专利名称：用于连接自动化控制器和可编程模块的系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及诸如在工业和商业场合中使用的工业自动化和控制系统。更具体地，本发明的实施例涉及用于将可编程模块与这样的系统的自动化控制器互锁的技术。
背景技术：
工业自动化和控制系统用于控制工厂自动化等。这样的系统包括用于对过程或系统进行监测和控制的各种部件，诸如可编程逻辑控制器(PLC)、半导体功率电子电路、电源、电动机启动器和继电器等。通常，PLC检查反映受控过程的状态的一系列输入，并且改变影响受控过程的控制的输出。
在传统自动化和控制系统中，该系统的各个部件作为模块互连一起。特定部件与其他部件协作以扩展功能。例如，工业自动化控制器可以提供另外的输入/输出(I/o)模块的连接，以向这样的控制器加上输入和输出功能。实际上，加上I/o模块可以允许特定的控制器与特定类型的控制设备对接。在这样的系统中，部件或模块使用互锁系统连接，该互锁系统使用多个机械零件来将模块锁定在一起。现在认识到，这样的互锁系统的机械零件会麻烦、精密和昂贵。此外，现在认识到，这样的系统的复杂特性通常在部件的组装期间造成低效率。另外，这样的系统可能响应于振动、冲击或类似的力而不保持连接。因此，现在认识到，期望开发一种互锁系统，用于在便利组装的同时紧固用于在模块之间提供刚性连接的模块。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种互锁系统，用于连接工业控制和自动化系统的可编程模块和自动化控制器。所述互锁系统包括销子，其包括杆，所述杆具有在所述杆的第一远端上的头、以及从所述杆的第二远端向外悬出的第一附接功能部件。所述互锁系统还包括在所述可编程模块的外盖中的第一销孔。所述第一销孔被配置来使得所述头能够向上通过其中。所述互锁系统还包括在所述自动化控制器的外盖中的第二销孔。所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够向下滑动通过其中，使得所述杆的绕轴旋转导致第一附接功能部件变得与所述第二销孔不对准，并且邻接所述自动化控制器的所述外盖的下表面，使得阻挡所述销子从所述第二销孔的分离。所述互锁系统还包括在所述自动化控制器的所述外盖的下表面上的第二附接功能部件，所述第二附接功能部件被配置来当所述第一附接功能部件围绕所述杆的轴旋转时与所述第一附接功能部件接合，并且在所述第一和第二附接功能部件之间的所述接合将所述第一附接功能部件保持得与所述第二销孔未对准。在另一个实施例中，一种工业自动化和控制系统包括多个监测和/或控制模块，其被配置来执行监测和/或控制功能；以及互锁系统，其被配置来连接相邻的监测和/或控制模块。所述互锁系统包括销子，其包括杆，所述杆具有在所述杆的第一远端上的头以及从所述杆的第二远端向外悬出的第一附接功能部件；以及，在第一模块中的第一销孔。所述第一销孔被配置来使得所述头能够向上通过其中。所述互锁系统还包括在第二模块中的第二销孔。所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够向下滑动通过其中，使得所述杆的绕轴旋转导致所述第一附接功能部件变得与所述第二销孔未对准，并且邻接所述第二模块的下表面，使得阻挡所述销子从所述第二销孔的分离。所述互锁系统还包括在所述第二模块的下表面上的第二附接功能部件。所述第二附接功能部件被配置来当所述第一附接功能部件围绕所述杆的轴旋转时与所述第一附接功能部件接合，并且在所述第一和第二附接功能部件之间的所述接合将所述第一附接功能部件保持得与所述第二销孔未对准。在另一个实施例中，提供了一种用于将可编程模块连接到自动化控制器的方法。所述方法包括将销子的头向上通过在所述可编程模块的外盖中的第一销孔。所述头位于所述销子的杆的第一远端上。所述方法还包括将所述可编程模块的所述外盖的啮合表面与自动化控制器的外盖的啮合表面邻接，使得所述第一销孔与在所述自动化控制器的所述外盖中的第二销孔对准，将从所述杆的第二远端向外悬出的第一附接功能部件向下通过所述第二销孔，绕轴旋转所述杆以使得所述第一附接功能部件变得与所述第二销孔未对准，并且邻接所述自动化控制器的所述外盖的下表面，以使得阻挡所述销子从所述第二销孔的分离，其中，绕轴旋转所述杆导致在所述自动化控制器的所述外盖的下表面上的第二附接功 能部件与所述第一附接功能部件之间的耦合，使得在所述第一和第二附接功能部件之间的所述耦合将所述第一附接功能部件保持得与所述第二销孔未对准。
