距離甚至會進一步提高本地無線網(wǎng)絡(luò)40的安全性，以及保證其他本地無線網(wǎng)絡(luò)40不會潛在地相互干擾。
[0028]來自各個裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的通信業(yè)務(wù)被送到主節(jié)點設(shè)備42，該主節(jié)點設(shè)備用作路由器和優(yōu)先次序控制器，并且如圖4和5所示，其最終以適當?shù)捻樞蚵酚烧_的消息并將其發(fā)送到它們的最終目的地。更具體地，在某些實施方案中，主節(jié)點設(shè)備42與焊接系統(tǒng)10的焊接電源單元12經(jīng)由作為長距離通信連接46的射頻(RF)通信鏈路而通信。因此主節(jié)點設(shè)備可以不使用有線通信而與焊接電源單元12通信，焊接電源單元12所在位置可以距離主節(jié)點設(shè)備42高達甚至大于300英尺。然而，在某些實施方案中，當條件不允許所述主節(jié)點設(shè)備42與相關(guān)聯(lián)的焊接電源單元12之間通過長距離通信連接46通信時，焊接線纜20，28 (或?qū)Ｓ脭?shù)字鏈路連接)可以被用作備用通信信道。
[0029]在一些實施例中，所用焊接送絲器14鄰近本地無線網(wǎng)絡(luò)40，并遠離焊接電源單元12，主節(jié)點設(shè)備42可以連接在圖1所示的焊接線纜20的端部，鄰近例如焊接送絲器14。類似地，在一些實施例中，所用焊接送絲器14遠離本地無線網(wǎng)絡(luò)40 (如:接近焊接電源單元12)，主節(jié)點設(shè)備42可以連接在如圖1所示的焊接線纜28 (或?qū)Ｓ脭?shù)字通信線纜)的端部，鄰近例如焊槍18。如上所述，主節(jié)點設(shè)備42是與本地無線網(wǎng)絡(luò)40相關(guān)聯(lián)的無線設(shè)備，并通過其物理位置靠近焊接操作而使得至焊接電源單元12的較長距離的鏈路延伸覆蓋或能夠覆蓋通常被物理障礙物如金屬或致密混凝土墻，土墩等阻斷的區(qū)域。遠距離通信連接46 (例如，在某些實施方案中的RF通信鏈路)被認為是與本地無線網(wǎng)絡(luò)40的特殊的鏈路，這是因為施加在其上的物理限制，如較長的信號傳播距離、可能的射頻視線損失、多徑效應(yīng)導致的過度反射，較低的RF傳輸功率等等。
[0030]由用戶組裝的本地無線網(wǎng)絡(luò)40將是安全的，只要僅允許具有適當?shù)淖C書并具有同步“用戶目的”信息的裝置及附件與本地無線網(wǎng)絡(luò)40 “關(guān)聯(lián)”。另外，主節(jié)點設(shè)備42被允許僅僅控制一個焊接電源單元12。在某些實施方案中，源于本地無線網(wǎng)絡(luò)40的控制和通信數(shù)據(jù)的最終目的地是各個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52。舉例來說，如圖4和5所示，焊接電源單元12允許在本地無線網(wǎng)絡(luò)40的覆蓋區(qū)域內(nèi)工作的操作員控制所述焊接電源單元12，以及從焊接電源單元12讀取操作參數(shù)(例如，電壓和電流設(shè)置，接觸器開/關(guān)狀態(tài)，等等)。在圖4所示的實施例中，焊接電源單元12可通過各種硬件接口(例如，焊接電源單元12的“后端)提供將數(shù)據(jù)從本地無線網(wǎng)路40傳送至因特網(wǎng)54上的遠程位置(例如，至云存儲)的途徑，例如但不限于:蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信56，WiFi接入58，有線以太網(wǎng)連接60 (例如，局域網(wǎng)(LAN))，全球定位系統(tǒng)(GPS) 62，等。
[0031]本地無線網(wǎng)絡(luò)40，通過執(zhí)行本文中所描述的特殊的安全特征，連接到所謂焊接電源單元12的“前端”或?qū)⒂杀镜責o線網(wǎng)絡(luò)40控制的其它工業(yè)裝置。訪問前端允許完全控制正常的用戶界面的閉鎖(例如，在焊接電源單元12上)和電源，以確保人員安全?？刂圃硎牵谌我粫r刻，可以僅有一個與焊接電源單元12相關(guān)聯(lián)的焊接裝置和附件(例如，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)的控制人員。本地無線網(wǎng)絡(luò)40執(zhí)行幾個安全特征，以防止未經(jīng)授權(quán)訪問本地無線網(wǎng)絡(luò)40，從而防止未經(jīng)授權(quán)訪問被控設(shè)備(例如，焊接電源單元12)的前端。
[0032]從所述焊接電源單元12的前端到焊接電源單元12的“后端”(通過其來進行焊接電源單元12的往來通信)的數(shù)據(jù)傳送，并且反之亦然，可以通過專有安全防火墻(例如，在焊接電源單元12之內(nèi))來控制，專有安全防火墻被設(shè)計為滿足設(shè)備安全的所有要求并被授權(quán)訪問本地無線網(wǎng)絡(luò)40中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。在焊接電源單元12不執(zhí)行后端連接到外部(公共)網(wǎng)絡(luò)的情況下(參見例如圖5)，在(例如所述焊接電源單元12的)前端提供網(wǎng)關(guān)的方法允許訪問因特網(wǎng)54(例如，訪問云存儲，或其他中央式和/或分布式控制系統(tǒng))。這樣，在焊接電源單元12不具有執(zhí)行后端連接到互聯(lián)網(wǎng)54所需的硬件和/或軟件的情況下，一個特殊的網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以被實現(xiàn)，它提供了所述連接。例如，這種類型的連接可以在加密狗型設(shè)備64中執(zhí)行，當連接到任何一個或所有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信56、所述WiFi接入58、所述有線以太網(wǎng)連接60、所述GPS 62等時，其可以實現(xiàn)前端功能和后端功能兩者。這樣的加密狗型設(shè)備64可以插入到焊接電源單元12上的易于接入的連接器，允許加密狗型設(shè)備64汲取各種通信鏈路全時維持所需的功率。有利的是，該領(lǐng)域已有的較舊的焊接電源單元12可以改裝這樣的加密狗型設(shè)備64，除了數(shù)據(jù)訪問因特網(wǎng)54之外，還允許它們提供焊接電源單元12的智能控制。也就是說，從焊接電源單元12的無線節(jié)點的連接可以內(nèi)置于焊接電源單元12或支持作為加密狗型裝置64，其可插入在焊接電源單元12中形成的某個接入端口連接器。
[0033]主節(jié)點設(shè)備42是一種設(shè)備，其保持與焊接系統(tǒng)10的焊接電源單元12的較長距離(例如，高達或甚至超過300英尺長)的通信連接46，使得兩者之間的鏈路的數(shù)據(jù)的完整性是比較高的，同時提供故障操作安全模式。主節(jié)點設(shè)備42還控制由各個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52形成的本地無線網(wǎng)絡(luò)40，以及保持與這些焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的相對較高的鏈路服務(wù)質(zhì)量(LQS)，其中焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52已經(jīng)成功關(guān)聯(lián)于本地無線網(wǎng)絡(luò)40。在主節(jié)點設(shè)備42和焊接電源單元12之間的長距離通信連接46可以是RF鏈路或“差分信號”模式的硬線數(shù)字通信，例如但不限于:RS_485，RS-422，RS-644等。
[0034]在某些實施方案中，主節(jié)點設(shè)備42可以在物理上位于圖4和5所示任何焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的外殼內(nèi)或其附近。換言之，在某些實施方案中，主節(jié)點設(shè)備42可以在焊接送絲器14中、焊槍18中、焊接頭盔34中、焊接懸持控制器36中、腳踏板38中等被實現(xiàn)。例如，如上所述，焊接送絲器14供給各種類型和尺寸的焊絲給焊槍18，以完成焊接行為。送絲器通常從焊接電源如焊接電源單元12獲取輸入，并產(chǎn)生與通過焊接線纜(例如，圖1所示的焊接線纜20，28)傳送的能量對應(yīng)的焊絲供給速度給焊槍(例如，焊槍18)。在某些實施方案中，主節(jié)點設(shè)備42的功能可以在焊接送絲器14的外殼(例如，殼體)內(nèi)被實現(xiàn)。
[0035]作為另一個實例，如上所述，焊接頭盔34是戴在焊接系統(tǒng)10的操作者的頭部的設(shè)備，并且其為操作人員的眼睛防護紫外(UV)射線和在焊接過程中產(chǎn)生的碎片。焊接頭盔34還可以提供數(shù)據(jù)給操作者(例如，通過使用焊接頭盔34內(nèi)的顯示面板或其他指示燈)，該數(shù)據(jù)涉及焊接電源單元12上當前設(shè)置的焊接參數(shù)，例如電壓，電流，接點閉合狀態(tài)，等等。焊接頭盔34還可以發(fā)送數(shù)據(jù)到焊接電源單元12，其中，該數(shù)據(jù)由操作者產(chǎn)生(例如，通過激活按鈕，鍵盤，以及在焊接頭盔34上的其他用戶界面元素)。在某些實施方案中，主節(jié)點設(shè)備42的功能可在焊接頭盔34內(nèi)被實現(xiàn)。
[0036]作為另外的實例，如上所述，焊接懸持控制器36通常是一個電池供電的手持式設(shè)備，其具有圖形顯示器或7段顯示器來提供用戶界面，以允許操作員觀察焊接電源單元12(以及在某些實施方案中，焊接送絲器14)的設(shè)置和焊接參數(shù)，以及將命令發(fā)送到焊接電源單元12(以及在某些實施方案中，焊接送絲器14)，以實現(xiàn)在各種模式的操作。在某些實施方案中，焊接懸持控制器36具有若干控制按鈕，允許焊接電源單元12的操作員進行控制。另外，來自本地無線網(wǎng)絡(luò)40的各種焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的其它信息可被顯示在焊接懸持控制器36上，和/或從焊接懸持控制器36發(fā)送給本地無線網(wǎng)絡(luò)40的其他焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52。在一些實施例中，主節(jié)點設(shè)備42的功能可在焊接懸持控制器36中被實現(xiàn)。
[0037]作為另外的實例，如上所述，腳踏板38是位于地板上的設(shè)備，它允許焊接系統(tǒng)10的操作員按下其頂部平臺，以將某些對電壓、電流、接觸器狀態(tài)等的調(diào)節(jié)作為信號發(fā)送給焊接電源單元12(以及在某些實施方案中，焊接送絲器14)。在某些實施方案中，主節(jié)點設(shè)備42的功能可以在腳踏板38的主體內(nèi)被實現(xiàn)。此外，在某些實施方案中，主節(jié)點設(shè)備42的功能可以在焊槍18的主體內(nèi)被實現(xiàn)。
[0038]如圖4和5所示，本地無線網(wǎng)絡(luò)40還可以包括多個傳感器66，其在某些實施方案中可以是電池供電的射頻設(shè)備，射頻設(shè)備可以與任何附近的主節(jié)點設(shè)備42進行通信。傳感器66可以通過主節(jié)點設(shè)備42發(fā)送數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)可被上傳到互聯(lián)網(wǎng)54。在某些實施方案中，傳感器66甚至實際上可以不與特定的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的操作相關(guān)聯(lián)。換句話說，某些傳感器66可以不用于控制與其所通信的主節(jié)點設(shè)備42關(guān)聯(lián)的焊接電源單元12。然而，傳感器66仍可被允許使用本地無線網(wǎng)絡(luò)40并與任何本地無線網(wǎng)絡(luò)40自由關(guān)聯(lián)，以便允許將其數(shù)據(jù)有效載荷運送到特定目標(例如，云存儲或其他中央式和/或分布式控制系統(tǒng))。換言之，主節(jié)點設(shè)備42可被用于實現(xiàn)傳感器66的數(shù)據(jù)通信，無論傳感器66是否是用于焊接操作的焊接系統(tǒng)10的一部分，并且不需要任何手動關(guān)聯(lián)裝置來加入本地無線網(wǎng)絡(luò)40。
[0039]在使用長距離無線通信連接46的一些情況中，主節(jié)點設(shè)備42和焊接電源單元12之間的受控距離可長于主節(jié)點設(shè)備42的RF波(或其它無線信號)可行進的距離而不會有(或有可接受的)完整性損失。因此，在這些情況下，一個距離延伸無線路由器68可以用于橋接主節(jié)點設(shè)備42和相關(guān)聯(lián)的焊接電源單元12之間的間隙。圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的連接到距離延伸無線路由器68的示例性本地無線網(wǎng)絡(luò)40的圖表性示意圖。距離延伸無線路由器68與主節(jié)點設(shè)備42的理想距離可以是約300英尺，并且如果主節(jié)點設(shè)備42和相關(guān)聯(lián)的焊接電源單元12之間的距離明顯大于300英尺，距離延伸無線路由器68可以位于主節(jié)點設(shè)備42和相關(guān)聯(lián)的焊接電源單元12之間。
