伺服驱动设备和包括伺服驱动设备的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于经由输入/输出协议进行通信的连接至背板的设备，以及包括多个这样的设备的系统。特别地但并非专有地，本实用新型涉及经由背板连接的伺服驱动设备。
【背景技术】
[0002]工业控制设备或控制器用于控制工业操作。例如，伺服驱动可以用于通过将适当的驱动信号提供至工业机械来控制该工业机械。这种类型的工业控制器自身必须被管理和控制，以便提供期望的性能。这意指控制器必须具有输入/输出(I/o)功能。
[0003]通常，工业控制器与用于特定任务的专用设备一起协同使用。作为说明性示例，可以考虑其中期望在3D空间中对元件进行控制观点的3D系统。这要求在所有三个维度上的控制。一种方法将涉及针对一起工作的三个维度中的每个维度的各个控制器。这样的系统中的控制器必须有效地彼此进行通信，以便产生期望的结果。
[0004]—般地，提供背板以允许系统内的控制器进行通信。背板提供通信接口，通过该通信接口，信号可以在连接至该背板的控制器之间进行传递。该背板以给定输入/输出(I/O)协议进行操作，控制器被设计成通过其自身的I/O部件部分与上述给定输入/输出(I/O)协议一起操作。
[0005]通过背板操作的I/O协议通常是工业控制器的供应商专有的并且由其进行设计。这意指由不同制造商提供的控制器之间缺乏互操作性。因此，当期望通过增加或替换控制器来升级或修复包括多个控制器的系统时，任何新的控制器必须适用于与背板使用的适当I/O协议一起工作。即使该协议自身并非专有的，但是仍然存在下述要求:所有控制器以与背板相同I/O协议进行操作并且能够与背板在物理上进行对接。
[0006]由于这些问题，给定控制器将仅利用可兼容的背板进行操作。因此，希望获得适当的控制器的操作者具有受限于与当前系统可兼容的控制器的选择，这会导致次优的选择。
[0007]日益增加的控制任务的复杂度已经导致期望通过背板外部的计算机源与控制器进行通信的日益增加。例如，商业上理想的可以是:从商业系统的传统计算机或另一部分来实现控制或监视性能。然而，商业系统使用的典型通信协议又与工业控制器使用的通信协议不同。通常，商业系统将使用例如基于以太网的协议进行通信。因此已经存在下述需要:在使用时将一个或多个设备桥接以在不同协议之间进行通信。这导致进一步的开支和潜在的可靠性问题。
[0008]在美国专利8，203, 980中描述了在以太网网络和供工业控制器使用的协议之间进行桥接的方法的示例。这里公开了一种桥接系统，在该系统中，连接至背板的多个部件可以通过通用网络上的单个节点链接至以太网通用网络。目的在于:避免背板上的每个独立部件必须与通用网络直接进行对接。然而，背板的部件仍然不得不使用针对背板自身的适当协议来与彼此进行通信。
[0009]近来，已经努力开发了用于基于以太网的控制器通信的适当协议。一个示例为EtherCAT(用于控制自动化技术的以太网)协议，该协议为被设计成提供短数据更新时间和低通信抖动的基于以太网的高性能协议。这允许控制器和背板能够与基于以太网的通用网络更完备地结合。
[0010]仍然存在针对与工业控制器和类似的设备一起使用的背板的一系列通信协议。虽然基于以太网的协议提供了一些标准化，但是在缺乏公认的通用标准时，这种类型的设备仍旧需要针对它们想利用以进行操作的每个协议的特定部件部分。这导致缺乏客户选择，因为它们可能例如被限制于可以与传统系统互操作的设备。
【实用新型内容】
[0011]根据本实用新型的方面，提供了一种用于经由输入/输出协议进行通信的设备，该设备包括:
[0012]—个或更多个背板连接器，用于将设备连接至背板；
[0013]运算电路，用于执行设备的处理任务；以及
[0014]切换电路，其被配置成识别哪些通过连接器接收的消息与运算电路相关，对被识别为相关的消息的输入/输出协议进行解析，以及将其它消息通过连接器返回至背板，
[0015]其中，切换电路以可移除且与背板连接器独立的方式安装至设备。
