专利名称：用于连接可编程逻辑控制器和电源的互锁系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及例如用于エ业和商业环境的エ业自动化和控制系统。更具体地， 本发明的实施例涉及用于这种系统的互锁模块的技木。
背景技术：
已知エ业自动化和控制系统并且其用在控制エ厂自动化等当中。这种系统包括诸如可编程逻辑控制器、半导体电カ电子电路、电源、电机启动器以及继电器等被利用来监视和控制过程/系统的各种部件。通常，可编程逻辑控制器检查反映受控过程的状态的一系列输入和改变影响受控过程的控制的输出。在传统的自动化和控制系统中，系统的各种部件，例如控制器和电源，作为模块互连在一起。通常通过将部件安装到在大的电子外罩中容纳(housed)的面板而装配这些模块。某些部件和其它部件协作以扩展功能。例如，エ业控制器可以提供额外的I/O模块连接以向控制器添加输入和输出功能。实际上，添加I/O模块可以使エ业控制器接ロ到特定类型的控制装备。在传统的自动化和控制系统中，部件/模块使用互锁系统连接，互锁系统利用许多机械部分用于将模块锁定在一起。现在人们认识到，这种互锁系统的机械部分可能笨重、 脆弱且昂贵。此外，通常要求用户有效地操纵来激活这种系统复杂的特性。例如，用于控制系统的部件的互锁系统通常可能要求至少三个动作用于部件的装配，例如滑动该部件和激活各种不同的锁定机制。因此，现在人们认识到，理想地是开发一种用于固定模块的互锁系统，该系统在模块之间提供严格的连接的同时方便这样的模块的对齐。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种用于连接エ业控制和自动化系统中的可编程逻辑控制器和电源的互锁系统。互锁系统包括布置于电源的侧表面上的多个竖直槽和闩。闩包括沿弾性舌布置的第一附接特征件，该弹性舌悬伸贴近电源外壳中的开ロ，使得该舌能伸縮地进入开ロ。互锁系统还包括形成于可编程逻辑控制器的侧表面上的多个卡扣 (hook)和第二附接特征件。多个卡扣被配置为沿多个竖直槽滑动并与所述多个竖直槽接合使得可编程逻辑控制器和电源水平地保持在一起，并且第二附接特征件被配置为和第一附接特征件耦合以阻止多个卡扣和多个竖直槽失去接合。根据另一方面，提供一种エ业自动化和控制系统。エ业自动化和控制系统包括外罩和布置在外罩内的多个监视和/或控制模块。模块被配置为执行对过程的监视和/或控制功能。毗邻的监视和/或控制模块用毗邻模块的配合表面上的多个卡扣和相应的竖直槽连接。此外， :邻的模块用模块的配合表面的闩和接收槽固定。根据另一方面，提供一种用于将电源连接到可编程逻辑控制器的方法。该方法包括将可编程逻辑控制器的配合表面和电源的配合表面对齐和滑动地将从配合表面之一延伸的多个卡扣和形成于其它配合表面中的相应的竖直槽接合。该方法还包括将从配合表面之ー悬伸的闩和其它配合表面的附接特征件接合，使得基本上避免多个卡扣和竖直槽滑动地失去接合。
当參考附图阅读以下的详细说明吋，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将更好理解，在整个附图中相同字符代表相同部分，其中图1示出了根据本技术的方面的示例的エ业自动化和控制系统。图2是具有使用根据本技术的方面的互锁系统而耦合的两个模块的组件的透视图。图3示出了根据本技术的方面的图2组件的电源的示例配置。图4示出了根据本技术的方面的图2组件的可编程逻辑控制器的示例配置。图5是图2组件的截面平面图，该组件具有使用图3和图4的卡扣和竖直槽固定的电源和可编程逻辑控制器。图6是图2组件的截面透视图，该组件具有使用图3和图4的闩和附接特征件固定的电源和可编程逻辑控制器。图7示出代表用于连接根据本技术的方面的两个模块例如连接图2的电源和可编程逻辑控制器的示例方法的处理流程图。
