工业控制系统电缆的制作方法
【专利说明】工业控制系统电缆
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请依据35U.S.C.§ 119(e)主张享有2014年7月7日提交的名称为“工业控制系统电缆”的美国临时申请N0.62/021438的权益。本申请还是2013年8月6日提交的名称为“安全的工业控制系统”的国际申请PCT/US2013/053721的部分继续申请。美国临时申请N0.62/021438和国际申请PCT/US2013/053721在本文中通过引用而并入其全部内容。
【背景技术】
[0003]工业和过程控制系统包括工业生产中使用的各种类型的控制设备，比如监控与数据采集(SCADA)系统、分布式控制系统(DCS)、和使用例如可编程逻辑控制器(PLC)的其他控制设备。这些控制系统通常用在包括电力、水力、石油、天然气和数据行业中。使用从远程站点现场收集的信息，自动和/或人工驱动的监控指令可以传输给现场的控制装置。这些现场装置控制局部操作，比如打开和关闭阀门和断路器、从传感器系统收集数据、和监视作为报警条件的局部环境。
[0004]例如，SCADA系统通常使用站点可能在地理上广泛分开的开环控制，其中使用可能是不可靠的或间歇的低带宽/高延迟链接。这些系统使用远程终端单元(RTUs)将监控数据发送到控制中心。当主站不可用时，RTUs可能具有有限的局部控制能力。利用高带宽、低延迟数据网络，DCS系统一般用于实时数据收集和控制。PLCs通常提供布尔逻辑运算、计时器、连续控制等等。然而，随着工业控制系统的发展，新技术正在结合这些各种类型的控制系统的多个方面。例如，可编程自动控制器(PAC)可包括SCADA、DCS、和PLCs的多个方面。
[0005]SCADA系统可以用于工业过程，包括制造、生产、发电、建造、和精炼。它们还可以用于基础设施处理，包括水处理和分配、废水收集和处理、石油和天然气管线、电力传输和分配、风电场、大型通信系统等。此外，SCADA系统可用于建筑物、机场、船只、空间站等的设施处理中(例如，监视和控制加热、通风、和空调(HVAC)设备及能量消耗)。DCS系统一般用于大型园区工业处理厂中，比如石油和天然气、精炼、化工、制药、食品和饮料、水和废水、纸浆和造纸、公用电力、采矿、金属等。PLCs —般用于工业部门和关键基础设施。
【发明内容】
[0006]一种电缆，包括具有关节和通过套管包束在一起的导线的导线组件。电缆还包括具有连接器的连接器组件，该连接器具有用于导线的连接头，其中连接头沿着纵向轴线布置。连接器组件卡握导线组件的端部，且导线组件的关节枢转地连接于连接器组件，以使导线组件能够相对于连接器组件在由连接器的纵向轴线和导线组件的端部限定的平面内铰接。在一些实施例中，连接器组件和关节形成制动爪，以阻止导线组件相对于连接器组件的移动。在一些实施例中，一个或多个连接头是键连接。
[0007]一种电缆，包括具有通过套管包束在一起的导线的导线组件。电缆还包括具有连接器的连接器组件，该连接器具有用于导线的连接头，其中连接器组件卡握导线组件的端部。电缆还包括电路，该电路被配置成向通过连接器连接于电缆的装置验证电缆和/或验证通过连接器连接于电缆的装置。在一些实施例中，电路存储与电缆相关的唯一标识符和/或安全证书。电路可以被配置成基于验证建立或阻止与连接于电缆的装置的连接。电路还可以被配置成在电缆和装置之间加密通信。电缆还可包括指示器(例如，指示灯)，以指示验证情况。
[0008]—种控制系统，包括与背板联接的第一控制元件或子系统、被配置成连接于第一控制元件或子系统的第一电缆、邻近第一控制元件或子系统与背板联接的第二控制元件或子系统、和被配置成连接于第二控制元件或子系统的第二电缆。第一电缆和第二电缆中的每一个包括具有关节和通过套管包束在一起的导线的导线组件。每一电缆还包括具有连接器的连接器组件，该连接器具有用于导线的连接头，其中连接头沿着纵向轴线布置。连接器组件卡握导线组件的端部，且导线组件的关节枢转地连接于连接器组件，以使导线组件可相对于连接器组件在由连接器的纵向轴线和导线组件的端部限定的平面内铰接。以这种方式，第一电缆和第二电缆的相应连接器组件可以被配置成连接于第一控制元件或子系统和第二控制元件或子系统，以使第一电缆和第二电缆的相应导线组件能够平行于每一相应连接器的纵向轴线铰接。背板可以是例如电源背板或通信背板。
