便于逻辑控制和接口通信的方法和装置的制作方法

专利名称：便于逻辑控制和接口通信的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉^^辑控制，更具体地，涉及^A^;可编禾驟辑控帝脾口接 P通信。
背景技术：
许多已知的分布式可编禾體辑控制系统包括多个可编翻辑控制器(PLC) 或者其它基于处理器的I2S或方案，其中包括分布式控制系统(DCS)，但并不 局限于此。典型地，基于PLC的分布式可编鹏辑控制系统具有硬件和软件组 件。例如，许多这样的基于PLC的分布式控制系统棚来管理工作场地的多拉 部分，来控制单^N且件、小型，或子系统。PLC还OT在扩展的，控制系 用中，舰^^"、设备、系统和鹏的协同控制。PLC通常包括中央处 理单元(CPU)和多个具有I/0,端子的输A^渝出(I/O)模块。PLC通常连 接至(J输A1^设备，所述输AJ见场设备包括向所述PLC提供输入的传繊、开 关禾顿i盧设备，但并不局限于此。典型地，这些PLC腿接到输出i赐设备来 控制现场装备或其它，元件，所述输出现场设，括继电器、螺线管和其它 形式的输出，但并不局限于此。
至少一些用于这样的逻辑控制系统的要求包括低等待时间(相对较快自 所发送的输入进行响应)、健壮及可靠的控制、用于数据采集与监视控制 (SCADA)的通信(包括广域网或WAN)、模树七和开方^K长以及低成本的 控制解决方案，但并不局限于此。虽然许多已知的方案满足这些要求中的至少 一部分，但是这些系统并没有被配置成令人满意地满足所有要求。

发明内容
在一方面，提供了一种分配可编程控制逻辑的方法。所述方^括,少 一个现场设备内嵌入至少一个可编程控制逻辑方案中基本上所有的可编程控制 逻辑方案。
在另一方面，鄉了一种现场设雜口。该接口^A在现场设备内，该接 口包括被配置成便于执行至少一部分可编程控制逻辑方案的固^牛。所述可编程控制逻辑方案基本上包含于所述固件内。
在又一方面，鹏了一种传li^t动離制网络(SACNet)。所述网舰 括至少一m^致动器接口模块和至少一^h^A式传自接口模块。所皿 些模块包括嵌入所述模块内的现场设备接口。所述接口包括被配置成便于执行 至少一部分可编程控制逻辑方案的固件。所述可编程控制逻辑方案基本上包含 于戶，固件内。


图1歸例' 动離口模块的框亂 图2标例性离散传繊接口模块的框图； 图3是可替换的离散传/^^口模±央的框亂 图4歸例性模拟传 ^口模块的框亂 图5是可替换的模拟传S^口模块的框图； 图6歸例性人类接口设备的框图； 图7是示例fffl信接口模块的框图；和
图8 ;^例性传|§ 动 制网络(SACNet)的框图。
具体实施例方式
图1歸例性致动離口模块100的框图。在该示例性实施例中，丰激100 是电路卡。作为选择，模块100具有使如这里所述的模±央100的操作便于执行 的任意Sfigo模块100包括至少一^A^控审幡102。控律幡102包括固件 104。固件104被ISS成实现与模块100相关联的至少一部分控制逻辑(未示出)， 并且便于接口通信。在示例性实施例中，使用程序设计语言以与典型的可编程 il辑控制器(PLC)梯形逻辑基本上类似的方式对所述控制逻辑进行配置，所 述程序设计语言包括至少一部分能够从弗吉尼亚Charlottesville的GE Fanuc Automation North America公司商业获得的Cimplidty Machine Edition Logic Developer-PLC，但并不局限于此。作为选择，这里戶皿的，iOT任意语言在使 模块100的操作便于执行的任意配置中形鹏制逻辑。所鹏制逻辑是耶贴汤 隨的。MA^控制器102还包括硬件和软{條口隨(未示出)，用于与模块 100内的其它组件进行对接。
致动 口模块100还包括^A^电可擦除可编程只读存储器(EEPROM) 106。 EEPROM 106经由iC^导管108以 通信与控制器102进行耦合。EEPROM106 MEg有实5鹏制器102中的控制逻辑所需的至少一部分参数。
模块100进一步包括至少一个射频(RF)收发器110,射频(RF)雌器 110经由繊导管114以織通信与EEPROM 106和控制器102进行耦合。在 示例性实施例中,收发器110是肖嫩从德克萨斯Austin的Freescale Semiconductor 公司商业获得的翻MC13191 RF收发器。作为选择，如这M^f述的，收发器 IIO絲自任意律嗨商的使模块IOO的操作便于执行的任意翻。财卜，作为选 择，用任意网络通信接口设刷戈替雌器110，所述网络通信接口设純括RJ45 鹏线入口 (portal)(鄉口)、直鹏母连接器(barrel nut醒ector， BNC)