具体实施例方式如以下详细说明地，本技术的实施例用作提供一种用于连接诸如可编程逻辑控制器和电源的エ业控制和自动化系统的模块的互锁系统。具体地，本技术提供具有滑动和自动锁定机制的特征件，其方便在单次装配动作中装配这样的模块。在本说明书中，所提及的“一个实施例”、“实施例”、“示例的实施例”表示所说明的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括特定的特征、结构或特性。而且，这样的用语不一定參考同一个实施例。此外，当特定的特征、结构或特性结合实施例来说明吋，不论是否明晰地说明，都理解为在本领域技术人员的知识范围内可以结合其它实施例实施这种特征、结构或特性。现在转向附图并首先參考附图1，说明ー个示例的エ业自动化和控制系统10。系统10包括诸如电柜的外罩12，其中容纳有电子部件，例如监视和/或控制部件。単元中的示例部件其中可以包括继电器、电机启动器以及可编程逻辑控制器。外罩12对于例如电机控制中心的组件或者用于エ业、商业、海洋或者其它电系统是适当的。外罩12可以由任何适当的材料制成，例如，重型规格金属片材、強化塑料等。在某些实施例中，外罩12包括支撑电部件的各个分隔间或其它结构。在示出的实施例中，系统10包括根据本技术装配并适用于和机器系统/过程16 的部件接ロ的监视/控制模块14。应该注意，通过使用某些网络策略而方便根据本技术的实施例的这样的接ロ。实际上，可以使用エ业标准网络例如DeviceNet来实现数据传送。这样的网络允许根据预定义的协议交換数据，并且为联网元件的操作提供电力。过程/系统16可以采取许多形式，并且包括完成许多多种不同目的的装置。例如，过程/系统16可以包括压缩器站、石油精炼厂、用于制作食品的批操作、机械化装配线等。 因此，过程/系统16可以包括通常由參考标记18代表的各种操作部件，例如电机、阀门、致动器、温度元件、压カ传感器或者大量的制造、加工、材料处理和其它应用。此外，过程/系统16可以包括用于通过自动化和/或观测来调节过程变量的控制和监视装备。例如，所示出的处理/系统16包括传感器20和致动器22。传感器20可以包括任何数量的适用于提供关于过程状况的信息的装置。致动器22可以包括任何数量的适用于响应于输入信号执行机械动作的装置。如所示出地，这些传感器20和致动器22与监视/控制模块16 (例如，可编程逻辑控制器)通信。在一个实施例中，传感器20和致动器22可以经由耦合到监视/控制模块 14的ー个或多个I/O模块M和监视/控制模块14通信。I/O模块M可以在监视/控制模块14和受控过程/系统16之间传送输入和输出信号。在某些实施例中，这些装置(传感器20和致动器2 可以利用来操作过程装备。 实际上，它们可以被利用于由过程/系统16监视和控制的过程回路中。这样的过程回路可以基于过程输入(例如，来自传感器20的输入)或者通过用户接口装置沈接收的直接的操作员输入而激活。I/O模块M可以和控制/监视装置14集成，或者可以经由扩展槽、分隔部(Iw) 或者其它适当的机制添加或去除。例如，为添加功能到控制/监视装置14，可以添加额外的 I/O模块对，例如添加新的传感器20或致动器22来控制过程/系统16。这些I/O模块充当到控制器的电接ロ，并且可以位于贴近或远离包括到相关联系统的远程网络接ロ的控制
-Htr οI/O模块M可以包括从诸如光传感器和接近开关的输入装置接收信号的输入模块、使用输出信号激励继电器或启动电机的输出模块以及例如能够引导运动装置和接收位置或者速度反馈的运动控制模块的双向I/O模块。在一些实施例中，I/O模块M可以在受控机器或过程上的装置使用的AC和DC模拟信号与控制器使用的+5伏特DC逻辑信号之间转换。另外，ー些I/O模块可以提供数字信号到数字I/O装置并且从数字I/O装置接收数字信号。此外，在一些实施例中，用于控制运动装置或过程控制装置的I/O模块M可以在 I/O模块上包括局部的微计算能力。在一些实施例中，I/O模块M可以位于紧密接近控制装备的一部分，并远离控制器的其它部分。通过公共通信链路或者网络和远程模块传送数据，其中网络上的模块经由标准通信协议进行通信。