[0040]在某些實施方案，如在下面更詳細描述的，當焊接系統(tǒng)10的操作者手持兩個靠近的設(shè)備(例如，在在大約兩英尺之內(nèi))，并同時按下每臺設(shè)備上的“關(guān)聯(lián)”按鈕時，就形成了本地無線網(wǎng)絡(luò)40的主節(jié)點設(shè)備42和各個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52之間的關(guān)聯(lián)。例如，圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的通過同時按壓在主節(jié)點設(shè)備42和焊接電源單元12 (或任何其它附屬節(jié)點)上的相應(yīng)的關(guān)聯(lián)按鈕70而實現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)的主節(jié)點設(shè)備42和焊接電源單元12的圖表性示意圖。盡管所示為按鈕70，但用于手動發(fā)起設(shè)備關(guān)聯(lián)的任何合適的裝置(例如，同步機構(gòu))也可以在某些實施例中使用，只要該同步機構(gòu)充分傳達焊接操作者的意愿而將這些設(shè)備加入控制和命令網(wǎng)絡(luò)(例如，本地無線網(wǎng)絡(luò)40)。各個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52還包括用于手動地啟動焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52與主節(jié)點設(shè)備42的關(guān)聯(lián)的類似裝置。因此所述關(guān)聯(lián)過程接受用戶意圖以形成本地無線網(wǎng)絡(luò)40，其一旦形成就將被用于維持網(wǎng)絡(luò)會話，以控制和監(jiān)控與主節(jié)點設(shè)備42相關(guān)聯(lián)的焊接電源單元12。一旦本地無線網(wǎng)絡(luò)40建立，附加的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52可以通過在主節(jié)點設(shè)備42和附加的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52之間重復關(guān)聯(lián)過程被添加到本地無線網(wǎng)絡(luò)40。
[0041]所述主節(jié)點設(shè)備42保持跟蹤并控制與主節(jié)點設(shè)備42的本地無線網(wǎng)絡(luò)40關(guān)聯(lián)的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52之間的通信的各個方面，直到控制會話結(jié)束。可以通過多種方式結(jié)束控制會話。例如，當主節(jié)點設(shè)備42被從本地無線網(wǎng)絡(luò)40去除時控制會話可以被結(jié)束。作為示例，如果主節(jié)點設(shè)備42在特定時間段內(nèi)(例如，在某些實施方案中約5秒)，還沒有從本地無線網(wǎng)絡(luò)40接收控制信號或發(fā)送控制信號給本地無線網(wǎng)絡(luò)40，則本地無線網(wǎng)絡(luò)40的控制會話可以被結(jié)束。如果主節(jié)點設(shè)備42斷電，或者如果通過任何手段阻止主節(jié)點設(shè)備42與和它相關(guān)聯(lián)的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52通信，則會發(fā)生這種情況。在某些實施方案中，如果沒有有效的“心跳”(即，向或自主節(jié)點設(shè)備42通信)，每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52將解除其自身與本地無線網(wǎng)絡(luò)40的關(guān)聯(lián)，設(shè)置其相應(yīng)的功能為空閑，并進入待機或休眠模式。如果主節(jié)點設(shè)備42和焊接電源單元12之間的通信鏈路被中斷，此心跳機制會將焊接電源單元12智能地返回到安全狀態(tài)?？刂茣挄唤Y(jié)束的另一種情況是，當焊接電源單元12從與其關(guān)聯(lián)的本地無線網(wǎng)絡(luò)40“消失”，例如當接口加密狗型裝置64已經(jīng)從焊接電源單元12的訪問端口連接器被除去，或當焊接電源單元12已經(jīng)從電源被除去(其中焊接電源單元12沒有連通替代備用電源)。在某些實施方案中，如果所述主節(jié)點設(shè)備42觀察到，焊接電源單元12在指定的時間段(例如在某些實施方案中約5秒)不可訪問，則主節(jié)點設(shè)備42會確定本地無線網(wǎng)絡(luò)40的控制會話已經(jīng)結(jié)束，從本地無線網(wǎng)絡(luò)的40斷開相關(guān)的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)會話，并使得自己處于待機或休眠模式。
[0042]一旦本地無線網(wǎng)絡(luò)40被建立，命令和消息可從所述主節(jié)點設(shè)備42被發(fā)送至焊接電源單元12，這樣的消息可以源于主節(jié)點設(shè)備42或源于相關(guān)聯(lián)的焊接裝置/附件節(jié)點設(shè)備52。主節(jié)點設(shè)備42從相關(guān)聯(lián)的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52接收的命令和消息被打包，以最佳的數(shù)據(jù)大小和分組速率被整合，并且被緩存或者立即由主節(jié)點設(shè)備42發(fā)送到焊接電源單元12。每個通信由接收器確認，并使用校驗和、AES(高級加密標準)安全簽名等進行完整性校驗。
[0043]因此，該本地無線網(wǎng)絡(luò)40實施無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以控制和協(xié)調(diào)工業(yè)裝置的各部分(例如，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)之間的命令和數(shù)據(jù)通信。更具體地，本地無線網(wǎng)絡(luò)40包括具有用于工業(yè)裝置(例如焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和焊接電源單元12)的電接口的智能無線節(jié)點。一旦完成一項作業(yè)，本文所述的無線通信技術(shù)允許在其他位置的人員重新利用焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52:通過本文描述的簡單和直接的方法，解除與舊的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的關(guān)聯(lián)，并將焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52手動重新編程為新的無線網(wǎng)絡(luò)40中的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52。
[0044]此外，本文描述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供了改進的網(wǎng)絡(luò)健壯性。例如,本文描述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)允許多個本地無線網(wǎng)絡(luò)40在彼此的射頻范圍內(nèi)進行操作而不損害或破壞鄰近的無線網(wǎng)絡(luò)(例如，其它本地無線網(wǎng)絡(luò)40)。尤其是，該架構(gòu)的健壯和智能足以處理在工業(yè)制造工廠的焊接車間中的多個無線控制和通信網(wǎng)絡(luò)。例如，在某些實施方案中，當建立一個新的本地無線網(wǎng)絡(luò)40時，主節(jié)點設(shè)備42將掃描ISM(工業(yè)科學和醫(yī)療頻段)頻率范圍內(nèi)的所有信道以尋找操作相鄰本地無線網(wǎng)絡(luò)40的其他主節(jié)點設(shè)備42。如果相鄰的主節(jié)點設(shè)備42被發(fā)現(xiàn)使用相同的ISM信道，則掃描主節(jié)點設(shè)備42將調(diào)查將其自身的本地無線網(wǎng)絡(luò)40移動到另一個信道的可能性，并且將該信息傳達到附近已被檢測到的其他主節(jié)點設(shè)備42。
[0045]此外，本文所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供了處理來自在該未經(jīng)許可的ISM頻帶(如WiFi，藍牙，Zigbee無線，或如附近操作的其它焊接電源單元12的一般噪聲源)操作的其它無線節(jié)點的干擾的改進方法。這種焊接噪聲具有在與ISM頻帶重疊的頻帶內(nèi)產(chǎn)生大的RF能量尖峰的可能性。當建立新的本地無線網(wǎng)絡(luò)40時，主節(jié)點設(shè)備42將掃描在ISM頻段的所有信道以尋找噪聲源。如果噪聲源在主節(jié)點設(shè)備42當前使用的ISM頻段被檢測到，主節(jié)點設(shè)備42將調(diào)查其他ISM信道以進行轉(zhuǎn)移，并且當發(fā)現(xiàn)一個合適的ISM信道時，主節(jié)點設(shè)備42將重新編程其全部相關(guān)聯(lián)的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52到新的ISM信道號。在某些實施方案中，遞歸檢查可以連續(xù)嘗試找到最無噪聲的可用ISM信道。
[0046]此外，本文描述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供對焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的功率優(yōu)化改進。例如，本文描述的無線通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)允許低功率操作和可編程的喚醒時間以用于在本地無線網(wǎng)絡(luò)40中組裝的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52。與焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52功率相關(guān)的計時參數(shù)，基于操作者對帶寬和響應(yīng)性的需求而被確定，根據(jù)可用電池能量的函數(shù)被平衡。每個主節(jié)點設(shè)備42確定與其相關(guān)聯(lián)的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的要求，并執(zhí)行對請求支持的焊接裝置/附件節(jié)點裝置52的功率管理。需要由主節(jié)點設(shè)備42管理其功率的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52可以利用喚醒計時器進入睡眠模式，喚醒計時器編程一時間段，其仍允許用于適當通信和可接受的響應(yīng)等待時間的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)所需的最小響應(yīng)時間。如果所需等待時間為O (或瞬間)，則本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的任何焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52將不被允許進入睡眠模式。
[0047]一旦編程有喚醒時間，請求功率管理的每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52會以預定時間段進入“深度睡眠模式”。當睡眠時間段結(jié)束時，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52被喚醒并可用于響應(yīng)從主節(jié)點設(shè)備42發(fā)送的心跳確認消息。當焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52從本地無線網(wǎng)絡(luò)40被解除關(guān)聯(lián)時，它們被編程為進入深度睡眠模式，直到操作者試圖將它們關(guān)聯(lián)到一個新的本地無線網(wǎng)絡(luò)40時它們才會自深度睡眠模式醒來。
[0048]在某些實施方案中，本文描述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以附加地提供一個“自適應(yīng)”確定方法，基于由于給定作業(yè)位置的持續(xù)操作而累積的歷史和時間平均值，確定何時在不同無線信道上檢查噪聲源。采用自適應(yīng)技術(shù)能使主節(jié)點設(shè)備42在了解和預測何時更可能需要使用噪音減輕對策時，最大化焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的電池壽命。