型同轴电乡鹏口、光纤连接器和/或插口、 ir^卜(no收发l超高频(UHF)
^器和微波收发器，但并不局限于此。EEPROM 106 SaS有与模决100相关 联的通信SSS细节，经由控制器102和导管114向RF雌器110鄉隨细节。 而且，收发器110被隨成与固件104对接，从而实现开放式系统互联(OSI) 模型(未示出)所需的所有层。财卜，收发器110被iag成与固件104进行对 接，从而支持用于局域网和城域网琉媒体访问控制(MAC)的正EE 802.15.4 接口标准和用于1g^率无线个人区域网络(LR-WPAN)的物理层(PHY)。此 外,TO器110被配置録RF通儲某体116接收并向其鄉多个数字翻信号 118。在示例性实施例中，媒体116;iX^:lblk妒设备(未示出)内的空气， 并且信号118分别向在网络(图1中未示出)中与模±央110相关联的其它组件 鄉并从其接收。
导管114被SSff鹏控制藤102和雌器110之间传输双向的串行娜流 (未示出)。收发器110被隨成接il^M串行麵流并将这样的娜流转换为 数滩号118。财卜，收发器110被隨成接收数^t号118并将这样的信号 118转换为串行 流。
模块100还包括至少一个开幾制门120，开雜制门120以娜通信与 控制器102进行耦合并被SSg^经由娜导管122膽帝幡102接收离散输出 信号(未示出)。模块100进一步包括电子开关124，电子开关124经由阳性电 导管126和中性电导管128与门120电耦合。开关124被隨成作为膽制器 102经由导管122传输到门120的离勵出信号的函数而在打开錢(如图1 所示)和闭合位置(未示出)之间进行变换。
在实施例性实施例中，模块100经由阳性导管126电耦合到至少一个致动器设备130。设备130包括阀致动器、继电器和驱动电动机，但并不局限于此。设 备130被Sfig成以作为开关124位置的函数而激励和去能。设备130经由导管 131电耦合到电源(未示出)的正极端子。导管128电耦合到导管133，导管133 电耦合到电源(未示出)的中性端子。因此，在示例性实施例中，完整的电路 包括导管131、设备130、导管126、开关124、导管128和导管133。作为选择， 模块100被,成与致动器130 * 地"棘爪相配(click fit)"，从而便于模块 100直接连接到致动器130，并且便于实现在导管131和133之间经由致动器130 和开关124的电连接，而无需导管126和128。
模块100进~^包括至少一4^括窃电电路(powerstealing circuit)的电源 132。电源132经由至少一个电力导管134电l^到控制器102、 EEPROM 106 和RFTO器UO。导管134被隨離电源132传输与控制器102、 EEPROM 106和RF收发器110的操作相关联的电力。电源132经由,导管136以数据 通信与开关门120进行耦合。开关门120被SfiS成经由导管136从电源132接 收输出控制信号(^出)，其中所述输出控制信号包括与幵关门120的"断开" 和"闭合"命令相关联的参数。电源132还经由导管126和128电,到开关 124和设备130。电源132被隨鹏开关124处于断开位置时分别经由阳性电 导管138和中性电导管140接收和存储来自导管126和128的电力。
在操作中，当开关124处于断开位置时，经由导管131、设备130、导管 126、导管138、电源132、导管140、导管128和导管133在电源的正极和中性 端子之间形成电路。在这些周期期间，电源132接收充电电流。而且， 作 中，无论开关124的健如何，EEPROM106、控制器102和RF收发器110均 经由导管134从电源132接收电力。而且^E^作中，控制器102和RF收发器 IIO互相通信，并且经由导管114在它们之间传输串行M流。腊制器102向 RF收发器110传输的 包括门120、开关124和设备130的状态、电源132 功率电平和固件104性能，但并不局限于此。这样的 被转换为数字数据并 作为信号118在网络中经由媒体116传输到其它设备。'从网络传输到模块100 的娜118^^体116接收，并且经由收发器110被转换为串行 流。这样 的 流经由导管114被传输到控制器102，并且包蹄如设备130的所需扰态 之类的数据，但并不局限于此。