当参考附图阅读下面的详细说明时，将变得更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，贯穿附图，相似的附图标记表示相似的部分，其中图I示出了根据本技术的一个实施例的工业自动化和控制系统的框图；图2示出了根据本技术的一个实施例的自动化控制器的透视图；图3示出了根据本技术的一个实施例的自动化控制器的外盖和一对附接的可编程模块的透视图；图4示出了根据本技术的一个实施例的销子组件的分解透视图；图5示出了根据本技术的一个实施例的销子组件的装配透视图；图6示出了根据本公开的一个实施例的销子组件和可编程模块的外盖的分解透视图；图7示出了根据本技术的一个实施例的自动化控制器的外盖的底部透视图；图8示出了根据本技术的一个实施例的自动化控制器的外盖的销孔的底部透视图；图9示出了根据本技术的一个实施例的自动化控制器的外盖的顶部透视图；图10示出了根据本技术的一个实施例的自动化控制器的外盖的销孔的顶部透视图；图11示出了根据本技术的一个实施例的可编程模块的外盖的顶视图；图12示出了根据本技术的一个实施例的自动化控制器的外盖的底视图；图13示出了根据本技术的一个实施例的在未锁定位置中的第一和第二附接功能部件的底视图14示出了根据本技术的一个实施例的在锁定位置的第一和第二附接功能部件的底视图；图15示出了根据本技术的一个实施例的销子的顶部透视图；图16示出了根据本技术的一个实施例的销子的底部透视图；图17示出了根据本技术的一个实施例的销孔的顶部透视图；图18示出了根据本技术的一个实施例的在未锁定位置中的销子和销孔的底部透视图；图19示出了根据本技术的一个实施例的在锁定位置中的销子和销孔的底部透视图；图20示出了根据本技术的一个实施例的柱塞的顶部透视图； 图21示出了根据本技术的一个实施例的可编程模块的外盖的顶部透视图；图22示出了根据本技术的一个实施例的在未锁定位置中的柱塞的截面图；图23示出了根据本技术的一个实施例的在锁定位置中的柱塞的截面图；图24示出了根据本技术的一个实施例的锁定系统的分解视图；图25示出了根据本技术的一个实施例的自动化控制器的外盖的顶视图；图26示出了根据本技术的一个实施例的自动化控制器的外盖的顶视图；图27示出了根据本技术的一个实施例的在未锁定位置中的锁的截面图；图28示出了根据本技术的一个实施例的在锁定位置中的锁的截面图；以及图29是根据本技术的一个实施例的用于将可编程模块连接到自动化控制器的方法的流程图。
具体实施例方式虽然本公开可以易于进行各种修改和具有替代形式，但是在附图和表格中通过示例已经示出特定实施例，并且已经在此详细描述了该特定实施例。然而，应当明白，实施例不意欲限于所公开的特定形式。而是，本公开要涵盖落在由所附的权利要求限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等同内容和替代内容。此外，虽然在此描述了单独实施例以简化说明，但是本公开意欲涵盖这些实施例的所有组合。如下详细所述，本技术的实施例用于提供一种用于将可编程模块与工业控制和自动化系统的自动化控制器连接的互锁系统。PLC是自动化控制器的示例。具体地说，本技术提供了附接功能部件，该附接功能部件帮助防止可编程模块和相关联的自动化控制器的非故意的分离。具体地说，该附接功能部件帮助防止由于振动、冲击或类似的力引起的分离。本技术的互锁系统的使用不排除传统的附接功能部件的使用。现在转向附图并且首先参考图1，示出了示例性工业自动化和控制系统10。系统10包括外壳12，诸如电箱，其中，容纳了诸如监测和/或控制部件的电子部件。这样的部件的示例可以包括继电器、电动机启动器和PLC等等。外壳12可以例如适合于电机控制中心的装配或用于工业、商业、海洋或其他电子系统。外壳12可以由任何适当的材料构成，诸如厚板金属和强化塑料等。在特定的实施例中，外壳12包括支撑电子部件的独立隔间或其他结构。在所示出的实施例中，系统10包括根据本技术装配的监测/控制模块14。可以包括自动化控制器或PLC的监测/控制模块14被适配来与机器系统或过程16的部件对接。应当注意，可以通过使用特定的网络策略来便利根据本技术的实施例的这样的接口。实际上，可以使用诸如设备网(DeviceNet)的工业标准网络来使能数据传送。这样的网络允许根据预定义的协议的数据的交换，并且可以提供用于联网元件的操作的电力。过程16可以采取许多形式，并且包括用于完成许多不同和多样的目的的装置。