许多エ业控制器可以经由网络技术进行通信，例如以太网 (IEEE802. 3、TCP/IP、UDP、EtherNet/IP 等)、ControlNet、DeviceNet 或者其它网络协议 (Foundation Fieldbus (HI和快速以太网)、Modbus TCP、Profibus)并且和更高级别的计算系统进行通信。在所示出的实施例中，系统10还包括诸如IXD或者其它显示器的显示器观，这些显示器被配置为显示诸如过程/系统10的操作參数、传感器20感测的温度和压力、致动器 22的位置信息等的输出參数。在示出的实施例中，系统10的毗邻的模块，例如监视/控制模块14的部件，使用根据本技术的互锁系统进行连接。互锁系统包括在模块的配合表面上用于将模块固定在一起的特征件，其将在下面參考图2-7而描述。
图2是具有使用互锁系统36耦合在一起的两个模块32和34的组件30的透视图。 在该示例的实施例中，模块32包括可编程逻辑控制器并且模块34包括电源。具体地，在示出的实施例中，电源34是被配置来为可编程逻辑控制器32供电的M伏特AC电源。如所示出地，可编程逻辑控制器32和电源34均包括方便逻辑控制器32和电源34操作的多种部件和特征件。例如，组件30可以包括任意数量的槽、出口(vent)、插销、连接器或者其它的接ロ结构。这样的结构可以方便组件30的操作、在组件的部件之间的耦合、和其它特征件耦合(例如DIN轨)、和/或组件30的操作。组件30的某些特征件可以耦合(例如经由插入连接)到底板，底板提供电源和数据信号的分布。这样的底板目前在整个エ业应用中用于提供往来于可编程逻辑控制器、计算机部件和外设等的数据和控制信号。在这个示例的实施例中，互锁系统36包括用于将可编程逻辑控制器32和电源34 固定到一起的诸如卡扣、槽和其它结构的耦合特征件。应该注意，当电源34和可编程逻辑控制器32被耦合到一起吋，如图2所示，这些附接特征件的某些方面是着不到的。因此，下面參考图3和图4更详细地描述这些附接特征件，其中可编程逻辑控制器32和电源34彼此分开说明。然而，某些特征件从图2中可以看见。例如，可编程逻辑控制器32包括卡扣 42，卡扣42在电源34上和槽(未示出)接合。卡扣42和槽的接合可以通过滑动卡扣42 和槽到一起而实现并且用另ー个附接特征件将它们相对于彼此保持在适当位置。例如，电源34包括弾性舌或突出物44，弾性舌或突出物被配置为接合可编程逻辑控制器32的相应的特征件来阻止或避免卡扣42沿槽滑动。换句话说，当突出物44接合吋， 可以通过避免它们相对于彼此滑动而避免卡扣42和槽失去接合。如从图2可以看出，用户可以容易地接触到突出物44。实际上，用户可以简单地按压突出物44使得其从接合伸縮地离开，这允许用户滑动地使电源34和可编程逻辑控制器32失去接合。在图2示出的实施例中，组件30还包括被配置为方便将组件30附接到支撑物(例如，电柜的壁)的特征件。具体地，图2包括例如參考标记38和40所指示的分別布置在可编程逻辑控制器32和电源34上的附接特征件。这样的附接特征件被配置为方便将可编程逻辑控制器32和电源34与面板或轨(未示出)耦合。例如，在某些实施例中，可编程逻辑控制器32和电源34可以使用紧固件固定到电柜，紧固件穿过附接特征件38和40进入电柜的后面板。在其它实施例中，其它的例如參考标记39和41所代表的附接特征件被配置为和带DIN轨的这些部件耦合。关于将组件30附接到支撑物，互锁系统36方便与支撑物分开地耦合可编程逻辑控制器32和电源34，随后将组件30作为ー个单元附接到支撑物。例如，用户可以在柜外部将可编程逻辑控制器32和电源34耦合在一起，然后将它们作为ー个单ー组件30安装在柜内。在某些实施例中，可编程逻辑控制器32和电源34可以包括扩展和通信特征件。例如，组件30可以包括接ロ槽、通信端ロ以及接收器(rec印tacles)，它们被配置为接收ー个或多个螺丝钉或其它紧固件以将它们固定到面板。具体地，例如，在示出的实施例中，可编程逻辑控制器32包括例如由參考标记50和52代表的容纳可编程模块的端ロ。这些可编程模块50和52适用于管理可编程逻辑控制器32的各个方面。本领域技术人员将理解，多种这样的模块可以耦合到可编程逻辑控制器32用以执行指定过程和/或机器系统的控制 /监视功能。