[0049]此外，本文所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供了在給定的本地無線網(wǎng)絡(luò)40中對焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的關(guān)聯(lián)性和安全性進行改進。例如，本文所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使在工業(yè)環(huán)境中的工人，如在工業(yè)建造環(huán)境的焊工，能夠?qū)⒉煌墓I(yè)裝置設(shè)備(例如，本文所述的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)相關(guān)聯(lián)(通過將這些設(shè)備簡單地彼此接近并同時按壓兩個設(shè)備上的關(guān)聯(lián)按鈕)而形成一個安全控制和通信網(wǎng)絡(luò)(例如，本地無線網(wǎng)絡(luò)40)。附加設(shè)備(例如，本文中所描述的焊接裝置/附件節(jié)點裝置52)因此可通過將它們與所述主節(jié)點設(shè)備42相關(guān)聯(lián)而被添加到本地無線網(wǎng)絡(luò)40。
[0050]此外，本文所述的無線通信網(wǎng)路技術(shù)提供了需要收集和分發(fā)的網(wǎng)絡(luò)傳感器信息。例如，本文描述的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)允許傳感器節(jié)點(例如，傳感器66)在工業(yè)環(huán)境中與任何附近的本地無線網(wǎng)絡(luò)40相關(guān)聯(lián)，從而允許傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜刂鞴堋⒃拼鎯?、中央式?或分布式控制系統(tǒng)等。已編程有最終目的地的IP地址的傳感器66可以請求從附近的任何無線網(wǎng)絡(luò)40接入到該位置，并且這種本地無線網(wǎng)絡(luò)40將(通過它們的能力和其它鄰近網(wǎng)絡(luò)的能力的智能映射)允許傳感器數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)到其最終目的地。在某些實施方案中，傳感器66將不會破壞其本地數(shù)據(jù)(例如，如果尚沒有形成無限的數(shù)據(jù)保留)，直到它們從最終目的地收到安全確認:“傳感器數(shù)據(jù)已收到且未以任何方式受到破壞”。
[0051]圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性焊接電源單元12，主節(jié)點設(shè)備42以及焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52 (例如，焊接送絲器14，焊槍18，焊接頭盔34，焊接懸持控制器36，腳踏板38等)的圖表性示意圖，示出了適于本地無線網(wǎng)絡(luò)40操作的每個設(shè)備的內(nèi)部電路。例如，如圖8所示，主節(jié)點設(shè)備42包括無線通信電路72，被配置成適于經(jīng)由遠距離無線通信鏈路(例如，圖2-5示出的遠距離通信連接46)與所述焊接電源單元12無線通信，并被配置成便于經(jīng)由短程無線通信網(wǎng)絡(luò)(例如，本地無線網(wǎng)絡(luò)40的本地無線連接44)與一個或更多個焊接相關(guān)設(shè)備(例如，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)進行無線通信?？梢岳斫?，所述焊接電源單元12還包括無線通信電路72，其被配置為適于經(jīng)由遠距離無線通信鏈路(例如，圖2-5所示的遠距離通信連接46)與主節(jié)點設(shè)備42進行無線通信。此外，該焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52還包括無線通信電路72，其被配置為便于通過短程無線通信網(wǎng)絡(luò)(例如:本地無線網(wǎng)絡(luò)40的本地無線連接44)與主節(jié)點設(shè)備42進行無線通信。
[0052]如上所述，在某些實施例中，在焊接電源單元12與主節(jié)點設(shè)備42之間的長距離無線通信鏈路(例如，圖2-5所示的長距離通信連接46)可以形成為射頻通信鏈路，并且在焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和主節(jié)點設(shè)備42之間的短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)(例如本地無線網(wǎng)路40的本地無線連接44)可以類似的使用射頻通信技術(shù)。因此，在某些實施方案中，所述設(shè)備的無線通信電路72可以包括RF通信電路，例如RF發(fā)射器和傳感器。然而，在其他實施例中，用于在焊接電源單元12和主節(jié)點設(shè)備42之間以及在焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和主節(jié)點設(shè)備42之間進行無線通信的任何合適裝置都可以被使用。
[0053]如上所述，所述主節(jié)點設(shè)備42的無線通信電路72和焊接電源單元12的無線通信電路72可以被配置為在焊接電源單元12和主節(jié)點設(shè)備42之間建立和利用長距離無線通信鏈路(例如，圖2-5所示的長距離通信連接46)，其可以是大約300英尺的傳輸距離。然而，在其他實施例中，在焊接電源單元12和主節(jié)點設(shè)備42之間的長距離無線通信鏈路(例如，圖2-5所示的長距離通信連接46)的傳輸距離會超過前文提到的300英尺。
[0054]此外，如上所述，主節(jié)點設(shè)備42的無線通信電路72和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的無線通信電路72，可以被配置為建立和利用在焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和主節(jié)點設(shè)備42之間的短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)(例如，本地無線網(wǎng)絡(luò)40的本地無線連接44)，傳輸距離自主節(jié)點設(shè)備42約20-25英尺。然而，在其他實施例中，在焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和主節(jié)點設(shè)備42之間的短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)(例如，本地無線連接44上的本地無線網(wǎng)絡(luò)40)的傳輸距離可以是距離主節(jié)點設(shè)備42約10英尺到約50英尺范圍、距離主節(jié)點設(shè)備42約15英尺到約40英尺范圍、距離主節(jié)點設(shè)備42約20英尺到約30英尺范圍或其他合適范圍。在一般情況下，本地無線網(wǎng)絡(luò)40的本地無線連接44通過降低無線通信電路72的功率而被建立，使得它們不輻射太遠，從而浪費電力并與其他附近的設(shè)備存在潛在干擾。
[0055]此外，如圖8中所示，在某些實施方案中，所述主節(jié)點設(shè)備42和焊接電源單元12包括有線通信電路74，其被配置為適于經(jīng)由焊接線纜(例如，焊接線纜20，28)或其它有線數(shù)字通信鏈路與焊接電源單元12進行有線數(shù)字通信(例如，焊接線纜通信(WCC)，以及其他形式的有線數(shù)字通信)，其或作為主要通信模式，或在焊接電源單元12和主節(jié)點設(shè)備42之間的長距離無線通信鏈路(如圖2-5示出的長距離通信連接46)的通信不被允許時(例如，在遠程通信連接46的臨時中斷期間)使用，或二者兼之。
[0056]網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)與安全
[0057]此外，如圖8中所示，主節(jié)點設(shè)備42包括網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76，其用于使焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52與所述主節(jié)點設(shè)備42便于關(guān)聯(lián)，并例如通過防止對焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和主節(jié)點設(shè)備42之間所形成的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的未經(jīng)授權(quán)的訪問而確保所述焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52、所述主節(jié)點設(shè)備42和相關(guān)聯(lián)的焊接電源單元12可相互安全地操作。
[0058]如上所述，從每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52中的通信業(yè)務(wù)被發(fā)送到主節(jié)點設(shè)備42，其用作路由器和優(yōu)先次序控制器，并且其最終將正確的消息路由到如圖4和5所示的最終目的地。只要僅允許具備適當?shù)氖跈?quán)證書(例如，表示該設(shè)備是被授權(quán)和認證為適合用于主節(jié)點設(shè)備42的設(shè)備)并且已經(jīng)基于“用戶意圖”輸入(例如，通過按壓同步機構(gòu)，諸如上述的關(guān)聯(lián)按鈕70)被同步的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52被關(guān)聯(lián)到本地無線網(wǎng)絡(luò)40，那么在焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和主節(jié)點設(shè)備42之間所形成的本地無線網(wǎng)絡(luò)40就將是安全的。另外，主節(jié)點設(shè)備42僅允許控制一個焊接電源單元12，從而進一步增強所形成的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的安全性。
[0059]如上所述，在某些實施例中，由網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76所進行的關(guān)聯(lián)過程是由手動按住和保持每個參與配對步驟的裝置的特別設(shè)計的關(guān)聯(lián)按鈕70而啟動，使得配對總是在主節(jié)點設(shè)備42和操作者希望添加到本地無線網(wǎng)絡(luò)40的每個設(shè)備之間被執(zhí)行。一旦焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52已成功注冊并與主節(jié)點設(shè)備42相關(guān)聯(lián)，它將一直作為本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的激活參與者，直到本地無線網(wǎng)絡(luò)40被解散。隨著本地無線網(wǎng)絡(luò)40的解散，每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和主節(jié)點設(shè)備42可以自由地與其它本地無線網(wǎng)絡(luò)40相關(guān)聯(lián)。
[0060]所述主節(jié)點設(shè)備42(例如，利用網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76)將通過與焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的初始通信確定它是在所述通信會話中的主節(jié)點設(shè)備42，并且確定在通信會話中的其他節(jié)點是具有適當?shù)氖跈?quán)證書、MAC地址和安全訪問代碼等的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52。此驗證是必要的，以防止其他不符合安全性和可靠性標準的未被授權(quán)和驗證的無線設(shè)備(例如，Zigbee無線設(shè)備)加入本地無線網(wǎng)絡(luò)40并能夠與本地無線網(wǎng)絡(luò)40上的其它設(shè)備交換數(shù)據(jù)。
[0061]一旦焊接電源單元12被主節(jié)點設(shè)備42所接受，這兩個初始設(shè)備形成本地無線網(wǎng)絡(luò)40。在形成本地無線網(wǎng)絡(luò)40的過程中加入主節(jié)點設(shè)備42的第一設(shè)備始終是焊接電源單元12，或加密狗型設(shè)備64，從而所述最簡單的和最小的網(wǎng)絡(luò)包括至少一個控制器(其通常標識為所述主節(jié)點設(shè)備42)，和一個附屬節(jié)點，例如焊接電源單元12，其被認為是期望由網(wǎng)絡(luò)控制器(即，主節(jié)點設(shè)備42)控制的設(shè)備。
[0062]在建立所述本地無線網(wǎng)絡(luò)40后不久，所述主節(jié)點設(shè)備42 (再次被統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)控制器)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76將用信道編號、睡眠/喚醒定時器值、初始發(fā)射功率水平、以及在本地無線網(wǎng)絡(luò)40中控制傳輸所需的其他參數(shù)來對附屬節(jié)點編程。所述主節(jié)點設(shè)備42的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76也將查詢來自附屬節(jié)點的狀態(tài)信息，例如電池電量、接收器靈敏度、以及對管理附屬節(jié)點的RF源有用的其他參數(shù)。可以理解，這些步驟也將實施于隨后添加到本地無線網(wǎng)絡(luò)40的各種焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52 (例如，不只是啟動本地無線網(wǎng)絡(luò)40的焊接電源單元12或加密狗型裝置64)。