财卜， 作期间，在网络命令设备130的状^^化的情况下，控制器102经由导管114接收这样的命令。固件104经由导管108与EEPROM 106通信以 便于处理固件104内的相关逻辑。执行所述相关逻辑并且经由导管122向门120 发送离散闭^令。门120接收来自控制器102的戶，离散闭合命令，并且经 由导管136从电源132接收多个数g号，所述数^t号包括开关124断开和 闭合的占空因数和周期性，但并不局限于此。门120将开关124变换到闭合位 置(图1中未示出)，以使得设备130被MI)并且电流从电源的正极端子经由导 管131、设备130、导管126、开关124、导管128和导管133流向电源的负极 端子。在这样的周期期间，模块100包括导管138和140以及电源132的部分 经由开关124电短络，从而充分^^、电源132的电负载。
图2 ^例性离散传自接口模块200的框图。模块200包括具有固件204 的控制器202,固件204经由串行数据导管214以lfe^通信与RF收发器210进 行耦合。RF收发器210鄉和接收《3 体116进行传输的数字繊信号218。 模块200还包括EEPROM 206, EEPROM 206经由数据导管208以i^通信与 控制器202进行耦合。模块200进1包^^由电力导管234电耦合到控制器 202、 EEPROM206和收发器210的电源232。控带勝202、固件204、 EEPROM 206、导管208、 ifeg:器210、导管214、导管234和信号218分别与控制器102、 固件104、 EEPROM 106、导管108、收发器110、导管114、导管134和信号 118 (鄉舒图1)类似，区另1依于其内部包含的逻辩口 内容。电源232 经由至少一个电力导管242电^到电源(未示出)。电源232被配置成接收交 流(AC)称體流(DC)电力并将这样的电力转换为适于由EEPROM 206、 控伟幡202和雌器210经由导管234接收的DC电压和DC电流。在示例性 实施例中，模块200经由信号导管246和248电耦合到至少一个离散的传繊 输入设备244。作为选择，模块200被配置成与设备244IW地"棘爪相配"， 从而便于模块200到设备244的直接连接，并且便于设备244和控律幡202之 间的电连接，而无需导管246和248。这样的设备244包括开关和触点，但并不 局限于此。设备244在图2中被示为断开位置。EEPROM 206存储信息，该信 息包括设备244标识溯节，例如^和律隨商，但并不局限于此。
在操作中，电源232经由导管242接收充电电流。电源232将所接收的电 力转换为适于由EEPROM 206、控制器202和RF收发器210经由导管234从 电源232接收的电力。而且，在操作期间，控制器202扫描设备244以确定状态并且在存储器内^g^^状态。在设备244的状态发生变化的情况下，艮P， 设备244从断开，变换至,合位置(图2中未示出)，控制器202扫描设备244 并且经由导管246和248接收输入。固件204经由导管208与EEPROM206进 fim信，以便于对固件204内的相关逻辑进行处理。执行来自设备244的输入 信号以及相鄉辑，并EiM^伟幡202经由导管214向雌器210传输串行数 据流。这样的麵流在收发器210内被转换为数雑号218荆专输到媒体116 中以用于由相关联网络内的其它组件所接收。^!AM体116接tBO^f述网謝专输 到模±央200的数据218,并且经由收发器210将数据218转换为串行数据流。这 样的,、縦5由导管214被传输到控带藤202，并且包^^样的娜，比如网络 中其它设备的现有状态和对于设备244状态的请求，但并不局限于此。
图3是可替换的离散传 ^口模块300的框图。模块300与模块200 (示 于图2)类似，其中它们均包括具有固件204的控制器202、经由导管208以数 据通信与控制器202耦合的EEPROM 206、以及经由导管214以繊通信与控 伟螺202齢的雌器210。而且，模块300经由导管246和248电齢到设备 244。作为选择，设备244经由"棘爪相配"MfiSl:接电耦合到控制器202,从 而无需导管246和248。模块300与模块200的区别在于，电源232 (示于图2) 被至少一个电池350所取代，所述电池350被SSS成经由电力导管234向控制
器202、 EEPROM206和收发器210提供DC电力。模块300的变体可以包括^燃 料电池和太阳能电池，但并不局限于此。模块300还包括电池^Em见电路352, 电池电ffiim见电路352经由娜导管354以娜通信与控伟幡202进行耦合。 电路352皿导管234电耦合到电池350。模块300优于模块200，原因在于不 需要电耦合到电源的与导管242 (示于图2)类似的外部连接。模块300的操作 与模块200的操作类似，区别在于由电池350提供电力并且由电路352监视电 池电压。在电池腿陶氐到低于预定值的情况下，控律幡202经由导管214和 雌器210向网络的其余部分传输通知信号。财卜，为了陶氐电池电力消耗， 模块300正常瞎况下处于休職莫式，^l行其功能则变换到g模式，，着 变换回休目辩莫式。与模块200不同，这样的模^^换限制了模块300作为集线 器的功能，但是模块300可以作为网络节点。