例如，过程16可以包括压缩机站、炼油厂、用于制造食物产品的批操作和机械化的装配线等。因此，过程16可以包括多种操作部件18，诸如电机、阀门、致动器、温度元件、压力传感器或者多种制造、加工、材料处理和其他应用。此外，过程16可以包括控制和监测设备，用于通过自动化和/或观察来调节过程变量。例如，所示出的过程16包括传感器20和致动器22。传感器20可以包括被适配来提供关于过程条件的信息的任何数量的装置。致动器22可以包括被适配来响应于输入信号执行机械动作的任何数量的装置。如图所示，传感器20和致动器22与监测/控制模块14(例如，自动化控制器)进行通信。在一个实施例中，传感器20和致动器22可以经由耦合到监测/控制模块14的一 个或更多个I/O模块24来与监测/控制模块14进行通信。I/O模块24可以在监测/控制模块14和受控过程16之间传送输入和输出信号。在特定实施例中，传感器20和致动器22可以用于操作过程设备。实际上，可以在被过程16监测和控制的过程循环中使用它们。可以基于过程输入(例如，来自传感器20的输入)或通过用户接口装置26接收的直接操作员输入来启动这样的过程循环。I/O模块24可以与监测/控制模块14集成，或可以经由扩展槽、机架(bay)或其他适当的机构被增加或去除。例如，为了向监测/控制模块14增加功能，可以增加另外的I/O模块24。具体地说，例如，可以增加新的传感器20或致动器22以控制过程16，并且可以增加另外的I/O模块24来支持新的传感器20和致动器22。这些I/O模块24作为到监测/控制模块14的电子接口并且可以位于监测/控制模块14近处或远处，该监测/控制模块14包括到相关联的系统的远程网络接口。I/O模块24可以包括输入模块，其从诸如光电传感器和接近开关的输入装置接收信号；输出模块，其使用输出信号来激励继电器或启动电机；以及，双向I/o模块,诸如移动控制模块，其可以引导移动装置，并且接收位置或速度反馈。在一些实施例中，I/o模块24可以在由在受控机器或过程上的装置使用的AC和DC模拟信号与由监测/控制模块14使用的+5伏特DC逻辑信号之间转换。另外，一些I/O模块24可以向数字I/O装置提供数字信号，并且从数字I/O装置接收数字信号。此外，在一些实施例中，用于控制移动装置或过程控制装置的I/O模块24可以在I/O模块上包括本地微计算能力。在一些实施例中，I/O模块24可以位于监测/控制模块14远处。在这些实施例中，在公共通信链路或网络上与远程模块交流数据，其中，在网络上的模块经由标准通信协议来进行通信。许多工业控制器可以经由诸如以太网(例如IEEE802. 3、TCP/IP、UDP和EtherNet/IP等)、控制网(ControlNet)、设备网(DeviceNet)或其他网络协议((Foundation Fieldbus (HI和快速以太网)Modbus TCP、Profibus)的网络技术来进行通信，并且也向更高级的计算系统进行通信。在所示出的实施例中，系统10还包括显示器28，诸如IXD或其他显示器，其被配置来显示输出参数，诸如过程16的操作参数、由传感器20感测的温度或压力和致动器22的位置信息等。图2是诸如PLC的自动化控制器30的透视图。如所示，自动化控制器30包括便利自动化控制器30的装配和/或操作的多个部件和功能部件。例如，自动化控制器30可以包括任何数量的插槽、出口、插头、连接器和/或其他接口结构。这样的结构可以便利自动化控制器30的操作、在装配部件之间的耦合、与其他功能部件(例如，DIN轨道)的耦合和/或自动化控制器30的操作。自动化控制器30的特定功能部件可以(例如，经由插件连接)耦合到提供功率和数据信号的分发的底板。这样的底板当前在工业应用中用于向和从自动化控制器与计算部件和外围部件等提供数据和控制信号。自动化控制器30可以包括外盖32和基座34。外盖32可以包围自动化控制器30的内部部件，以保护该内部部件免受不故意的操作、干预、操纵和向灰尘和/或垃圾的暴露等。另外，外盖32可以被配置来使得其他部件能够连接或附接到自动化控制器30，如下详细所述。外盖耦合到基座34，基座34也有助于包围和/或保护自动化控制器30的内部部件。基座34也可以用于在外壳12中安装自动化控制器30。实际上，自动化控制器30包括 被配置来便利自动化控制器30向支架(例如，电箱的壁)附接的功能部件。具体地说，在图2中所示的自动化控制器30包括附接功能部件36，其被配置来便利自动化控制器30与板或轨道的耦合。例如，在特定实施例中，可以使用紧固器将自动化控制器30紧固到电箱，该紧固器通过附接功能部件36进入电箱的后板。