[0063]這里所描述的關(guān)聯(lián)方法不同于通常的關(guān)聯(lián)方法(例如，Zigbee關(guān)聯(lián)方法)，通常的關(guān)聯(lián)方法允許無線節(jié)點通過提供一個唯一的序列號(例如，節(jié)點ID)來簡單地連接。在實現(xiàn)控制和通信網(wǎng)絡(luò)時，這類方法不能提供期望的安全水平，因為實際上所有的設(shè)備都能夠以正確的制造商范圍和適當?shù)母袷侥７鹿?jié)點ID，從而可以在會導致不安全操作等的不當訪問的情況下被授權(quán)訪問。
[0064]如上面關(guān)于圖7的簡要描述，當主節(jié)點設(shè)備42的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76注意到在兩個設(shè)備上來自用戶的關(guān)聯(lián)鍵按壓操作時(例如，對專用關(guān)聯(lián)按鈕70的按壓)，網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76啟動關(guān)聯(lián)過程。只要按鈕70還在被用戶保持按下，網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76就保持在關(guān)聯(lián)模式。在關(guān)聯(lián)模式中，網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76初始化設(shè)置通信信道為15，請求在信道15上的空閑信道評估，并且降低(例如無線通信電路72的)主節(jié)點設(shè)備42的發(fā)射功率到芯片組所允許的最低水平(例如，在某些實施例中為大約_17dBm)，以便限制其他焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52可以聽到其信標并決定加入的傳輸距離。
[0065]主節(jié)點設(shè)備42然后在信道15上發(fā)送信標，宣布其可用作無線傳輸距離內(nèi)的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。所有關(guān)聯(lián)發(fā)生在信道15，除非主節(jié)點設(shè)備42和/或焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的能量檢測電路78認為其為相關(guān)噪聲信道，這時則使用下一個可用的信道(例如，信道20、25和26)。在某些實施例中，主節(jié)點設(shè)備42每10毫秒重復信標，并等待20毫秒以從任何希望關(guān)聯(lián)到主節(jié)點設(shè)備42的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52來接收響應(yīng)。如果在給定的時間段(例如，在某些實施例中為1000毫秒)沒有在信道15上接收到應(yīng)答，并且能量檢測電路78的算法報告了相對低的能量(即，信道空閑足以通信)，該網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76就認為沒有焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52希望與主節(jié)點設(shè)備42相關(guān)聯(lián)，并終止該關(guān)聯(lián)事務(wù)。如果能量檢測電路78的算法檢測到信道15的噪音，并且用戶仍然按壓主節(jié)點設(shè)備42上的關(guān)聯(lián)按鈕70時，主節(jié)點設(shè)備42將發(fā)送信標至下一個可用信道(例如，信道20)，并重復該信標過程直到如下兩種情況之任一發(fā)生:(I) 一個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52被發(fā)現(xiàn)，并且網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76已經(jīng)啟動關(guān)聯(lián)過程；或(2) —個信道搜尋計數(shù)器在遍歷過所有可用信道(例如，在某些實施例中的信道20、25)之后回繞到值15。只要用戶保持按壓主節(jié)點設(shè)備42上的關(guān)聯(lián)按鈕70，在噪聲存在時算法將繼續(xù)在信道間切換，以便找到一個空閑信道，它可以用來完成焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52向主節(jié)點設(shè)備42的關(guān)聯(lián)。
[0066]如果焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52被檢測到，主節(jié)點設(shè)備42將從焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52請求一個MAC(媒體訪問控制)地址和一個附屬節(jié)點功能碼，以決定是否將焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52映射到本地無線網(wǎng)絡(luò)40或拒絕它。該方法不同于通常的節(jié)點關(guān)聯(lián)方法(例如，Zigbee)，在通常的節(jié)點關(guān)聯(lián)方法中，如果設(shè)備是“正確”類型則被允許關(guān)聯(lián)(即終點節(jié)點可以總是連接到協(xié)調(diào)器節(jié)點)。焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52請求與主節(jié)點設(shè)備42關(guān)聯(lián)必須滿足至少三個最低標準。第一，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52必須有一個為OxFFFF的“短網(wǎng)絡(luò)地址”，這意味著，在焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52尚未由另一個主節(jié)點設(shè)備42(即其屬于另一個本地無線網(wǎng)絡(luò)40)固定編程得到一個地址。第二，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52必須具備適當?shù)闹圃焐谭秶鷥?nèi)的MAC地址。第三，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52必須具備根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則順序的正確功能。例如，如上所述，第一個連接到所述主節(jié)點設(shè)備42的節(jié)點是所述裝置節(jié)點(例如，焊接電源單元12或其它受控的工業(yè)裝置)。此外，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52類型的復制品是受限的，并且在某些情況下是防止出現(xiàn)的。例如，一些節(jié)點類型在本地無線網(wǎng)絡(luò)40中被允許每種類型有多個實例，而另一些則不然(例如，每個本地無線網(wǎng)絡(luò)40中可以只有一個焊槍18，同時每個本地無線網(wǎng)絡(luò)40中可以有多個傳感器66)。此外，關(guān)聯(lián)規(guī)則能確保主節(jié)點設(shè)備42將要建立的本地無線網(wǎng)絡(luò)40類型所需的功率節(jié)省和數(shù)據(jù)吞吐量的最低設(shè)置。
[0067]假設(shè)該焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52通過了用于與所述主節(jié)點設(shè)備42相關(guān)聯(lián)的最低標準，網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76將焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52映射到本地無線網(wǎng)絡(luò)40并編程焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52具有一個“短網(wǎng)絡(luò)地址”來代表其功能(在本地無線網(wǎng)絡(luò)40內(nèi))和其它分級網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以及睡眠模式的定時，如果焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52是一個在操作期間需要被暫時設(shè)成休眠的電池供電設(shè)備。一旦焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52已被添加到本地無線網(wǎng)絡(luò)40中，網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76將編程焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的心跳間隔，并且將期望它提供一個周期性的指示以指示它仍然活著，以保持本地無線網(wǎng)絡(luò)40的安全性和安全特征。來自于焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的心跳數(shù)據(jù)包可以包括尤其是以下數(shù)據(jù):(1)焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的電池電平(例如，高、中或低)，(2)焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的發(fā)送功率水平設(shè)置，(3)從以前的數(shù)據(jù)包測得的接收器靈敏度，(4)任選的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的自定義簽名?？梢岳斫?，在某些實施例中，該數(shù)據(jù)的任何和所有子集可以由焊接裝置/附件節(jié)點裝置52提供。
[0068]如果焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52由于電氣或機械故障而丟失本地無線網(wǎng)絡(luò)40，并且這種焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52在三個連續(xù)的心跳周期未能登錄主節(jié)點設(shè)備42，網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76將以接下來的方式起作用。如果焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52正在有效控制裝置例如焊接電源單元12 (例如，確定了所述受控設(shè)備的最后控制命令來自焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)，則網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76會立即將該焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52從本地無線網(wǎng)絡(luò)40解除，并發(fā)送一個錯誤標志給焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52，以用于提供用戶反饋。如果焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52是“安全非關(guān)鍵性”，例如用戶顯示設(shè)備，則網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76將焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的丟失記錄在一個緩沖區(qū)中，并且將嘗試通過重復關(guān)聯(lián)信標來定位焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52，并只允許具有特定地址的特定焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52自動重新關(guān)聯(lián)，條件是:(I)與第一位置的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52關(guān)聯(lián)的本地無線網(wǎng)絡(luò)40仍在運行(例如，本地無線網(wǎng)絡(luò)40還沒有被拆除)，和(2)短網(wǎng)絡(luò)地址、節(jié)點功能、和制造商代碼與檢測到已經(jīng)丟失的節(jié)點相匹配。