图4 ^例性模拟传 ^口模±央400的框图。模块400包括具有固件404 的控制器402,控审勝402经由串行娜导管414以M通信与RF收发器410进行耦合。RF收发器410皿和接M过媒体116传输的数字数据信号418。 模块400还包括EEPROM 406， EEPROM 406经由数据导管408以f^通信与 控制器402进行耦合。模块400进一步包^^由电力导管434与控制器402、 EEPROM 406和收发器410电耦合的电源432。控第i攤402、固件404、EEPROM 406、导管408、 Hfcg:器410、导管414、导管434和信号418分别与控制器202、 固件204、 EEPROM 206、导管208、收发器210、导管214、导管234禾口信号 218 (鄉示于图2)對以，区另依于其内部包含的逻辩口繊内容。电源432 经由至少一个电力导管442电耦合到电源(未示出)。电源432被配置成接收 AC和/或DC电力并将该电力转换为适于由EEPROM 406、控审藤402和收发 器410经由导管434接收的DC ^ffi和DC电流。
模±央400经由模拟-数字(A/D)转换器458电耦合到至少一个模拟传 输入设备456。设备456包括热电偶、压力传繊、应变仪和流量传送仪，但并 不局限于此。A/D转换器458被ra皿设备456接收模拟信号，以预定周期 对信号取样，并且参考所述模拟信号生成数字M信号。在示例性实施例中， A/D转换器458经由数据导管460以M通信与设备456进行耦合。作为选择， 模块400被如此配置使得便于设备456和458的"棘爪相配"电耦合，从而无 需导管460。控制器402经由数据导管462以 通信与A/D转换器458进行 耦合，并且被配置成经由导管462对A/D转换器458进行扫描和取样。财卜， 控带藤402被配置成以预定周期接收转换器458的输出，并且将 转换为等 价的串行 流，所述串行 流经由导管414被传输到收发器410。 EEPROM 406存储信息，Wt息包括设备456标识细节，例如类型和制造商，但并不局限 于此。
作中，电源432经由导管442接收充电电流。电源432将所接收的电 力转换为适于由EEPROM 406、控制器402和RF收发器410经由导管434从 电源432接收的电力。而且，在操作期间，设备456生^^莫拟娜信号，该模 拟娜信号包括瞬时、平均、均OT (RMS)，赫峰值电压、频率、、鹏、压 力和舰，但并不局限于此。所述模拟信号经由导管460传输到A/D转换器458,
其中所述模拟信号以预定速率进行取样，并且所取样的模拟值被转换为等价的 数字娜信号。所述数字娜信号以予疏周期经由导管462传输到控制器402， 其中该周期可以基于由设备456所测量值的预定变化、自动取样方案和/或何时经由媒体116和i(^:器410由另一网络设备进行Si旬来确定。
而且，雄作期间，当控制器402接綠设备458传输的数据时，固件404 经由导管408与EEPROM406进fi^信以便于对固件404内的相^i^进行处 理。这样的舰包括娜过滤、平均、RMS或峰值计算，但并不局限于此。执 行来自设备458的输入信号以及相^g辑，并m^制器402经由导管414向 收发器410传输串行数据流。这样的 流在收发器410内被转换为数^号 418荆专输至蝶体116中以用于由相关联网络内的其它组件所接收。皿体116 接收M^述网络传输到模块400的数据418，并且经由收发器410将数据418 转换为串行娜流。这样的舰縱5由导管414被传输到控制器402，并且包括 这样的繊，比如网络中其它设备的现有状态和对于设备456状态的请求，但 并不局限于此。