在其他实施例中，其他附接功能部件被配置来将这些部件与DIN轨道耦合。在特定实施例中，自动化控制器30可以包括扩展和通信功能部件。例如，自动化控制器30可以包括接口插槽、通信端口和/或插口，其被配置来容纳一个或更多个紧固器，以将它们紧固到板上。具体地说，在所示出的实施例中的自动化控制器30包括用于容纳可编程模块38的端口，可编程模块38可以被适配来管理自动化控制器30的方面。多种这样的模块38可以耦合到自动化控制器30以执行指定过程或系统的控制/监测功能。在所示出的实施例中，可编程模块38可以使用在下面详细描述的示例性互锁系统来连接到自动化控制器30。互锁系统包括在可编程模块38和自动化控制器30的卩齿合表面上的、用于将可编程模块38紧固到自动化控制器30的功能部件。图3是互锁系统的自动化控制器外盖32的透视图。在所示出的实施例中，两个可编程模块38附接到外盖32。在下面的说明中，对于可编程模块38的引用也可以指的是可编程模块38的外盖。如图3中所示，外盖32具有上表面50和下表面52。上表面50可以通常面向与自动化控制器30交互的用户，并且下表面52可以通常面向自动化控制器30的内部部件。可以使用下面详细描述的销子组件54将可编程模块38附接到外盖32。如图3中所示，销子组件54可以位于可编程模块38的边缘56附近。销子组件54和可编程模块38的这样的配置可以减少在销子组件54和可编程模块38的内部组件之间的干扰。在其他实施例中，销子组件54可以不位于边缘56附近。在所示出的实施例中，使用两个销子组件54来将每一个可编程模块38紧固到外盖32。在其他实施例中，可以使用另外的销子组件来将可编程模块38附接到外盖32。例如,可以在各种实施例中使用3、4、5、6个或更多个的销子组件54。如图3中所示，销子组件54位于可编程模块38的对角线上的相对角处。当使用两个销子组件54时，这样的配置可以有助于将可编程模块38紧固地附接到外盖32。外盖32的其他实施例可以包括用于可编程模块38的更少或更多的插槽，诸如1、3、4、5、6个或更多个的插槽。另外，通过选择性地分离适当的销子组件54，可以从外盖32单独地移除一个或更多个可编程模块38的每一个。此外，可以基于可编程模块38和/或自动化控制器30的尺寸来配置销子组件54和对应的销孔的数量和/或尺寸。图4示出了销子组件54的分解透视图。在所示出的实施例中，销子组件54包括头插口 70和销子72，它们对准以沿着销子72的长轴74适配在一起。头插口 70包括上表面76和下表面78。当头插口 70被安装在位于可编程模块38中的销子72上时，上表面76可以保持能够被用户接触。如图4中所示，头插口 70是大体圆柱物体，其包括大体圆柱开口 80。在其他实施例中，头插口 70可以以其他形状构成，诸如正方形、矩形、三角形、椭圆或其他形状。开口 80可以形成为从上表面76完全通过头插口 70到下表面78。开口 80可以具有直径82，该直径在某些实施例中可以在大约2mm至3mm之间。可以在头插口 70的上表面76中形成指示器84。指示器84可以与在可编程模块38中形成的指示器一起用于指示销子组件54是否在未锁定或锁定位置，如下详细所述。在其他实施例中，指示器84单独可以指示销子组件54是否在锁定或未锁定位置中。指示器84可以是头插口 70的升高部分或用户可观察到的任何其他标记。例如，指示器84可以是头插口 70的三角形升高部分。 凹痕86可以形成在上表面76附近，这可以帮助用户当转动头插口 70时抓住头插口 70。另夕卜，凹痕86可以被配置来与工具啮合，以帮助转动销子组件54。虽然与工具兼容，但是可以在没有工具的情况下(即，无工具地)完成销子组件54的转动。此外，头插口 70可以具有高度88和直径90。例如，高度88可以在大约5mm至6mm之间，并且直径90可以在大约3mm至4mm之间。在图4中所示的销子72可以包括杆92，它可以是实心圆柱棒。杆92包括第一远端94和第二远端96。位于第一远端94上的头98被配置来与头插口 70接合。例如，头98可以包括被配置来与位于开口 80内的突出部分接合的凹槽，这可以有助于耦合头插口 70和销子72。因此，头插口 70的旋转也旋转所连接的销子72。此外，头98包括腔100，该腔100可以被配置来与工具啮合以帮助旋转销子组件54。例如，腔100是插槽形状的，因此可以与一字螺丝刀兼容。因此，可以通过经由腔100旋转销子72来旋转销子组件54。第一附接功能部件102从第二远端96向外悬出。