图3示出了图2中示出的组件30的电源34的示例的配置60。在示出的实施例中，电源34包括如參考标记62和64代表的多个竖直槽。此外，突出物或闩66被布置于电源；34的侧表面68 (配合表面)上。竖直槽62和64以及闩66方便电源34和可编程逻辑控制器32的装配，同时提供电源34和可编程逻辑控制器32的严格连接。应该注意到，尽管在示例的实施例中，电源34包括毗邻电源34的侧表面68边缘形成的两个竖直槽62和 64，但在其它实施例中，竖直槽的数量和尺寸可以基于电源34和可编程逻辑控制器32的尺寸配置。这样的槽可以使用任何适当的机械制造或模制技术形成，并且可以形成于电源34 内以在可编程逻辑控制器32中节省空间。然而，在一些实施例中，可以在可编程逻辑控制器32中形成这样的槽而在电源34上具有相应的卡扣。闩66包括沿弾性舌72布置的第一附接特征件70，弾性舌悬伸贴近电源34的外壳 76中的开ロ 74使得舌72可以伸縮地进入开ロ 74。在这个示例的实施例中，第一附接特征件70包括凹入部(detent)。然而，在其它实施例中，第一附接特征件70可以包括接收器、 销钉、弹簧掣子等。第一附接特征件70的尺寸仍然可以基于电源34和可编程逻辑控制器 32中每ー个的尺寸以及闩66的材料而确定。在一个示例的实施例中，闩66由塑料材料形成。然而，其它适当的材料也可以用于闩66。应该注意，在示出的实施例中，闩66是电源 60的外壳76的延伸。然而，闩66可以单独地制造并使用适当的粘合剂或通过螺栓耦合而耦合到外壳76的侧表面68。另外，在一些实施例中，闩66可以布置在可编程逻辑控制器 32上。然而，将闩66包括作为电源34的一个部件节省在可编程逻辑控制器32中的空间。图4示出了图2中示出的组件30的可编程逻辑控制器32的示例的配置90。如所示出的，可编程逻辑控制器32包括例如參考标记92和94代表的多个卡扣和布置在可编程逻辑控制器32的侧表面98上的第二附接特征件96。和图3的电源60的竖直槽相同，卡扣的数量和尺寸基于可编程逻辑控制器32和电源34的尺寸可配置。在这个示例的实施例中，配置可编程逻辑控制器32的卡扣92和94以沿着电源34 的相应的竖直槽62和64滑动并接合使得可编程逻辑控制器32和电源34水平地保持在一起。而且，第二附接特征件96被配置为和电源34的第一附接特征件70耦合以阻止卡扣92 和94与竖直槽62和64的失去接合。换句话说，一旦卡扣92和94与槽62和64接合，第 ー附接特征件70和第二附接特征件的接合避免了竖直运动，并因此避免了卡扣92和94从槽62和64的失去耦合。在这个示例的实施例中，第二附接特征件96包括凸出部(lug)，凸出部被配置为接收电源34的凹入部70。然而，在其它实施例中，第二附接特征件96可以包括不同的物理特性。电源34和可编程逻辑控制器32的示例的配置60和90示出了分別布置于电源34 和可编程逻辑控制器32上的预定位置的单个第一和第二附接特征件70和96。然而，在某些其它的实施例中可以使用多个这样的附接特征件。图5和图6是图2组件的截面图110和112，该组件具有用上述的耦合或附接特征件固定的电源34和可编程逻辑控制器32。如所示出地，在配置110中，可编程逻辑控制器 32的卡扣92和94与电源34的槽62和64接合。在实施中，在装配操作期间卡扣92和94被配置为分别沿槽62和64滑动并与之接合。而且，电源34的闩66的第一附接特征件70响应于电源34相对于可编程逻辑控制器32的同一滑动运动而滑动地和可编程逻辑控制器32 (如放大图114所示)的第二附接结构96接合，电源34相对于可编程逻辑控制器32的滑动方便卡扣92和94与槽62和64 的接合。