图5是可替换的模拟传if^口模块500的框图。模块500与模块400 (示 于图4)类似，其中它们均包括具有固件404的控制器402、经由导管408以数 据通信与控制器402齢的EEPROM 406、以及经由导管414以纖通信与控 伟幡402耦合的收发器410。而且，在可选实施例中，模块500经由设备458 以及导管460和462以 通信与设备456耦合。作为选择，模块500被iSfi 成便于设备456和458的"棘爪相配"电耦合，从而无需导管460。模块500 与模块400的区别在于，电源432 (示于图4)被至少一个电池550所取代，所 述电池550被,成经由电力导管434向控铜勝402、 EEPROM 406和收发器 410提供DC电力。模块500的变体可以包括燃料电池和太阳能电池，但并不局 限于此。模块500还包括电池电il^视电路552，电池^监视电路552经由数 据导管554以娜通信与控制器402进行耦合。电路552舰导管434电齢 到电池550。模块500优于模块400，原因在于不需要电耦合到电源的与导管442 (#图4)类似的夕卜部,。模块500的操作与模±央400的操作类似，区别在 于由电池550 ^f共电力并且由电路552监视电池电压。在电池电压斷氐到低于 预定值的情况下，控制器402经由导管414和iBCS:器410向网络的其余部分传 输通知信号。此外，为了斷氐电池电力消耗，模块500正常情况下处于休鹏莫 式，要执行其功能则变换到活动模式，瓶着变换回休職莫式。与模±央400不 同，这样的模式变换限帝'j了模块500作为集线器的功能，但是模块500可以作
为网络节点。图6标例性人类接口设备(HID) 600的框图。HID 600包括具有固件604 的控制器602，控制器602经由串行娜导管614以娜通信与RF收发器610 进行,。RF收发器610^^和接M3i媒体116^tr的数字自信号618。 HID 600还包括EEPROM 606, EEPROM 606经由数据导管608以 通信与 控制器602进行耦合。HID 600进"^包S^圣由电力导管634与控制器602、 EEPROM606和TO器610电耦合的电源632。控审藤602、固件604、EEPROM 606、导管60S、雌器610、导管614、导管634和信号618分别与控制器202、 固件204、 EEPROM 206、导管208、 ^器210、导管214、导管234和信号 218 (鄉示于图2)类似，区另依于其内部包含的逻辩口娜内容。例如，固 件604包括防朋隨辑和必需逻辑来实iim信协议。财卜，固件604包括HID600 的网络地址和其它网络细节以及HID 600制造商、丰IM和，细节。电源632 经由阳性电导管664和中性电导管666电耦合到电源(未示出)。电源632被配 置成接收AC和/或DC电力并将该电力转换为适于由EEPROM 606、控制器602 和收发器610经由导管634接收的DC电压和DC电流。HID 600进一步包括以 娜通信与雌器610齢的射频(RF)纖667。
HID 600还包括至少一个电开关模块668。模块668包括多个电g到导管 666的电子开关670。图6所示的开关670处于断开位置。模块668还包括多个 指^"灯672，其中旨指示灯672电耦合到相关联的开关670,并且被如此SSS 成使得变换到闭合位置的开关670 (图6中^出)潔励相关联的指示灯672。 指^W672电耦合到导管664。模i央668经由数据导管674以H^通信与控带勝 602进行耦合。
HID 600进一步包括至少一^!i^:接口模块676。模块676包括多^il入按 键678，其中在示例性实施例中，S^按键678包括START和STOP按键，但 并不局限于此。作为选择，按键678包括QWERTY型自按键、ON/OFF触摸 板和触摸屏图标，但并不局限于此。模±央676经由导管680以 通信与控制 器602进行耦合。HID600的变体包括液晶(LCD)显示器、触,特征、阴极 射线管(CRT)监视器、电池、燃料电池和太阳能电池，但并不局限于此。
作中，电源632经由导管664和666接收充电电流。电源632将所接 收的电力转换为适于由EEPROM 606、控制器602和RF收发器610经由导管 634从电源632接收的电力。控制器602经由鹏接口模±央676和娜导管680扫描输入按键678，执行防湖隨辑并记录闭合按键678。控制器602经由导管 680接收闭合按键输入信号,将,信号转换为串行 流并经由导管614将所 述流传输到雌器610。雌器610将所述流转换为数字娜信号618或消息, 所述数字 信号618或消息经由天线667传输到媒体116中并M^媒体116 传输到与图1所示类似的致动雜口模块(标出)。^A^控制器602舰网 络和固件604和EEPROM 606内存储的HID 600细节来与所述网络内的其它设 备进棚信。
而且，在操作中，ij^:器610经由媒体116和幾667从其它网络设錢 收数字娜618或消息。雌器610将臓肖息转换为串行娜流并将臓流 传输至啦伟幡602。控制器602接iB^腿消息，并且控制器602内的逻^i正供 HID 600接受的消息。如果所接受的消息包括用于激励一个或多个指示灯672 的命令，则控制器602执fi^辑内的命令，iiil导管674传输信号并闭魏当 的开关670，从而完成电力导管664和666之间的电路并激励适当的指示灯672。 可以以相似的方，行对指示灯672进行去能(deenergizing)。