第一附接功能部件102可以用于与外盖32接合，如下详细所述。在所示出的实施例中，第一附接功能部件102包括凹槽104，其被布置为与轴74基本上平行；以及相关联的钩子106。下面详细说明附接功能部件102的操作。杆92还包括从在第一和第二远端94和96之间的杆92 —侧向外悬出的凸块108。凸块108可以被配置来与如下详细所述的可编程模块38的方面接合。此外，销子72可以具有高度110和直径112。高度110可以在大约5cm至6cm之间，并且直径112可以在大约Icm至I. 5cm之间。图5示出了销子组件54的装配透视图。如图5中所示，头插口 70适配在销子72的第一远端94上。另外，头插口 70的上表面76可以与杆92的头98的顶部齐平。开口 80的内表面和头98可以被配置使得在头插口 70和销子72耦合后需要力来将头插口 70从销子72分离。图6示出了销子组件54和可编程模块38的分解透视图。可编程模块38包括上表面130和下表面132。上表面130可以大体面向与可编程模块38交互的用户，并且下表面132可以大体面向可编程模块38的内部部件。在所示出的实施例中，第一销孔134形成为通过可编程模块38。可编程模块38的各种实施例可以包括一个或更多个第一销孔134。第一销孔134的形状是大体圆形的，以匹配头插口 70的形状，并且使得头插口 70能够旋转。此外，第一销孔134具有上直径136，上直径136可以大体等于或略大于头插口 70的直径90。因此，头插口 70可以当在箭头138的方向上向下滑动时紧密地适配到第一销孔134内。第一销孔134的下直径(未示出)可以小于直径90。因此，头插口 70可以被确定尺寸以防止头插口 70通过第一销孔134。销子72的头98可以向上通过第一销孔134，如箭头140所示。凸块108被配置来在头98插入第一销孔134内时接合可编程模块38的下表面132，使得阻挡头98进一步插入第一销孔134内。一旦头插口 70与延伸通过第一销孔134的头98耦合，则销子组件54可以被紧固地附接到可编程模块38。另外，头插口 70与头98的接合可以阻挡将头98从第一销孔134移除。图7示出了外盖32的下表面52的透视图。第二销孔150可以形成在外盖32中，以与在图4中所示的销子组件54的第一附接功能部件102接合，如下详细所述。外盖32的各种实施例可以包括一个或更多个第二销孔150。第二销孔150可以形成在外盖32中，使得当可编程模块38耦合到外盖32时第二销孔150与第一销孔134对准。 图8示出了在下表面52中的第二销孔150的底部透视图。第二销孔150可以包括第一开口 152和第二开口 154。第一开口 152可以被配置来使得销子72的杆92通过第二销孔150。第一开口 152可以包括直径156,直径156大体等于或略大于杆92的直径112。第一开口 152的形状可以是圆形的，以匹配杆92的形状，并且使得销子组件54能够旋转。第二开口 154可以被配置来使得第一附接功能部件102能够向下滑动通过第二销孔150。另外，第二附接功能部件158可以形成在与第二销孔150相邻的外盖32的下表面52上。第二附接功能部件158可以是圆柱棒状的突出部分，其具有直径160和高度162。例如，直径160可以在大约O. 5mm至Imm之间，并且高度162可以在3mm至4mm之间。第二附接功能部件158可以被配置来当第一附接功能部件102围绕杆92的轴74旋转时接合第一附接功能部件102。换句话说，第二附接功能部件158可以被配置来适配在第一附接功能部件102的凹槽104中。如图所示，第二销孔150没有螺纹，并且不对称。因此，第二销孔150不与诸如螺钉的带螺纹装置兼容。另外，第一销孔134和销子72没有螺纹。因此，互锁系统的实施例不与有螺纹的装置兼容。图9是外盖32的上表面50的透视图。在各种实施例中，第二销孔150的数量可以对应于在可编程模块38中的第一销孔134的数量。例如，图9示出四个第二销孔150。图10是在外盖32的上表面50中的第二销孔150的顶部透视图。如图10中所示，第二销孔150包括第一开口 152和第二开口 154。另外，第二销孔150的外围包括坡口180，坡口 180可以帮助杆92和第一附接功能部件102平滑地进入第二销孔150。实际上，坡口 180便利对准，并且实质上将第一附接功能部件102引导通过第二销孔150。另外，第二销孔150具有高度182，该高度182可以近似地与外盖32的厚度相同。例如，高度182可以在大约2mm至3mm之间。