[0069]如果任何焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52確定它已變成從與其適當?shù)叵嚓P(guān)聯(lián)的本地無線網(wǎng)絡(luò)40斷開，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52將采取一系列智能化步驟來定位主節(jié)點設(shè)備42。例如，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52可以檢查信道噪聲，并且當預定信道(例如，由主節(jié)點設(shè)備42設(shè)置)出現(xiàn)噪聲時可以切換信道離開該預定信道。此外，該焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52可以增加它的發(fā)射功率到最大允許值。進一步地，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52可以發(fā)出“受困”包給主節(jié)點設(shè)備42以告之焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52出現(xiàn)例如RF傳輸困難。作為響應(yīng)，如下面更詳細描述的，主節(jié)點設(shè)備42的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76可調(diào)節(jié)“網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)”(例如，增加主節(jié)點設(shè)備42的無線通信電路72的信號強度)以減輕“受困節(jié)點”的特殊情況。
[0070]如果這些步驟失敗，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52將確定它已經(jīng)從與之相關(guān)聯(lián)的本地無線網(wǎng)絡(luò)40孤立，并會自行復位到非關(guān)聯(lián)型節(jié)點，例如，通過改變其短網(wǎng)絡(luò)地址為OxFFFF、改變其通信信道到信道15、改變其狀態(tài)為“非關(guān)聯(lián)”、清除其日志和心跳的設(shè)置、并把自身變成一個低功耗模式或關(guān)閉模式，等待操作者通過按下其關(guān)聯(lián)按鈕70來喚醒。由焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52使用以判斷它是否仍然連接到所述主節(jié)點設(shè)備42的機構(gòu)，是用于觀察由主節(jié)點設(shè)備42響應(yīng)于其每個心跳包而發(fā)送的確認數(shù)據(jù)包(“ACK”)的細節(jié)。每個數(shù)據(jù)包，不論心跳與否，將必須在給定的時間段(例如，在某些實施例中為100毫秒)內(nèi)由主節(jié)點設(shè)備42確認。作為讀取ACK數(shù)據(jù)包的結(jié)果而收集的其他數(shù)據(jù)將有助于焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52確定它是否是處于失去與所述主節(jié)點設(shè)備42的無線通信鏈路的危險。以下將更詳細地描述用于實現(xiàn)這事的機構(gòu)。
[0071]如果由于失去至被控制設(shè)備(例如，焊接電源單元12)的遠距離通信連接46而使主節(jié)點設(shè)備42的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76決定解散其所形成的本地無線網(wǎng)絡(luò)40，那么它會發(fā)送給與本地無線網(wǎng)絡(luò)40相關(guān)聯(lián)的每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52 —個解除關(guān)聯(lián)請求，并且將刪除它的已經(jīng)以ACK響應(yīng)于其解除關(guān)聯(lián)請求命令的設(shè)備信息的表條目。一旦所有先前與主節(jié)點設(shè)備42相關(guān)聯(lián)的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52成功解除關(guān)聯(lián)，主節(jié)點設(shè)備42將進入睡眠模式或關(guān)閉模式，并等待用戶通過按其關(guān)聯(lián)按鈕70來喚醒。
[0072]改善的健壯性
[0073]本文中所描述的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)允許一個工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)容忍傳輸中斷、丟失通信鏈路、和在相對充滿噪聲的工廠環(huán)境中一般會出現(xiàn)的數(shù)據(jù)錯誤；并包括方法:通過在構(gòu)成本地無線網(wǎng)絡(luò)40的節(jié)點(例如主節(jié)點設(shè)備42和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)中內(nèi)置智能協(xié)議來處理RF傳輸?shù)奈锢硐拗?。本文描述的技術(shù)針對RF傳輸有些不可靠的內(nèi)在屬性。任何特定的傳輸可能會丟失或它的數(shù)據(jù)被損壞，并且任何鏈路無論其一時看起來多么穩(wěn)固都會很快變?yōu)椴豢煽康逆溌贰Ｖ悄芴幚泶祟愇锢硐拗撇⑻峁└倪M的網(wǎng)絡(luò)健壯性將在下面更詳細地描述。這些技術(shù)保證不斷改進(例如，某些實施例中每大約100毫秒被更新)的主節(jié)點設(shè)備42和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52之間(以及在使用長距離無線通信連接46的實施例中的主節(jié)點設(shè)備42和相關(guān)聯(lián)的焊接電源單元12之間)的無線通信的可靠性。
[0074]如上所述，僅當操作人員通過例如按壓每個待配對設(shè)備上的關(guān)聯(lián)按鈕70來表達形成通信鏈路的意圖時，構(gòu)成本地無線網(wǎng)絡(luò)40的節(jié)點(例如，主節(jié)點設(shè)備42和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)之間的通信鏈路才被建立。同樣如上所述，每個本地無線網(wǎng)絡(luò)40的網(wǎng)絡(luò)配置始終是“星”型配置，其中主節(jié)點設(shè)備42用作焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52與CID (例如，焊接電源單元12)之間的主網(wǎng)絡(luò)控制器。這樣可以保證只有一個主控制器(即主節(jié)點設(shè)備42)負責建立和管理本地無線網(wǎng)絡(luò)40，只允許具有合適的證書的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52加入本地無線網(wǎng)絡(luò)40，并知道到每個位于本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的源和目標數(shù)據(jù)。
[0075]在某些實施例中，使用上述的關(guān)聯(lián)過程形成鏈路時，要被連接的兩個節(jié)點的無線通信電路72被設(shè)置成最低的RF功率模式(例如，具有較短的傳輸距離)，使得它們的信號不會被其他更遠處的主節(jié)點設(shè)備42檢測到，從而使得不會出現(xiàn)操作員意圖進行關(guān)聯(lián)的節(jié)點關(guān)聯(lián)錯誤。例如，當將要被關(guān)聯(lián)的節(jié)點(例如主節(jié)點設(shè)備42和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)上的關(guān)聯(lián)按鈕70被按下時，節(jié)點的最大傳輸距離可被調(diào)整為小于約2英尺。
[0076]如上所述，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52提供證書到主節(jié)點設(shè)備42的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76，從而證明它們屬于在此所描述的本地無線架構(gòu)。例如，焊接裝置/附屬節(jié)點裝置52提供適當?shù)腗AC地址范圍、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類別、網(wǎng)絡(luò)功能以及正確的關(guān)聯(lián)密碼等。該證書要求與一般通過 Zigbee (802.15.4)、WiFi (802.11.a/b/g/n)或藍牙(802.15.1)而允許的通常的ad-hoc無線連接不同，通常的ad-hoc無線連接通常允許具有適當?shù)臒o線電波的任何該設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，只要該設(shè)備指定(多數(shù)情況下)了它的網(wǎng)絡(luò)功能。此處所述的增加證書的要求保證了只有以最高標準被制造和認證的設(shè)備才能被允許成為本地無線網(wǎng)絡(luò)40的一部分。更具體來說，此處所述的增加證書的要求確保用于本地無線網(wǎng)絡(luò)40的所有設(shè)備已經(jīng)被全面測試和證明為操作相對無誤差。由此，常規(guī)的無線設(shè)備(例如，常規(guī)的Zigbee設(shè)備)將無法訪問操作員創(chuàng)建的本地無線網(wǎng)絡(luò)40。
[0077]一旦關(guān)聯(lián)，一套焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52 (通過各自的主節(jié)點設(shè)備42)可以控制一個且只能控制一個焊接電源單元12，從而消除了無意中控制附近其它焊接電源單元12的可能性。嚴格的關(guān)聯(lián)規(guī)則保證工業(yè)環(huán)境中操作人員的安全。此外，利用本地無線網(wǎng)絡(luò)40形成時的每個主節(jié)點設(shè)備42發(fā)布給本地無線網(wǎng)絡(luò)40的AES (高級加密標準)密鑰，節(jié)點之間的所有通信被加密。這樣，本地無線網(wǎng)絡(luò)40的節(jié)點之間的通信不能被與本地無線網(wǎng)絡(luò)40的射頻接近度相近的設(shè)備攻破。
[0078]在本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52具有一個硬編碼功能分類，除了通過硬件修改焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的識別碼以外，此分類不能被修改。因此，例如焊接送絲器14總是用作與其關(guān)聯(lián)的任何本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的送絲器。另外，每個主節(jié)點設(shè)備42的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76僅允許執(zhí)行特定焊接任務(wù)所需的每個特定功能類型的一定數(shù)量的節(jié)點。例如，在某些實施例中，因為只有一個操作者，操作者在一個時間只可以操作一個焊槍18，并且一個給定的焊槍18在一個時間只可以利用一個焊接送絲器14，主節(jié)點設(shè)備42可以不允許多于一個的焊接送絲器14或多于一個的焊槍18與本地無線網(wǎng)絡(luò)40關(guān)聯(lián)。相反，由于多個設(shè)備可以顯示與焊接操作相關(guān)的數(shù)據(jù)，所以多個顯示器節(jié)點可以被允許。但是，只有一個這樣的顯示器節(jié)點(例如，給定的焊接懸持控制器36)被允許直接命令相關(guān)的焊接電源單元12。在某些實施例中，通過主節(jié)點設(shè)備42(假設(shè)該設(shè)備包括控制焊接電源單元12的能力)，控制任務(wù)可以從一個設(shè)備轉(zhuǎn)移到另一個，但在任何一個時間只可以駐留在一個特定的設(shè)備中。
[0079]通過上述的關(guān)聯(lián)規(guī)則建立的本地無線網(wǎng)絡(luò)40僅存在于相關(guān)的焊接電源單元12是有效的情況。一旦焊接電源單元12已被關(guān)閉或加密狗型設(shè)備64已從焊接電源單元12的14引腳連接器拔下，通過智能主節(jié)點設(shè)備42將解散本地無線網(wǎng)絡(luò)40。此外，主節(jié)點設(shè)備42有效監(jiān)視其周圍RF環(huán)境，并且與其他主節(jié)點設(shè)備42協(xié)商不同的信道，從而允許在相對嘈雜的工業(yè)環(huán)境中本地無線網(wǎng)絡(luò)40的最大共存。主節(jié)點設(shè)備42還通過例如詳細的發(fā)送確認，監(jiān)測電池壽命，以及RF質(zhì)量和周期性心跳發(fā)布，保持焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和焊接電源單元12之間的通信鏈路。在本地無線網(wǎng)絡(luò)40的壽命期間，本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的所有通信鏈路被智能保持。
[0080]如果未被在線供電的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的電池水平被認為太低而不能提供可接受的RF鏈路，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52就不被允許加入本地無線網(wǎng)絡(luò)40。在此情況下，一個狀態(tài)警告信息將顯示給本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的顯示器節(jié)點(如焊接頭盔34或焊接懸持控制器36)之一的操作者，請求操作者對低電池電量的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的電池進行充電。此外，如下面更詳細描述的，主節(jié)點設(shè)備42持續(xù)監(jiān)視本地無線網(wǎng)絡(luò)40的每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的電量水平，以保證焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52能夠在程序控制的喚醒時刻被喚醒(如果它們是電池供電的)，并且能夠保持他們各自與主節(jié)點設(shè)備42的無線通信鏈路。