图7歸例性通信接口模块700的框图。模块700包括具有固件704的控 制器702，控制器702经由串行娜导管714以繊通信与RF收发器710进行 耦合。RF收发器710鄉禾嗾收MOT体116传输的数字娜信号718。模±央 700还包括EEPROM 706, EEPROM 706经由数据导管708以 通信与控制 器702进行齡。模块700进一步包括经由电力导管734与控伟幡702、 EEPROM 706和雌器710电耦合的电源732。控制器702、固件704、 EEPROM 706、 导管708、收发器710、导管714、导管734、幾767和信号718分别与控制 器602、固件604、 EEPROM 606、导管608、收发器610、导管614、导管634、 天线667和信号618 (顿/舒图6)类似，区另赃于其内部包含的逻衛口纖 内容。例如，固件704包括必需逻辑来实S il信协议、模块700的网络舰和 其它网络细节以及模块700制造商、模型和，细节。电源732经由阳性电导 管764和中性电导管766电耦合到电源(未示出)。电源732被SSS成接收AC 禾口/或DC电力并将该电力转换为适于由EEPROM706、控帝幡702和收发器710 经由导管734接收的DC电压和DC电流。
模±央700还包括至少一个外部通信接口 782。接口 782经由数据导管786 以 通信与控制器702进行耦合。接口 782还经由导管734电耦合到电源732。在示例性实施例中，接口 782是至IJ外部有线顿线链接784的硬件雌雜口。 作为选择，接口 782 Ji^与网紛卜部的设备的通信便于进行的任意设备，包括 单独的M器(未示出)，但并不局限于此。链接784包括到PLC的任意LAN、 WAN或接口，但并不局限于此。
在操作中，电源732经由导管764和766接收充电电流。电源732将所接 收的电力转换为适于由EEPROM706、控制器702RF收发器710禾口接口 782经 由导管734从电源732接收的电力。控制器702经由接口 782和导管786从链 接784接M信，4t^号转换为串行M流并经由导管714将所述流传输到收 发器710。^器710将戶欣流转换为数字 信号718，所述数字 信号718 经由天线767传输到媒体116中并itt^体116传输到相关联网络上的任意其 它设备。^A^;控制器702使用在固件704和EEPROM 706内存储的网络和模 块700细节来与所述网络内的其它设备进fi^信。
而且，在操作中，,器710经由媒体116和天线767从其它网络设， 收数字翻718。雌器710将戶腿繊转换为串行繊流并将所述流传输至啦 串幡702。控伟幡702接收所述娜，并且控伟幡702内的逻辑生成信号，该信 号舰导管786传输到接口 782以用于进一步ilil繊784进行传输。以这种 方式，使网络设备和任意外部设备以及网络之间的双向通信便于进行。此外， 接口模块700可以被0Sg成作为支持多个客户端的服务器或由网制艮务器他 未示出)所支持的客户端躯行。财卜，接口模块700可以被配置戯^f^l呈 1/0功能以作为到PLC (未示出)的接口。
图8歸例性传M^动微制网络(SACNet) 800的框图。网络800包 括至少一个致动鹏口模块100、至少一賴謝共电的离散传 ^口模块200、 至^~个电池供电的离散传 ^口模决300、至4>~个线1 ^共电的模拟传 接口模块400、至少一个电池供电的模拟传 接口模块500、以及至少一^t 信接口模块700。模±央700经由链接784以翻通信与网络801进行耦合。私5 例性实施例中，网络801是基于以太网的LAN。作为选择，网络801具有被配 置成使这里所描述的网络800的操作便于执行的任意鄉的网络拓扑，其中包 括屏蔽和/或非屏蔽皿线、同轴电缆、光纤、红外(IR)、超高频(UHF)和微 波拓扑，但不局限于此。
网络800还包括至少一个移动人ll接口设备802。设备802经由移动,804以娜通信与网络800进行耦合。在示例性实施例中，设备802是Seg微 件的便携^0上(笔记本)计算机，所述软ltii!于M多个予MA口对网络800 进衍方问。作为选择，设备802 ，fl这里所描述的网络800的操作便于执行 的任意设备，其中包括肚装配的操作员接口站(OIS)或I顿类似于模块IOO 的设备作为入口的台式计敦几，但并不局限于此。此外，作为选择，设备802 可以是便携式的手，备。设备802可以被ISS成包括与HID 600类似的设备。
