专利名称：使用远程智能设备对执行器-传感器接口兼容设备的控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及执行器-传感器接口 (AS-I， actuator-sensor-interface)兼容设备 的控制。更具体地，本发明涉及用于使用远程智能设备对执行器传感器接口 (AS-I)兼容设 备进行控制的通信网络。
背景技术：
在电气控制系统中，需要提供诸如电磁接触器之类的各种控制部件的状态信息。 例如，系统控制器需要知道电磁接触器是在正常条件还是在异常条件下进行工作，例如在 电流过载条件期间进行工作。在传统控制系统中，位于电磁接触器处的本地设备(即，从 属设备)配备有智能(intelligence)来确定电磁接触器的操作状态，并且向远程监视设备 (即，主设备)报告该信息。在包括各种控制部件的控制系统中，为每个本地设备配备所必 须的智能的工作会增加制造成本。因此，需要提供一种具有远程集中式智能设备(即，主设 备)的系统，其能够确定诸如机电设备之类的设备的操作状态，并监视和控制该设备。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了一种通信网络，其包括主设备、执行器-传感器接 口 (AS-I)通信总线、被配置为要受监视和控制的设备以及经由所述AS-I通信总线与主设 备进行通信的从属设备。被配置为要受监视和控制的设备可操作地连接到所述从属设备， 并且所述从属设备被配置为经由AS-I通信总线从主设备接收命令，并且执行所述命令以 控制所述设备。 本发明的其他示例性实施例提供了一种用于经由AS-I通信网络控制设备的系统 和方法。 附加的特征和优点通过本发明的示例性实施例的技术予以实现。本发明的其他实 施例和方面在此详细描述并被视为是所要求保护的发明的一部分。为了更好的理解具有其 优势和特征的本发明，参考该说明和附图。
图1是能够在本发明的实施例内实施的AS-I通信网络的框图。 图2是能够在本发明的可替换实施例内实施的AS-I通信网络的框图。 图3是能够在本发明的可替换实施例内实施的AS-I通信模块和电磁接触器的示图。 图4是如在能够在本发明的实施例内实施的图3中所示的AS-I通信模块和电磁 接触器之间的连接的示图。 图5是如在图4中所示的电磁接触器所取的部分截面图。 图6是能够在本发明的实施例内实施的AS-I通信模块和AS-I主设备的框图。
图7是能够在本发明的可替换实施例内实施的AS-I通信网络的AS-I主设备所采用的操作表。 图8是能够在本发明的实施例内实施的包括AS-I通信网络的通信系统的框图。
图9是图示经由能够在本发明的实施例内实施的AS-I通信网络控制AS-I兼容设 备的方法的流程图。
具体实施例方式
现在对附图进行更为详细的描述，从图1中可看到，具有AS-I通信网络l，其包括 远程智能设备(B卩，主设备2)，经由AS-I通信总线4与主设备2进行通信的AS-I通信模 块(即，从属设备3)。例如，AS-I通信网络1进一步包括经由转换器6连接到主设备2的 显示单元5。 图2是根据本发明另一个示例性实施例的AS-I通信网络。如图2所示，AS-I通 信网络1包括与一个主设备2进行通信的多个从属设备3。从属设备3的数目可以有所变 化，在实施例中，每个主设备2的从属设备最多达62个。然而，由于从属设备的最大数目是 依赖于设计的，所以将要意识到的是，本发明的范围并不局限于特定的最大数目。AS-I通信 网络1进一步包括受到监视和控制的设备，例如可操作地连接到从属设备3的电磁接触器 (例如，如图3和4所示)。从属设备3被配置为经由AS-I通信总线4从主设备2接收命 令，并且执行所述命令以控制该设备。现在将参考图3和4对该设备和从属设备3之间的 连接进行描述。 如图3所示，在本发明的一个实施例中，从属设备3与诸如电磁接触器8之类的设 备进行连接。