用于可编程逻辑控制器的输入模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于可编程逻辑控制器的输入模块、包括这样的模块的控制器、以及用于测试这样的模块的方法。
【背景技术】
[0002]可编程逻辑控制器(在其余描述中称为控制器)是能够驱动、控制和/或监视一个或多个处理的一个自动化设备。这样的控制器通常使用首字母缩略词而称为PLC。例如，控制器使得可以控制工厂中的流水线上的机器，或驱动自动操纵系统。
[0003]一般在模块式架构上构建控制器。因此，控制器包括不同的模块。具体地，控制器包括通信模块，其能够确保数据在控制器的其它模块之间交换。因此，此通信模块构成一般称为“背板”总线的传输总线。
[0004]控制器的模块数目取决于要自动化的处理的需要。通常，控制器包括电源模块、中央单元、处理模块和输入模块。
[0005]电源模块经由通信模块提供电力，使得可以负责控制器的其它模块的操作。
[0006]中央单元是通常称为CPU(中央处理单元)的计算单元或处理器。中央处理单元是包括板载软件的模块，其中板载软件包括要由板载软件执行以便执行期望的自动化操作的指令。中央处理单元一般还包括到PC类型的编程工具的正面连接。
[0007]每个处理模块能够处理数据。
[0008]每个输入模块使得可以确保在中央处理单元和与控制器相互作用的元件之间的安全相接。作为例示，这样的元件是传感器、按钮、致动器、发光指示器或阀。这种多样性意味着控制器通常包括几个输入模块，其中，一些输入模块是数字的，其它输入模块是模拟的。
[0009]为了确保安全相接，并且更一般地为了确保安全性以及控制器的正确操作，每个模块能够检测操作异常。取决于所述情况，操作异常在与控制器相互作用的元件、元件与控制器之间的连接、或输入模块的故障的情况下发生。
[0010]为了检测这样的异常的存在，已知的是，向每个输入模块提供每个输入至少两个相同接口，所述两个接口的输出连接至能够比较输出信号的比较器。如果不存在操作异常，则比较器检测不到两个信号之间的任何不同，因为两个接口是相同的。当比较器检测到两个输入信号之间的显著不同时，这意味着已经发生了故障。在每个接口处的电路中的开关使得可以执行接口的测试序列，以确定故障是来自于输入模块还是输入模块外部的元件。此外，为了避免导致在两个输出信号上的相同信号的接口的故障，应当周期性地完成测试序列以保证操作是正常的。当完成此测试序列时，当同时测试两个接口时，两个被测试的接口都不传送信号。结果，通常选择使用每个输入具有三个相同接口的输入模块。
[0011]然而，这样的模块是麻烦的。
[0012]因此，需要可编程逻辑控制器的输入模块具有减小的体积同时保证可编程逻辑控制器的良好的安全级别。
【发明内容】
[0013]为此目的，提出一种能够连接至自动化链的多个元件的可编程逻辑控制器的输入模块，所述输入模块包括输入端，每个输入端能够从多个元件中的至少一个元件接收信号。所述输入模块包括接口，每个接口与单个输入端关联并且包括至少一个输出，其能够操作在如下三个不同状态:强制状态，对应于接口的输出可以传递的最大电压；低状态，对应于接口的输出可以传递的最小电压；以及读取状态，其中接口的输出能够传递由与所讨论的接口关联的输入接收的信号的图像。所述输入模块还包括:测试块，其连接至每个接口并且能够施加每个接口的输出的状态；以及处理子模块，其能够将每个接口的输出的状态与由测试块施加的状态相比较，并且当至少一个接口的输出的状态不同于由测试块施加的状态时，由此推断输入模块的操作异常。
[0014]根据具体实施例，输入模块包括单独考虑的或根据任何技术上可能的组合的以下特征中的一个或多个:
[0015]-每个接口包括具有已知故障模式的组件，优选地，从由电阻、晶体管和二极管组成的组中唯一地选择每个组件。
[0016]-每个接口是相同的。
[0017]-每个接口包括能够修改接口的输出的状态的单个晶体管。
[0018]-输入模块还包括将处理子模块与接口和测试块隔离的隔离部件。
[0019]-输入模块还包括特定于测试块的电源。
[0020]-处理子模块能够当至少一个接口的输出的状态不同于强制状态、同时由测试块施加的状态是强制状态时，确定由两个接口、测试块和隔离部件组成的组中的至少一个元件的操作异常，当测试块未被通电时确定不存在操作异常，并且当至少一个接口的输出的状态不同于低状态、同时由测试块施加的状态是低状态时，确定由接口和测试块组成的组中的至少一个元件的操作异常。
[0021]-处理子模块能够在每个接口的每个输出循环地施加强制状态、低状态、然后是读取状态。