[0009]—种控制系统，包括与背板联接的第一控制元件或子系统、被配置成连接于第一控制元件或子系统的第一电缆、邻近第一控制元件或子系统与背板联接的第二控制元件或子系统、和被配置成连接于第二控制元件或子系统的第二电缆。第一电缆和第二电缆中的每一个包括具有通过套管包束在一起的导线的导线组件和具有连接器的连接器组件，该连接器具有用于导线的连接头，其中连接器组件卡握导线组件的端部。每一电缆包括电路，该电路被配置成向第一控制元件或子系统和第二控制元件或子系统验证第一电缆和第二电缆中的相应电缆，或向第一电缆和第二电缆中的相应电缆验证第一控制元件或子系统和第二控制兀件或子系统。
[0010]本
【发明内容】
以简单的形式介绍了发明构思的精选部分，下面在详细描述中进一步描述。本
【发明内容】
并非旨在确定要求保护主题的关键特征或主要特征，也不是在确定要求保护主题的范围时用在辅助。
【附图说明】
[0011]参照附图进行详细描述。在描述和附图的不同示例中使用的相同附图标记可指示相似或相同的物品。
[0012]图1是示出了根据本发明公开的示例实施例的电缆的局部立体图。
[0013]图2是示出了根据本发明公开的示例实施例的电缆的局部分解立体图。
[0014]图3是示出了根据本发明公开的示例实施例的用于电缆(比如图2所示电缆)的连接器的立体图。
[0015]图4A是图2中所示电缆的局部端视图，其中导线组件相对于连接器组件铰接到第一位置。
[0016]图4B是图2中所示电缆的局部端视图，其中导线组件相对于连接器组件铰接到第二位置。
[0017]图4C是图2中所示电缆的局部端视图，其中导线组件相对于连接器组件铰接到第三位置。
[0018]图5是根据本发明公开的示例实施例的电缆(比如图1中所示的电缆)的示意图，其中该电缆与装置连接。
[0019]图6是根据本发明公开的示例实施例的电缆(比如图1中所示的电缆)的示意图，该电缆用在控制系统环境中。
[0020]图7是根据本发明公开的示例实施例的过程控制系统的示意图，其中电缆(比如图1中所示的电缆)被用于与装置连接。
[0021]图8是示出了根据本发明公开的示例实施例的电缆(比如图1中所示的电缆)的立体图，其中该电缆与在背板上彼此相邻排布的装置连接。
【具体实施方式】
[0022]综述
[0023]在工业和过程控制系统中，很多不同的电缆构造被广泛地用于互连自动化设备，比如控制器、输入/输出(I/O)模块等。例如，具有较重线规的导线的电缆用于将电源连接于电网，而具有较轻线规的导线的电缆用于将I/O模块连接于现场装置。此外，每个类型的装置可使用不同数量的导线、不同的引脚布局等。出于这个原因，对于每件自动化设备来说，通常使用单独的电缆或电缆类型，这可能导致对大量不同的电缆类型进行跟踪和清查。在电缆故障的情况下，正确的电缆必须被识别、定位、和正确安装。这可能需要对大量陈列的不同电缆进行存储和清查，这可能增加与这种设备相关的费用和/或复杂性。而且，在库存清单中没有合适的电缆可能导致生产延期、收入损失等。
[0024]本发明公开针对用于提供电缆的设备、系统和技术，其中该电缆可以与多种工业和过程控制系统设备装置一起使用。此外，本文中描述的电缆可以被定位，以使该电缆可以被放置在具有有限的内部容积的机柜、机架或其他空间边界范围内的各种方位。例如，电缆包括具有制动爪的连接器组件，该制动爪允许电缆的端部靠近连接器而“卡”入各种位置(例如，水平位置、竖直位置、中间位置等)。在一些实施例中，电缆包括导线组件，该导线组件具有对称布局，以使电缆可以在各种方位连接于装置。此外，电缆可包括一个或多个键连接(例如，榫槽键、反向键等)，以确保电缆在相对于装置(例如，具有匹配的键连接)的所需方位连接。
[0025]在一些实施例中，连接于每一电缆的不同装置具有相同数量的通道(例如，十
(10)通道、二十(20)通道等)，并且每一电缆被成组隔离(例如，使用每个导体，且一个作为共用接地)。以这种方式，每个装置(例如控制器、输入/输出(I/O)模块等)可以具有共同的(例如，通用的)输入/输出计数。此外，对于一个特定的应用(例如，低压应用)来说，电缆中的导线可能是尺寸超大，以使电缆可用于另一应用(例如，高压应用)。例如，每个电缆可以额定至少大约二安培(2安)。然而，这个安培数是通过示例的方式提供的，并不意味这限制本发明的公开。在另外的实施例中，电缆可以额定大于二安培(2安)、小于二安培(2安)等。
[0026]在一些实施例中，提供了一种电子主动电缆(例如，采用微处理器、嵌入式状态机等)，该电缆具有可以对电缆和/或连接于该电