[0081]一旦與本地無線網(wǎng)絡(luò)40關(guān)聯(lián)，每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52會以預定的時間間隔給主節(jié)點設(shè)備42提供心跳數(shù)據(jù)包。連續(xù)丟失一定數(shù)量的心跳通常表示該特定的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和主節(jié)點設(shè)備42之間的射頻鏈路已丟失，進而焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52將從本地無線網(wǎng)絡(luò)40解除關(guān)聯(lián)。
[0082]另外，主節(jié)點設(shè)備42的能量檢測電路78連續(xù)地監(jiān)視當前信道的信道噪聲，以確認有可接受的“服務(wù)質(zhì)量”的預期，以使傳輸發(fā)生在本地無線網(wǎng)絡(luò)40內(nèi)。如果對當前信道檢測到的噪聲高于某一(例如，預定的或預設(shè)的)閾值時，主節(jié)點設(shè)備42將會找到一個比較空閑的信道，并將所有在其本地無線網(wǎng)絡(luò)40內(nèi)的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52移到新的信道。主節(jié)點設(shè)備42還連續(xù)地監(jiān)測由每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52所提供的接收器靈敏度數(shù)據(jù)，并相應(yīng)地調(diào)整它的發(fā)射功率(例如，無線通信電路72的信號強度)，以確保該主節(jié)點設(shè)備42以合適的信號強度將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，該合適的信號強度能被其本地無線網(wǎng)絡(luò)40內(nèi)的所有焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52可靠檢測到，但又不會“太大聲”而干擾附近的其他網(wǎng)絡(luò)。換言之，主節(jié)點設(shè)備42利用來自焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的接收器靈敏度數(shù)據(jù)作為信號強度反饋數(shù)據(jù)，以適當調(diào)整來自主節(jié)點設(shè)備42的信號發(fā)射強度。此外，主節(jié)點設(shè)備42可以使焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的發(fā)送功率被類似的調(diào)整。
[0083]在主節(jié)點設(shè)備42和焊接電源單元12之間的遠距離通信連接46的丟失將被所述焊接電源單元12迅速檢測到，并且該設(shè)備將被置于安全操作模式。某些用于減輕RF鏈路暫時丟失的方法，以及重新建立已丟失鏈路的方法，在上面進行了更詳細的描述。這些方法確保所述主節(jié)點設(shè)備42和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52做出最大努力，以便保持那些否則將會被視為不可靠的RF鏈路。
[0084]此外，主節(jié)點設(shè)備42和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將按最佳數(shù)據(jù)包大小進行打包。如上所述，本地無線網(wǎng)絡(luò)40的星形拓撲保證了每個本地無線網(wǎng)絡(luò)40有單個智能控制器(例如，主節(jié)點設(shè)備42)，以及主節(jié)點設(shè)備42和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52之間的有序的數(shù)據(jù)傳輸。這樣確保產(chǎn)生最小量的無線傳輸，且焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52不像傳統(tǒng)的ad-hoc拓撲結(jié)構(gòu)一樣花時間仲裁他們的通信時機。主節(jié)點設(shè)備42從其本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的所有的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52接收數(shù)據(jù)，并且主節(jié)點設(shè)備42使用最佳數(shù)據(jù)包大小和最佳時機將數(shù)據(jù)打包并發(fā)送到最終目標，這些最佳數(shù)據(jù)包大小和時機是從本地無線網(wǎng)絡(luò)40的歷史性能監(jiān)控中實時確定的(例如，在某些實施例中，約每50毫秒進行更新)。這有助于減少不同的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52間的數(shù)據(jù)傳輸沖突，同時提高傳輸質(zhì)量。
[0085]功率管理及優(yōu)化
[0086]某些(或全部)焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52將由機載電池80來供電，而不是被插入到動力源，以促進該焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52在遠程位置之間的便攜性。為了便于在本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的所有焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52 (以及主節(jié)點設(shè)備42和焊接電源單元12)上使用機載電池80，所述主節(jié)點設(shè)備42(以及其他設(shè)備)包括功率優(yōu)化電路82，其配置為使用獨特的方法以在焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52之間節(jié)省電力，同時仍保持所必要的最小等待時間和足夠的可用水平。這些功率優(yōu)化方法執(zhí)行了自適應(yīng)算法，以確定對獨立于其它無線網(wǎng)絡(luò)的每個本地無線網(wǎng)絡(luò)40而言什么是最優(yōu)睡眠/喚醒計時，同時仍保持所需的可用水平。
[0087]按照上述配對過程，所述主節(jié)點設(shè)備42的功率優(yōu)化電路82確定關(guān)于其所組合的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的至少以下參數(shù):(I)本地無線網(wǎng)絡(luò)40中焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的數(shù)量，(2)本地無線網(wǎng)絡(luò)40中焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的類型，(3)最關(guān)鍵的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的計時要求(例如，最大等待時間)，(4)與每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52相關(guān)聯(lián)的最后一組傳輸在本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的傳輸功率覆蓋區(qū)，和(5)可用于操作的最佳信道(例如，如上所述，來自附近設(shè)備的測量噪聲值最低)。使用該信息，如下更詳細描述的，主節(jié)點設(shè)備42的功率優(yōu)化電路82制定一個“睡眠模式策略”和日程，以用于其控制下的所有焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52，來確保本地無線網(wǎng)絡(luò)40的所有參數(shù)都得到滿足。
[0088]主節(jié)點設(shè)備42的功率優(yōu)化電路82通過設(shè)置本地無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)等待時間而開始工作，該設(shè)置是依據(jù)本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的任一個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的最嚴格的要求進行的。例如，如果焊接送絲器14的要求是它的供應(yīng)速率必須以不低于每100毫秒的頻率進行更新，則本地無線網(wǎng)絡(luò)40將被設(shè)置在至少在100毫秒內(nèi)響應(yīng)?？刂剖芸毓I(yè)設(shè)備(CID)(例如，焊接電源單元12)的節(jié)點已經(jīng)在本文被稱作例如加密狗型設(shè)備64。這個設(shè)備節(jié)點被假定為總是由交流電源供電源，例如在圖1所示的供電源30，以使它總可用于將警報發(fā)送到主節(jié)點設(shè)備42，或從主節(jié)點設(shè)備42接收命令。這個設(shè)備節(jié)點具有由安全要求以及其控制系統(tǒng)的特定環(huán)路動態(tài)確定的最大等待時間要求。
[0089]主節(jié)點設(shè)備42的功率優(yōu)化電路82確定用于本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的“實用等待時間”，以使對裝置安全操作而言并不關(guān)鍵的所述焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52可以在睡眠模式中用去更多時間，這是因為例如用戶更新并不關(guān)鍵。在一般情況下，焊接電源單元12，焊接送絲器14，以及焊接懸持控制器36都被認為對于裝置安全操作而言是關(guān)鍵的。每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52，其可以支持一個實用等待時間參數(shù)(例如，較不嚴格的等待時間要求)，在完成上述的配對和關(guān)聯(lián)過程后，將這一事實通信給主節(jié)點設(shè)備42。在一般情況下，實用的網(wǎng)絡(luò)等待時間參數(shù)是可接受的響應(yīng)時間，其通常比本地無線網(wǎng)絡(luò)40的整體網(wǎng)絡(luò)等待時間參數(shù)要大，而本地無線網(wǎng)絡(luò)40的整體網(wǎng)絡(luò)等待時間參數(shù)是基于本地無線網(wǎng)絡(luò)中最嚴格的要求而設(shè)置的，如上述所述。
[0090]主節(jié)點設(shè)備42的電源優(yōu)化電路82用下一個喚醒時間減去“網(wǎng)絡(luò)等待時間參數(shù)”(其最初是由全時操作而確定的(例如，在形成本地無線網(wǎng)絡(luò)40后的第一個五分鐘期間))對每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52編程，并且一旦焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52自身的任務(wù)列表為空時(例如，不存在待處理的請求或預定的任務(wù)計劃)，就與焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52通信以將其設(shè)置在睡眠模式。在某些實施例中，依照本地無線網(wǎng)絡(luò)40的最慢的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的平均傳輸?shù)却龝r間的兩倍，計算網(wǎng)絡(luò)等待時間參數(shù)。在某些實施例中，當最后三個傳輸?shù)钠骄却龝r間比最初計算值高時，則調(diào)整網(wǎng)絡(luò)等待時間參數(shù)，這意味著，隨著時間的推移，由于某些信道中可能增大的噪聲、多個噪聲源導致RF頻譜的過度擁擠等，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52需要更多的時間來喚醒并與主節(jié)點設(shè)備42進行通信。此外，主節(jié)點設(shè)備42的功率優(yōu)化電路82使得主節(jié)點設(shè)備42進入睡眠模式，其持續(xù)時間約為其對本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的全部焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52所編程的時間的95%。當主節(jié)點設(shè)備42進入睡眠模式時，所有的網(wǎng)絡(luò)特定信息(例如，路由表，等待時間計時，節(jié)點功能等等)被存儲到主節(jié)點設(shè)備42的非易失性隨機存取存儲器(RAM) 84中，以供主節(jié)點設(shè)備42醒來時使用。