[0022]本发明还涉及一种可编程逻辑电路，包括至少一个如前所述的输入模块。
[0023]本发明还涉及一种用于测试能够连接至自动化链的多个元件的可编程逻辑电路的输入模块的方法，所述输入模块包括输入，每个输入能够接收来自多个元件中的至少一个元件的信号。所述输入模块包括接口，每个接口与信号输入关联并且包括至少一个输出，其能够操作在如下三个不同状态:强制状态，对应于接口的输出可以传递的最大电压；低状态，对应于接口的输出可以传递的最小电压；以及读取状态，其中接口的输出能够传递由与所讨论的接口关联的输入接收的信号的图像。所述输入模块包括:测试块，其连接至每个接口并且能够施加每个接口的输出的状态；以及处理子模块，其能够将每个接口的输出的状态与由测试块施加的状态相比较，并且当至少一个接口的输出的状态不同于由测试块施加的状态时，由此推断输入模块的操作异常。所述方法包括以下步骤:在每个接口的每个输出上施加强制状态，当在每个接口的每个输出上施加强制状态时验证输入模块的操作状态，在每个接口的每个输出上施加低状态，验证输入模块的操作状态，以及基于验证步骤的结果推断输入模块的操作状态。
【附图说明】
[0024]结合附图，当阅读下面仅作为示例且参考附图提供的对本发明的实施例的描述时，本发明的其它特征和优点将显现，其中:
[0025]图1是与多个元件相互作用的示例控制器的图，以及
[0026]图2是图1的控制器的输入模块的图。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，提出控制器10，其与作为自动化链的部分的多个元件12相互作用。
[0028]在自动化链的元件12之中，为了简化的原因，在图1中仅示出八个，应知道，在实践中，元件12的数目取决于控制器10使得可以进行自动化的处理。在复杂的处理中，元件的数目通常超过一百个。
[0029]在图1的情况下，示出两个传感器14A、14D、致动器16以及紧急停止按钮18。两个传感器14A、14D、致动器16以及紧急停止按钮18通过相应的线缆20A、20D、20C、20B连接至控制器10。
[0030]控制器10是可编程逻辑控制器。
[0031]控制器10包括输入/输出1(^、1(?、10(:和100、电源模块22、中央处理单元28、通信模块30、包含第一处理子模块24的第一输入模块32、以及包含第二处理子模块26的第二输入/输出模块34。
[0032]第一输入10A经由第一线缆20A连接至第一传感器14A。
[0033]第二输入10B经由第二线缆20B连接至紧急停止按钮18。
[0034]第三输入10C经由第三线缆20C连接至致动器16。
[0035]第四输入10D经由第四线缆20D连接至第二传感器14D。
[0036]电源模块22经由通信模块30提供使得可以确保控制器10的其它模块28、30、32、24的操作的电力。
[0037]第一处理子模块24能够处理来自第一输入模块32的数据。作为示例，第一处理子模块24能够执行数据过滤。
[0038]同样地，第二处理子模块26能够处理来自第二模块34的数据。
[0039]中央处理单元28能够收集由处理子模块24和26处理的数据，并且基于所处理的数据作出并实施决定。
[0040]通信模块30能够负责控制器10的不同模块22、28、32和34之间的数据的通信。这在图1中通过虚线表示。
[0041]第一输入模块32连接至控制器10的头两个输入10A和10B。第一输入模块32连接至第一处理模块24，并且能够提供在第一处理模块24与分别连接至输入10A和10B的传感器14A和紧急停止按钮18之间的安全相接。
[0042]图2中不出第一输入模块32的不例电气图。
[0043]第一输入模块32包括两个输入32A、32B、第一接口 40A、第二接口 40B、测试块42、隔离部件44、第一诊断块46A、第二诊断块46B、作为四个输出48A1、48A2、50B1和50B2的用于接口 40A和40B的四个测试命令、以及五个输入52、54、56、58和60。
[0044]第一输入模块32的第一输入32A连接至控制器10的第一输入10A。
[0045]第一输入模块32的第二输入32B连接至控制器10的第二输入10B。
[0046]第一接口 40A包括两个二极管62A、64A、四个电阻66A、68A、70A、72A、晶体管74A、以及六个端子 40A1、40A2、40A3、40A4、40A5 和 40A6。
[0047]第1 二极管62A包括阳极62AA和阴极62AC。
[0048]第2 二极管64A包括阳极6