图11示出了可编程模块38的顶视图。指示器200可以形成在可编程模块38的顶表面130中。指示器200可以是可编程模块38的升高部分或用户能够观察到的任何其他标记。例如，指示器200可以是可编程模块38的三角形升高部分。指示器200可以与头插口 70的指示器84相结合地使用来指示销子组件54的位置。在所示出的实施例中，上面两个销子组件54的指示器200和指示器84对准。因此，上面两个销子组件54处于锁定位置。在所示出的实施例中，下面两个销子组件54的指示器200和指示器84不对准。因此，下面两个销子组件54在未锁定位置。因此，指示器84和指示器200可以帮助用户一眼看去就知晓销子组件54是否在锁定或未锁定位置。图12示出了外盖32的下表面52的底视图。在所示出的实施例中，向图12的顶部图示的第一附接功能部件102与对应的第二附接功能部件158接合。因此，这两个第一附接功能部件102在锁定位置。向图12的底部图示的两个第一附接功能部件102不与对应的两个第二附接功能部件158接合。因此，这两个第一附接功能部件102处于未锁定位置。下面更详细地描述锁定和未锁定位置图13是第一附接功能部件102的未锁定位置210的底视图。如图13中所示，第一附接功能部件102延伸通过第二销孔150。具体地说，杆92适配通过第一开口 152。另夕卜，凹槽104和钩子106适配通过第二开口 154。因为凹槽104还没有与第二附接功能部件158接合，所以销子组件54处于未锁定位置210。换句话说，第一附接功能部件102与第二 销孔150对准，因此，可以仍然从外盖32移除销子组件54。图14是第一附接功能部件102的锁定位置220的底视图。在所示出的实施例中，杆92已经从未锁定位置210绕轴逆时针旋转大约90度，由此将第一附接功能部件102的凹槽104与第二附接功能部件158接合。另外，杆92的绕轴旋转使得第一附接功能部件102变得与第二销孔150未对准。因此，第一附接功能部件102邻接外盖32的下表面52使得阻挡销子72从第二销孔150的分离。此外，在第一和第二附接功能部件102和158之间的接合将第一附接功能部件102保持得与第二销孔150不对准。因此，第一附接功能部件102在图14中的锁定位置220。因为第二附接功能部件158的圆柱形状和钩子106的结构，第一附接功能部件102当与第二附接功能部件158接合时咬合到位。换句话说，钩子106可以略向外弯曲，以使得第二附接功能部件158能够完全与凹槽104接合。第一附接功能部件102当向锁定位置220内移动时的咬合可以向用户提供用于指示销子组件54在锁定位置220中的触觉。换句话说，当第一附接功能部件102与第二附接功能部件158接合时，用户接收到触觉。杆92顺时针向未锁定位置210的旋转在工业自动化和控制系统10的正常运行期间(包括冲击、振动和类似的力)不会自然地出现。因此，在各种实施例中的旋转的销子组件54的使用帮助防止可编程模块38从外盖32分离。图15-19示出了互锁系统的另一个实施例的部件。图15示出了销子230的顶部透视图。销子230具有第一远端232和第二远端234。头236位于顶部远端232附近。头236可以以与头插口 70在第一销孔134中适配的类似方式与在可编程模块38中形成的第一销孔接合。柔性部分238位于第二远端234附近。柔性部分238与自动化控制器外盖32接合，如下详细所述。在头236的上表面中形成插槽240。插槽240被配置来与工具啮合，以便利销子230的转动。指示器242形成在头236的顶表面中，以向用户指示销子230是否在锁定或未锁定位置。第一钩子244形成在头236和柔性部分238之间的销子230 —侧上。第一钩子244被配置来与可编程模块38接合，以帮助防止销子230在被插入后被从可编程模块38移除。第二钩子246形成在第二远端234附近。第二钩子246被配置来与外盖32接合，如下详细所述。图16示出了销子230的底部透视图。如图16中所示，柔性部分238包括完整圆柱的一个分段。换句话说，柔性部分238的径向横截面可以显示是弧形而不是圆形。具体地说，柔性部分238可以被角度248限定，该角度248可以是大约120度。其中角度248小于大约180度的柔性部分238的配置可以使得柔性部分238能够向销子230的长轴74弯曲或从销子230的长轴74向外弯曲。图17示出了被配置来接合销子230的第二销孔260的顶部透视图。具体地说，第二销孔260包括开口部分262，开口部分262与柔性部分238对应。