[0091]當在睡眠模式下，在操作者需要在少于正常網(wǎng)絡(luò)等待時間與CID(例如，焊接電源單元12)通信的情況下，主節(jié)點設(shè)備42監(jiān)視在主節(jié)點設(shè)備42上的特定操作員輸入設(shè)備86 (例如，主節(jié)點設(shè)備42的外表面上的觸摸屏，按鈕，按鍵，開關(guān)等等，如圖7所示)。激活這些操作員輸入設(shè)備86中的任何一個都會產(chǎn)生控制所述主節(jié)點設(shè)備42的處理器88 (例如，在某些實施例中的微處理器)的中斷，其將主節(jié)點設(shè)備42從睡眠模式中喚醒，允許所述主節(jié)點設(shè)備42開始與本地無線網(wǎng)絡(luò)40的焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52進行通信。例如，操作員可拿起一個在睡眠模式中的焊接懸持控制器36 (用于在本地無線網(wǎng)絡(luò)40中充當主節(jié)點設(shè)備42)，并按下焊接懸持控制器36上的按鈕以作為處理器88的喚醒事件。處理器88基于按壓按鈕產(chǎn)生的中斷被喚醒，將按壓按鈕作為一個特殊的命令，發(fā)送命令到CID(其從未進入睡眠模式)，并且其后很快確認并執(zhí)行所請求的命令。如果除該CID節(jié)點或主節(jié)點設(shè)備42之外的節(jié)點(例如，焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)以相似的方式接收到用戶輸入，其自己的處理器88 (例如，在某些實施例中的微處理器)將該命令記錄在它自己的非易失性隨機存取存儲器(RAM) 84中的隊列中，并在發(fā)送該信息給主節(jié)點設(shè)備42之前等待網(wǎng)絡(luò)等待時間計時器到期。
[0092]本文這里描述的實施例還允許CID (例如，焊接電源單元12)和/或加密狗型設(shè)備64由機載電池80供電(例如，在主要馬達被關(guān)閉時的引擎驅(qū)動單元的情況下)。在這種情況下，CID或加密狗型設(shè)備64將對焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52和主節(jié)點設(shè)備42的標準睡眠模式操作進行觀察，如上文所述。CID或加密狗型設(shè)備64將要向主節(jié)點設(shè)備42報告的最小等待時間值將會考慮到CID或加密狗設(shè)備64的全部計時動態(tài)和要求，以確保其在所分配的網(wǎng)絡(luò)等待時間之內(nèi)進行的響應(yīng)是安全的。只要本地無線網(wǎng)絡(luò)40不故意被解散，則根據(jù)上述描述的關(guān)聯(lián)過程所建立的本地無線網(wǎng)絡(luò)40將持續(xù)無限數(shù)量的睡眠狀態(tài)。
[0093]本文所述的電池監(jiān)視方法提供了及時和準確的用戶通知，以確保對焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的機載電池80的電量管理，并且確保將此類信息適當?shù)仫@示給用戶。例如，每一個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52發(fā)送電池狀態(tài)信息給主節(jié)點設(shè)備42，其將為用戶提供每個節(jié)點剩余電量至顯示器90上(參見，如附圖7)。在某些實施方案中，這樣的通知將以5 %或更高的分辨顯示圖表表示的電池剩余容量，并顯示當前使用狀態(tài)的“剩余使用時間”(例如，以小時和分鐘)。此外，在某些實施方案中，所述主節(jié)點設(shè)備42可顯示與它自己的電池容量和剩余使用時間相關(guān)的相同信息。充電信息也可從每個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52發(fā)送到主節(jié)點設(shè)備42，并當該節(jié)點插入電池充電器時顯示在顯示器90上。例如，所述充電信息可顯示“充電電流”以及估計的完全充電時間。此外，在某些實施方案中，主節(jié)點設(shè)備42可以在焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52中的任一個的電量水平下降到低于給定閾值(例如，低于約30 %)的情況下提供視覺和/或聽覺警報，并會繼續(xù)提供定期報警，直到特定的機載電池80被再充電。此外，在某些實施方案中，如果一個焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的機載電池80電量用完，主節(jié)點設(shè)備42將與其解除關(guān)聯(lián)，并通過顯示器90的聲音和/或可視化提醒向用戶報告所采取的措施。
[0094]傳感器數(shù)據(jù)傳輸
[0095]如上所述，可以不必參與焊接操作的傳感器66也可利用由工廠人員組建的本地無線網(wǎng)絡(luò)40。由于本地無線網(wǎng)絡(luò)40是隨機建立的，且只能存在相對較短的時間段，因而傳感器66會需要持續(xù)地嘗試找到其可以連接、并可向外部目的地(例如，云存儲或其它中央式和/或分布式控制系統(tǒng))傳送其數(shù)據(jù)負載的主節(jié)點設(shè)備42。在某些實施方案中，傳感器66將每隔一定間隔(例如，大約每100毫秒)取樣其被指定的監(jiān)視輸入，(其可以通過無線鏈路被編程實現(xiàn))，并緩沖該數(shù)據(jù)到其非易失性存儲器中直到傳感器66可以接入本地無線網(wǎng)絡(luò)40并發(fā)送該緩存數(shù)據(jù)到它的最終目的地。在某些實施方案中，傳感器66最初可以用硬編碼的目的地IP地址而被編程，它表示傳感器66應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)所到達的目標位置。目的地IP地址隨后可通過具有合適的證書的請求者被改變(例如，通過本地無線網(wǎng)絡(luò)40中的主節(jié)點設(shè)備42或其他顯示設(shè)備)。
[0096]傳感器66可與可用的主節(jié)點設(shè)備42做如下關(guān)聯(lián)。未關(guān)聯(lián)的傳感器66可醒來并監(jiān)聽附近任何主節(jié)點設(shè)備42發(fā)出的信標，該設(shè)備宣告它們是當前建立的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的主節(jié)點設(shè)備42，并且他們已經(jīng)準備好允許任何附近的傳感器66 (或焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52)與之相關(guān)聯(lián)。如果主節(jié)點設(shè)備42在傳感器66的射頻范圍內(nèi)被檢測到，該傳感器將請求允許與主節(jié)點設(shè)備42相關(guān)聯(lián)。這時，所述主節(jié)點設(shè)備42和傳感器66將以與主節(jié)點設(shè)備和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52交換證書的方式(如之前所更加詳細的描述)所相同的方式交換證書。例如，該傳感器66將關(guān)于適當?shù)腗AC地址范圍、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分類、網(wǎng)絡(luò)功能、以及正確的關(guān)聯(lián)密碼等的信息傳送到主節(jié)點設(shè)備，并且主節(jié)點設(shè)備42的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76將確定傳感器66是否與主節(jié)點設(shè)備42兼容。如果傳感器66和主節(jié)點設(shè)備42被確定為兼容，傳感器66和主節(jié)點設(shè)備42之間的數(shù)據(jù)鏈路連接就被建立。這種連接不同于與焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52所形成的典型“命令和控制”關(guān)聯(lián)。相反，傳感器66和主節(jié)點設(shè)備42之間的連接僅允許傳感器數(shù)據(jù)在傳感器66和其他一些目標終點之間移動。換言之，主節(jié)點設(shè)備42的功能是作為一個智能路由器，用于去向/來自傳感器66的傳感器數(shù)據(jù)。
[0097]一旦傳感器66和主節(jié)點設(shè)備42之間的連接鏈路建立后，傳感器66將從主節(jié)點設(shè)備42請求一個“能力列表”。該能力列表告知傳感器66: (I)主節(jié)點設(shè)備42是否有權(quán)訪問萬維網(wǎng)(WWW)，(2)主節(jié)點設(shè)備42是否知道附近的有權(quán)訪問WWW的其他主節(jié)點設(shè)備42，
(3)由主節(jié)點設(shè)備42建立的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的生存期長度，(4)主節(jié)點設(shè)備42的電池狀態(tài)(以及它是否是在線供電或電池供電的)，以及(5)由(該傳感器66可以與之同步的)主節(jié)點設(shè)備42進行控制的本地無線網(wǎng)絡(luò)40的睡眠周期?？梢岳斫?，在某些實施例中，“能力列表”可以包括這些列出項目的子集。
[0098]如果主節(jié)點設(shè)備42發(fā)布連接到WWW，或如果與傳感器66關(guān)聯(lián)的主節(jié)點設(shè)備42知道附近有已經(jīng)發(fā)布連接到WWW的其他主節(jié)點設(shè)備42，，則傳感器66將向主節(jié)點設(shè)備42發(fā)送Ping請求，表達其數(shù)據(jù)存儲庫的最終目的地。主節(jié)點設(shè)備42本身可具有互聯(lián)網(wǎng)連接，在此情況下，主節(jié)點設(shè)備42充當其控制的本地無線網(wǎng)絡(luò)40和WWW之間的橋接器，或者它可以通過該CID(例如，焊接電源單元12)的后端轉(zhuǎn)發(fā)請求，如上所述。
[0099]如果主節(jié)點設(shè)備42不發(fā)布到WWW的連接，或也不知道如何訪問WffW (例如，通過其他主節(jié)點設(shè)備42)，傳感器66將解除其自身與主節(jié)點設(shè)備42的關(guān)聯(lián)(傳感器只是與該主節(jié)點設(shè)備42短暫連接以用于評估該主節(jié)點設(shè)備42是否接入WWW)，并將繼續(xù)其發(fā)現(xiàn)例程，如上所述。在某些實施例中，如果先前所檢測的主節(jié)點設(shè)備42再次通過傳感器66的發(fā)現(xiàn)例程被檢測到，主節(jié)點設(shè)備42將該傳感器66的硬編碼MAC地址存儲在其存儲器84中，視作之前已經(jīng)短暫連接過(例如，為了評估WWW接入能力的目的)的傳感器，并禁止與它的本地無線網(wǎng)絡(luò)40關(guān)聯(lián)，除非該主節(jié)點設(shè)備42在該傳感器66上次請求關(guān)聯(lián)后已經(jīng)獲得接入WWW的能力。因而，傳感器66將節(jié)省時間，使得傳感器66不會不必要地浪費電量來再次評估之前已經(jīng)作過的判斷(即，該主節(jié)點設(shè)備42不能提供訪問到WWW)。
[0100]如果主節(jié)點設(shè)備42可以給傳感器66提供對WWW的訪問，則所述主節(jié)點設(shè)備42將嘗試向傳感器66提供的目標地址發(fā)送ping，并將等待來自目標地址的響應(yīng)。如果主節(jié)點設(shè)備42接收到來自目標地址的Ping響應(yīng)，且目標地址是有效的，所述主節(jié)點設(shè)備42將通知該傳感器66:可以建立與該目標地址的通信鏈路，并且它已準備好接收來自傳感器66的數(shù)據(jù)。傳感器66隨后將其準備傳送的全部包的計數(shù)以及第一個數(shù)據(jù)包發(fā)送給該目標地址。主節(jié)點設(shè)備42將緩存該數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)執(zhí)行全部的安全和校驗和以確保它沒有被破壞，并發(fā)送該數(shù)據(jù)包到先前為該傳感器66ping過的目標地址。
[0101]在最終目的地的服務(wù)器將接收數(shù)據(jù)、計算校驗和、并發(fā)送校驗和以及“當前已接收到的包”的計數(shù)作為ACK給主節(jié)點設(shè)備42。主節(jié)點設(shè)備42將從最終目的地服務(wù)器接收的ACK信息轉(zhuǎn)發(fā)給傳感器66。如果ACK信息是符合的，傳感器66將遞減它的數(shù)據(jù)包計數(shù)，并發(fā)送下一個數(shù)據(jù)包到主節(jié)點設(shè)備42。已被確認由最終目的地IP地址上的服務(wù)器成功接收的所有數(shù)據(jù)，將由傳感器66從其非易失性存儲器緩沖器中永久刪除。此外，該傳感器66將在“循環(huán)緩沖器日志”中創(chuàng)建日志條目以表示時間和日期，傳輸?shù)阶罱K目的地的數(shù)據(jù)的大小，以及被傳送的數(shù)據(jù)的時間和日期范圍。在該傳感器66很長一段時間內(nèi)一直無法通過任何鄰近主節(jié)點設(shè)備42 (例如，具有適當?shù)慕尤肽芰?訪問萬維網(wǎng)，以及傳感器66用盡了非易失性緩沖存儲器的情況下，所述傳感器66將開始刪除最舊的傳感器數(shù)據(jù)，以騰出空間給收集的最新的傳感器數(shù)據(jù)。