本发明并不局限于被应用于电磁接触器，并且可以使用任何适当的AS-I兼容 设备，例如过载继电器。例如，根据本发明的示例性实施例，所述设备是电气设备、机电设备 或电磁设备之一。如图4所示，根据本发明一个实施例的从属设备3包括多个挂钩(hook)9 和AS-I锁闩(latch) 10。从属设备3经由挂钩9与电磁接触器8进行连接，所述挂钩9插 入电磁接触器8的凹槽11中。从属设备3的AS-I锁闩10插入电磁接触器8的可移动触 头载体(contact carrier) 12的槽中。以下参考图5来描述与可移动触头载体12相关的 其他细节。 图5是根据本发明一个实施例的图示电磁接触器8的可移动触头载体12的部分 截面图。如图5所示，可移动触头载体12包括每个柱体(pole)(例如，用于三相设备的三 个柱体)中的触头开口 13，在其中定位有可移动触头14，并且通过弹簧15相对于开口 13 的下边缘偏移。当处于闭合位置时，可移动触头14与固定触头17(如图3所示)对齐。可 移动触头载体12附接到可移动电枢(armature) 18，所述可移动电枢18通过线圈20的激发 而与固定核19协同操作，该线圈20产生通过固定核19和可移动电枢18并穿过空气间隙 的磁通量。弹簧16使得可移动电枢18和可移动触头载体12远离固定核19发生偏移，而 受激发的线圈20使得可移动触头载体12向固定核19发生偏移，由此使可移动触头14和 固定触头17之间的接触接上或者分开。 图6是图示根据本发明的示例性实施例的主设备2和从属设备3的框图。如图6 所示，主设备2包括主处理器40 (随后参考图7进行描述)。从属设备3包括传感器21、执 行器22以及响应于计算机可执行指令在传感器21、执行器22和主设备2之间建立通信信 道的从属处理器23，诸如专用集成电路(ASIC)。根据示例性实施例，从属设备3被配置为
4经由AS-I通信总线4从主设备2接收命令，并且基于从主设备2接收的命令控制电磁接触 器8。因此，主设备2经由AS-I通信总线4向从属设备3发送命令以开启电磁接触器8。从 属设备3接收来自主设备2的命令并且激发执行器22来启动电磁接触器8。随后将参考图 7-9对通信系统的控制方面进行讨论。 根据示例性实施例，执行器22是功率继电器，其闭合以将主功率(未示出)连接 到电磁接触器8的线圈20以使得电磁接触器8的可移动触头载体12移动到激发位置中， 并继而闭合电磁接触器8的可移动触头14。根据示例性实施例，传感器14感测表示可移动 触头载体12的移动的信号。可替换地，根据另一示例性实施例，传感器14例如可以感测诸 如电磁接触器8的电压、电流、压力或温度之类的其他参数。从属设备3向主设备2发送指 示可移动触头载体12是否已移动的所感测信号。根据当前的示例性实施例，传感器14是 光学传感器。然而，本发明并不局限于此，并且可以使用适于这里所公开的用途的任何测量 设备。此外，传感器14所检测的信号可以是流检测信号，或者任何类型的换能器信号(例 如，数字信号)。基于从从属设备3接收的信号，主设备2使用以下将参考图7进行描述的 算法来识别电磁接触器8的操作状态。 例如，图7是主设备2所使用的用于检测电磁接触器8的操作状态的操作表。根 据示例性实施例，主设备2包括主处理器40 (如图6所示)，其利用与操作表24相对应的算 法来基于所感测的信号确定电磁接触器8的操作状态。也就是说，操作表24包括用来确定 电磁接触器8的操作状态的参数。根据本发明，操作表24的参数可根据主设备2正监视和 控制的设备的类型而变化。根据一个实施例，主设备2基于从从属设备3接收的感测信号 来识别电磁接触器8的操作状态。 如图7所示，根据示例性实施例，电磁接触器8的操作状态是正常状态、异常闭合 状态和异常打开状态之一，所述异常闭合状态诸如电磁接触器8在被假定是打开时其闭合 的触头焊接状态，所述异常打开状态诸如电磁接触器8在被假定是闭合时其打开的线圈烧 毁状态。当功率继电器22处于关闭状态时，传感器21感测到可移动触头载体12的移动 (例如，打开动作)，并且触头14打开，主设备2确定电磁接触器8在正常状态下运行。此 外，当功率继电器22被启动(S卩，处于开启状态)，并且传感器21感测到可移动触头载体 12的移动中断而且触头14闭合时，主设备2确定电磁接触器8在正常状态下运行。