网络800进1包括至少一个临时的、电池供电的设备806，设备806利 用至少一个模块100经由弱单向链接808以l^通信与网络800进行耦合。典 型地，设备806包括可以由于成本和/或大小而被限制的设备。这些设备可以仅 为RF ^器(未示出)，而不是在网络800的组件内典型使用的收发器。财卜， 典型地，这些设备被隨成网络800的拓扑内糊Nc久组件。设备806包蹄 如密钥卡(keyfob)、紧急按钮和位置服务设备，但并不局P艮于此。设备806可 以被配置成包括与HID 600类似的设备。
网络800还包括多个弱单跳810。这些单跳链接810为诸如模块300和500 以及模块100之类的设备之间形成的RF链接。网络800进一步包括至少一个固 定的人类接口设备812。设备812经由主多跳链接814以 通信与网络800 进行耦合。g例性实施例中，设备812为，类似于模i央100的设g为入 口的台式计算机。作为选择，设备812是使如这，描述的网络800的操作便 于执行的任意设备，其中包括板上装配的操作员接口站(OIS)，但并不局限于 此。设备812可以被配置为包括类似于HID600的设备。多跳链接814通常包括 通信设备组，所^S信设备组包括源发送器、接收器、fi^送器和另一接收器。 这些设备被配置以形鹏信链，并且多个通信链形成通信网络。在示例性实施 例中，网络800包括多个多瑕離接814。多跳链接814与弱单跳链接810的区别 与信号长度、方向和范围有关。
网络800可以被SfiS以比使健壮控制便于进行的典型网络具有更低的飛肖 网络，吞吐量。此外，在网络感应和致动组件内分配控制逻辑减少了对经由 失效的单个点而斷氏网络可用性的暴露，从而提高了网络可靠性。此外，在网 络组件内分配控制逻辑ffi31增加对所感应的输A^口输出命令的响皿率而减少 等待时间。而且，船网络设^fS网络通信特征为SCADA提供了经由LAN 或WAN对网络进行访问的充足机会。所述网络还可以被特征化为以具有无终止增潜力的模块，其中柳啲多瑕^繊便于向网络添加子系统和/或将一个网络 与其它网络进行对接。财卜，减少了对经由大量线缆以,通f^合的更大型、
更昂贵的集中化组件的依赖，便于斷e^购和安装的成本。
分配可编程控律腿辑的示例性方,括在网络内的至少一^hJ见场设备内嵌
入至少一个可编程控制逻辑方案中的基本上所有的可编程控制逻辑方案。
网络800可以被定义为多个层，其中这些层由设备或节点的類ij来定义，
其中齡鄉的节点具有变化的綠性和功能性的预定特性集合。特别地，从
、鹏相关联的致动器130 (图8中未示出)的源对模块100进行供电，从而模块 100几乎没有电力限制。模±央100具有駄它们的PLC功能并且由此會,作为 3虫立的网络节点。模块100基于皿及网络的其它节点所接收的输入而控制它 们相关联的致动器130。这些节点包括由模块200、 300、 400和500形成的其它 致动纖块100和传麟节点。模±央100支持网络800的功能',IJ OSI丰難 的传输层。网络800使包括多跳、网络自动重隨和网络监视的特征便于执行，
但并不局限于此。网络8oo iasiii在网络J^I复相关ra^而^iM专ii^莫块
300和500经由弱,808戶腿行的信号传输便于执行。
网络800配置有附加节点，其中模块200和400被分类为类别0传,节 点。这些数'J 0节点可以被MSS成皿完全的网络功能性。财卜，,类型0 节点可以包括类似于模±央200和400的没有@52传 的模±央，从而它们作为 多瑕啭发器节点。而且，具体地，模块300和500被分数数ljl传繊节点。 这^SlJ 1节点经由电ttki4行供电，并且典型地穀U财、大小和功率可用性 之类的约束。此外，这^l^iJ 1节点典型地位于网紛卜围，并且没有被isa成 多跳链的部分。财卜，具体地，临时电池供电的设备806被分默数ij 2传感 器节点。典型地，这^^IJ2节点没有被配置用于多跳链和监督。然而，数IJ2 设备可以被Sfifi皿布网络中其它节点所接收和转发的消息。
这里所描述的用于駄可编禾Si^辑控制和接口通信的方法和錢使控制系 统和通信网络的操作便于执行。具体地，用分配的^A式逻辑控制和通信f寺征 配置网络斷氏了网络单点失效和后续性能退化的可能。更具体地，用本地， 辑控制特征配置相关联网络组件提高了这些组件相对于集中的处理器的独立 性。这样的配置还便于对於网络组件的维护损繊行调度以便检査故障、修 理和/或替换相关联组件而无需更大范围的网謝员耗，从而斷氐了ltt卑縣统的拥有者的总体成本。财卜，用于操作如这里所描述的网络的方法和装备便于减 少硬件采购、安装和配置，从而减少了与安装这些网络相关联的资金和劳动成