开口部分262大得足以使得柔性部分238能够被插入并且旋转大约90度。第二销孔260包括三角形插口 264，其被配置来将销子230的旋转限制为大约90度。第二销孔260也可以包括坡口 266，其可以有助于通过与在可编程模块38的下表面132中形成的对应形状的功能部件啮合来将可编程模块38和外盖32对准。图18是在未锁定位置280中的第二销孔260的底部透视图。如图18中所示，第二销孔260包括月牙形的插槽282，其可以容纳销子230的第二钩子246。当销子逆时针旋转时，月牙形插槽282变得更浅，这导致向内引导或推动第二钩子246，并且将柔性部分238 向内朝向销子230的长轴74移动。图19示出了在锁定位置290的第二销孔260的底部透视图。如图19中所示，第二钩子246已经在第二销孔260中形成的插槽284中接合。插槽284使得柔性部分238能够从销子230的长轴74向外咬合。另外，第二钩子246和插槽284的结构有助于销子230阻挡移出锁定位置290。图20-23示出了互锁系统的另一个实施例的部件。图20示出了柱塞(plunger) 300的顶部透视图。柱塞300包括第一远端302和第二远端304。柱塞300包括顶表面305，其被配置来使得用户能够下推柱塞300。柱塞300包括上支撑部分306和在上支撑部分306上形成的凸块308。下支撑部分310连接到上支撑部分306，并且在下支撑部分310上形成接头311。此外，在下支撑部分310的底部形成坡口 312。图21示出了被配置来与柱塞300互锁的可编程模块38的顶部透视图。在图21中，可编程模块38包括被配置来接合凸块308的开口 320。具体地说，开口 320在顶部和底部附近较宽，但是在中间较窄。可编程模块38还包括锁定功能部件322，其接合外盖32以帮助阻挡可编程模块38和外盖32的分离。图22示出了在未锁定位置340中的柱塞300的横截面视图。如图22中所示，凸块308位于开口 320的顶部附近。在插入或附接期间，凸块308和/或开口 320变形以允许凸块308通过开口 320的窄部分，并且与开口 320的下部互锁。图23示出了在锁定位置350中的柱塞300的横截面视图。如图23中所示，凸块308接合并且定位得接近开口 320的底部。因此，凸块308已经移动通过开口 320的窄部分。开口 320的这样的配置可以帮助将柱塞300限制在锁定位置350中。另外，用户当凸块308已经移动通过开口 320的窄部分时可以接收到触觉。此外，在可编程模块38中的下部310的布置可以帮助防止锁定功能部件322向后弯曲，由此进一步阻挡可编程模块38从外盖32分离。图24-28示出了互锁系统的另一个实施例的部件。图24示出了锁定系统358的分解视图。在所示出的实施例中，使用锁360来将可编程模块38耦合到外盖32。锁360包括一个或更多个接头362，其指示锁360是否锁定或未锁定。图25示出了包含锁360的外盖32的顶视图。具体地说，在图25的左面的锁360在锁定位置370中，并且在图25的右面的锁360在未锁定位置372。因此，外盖32的连接器374当在锁定位置370中时暴露。连接器374可以与可编程模块38电连接。另外，接头362在锁定位置370中延伸，这可以帮助用户可视地识别锁定系统358的状态。图26示出了具有可编程模块38的外盖32的顶视图。如图所示，可编程模块38被安装在左面，并且锁360在锁定位置370中。图27示出了在未锁定位置372中的锁定系统358的截面图。可编程模块38在向下方向上移动，如箭头392所示，以将可编程模块38锁定到外盖32。当可编程模块38向下移动时，锁360向右移动，如箭头394所示。图28示出了在锁定位置370中的锁定系统358的截面图。如图28中所示，接头362从外盖32向外延伸，用于向用户指示锁定位置370。图29是用于将可编程模块38连接到自动化控制器30的过程的流程图。在第一步骤402中，销子72的头98向上通过在可编程模块38中的第一销孔134。接下来，在步骤404中，可编程模块38的下表面132邻接外盖32的上表面50，使得第一销孔134与第二销孔150对准。在步骤406中，第一附接功能部件102向下通过第二销孔150。最后，在步骤408中，杆92绕轴旋转，以使得第一附接功能部件102变得与第二销孔150未对准。作 为杆92的旋转的结果，第一附接功能部件102也邻接外盖32的下表面52，使得阻挡销组件54从第二销孔150的分离。