[0016]本实用新型的这个方面提供了一种设备，其中，切换电路进行运作以解释通过背板提供的、与设备的运算电路相关的消息的I/O协议。切换电路能够以与背板连接器独立的方式从设备移除，背板连接器将设备连接至背板。因此，适于不同协议的不同切换电路可以与设备一起使用。这不要求同时替换连接器。替代地，已经认识到同一连接器可以用于多个不同协议，从而能够创建其中在改变协议时产生最小开支的模块化系统。
[0017]背板可以为物理部件如电路板，或者可以为逻辑构造。例如，设备可以利用代表用于设备之间通信信号的路径的背板来直接耦合至彼此。
[0018]优选地，背板连接器被固定地安装至设备。这可以有助于进一步提高连接器的可靠性，原因在于连接器不被移除或替换。
[0019]在优选实施方式中，输入/输出协议为分层协议。更优选地，输入/输出协议为以太网协议，优选地为EtherCAT协议。这种类型的协议特别适合本实用新型，因为许多变型可以使用基本上类似的物理连接。此外，分层协议如以太网在本领域中是完善且通用的，并且基于类似原理的协议可以使得能够相对容易地与外部元件进行互操作。
[0020]优选地，设备包括被布置在设备的相对面上的至少两个连接器。通过在设备的每侧上提供连接器，多个设备可以堆叠或布置成线性阵列，其中多个设备通过每侧上的连接器连接至彼此。因此，可以从多个设备形成背板而无需单独的背面板或类似装置。替代地，背板分布在设备的阵列之中。
[0021]在优选实施方式中，设备的第一面上的连接器为阳型连接器，而相对的第二面上的连接器为互补的阴型连接器。这有助于阵列中的设备的稳固连接。
[0022]优选地，设备进一步包括用于将消息从背板传送出去的外部连接器。该外部连接器可以为例如以太网连接器，并且该外部连接器可以被配置为RJ45插座。这可以使得外部连接器能够容易地与外部以太网设备或部件进行通信。
[0023]外部连接器可以可移除地安装至设备。这可以使得能够例如根据外部通信网络的需求来提供可替换的外部连接器。该外部连接器和切换电路可以安装至通用可替换元件。
[0024]在优选实施方式中，运算电路为控制电路系统。优选地，运算电路为驱动电路系统，更优选地为伺服驱动电路系统。
[0025]根据本实用新型的进一步的方面，提供了一种系统，该系统包括根据前述中任一项所述的经由背板连接的多个设备。例如，该系统中的设备可以通过每个设备的背板连接器直接耦合至彼此。
【附图说明】
[0026]将参照附图来描述本实用新型的实施方式，在附图中:
[0027]图1A是根据本实用新型的优选实施方式的驱动设备；
[0028]图1B示出了包括图1A的设备的阵列的系统；以及
[0029]图2是图1A的设备的电路图。
【具体实施方式】
[0030]参照图1A，提供了设备10。设备10为伺服驱动，然而可以认识到的是，也可以使用其它设备。例如，可以使用替代驱动设备或者其它控制设备。
[0031]设备10包括壳体12，其包含设备10的运算电路。第一背板连接器104被示出为布置在壳体12的侧面上。(在图2中示出的)第二背板连接器110被布置在壳体12的相对面上。背板连接器104、110为配接连接器；例如，设备10的一侧上的背板连接器104可以具有阳型配置，而另一侧上的背板连接器110可以具有阴型配置。以这种方式，不同设备的背板连接器104、110可以用于将多个设备耦合在一起。
[0032]提供了可移除接口卡14。该可移除接口卡14包括下述处理能力:对通过背板连接器接收的消息进行解析，并且将它们传递至设备10的运算电路。不同接口卡可以用于与背板中的不同I/O协议一起进行操作。
[0033]可选地提供了外部连接器122。在优选实施方式中，外部连接器122形成可移除接口卡14的一部分。外部连接器122可以用于从背板向外的通信。在优选实施方式中，外部连接器122为传统的以太网连接器如RJ45连接器。
[0034]在图1B中，多个设备10以线性阵列示出。每个设备的背板连接器104和背板连接器110接合至彼此，从而形成能够在设备之间进行通信的背板。驱动可以安装在DIN导轨架中，然而在优选实施方式中，