另一方面，当功率继电器22处于关闭状态，并且传感器21感测到可移动触头载体 12的移动中断而且触头14闭合时，主设备2确定电磁接触器8处于异常闭合状态下。当功 率继电器22被启动并且传感器在ON命令已经发出后的预定时间内没有感测到可移动触头 载体12的移动有所变化，而且触头14打开时，从属设备3将信号发送回主设备2并且主设 备2确定电磁接触器8处于异常打开状态下，并且认为电磁接触器8无法运行。根据示例 性实施例，当主设备2确定电磁接触器处于异常打开状态时，主设备2迅速(例如约10毫 秒内)将信号发送回功率继电器22以便功率继电器22进入关闭状态，以便保护电磁接触 器8的线圈20。也就是说，如果在规定时间段内没有感测到电磁接触器8的可移动触头载 体12的移动，则中止向线圈20的供给。 根据本发明的示例性实施例，主设备2所确定的电磁接触器8的操作状态被显示 在显示单元15(如图l和2所描绘的)上以便用户查看。 根据另一示例性实施例，如图8所示，AS-I通信网络1为通信系统的子系统。例如，根据示例性实施例，通信系统100可以是监查控制和数据获取通信系统。如图7所示， 通信系统100包括处于办公室级(level)的个人计算机(PC)25，其与处于厂级的以太网/ 网关26、PLC 27和PC 28相接口。此外，厂级与分布式控制级相接口 ，所述分布式控制级包 括根据本发明示例性实施例的AS-I通信网络1以及与控制阀30和单元(cell) 32进行通 信的网关29。如图8所示，AS-I通信网络1包括多个主设备2以及与各个主设备2进行通 信的多个从属设备3。 图9是图示依据本发明示例性实施例的经由AS-I通信网络对AS-I兼容设备进行 控制的方法的流程图。如图9所示，在操作200，主设备经由AS-I总线向从属设备发送命令 以开启该设备。过程从操作200进行至操作202，在操作202，从属设备从主设备接收命令 并处理所述命令，并且激发执行器以开启该设备。过程从操作202开始进行行至操作204， 在操作204，从属设备的传感器感测表示所述设备的参数的信号。例如，如果所述设备是电 磁接触器，则所述传感器感测所述电磁接触器的可移动触头载体的移动。过程从操作204 进行至操作206，在操作206，主设备识别所述设备的操作状态并基于所识别的操作状态来 控制所述设备。例如，如果主设备确定所述设备处于异常操作状态，则主设备将信号发送回 从属设备以解除执行器的激发，由此解除所述设备的激发。例如，当所述设备为电磁接触器 时，如果主设备确定所述电磁接触器处于异常闭合状态(例如，触头焊接状态)或异常打开 状态(例如，线圈烧毁状态)，则主设备将信号发送回从属设备以解除执行器的激发，由此 解除对所述电磁接触器的激发。过程从操作206进行至操作208，在操作208，经由显示单 元显示所述设备的操作状态。 根据本发明的示例性实施例，所述主设备能够确定AS-I兼容设备的操作状态(例 如，所述AS-I兼容设备诸如是可操作连接至从属设备的电气设备、机电设备或电磁设备) 以及对该设备进行控制，这提供了制造成本更低和可用性更强的好处。 虽然已经参考示例性实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将要理解 的是，在不背离本发明的范围的情况下可以进行各种变化并且可以用等同物来替代其部 件。此外，在不背离本发明的范围的情况下可以进行许多修改以使得特定情形或材料与本 发明的教导相适应。因此，目的并非是将本发明局限于作为试图实施该发明的最佳方式所 公开的特定实施例，恰恰相反本发明将包括落入所附权利要求范围之内的所有实施例。此 外，术语第一、第二等的使用并不表示任何顺序或重要性，而恰恰相反，术语第一、第二等被