如前所述，第一附接特征件70沿着弾性舌布置，弾性舌伸縮地以方便可编程逻辑控制器32的第一附接特征件70和第二附接特征件96的接合。在这个示例的实施例中，闩 66和第二附接特征件96的结合产生声音，这警示用户这样的接合。此外，应该注意，闩66、 第二附接特征件96、竖直槽62和64以及卡扣92和94方便在单次装配动作中将可编程逻辑控制器32和电源34对齐并固定在一起，从而消除了对用于对齐和锁定功能的多次装配操作的需要。使用上述的单次动作的装配有利地消除了分开的锁定机制从而带来相对于传统的技术的增加的效益和成本节约。图7示出用于将诸如图2的电源34和可编程逻辑控制器32的两个模块连接到一起的示例的方法120。在块122中，将可编程逻辑控制器的配合表面和电源的配合表面对齐。在一个示例的实施例中，执行这些模块装配的操作员通过观察附接特征件来确定可编程逻辑控制器和电源的配合表面，然后对齐它们使得ー个配合表面邻接另ー个配合表面。此外，如块IM所代表，从配合表面之一延伸的卡扣滑动地和在另ー个配合表面中形成的相应的竖直槽接合。在这个示例的实施例中，卡扣从可编程逻辑控制器的配合表面延伸。在块126，从配合表面之一悬伸的闩和另一配合表面的附接特征件接合使得基本避免卡扣和竖直槽滑动地失去接合并且使得通过接合产生有声的脆响(snap)。此外，如块 128所代表地，使用适当的耦合技术将装配的控制器和电源安装到支撑物(例如，电面板) 上。以上描述的结构的各个方面可用于连接毗邻的监视/控制模块，例如通常在エ业自动化和控制系统中见到的那些模块。如上所述，本技术利用毗邻模块的配合表面上的特征件，该特征件方便在单次装配动作中将模块对齐和固定。有利的是，在将模块安装到エ业系统的外罩或架内之前，可以容易地装配模块。此外，本技术也方便在单次动作中独立地将这样的模块从外罩去除而不干扰毗邻的模块。例如，如果需要维护或者替换模块，可以通过有选择地使闩从接收槽失去接合和竖直地滑动每个模块而能将模块独立地从外罩去除。本领域技术人员将理解，上述实施可以基于模块的尺寸适当地縮放和/或加強。 上述技术提供了用于连接模块的简单的装配エ艺，同时提供相当的成本节约，这通过减少锁定机制所需要的机械部分的数量而实现。虽然在此仅示出和说明了本发明的特定方面，那些本领域技术人员将可以想到许多改进和改变。因此，应该理解，所附的权利要求书旨在覆盖落入本发明的真正精神内的全部这样的改进和改变。
权利要求
1.一种用于连接エ业控制和自动化系统的可编程逻辑控制器和电源的互锁系统，所述互锁系统包括布置于所述电源的侧表面上的多个竖直槽和闩，其中所述闩包括沿着弾性舌布置的第 ー附接特征件，所述弹性舌悬伸贴近所述电源的外壳中的开ロ使得所述舌能够伸縮地进入所述开ロ ；以及形成于所述可编程逻辑控制器的侧表面上的多个卡扣和第二附接特征件，其中所述多个卡扣被配置为沿着所述多个竖直槽滑动并和所述多个竖直槽接合使得所述可编程逻辑控制器和所述电源水平地保持在一起，并且其中，所述第二附接特征件被配置为和所述第 ー附接特征件耦合以阻止所述多个卡扣和所述多个竖直槽的失去接合。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括至少两个竖直槽，所述两个竖直槽毗邻所述电源的侧表面的边缘形成。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二附接特征件分別包括凹入部和凸 Jb ο