本。具体地，用3te通信特征隨网络组件便于i!31降低互连电缆和线路的数 量而斷氐安装和维护财。
以上详细描述了^A^可编概辑控制和接口通信的示例性实施例。所述 方法、装置和系统并不局限于这里所描述的特定实施例，也不局限于所图示的 特定网络和网络组件。
虽然已经以#4^寺定实施例对本发明进行了描述，但是本领域駄人员将
会意识到，.可以禾,权利要求的精神和范围内的修e^实施本发明。
权利要求
1.一种分配可编程控制逻辑的方法，所述方法包括在至少一个现场设备内嵌入至少一个可编程控制逻辑方案中基本上所有的可编程控制逻辑方案。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中在至少一^ 设备内嵌入至^~个可编程控制逻辑方案中基本上所有的可编程控审腿辑方案包括 麟多个鹏设备；在所述多4^，设备中的^tJ鹏设备内^A固件；和 向所悉固件下载至少一个可编禾Sf辑控制方案。
3. 根据权利要求2所述的方法，进一步包括..为所述多^hJ见场设备中的^H见场设錢供至少一个网络通信接口设备，所,少一个网络通信接口设备包括以下的至少一个.至少一个射频(RF)收发器； 至少一个皿线入口；至少一个同轴电缆入口；至少一个光纤入口；至少一，高频(UHF)收发器；至少一个会i^卜(no收发器；禾口至少一个'ilC波收发器；将所,少一个网络通信接口设备以 通信与所述多个1!^设备中的每 ^H见场设备的固件和EEPROM中的至少一个进行耦合；经由相关联的网络通信接口设备将多个现场设备以 通信与#^其它现 场设备进行耦合；和经由相关联的网络通信接口设备^^f述多个现场设备中的的每^见场设备 之间皿和接收操作 。
4. 一种^\1见场设备内的现场设 口，包括被ssa成便于执行至少一部分可编程控帝腿辑方案的固件，其中所述可编程控制逻辑方案基本上包含于所 述固件内。
5. 根据权利要求4所述的现场设备接口，其中至少一部分所述固件被ISg 成实 少一部分所述可编程控制逻辑方案和至少一部^1信接口方案。
6. 根据权利要求4所述的现场设皿口，进一步包括以下的至少一个 至少一^A^致动,口模块；至少一^A^;传ii^口模块；至少一^A^人类接口设备；禾口至^一个通信接口模块。
7. 根据权利要求4所述的现场设織口，迸~^包括至少一个网络通信接 口设备，所述网络通信接口设备以娜通信与所述固件和至少一个附加网络通信接口设备中的至少一^HS行耦合，其中^^所述网络通信接口设备包括以下的至少一 个至少一个射频(RF)收发器；至少一个職线入口；至少一个同轴电IIA口；至少一个光纤入口；至少一个超高频(UHF)收发器；至少一个鮮卜(IR)收发器；和 至少一个微收发器。
8. —种传感 动，制网络(SACNet)，包括至少一4m^动皿 口模块和至少一^mA^传/i^接口模块，其中,这些模^^括^V所述模 块内的现场设备接口，所述接口包括被配置成便于执行至少一部分可编程控制 逻辑方案的固件，其中皿可编程控制逻辑方案基本上包含于所述固件内。
9..根据权利要求8所述的传li^动鹏制网络，进1包括以下的至少~"个.电耦合到至少一个外部电源的至少一个电源錢； 至少一^H蚊的自给式电源；至少一mA^;人类接口设备；和至少一个通ft接口模块。
10.根据权利要求8戶做的传li^C动離制网络，进一步包括至少一个 网络通信接口设备，所述网络通信接口设备以 通信与所述固件和至少一个 附加网络通信接口设备中的至少一个进行耦合，其中^^所述网络通信接口设 备包括以下的至少一个至少一个射频(RF)收发器； 至少一个皿线入口；至少一个同轴电駄口；至少一^tt纤入口； 至少一个超高频(■)收发器; 至少一个M卜(no收发器；和 至少—个微波收发器。
全文摘要
便于逻辑控制和接口通信的方法和装置。一种分配可编程控制逻辑的方法，包括在至少一个现场设备内嵌入至少一个可编程控制逻辑方案中基本上所有的可编程控制逻辑方案。一种嵌入现场设备内的现场设备接口，包括被配置成便于执行至少一部分可编程控制逻辑方案的固件。所述可编程控制逻辑方案基本上包含于所述固件内。所述至少一个现场设备形成至少一部分传感器致动器控制网络(SAC Net)，所述网络还包括至少一个嵌入式致动器接口模块和至少一个嵌入式传感器接口模块。每个所述模块包括至少一个嵌入其内的现场设备接口。所述方法还包括向至少一部分所述SAC Net上的至少一个可编程逻辑控制方案提供至少一个逻辑输入。
文档编号G05B19/418GK101286053SQ200710199788
公开日2008年10月15日 申请日期2007年12月21日 优先权日2006年12月22日
发明者S·哈努曼塔瓦库 申请人:通用电气范努克自动控制美国有限公司