用来将--个部件与另一部件进行区分。部件列表1AS-I通信网络2主设备3从属设备4AS-I通信总线5显示单元6转换器8设备9挂钩10锁闩
11凹槽12可移动触头载体13触头开口14可移动触头15弹簧16弹簧17固定触头18可移动电枢19固定核20线圈21传感器22执行器23从属处理器24操作表25个人计算机26以太网/网关27可编程逻辑控制器(PLC)28个人计算机29网关30控制阀32单元40主处理器200用于方法的操作202用于方法的操作204用于方法的操作206用于方法的操作208用于方法的操作
权利要求
一种通信网络(1)，包括主设备(2)；执行器-传感器接口(AS-I)通信总线(4)；被配置为要受监视和控制的设备(8)；和经由所述AS-I通信总线(4)与所述主设备(2)进行通信的从属设备(3)，被配置为要受监视和控制的所述设备(8)可操作地连接到所述从属设备(3)，并且所述从属设备(3)被配置为经由所述AS-I通信总线(4)从所述主设备(2)接收命令，并且执行所述命令以控制所述设备(8)。
2. 如权利要求l所述的通信网络(l)，其中所述设备(8)包括电气设备、机电设备或电 磁设备之一。
3. 如权利要求2所述的通信网络(l)，其中所述从属设备(3)包括多个从属设备(3)， 并且所述设备(8)包括多个设备(8)，其中每个设备(8)可操作地连接到多个从属设备(3) 中的相应从属设备(3)。
4. 如权利要求2所述的通信网络(l)，其中所述从属设备(3)被配置为基于从所述主 设备(2)接收的所述命令启动所述设备(8)。
5. 如权利要求4所述的通信网络(l)，其中所述从属设备(8)包括 执行器(22)，被设置和配置成启动所述设备(8);传感器(21)，被设置和配置成响应于所述设备(8)被启动而感测表示所述设备(8)的 参数的信号，其中所述传感器(21)被配置成经由所述AS-I通信总线(4)向所述主设备(2) 发送所感测信号，并且所述主设备(2)被配置成基于所述所感测信号确定所述设备(8)的 操作状态。
6. 如权利要求5所述的通信网络(l)，其中所述从属设备(8)还包括从属处理器(23)， 其响应于计算机可执行指令来控制所述执行器(22)和所述传感器(21)。
7. 如权利要求6所述的通信网络(l)，其中所述主设备(2)还包括主处理器(40)，当计 算机可执行指令在所述主处理器(40)上执行时，所述主处理器(40)响应于所述计算机可 执行指令基于所感测信号来确定所述设备(8)的操作状态。
8. 如权利要求7所述的通信网络(l)，其中所述参数包括所述设备(8)的操作以及在 所述设备(8)处的压力、温度、电流、电压、或移动之一。
9. 如权利要求8所述的通信网络(1)，还包括显示单元(15)，可与所述主设备(2)连接并且被配置为显示所述设备(8)的所述操作 状态。
10. 如权利要求9所述的通信网络(l)，其中所述设备(8)是电磁接触器。
全文摘要
本发明公开了一种使用远程智能设备对执行器-传感器接口兼容设备的控制。一种通信网络(1)，其包括主设备(2)、执行器-传感器接口(AS-I)通信总线(4)、被配置为要受监视和控制的设备(8)以及经由所述AS-I通信总线(4)与主设备(2)进行通信的从属设备(3)。被配置为要受监视和控制的设备(8)可操作地连接到所述从属设备(3)，并且所述从属设备(3)被配置为经由AS-I通信总线(4)从主设备(2)接收命令，并且执行所述命令以控制所述设备(8)。
文档编号G05B19/048GK101738965SQ20091021184
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者G·K·森达拉姆, N·K·帕米迪, S·斯瓦桑卡兰, S·杰加纳内森 申请人:通用电气公司