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源包括被配置为所述可编程逻辑控制器供电的M伏特交流电源。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述可编程逻辑控制器包括被配置来容纳可编程模块的端ロ，所述可编程模块适用于管理所述可编程逻辑控制器的各个方面。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个卡扣和闩中的每ー个包括塑料制品。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述闩、所述第二附接特征件、所述多个竖直槽以及所述多个卡扣方便在单次装配动作中将所述可编程逻辑控制器和所述电源对齐并固定在一起。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一附接特征件被配置为响应于所述电源相对于所述可编程逻辑控制器的滑动运动而滑动地和所述第二附接特征件接合。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述闩通过粘合剂或者通过螺栓耦合而耦合到所述电源的侧表面。
10.根据权利要求1所述的系统包括支撑物附接特征件，所述支撑物附接特征件被布置于所述电源和所述可编程逻辑控制器的每ー个上，其中所述支撑物附接特征件被配置为方便和面板或轨耦合。
11.一种エ业自动化和控制系统，包括外罩；多个监视和/或控制模块，所述多个监视和/或控制模块被布置在所述外罩内并被配置为执行监视和/或控制功能，其中使用在毗邻的模块的配合表面上的多个卡扣和相应的竖直槽连接毗邻的监视和/或控制模块，并且其中通过与所述模块的配合表面的相应的接收槽耦合的闩来保持所述卡扣和相应的竖直槽相对于彼此的位置。
12.根据权利要求11所述的エ业自动化系统，其中所述多个监视和/或控制模块包括电源和可编程逻辑控制器。
13.根据权利要求11所述的エ业自动化系统，所述多个卡扣和相应的竖直槽方便在单次装配动作中将所述毗邻的模块对齐并且其中所述闩被配置为在单次装配动作中滑动地和相应的接收槽接合。
14.根据权利要求13所述的工业自动化系统，其中所述闩包括塑料制品。
15.根据权利要求11所述的工业自动化系统，其中所述多个监视和/或控制模块中的每一个可以通过有选择地使所述R从所述接收槽失去接合和竖直地滑动每个监视和/或控制模块而独立地从所述外罩去除。
16.一种用于连接电源到可编程逻辑控制器的方法，所述方法包括 将所述可编程逻辑控制器的配合表面与所述电源的配合表面邻接；将从配合表面之一延伸的多个卡扣和在另一个配合表面形成的相应的竖直槽接合；以及将从配合表面之一悬伸的闩和另一个配合表面的附接特征件接合使得基本上避免所述多个卡扣和竖直槽滑动地失去接合。
17.根据权利要求16所述的方法，包括将装配的电源和可编程逻辑控制器安装在面板上。
18.根据权利要求16所述的方法，包括通过将所述闩和所述附接特征件接合而产生声曰°
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个卡扣和相应的竖直槽的数量和/或尺寸基于所述第一和第二模块的尺寸可配置。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个卡扣从所述可编程逻辑控制器的配合表面延伸。
全文摘要
本发明提供一种用于连接工业控制和自动化系统的可编程逻辑控制器和电源的互锁系统。互锁系统包括被配置来方便和面板或轨耦合的特征件和布置在电源的侧表面上的多个竖直槽与闩。闩包括沿着弹性舌布置的第一附接特征件，该舌悬伸贴近电源外壳中的开口，使得该舌能够伸缩地进入开口。互锁系统还包括形成于可编程逻辑控制器的侧表面上的多个卡扣和第二附接特征件。多个卡扣被配置为沿着多个槽滑动并和多个槽接合使得可编程逻辑控制器和电源水平地保持在一起，并且第二附接特征件被配置为和第一附接特征件耦合以阻止多个卡扣和多个竖直槽的失去接合。
文档编号G05B19/048GK102595836SQ20111019563
公开日2012年7月18日 申请日期2011年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者陈凯菱, 黄志廉 申请人:洛克威尔自动控制亚太业务中心有限公司, 洛克威尔自动控制技术股份有限公司