[0102]數(shù)據(jù)收集方法和計時參數(shù)、睡眠/喚醒和搜索計時參數(shù)、以及傳感器66的最終目的地IP地址參數(shù)，都可由具有適當?shù)淖C書以及起始(源)IP地址與特定傳感器66的最終目的地IP地址相匹配的服務(wù)器進行無線地再編程。由此，只有作為最終目的地被傳感器66搜尋并且已經(jīng)從傳感器66收到和確認了至少一個數(shù)據(jù)包的服務(wù)器，在成功交換認證后具有修改IP地址設(shè)置和傳感器66的其他設(shè)置的權(quán)限。具有適當?shù)淖C書的最終目的地的服務(wù)器還具有查詢傳感器66當前設(shè)置和按照要求傳送待送給它的日志的能力。由最終目的地服務(wù)器請求的此類狀態(tài)信息將不會在傳感器66上被刪除，而標準傳感器數(shù)據(jù)在成功上傳至服務(wù)器后通常將會被刪除。
[0103]主節(jié)點設(shè)備42的嵌合型連接允許傳感器數(shù)據(jù)找到至接入到因特網(wǎng)的焊接單元的路徑。根據(jù)本發(fā)明實施例的圖9的示意圖示出了多個主節(jié)點設(shè)備42和相關(guān)聯(lián)的本地無線網(wǎng)絡(luò)40(如焊接單元)的嵌合型網(wǎng)絡(luò)92的拓撲，其中它們能夠相互通信并共享關(guān)于彼此的能力，從而實現(xiàn)從多個傳感器66的傳感器數(shù)據(jù)傳輸。雖然主節(jié)點設(shè)備42只能控制自己的本地無線網(wǎng)絡(luò)40和相關(guān)聯(lián)的焊接電源單元12，但是主節(jié)點設(shè)備42可以相互通信，并允許傳感器數(shù)據(jù)從主節(jié)點設(shè)備42移動到主節(jié)點設(shè)備42直到它到達接入因特網(wǎng)的設(shè)備。這種設(shè)備可以是在前端(工業(yè)控制側(cè))和后端(因特網(wǎng)接入)之間具有內(nèi)置網(wǎng)關(guān)的焊接電源單元12，諸如圖9所示的焊接單元#3。如果需要更高水平的服務(wù)保障，不與任何本地無線網(wǎng)絡(luò)40關(guān)聯(lián)的距離延伸型無線路由器68也可以作為因特網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，因為在典型的工廠環(huán)境中本地無線網(wǎng)絡(luò)40的形成有可能是相對隨機的。
[0104]現(xiàn)在返回到圖8，主節(jié)點設(shè)備42和焊接裝置/附屬節(jié)點設(shè)備52的某些元件(例如，網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)/安全電路76，電量檢測電路78，和功率優(yōu)化電路82)被認為是“電路”。可以理解的是，在某些實施方案中，該電路可以作為硬件、硬件和軟件的組合、或僅軟件實現(xiàn)。例如，在某些實施方案中，其中該電路是軟件，所述電路可包括存儲在存儲器84中的計算機可讀指令，并且可在特定設(shè)備的處理器88上被執(zhí)行。然而，在其他實施例中，電路還可以包括硬件元件。例如，在某些實施方案中，所述能量檢測電路78可以包括特定的硬件元件以協(xié)助噪音水平的檢測。
[0105]雖然在此僅對本發(fā)明的某些特征進行了例示和描述，許多修改和變化將是本領(lǐng)域技術(shù)人員所能認識到的。因此，應(yīng)當理解，所附權(quán)利要求意在覆蓋所有落在本發(fā)明的真正精神內(nèi)的這些修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 主節(jié)點設(shè)備，其包括: 通信電路，被配置為適于通過長距離通信鏈路與焊接電源供應(yīng)單元進行通信，并適于通過短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)與一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備進行無線通信；以及 控制電路，被配置為從在與所述短距離無線網(wǎng)絡(luò)物理鄰近的范圍內(nèi)一個或多個傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)，并為所述一個或多個傳感器將所述傳感器數(shù)據(jù)路由至最終目的地。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制電路被配置為僅當所述傳感器包含表明該傳感器可以通過所述主節(jié)點設(shè)備被使用的授權(quán)證書時，允許所述一個或多個傳感器與所述短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述授權(quán)證書至少包含媒體接入控制(MAC)地址和所述傳感器的功能代碼。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制電路被配置為:基于來自所述一個或多個傳感器的請求，向所述一個或多個傳感器提供能力列表，其中所述能力列表包含所述主節(jié)點設(shè)備是否有權(quán)訪問萬維網(wǎng)(WWW)、所述主節(jié)點設(shè)備是否知道其他主節(jié)點設(shè)備有權(quán)訪問所述WWW、所述短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)持續(xù)的生存期長度、所述主節(jié)點設(shè)備的電池狀態(tài)、以及所述短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)的睡眠周期。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制電路被配置為跟蹤從所述一個或多個傳感器中任一個傳感器發(fā)送的多個傳感器數(shù)據(jù)包，并在向其最終目的地路由所述傳感器數(shù)據(jù)之前對從所述一個或多個傳感器中任一個傳感器接收的傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行安全性以及校驗和檢查。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制電路被配置為:基于從各個傳感器對應(yīng)的最終目的地的服務(wù)器的輸入，對所述一個或多個傳感器中任一個傳感器的操作參數(shù)再編程，其中所述操作參數(shù)包含傳感器數(shù)據(jù)收集計時參數(shù)、睡眠和喚醒計時參數(shù)、以及最終目的地IP地址參數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制電路被配置為向所述一個或多個傳感器中的傳感器的最終目的地的服務(wù)器，提供與具有所述最終目的地的所述傳感器的相關(guān)信息。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備包括焊絲送料器。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備包括焊槍。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備包括焊接頭盔。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備包括焊接懸持控制器。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備包括焊接腳踏板。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備包括該主節(jié)點設(shè)備。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信電路包含射頻(RF)發(fā)射器和傳感器。
15.一種方法，包括: 在一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備與一個主節(jié)點設(shè)備之間通過短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)無線通?目; 在所述主節(jié)點設(shè)備和焊接電源單元之間通過長距離通信鏈路通信； 從在與所述短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)物理鄰近的范圍內(nèi)的一個或多個傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)；以及 為所述一個或多個傳感器路由所述傳感器數(shù)據(jù)至最終目的地。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，包括僅當所述傳感器包含表明該傳感器可以被與所述主節(jié)點設(shè)備使用的授權(quán)證書時，允許所述一個或多個傳感器與所述短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述授權(quán)證書至少包含媒體接入控制(MAC)地址和所述傳感器的功能代碼。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，包括:基于來自所述一個或多個傳感器的請求，向所述一個或多個傳感器提供來自所述主節(jié)點設(shè)備的能力列表，其中所述能力列表包含所述主節(jié)點設(shè)備是否有權(quán)訪問萬維網(wǎng)(WWW)、所述主節(jié)點設(shè)備是否知道其他主節(jié)點設(shè)備有權(quán)訪問所述WWW、所述短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)持續(xù)的生存期長度、所述主節(jié)點設(shè)備的電池狀態(tài)、以及所述短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)的睡眠周期。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，包括使用所述無線主節(jié)點設(shè)備跟蹤從所述一個或多個傳感器中任一個傳感器通過所述主節(jié)點設(shè)備發(fā)送的多個傳感器數(shù)據(jù)包，并在從所述主節(jié)點設(shè)備向傳感器數(shù)據(jù)的最終目的地路由所述傳感器數(shù)據(jù)之前對從所述一個或多個傳感器中任一個傳感器接收的傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行安全性以及校驗和檢查。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，包括:基于傳感器對應(yīng)的最終目的地的服務(wù)器的輸入，對所述一個或多個傳感器中的傳感器的操作參數(shù)再編程，其中所述操作參數(shù)包括傳感器數(shù)據(jù)收集計時參數(shù)、睡眠和喚醒計時參數(shù)、以及最終目的地IP地址參數(shù)。
21.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，包括向所述一個或多個傳感器中的傳感器的最終目的地的服務(wù)器，提供與具有所述最終目的地的所述傳感器相關(guān)的信息。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)包括距離所述主節(jié)點設(shè)備約20-25英尺傳輸距離的無線通信網(wǎng)絡(luò)，并且其中所述長距離通信鏈路包括具有從所述主節(jié)點設(shè)備到所述焊接電源單元之間約300英尺傳輸距離的無線通信鏈路。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備包含焊絲送料器、焊槍、焊接頭盔、焊接懸持控制器或焊接腳踏板。
24.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述的一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備中的焊接相關(guān)設(shè)備包括所述主節(jié)點設(shè)備。
25.一種無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括: 一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備，其中所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備包括焊絲送料器、焊槍、焊接頭盔、焊接懸持控制器或焊接腳踏板； 焊接電源單元，其被配置為將來自于電源輸電網(wǎng)的功率轉(zhuǎn)換為使用所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備執(zhí)行焊接操作所用的功率；以及 主節(jié)點設(shè)備，被配置為適于通過短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)在所述一個或多個焊接相關(guān)設(shè)備與所述主節(jié)點設(shè)備之間進行無線通信，適于通過長距離通信鏈路在所述主節(jié)點設(shè)備和所述焊接電源供應(yīng)單元之間進行通信，從與所述短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)物理鄰近的范圍內(nèi)的一個或多個傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)，以及為所述一個或多個傳感器路由所述傳感器數(shù)據(jù)至最終目的地。
【文檔編號】H04W8/26GK104507619SQ201380040103
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月17日
【發(fā)明者】丹尼爾·迪納, 凱西·李·唐尼 申請人:伊利諾斯工具制品有限公司