此外，第一附接功能部件102接合在外盖32的下表面52上的第二附接功能部件158，使得在第一附接功能部件102和第二附接功能部件158之间的接合将第一附接功能部件102保持得与第二销孔150未对准。通过以上的描述可以看出，根据本发明的实施例，提供了如下的方案附记I. 一种互锁系统，用于连接工业控制和自动化系统的自动化控制器和可编程模块，所述互锁系统包括销子，其包括杆，所述杆具有在所述杆的第一远端上的头、以及从所述杆的第二远端向外悬出的第一附接功能部件；在所述可编程模块的外盖中的第一销孔，其中，所述第一销孔被配置来使得所述头能够向上通过所述第一销孔；在所述自动化控制器的外盖中的第二销孔，其中，所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够向下滑动通过所述第二销孔，使得所述杆的绕轴旋转导致所述第一附接功能部件变得与所述第二销孔不对准，并且所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够与所述自动化控制器的所述外盖的下表面邻接，使得阻挡所述销子从所述第二销孔的分离；以及在所述自动化控制器的所述外盖的下表面上的第二附接功能部件，其中，所述第二附接功能部件被配置来当所述第一附接功能部件围绕所述杆的轴旋转时与所述第一附接功能部件接合，并且在所述第一和第二附接功能部件之间的所述接合将所述第一附接功能部件保持得与所述第二销孔未对准。附记2.根据附记I所述的系统，包括在所述可编程模块的所述外盖中的第一多个销孔和在所述自动化控制器的所述外盖中的第二多个销孔。附记3.根据附记I所述的系统，包括头插口，其被配置来当所述头延伸通过所述第一销孔时向下滑动到所述头并且与所述头耦合，其中，所述头插口被确定尺寸以防止所述头插口通过所述第一销孔，并且与所述头的接合阻挡所述头从所述第一销孔移除。
附记4.根据附记I所述的系统，其中，所述杆包括从在所述杆的所述第一和第二远端之间的所述杆的一侧向外悬出的凸块，并且其中，所述凸块被配置来在向所述第一销孔内插入所述头时接合所述可编程模块的所述外盖的底表面，使得阻挡所述头向所述第一销孔内的进一步插入。附记5.根据附记I所述的系统，其中，所述第一附接功能部件包括与所述杆的轴基本上平行的凹槽。附记6.根据附记I所述的系统，其中，所述可编程模块的所述外盖包括与所述可编程模块的所述外盖的边缘相邻地形成并且在对角线上彼此分开定位的两个销孔。附记7.根据附记I所述的系统，其中，所述头插口包括指示器，所述指示器形成在上表面中，并且被配置来指示所述销子是否在锁定位置中或在未锁定位置中。附记8.根据附记I所述的系统，其中，所述头包括腔，所述腔被配置来与工具啮合以旋转所述销子。 附记9.根据附记I所述的系统，其中，所述第二附接功能部件包括在所述自动化控制器的所述外盖的下表面中形成的棒状突出部分。附记10.根据附记I所述的系统，其中，所述销子、所述第一销孔和所述第二销孔
没有螺纹。附记11.根据附记I所述的系统，其中，所述第一附接功能部件和所述第二附接功能部件被配置来当所述第一附接功能部件接合所述第二附接功能部件时提供触觉。附记12.根据附记I所述的系统，其中，所述自动化控制器包括端口，所述端口被配置来容纳所述可编程模块，所述可编程模块被适配来管理所述自动化控制器的方面。附记13. —种工业自动化和控制系统，包括多个监测和/或控制模块，其被配置来执行监测和/或控制功能；以及互锁系统，其被配置来连接相邻的监测和/或控制模块，所述互锁系统包括销子，其包括杆，所述杆具有在所述杆的第一远端上的头、以及从所述杆的第二远端向外悬出的第一附接功能部件；在第一模块中的第一销孔，其中，所述第一销孔被配置来使得所述头能够向上通过所述第一销孔；在第二模块中的第二销孔，其中，所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够向下滑动通过所述第二销孔，使得所述杆的绕轴旋转导致所述第一附接功能部件变得与所述第二销孔不对准，并且所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够与所述第二模块的下表面邻接，使得阻挡所述销子从所述第二销孔的分离；以及在第二模块的下表面上的第二附接功能部件，其中，所述第二附接功能部件被配置来当所述第一附接功能部件围绕所述杆的轴旋转时与所述第一附接功能部件接合，并且在所述第一和第二附接功能部件之间的所述接合将所述第一附接功能部件保持得与所述第二销孔未对准。附记14.根据附记13所述的工业自动化系统，其中，所述第一附接功能部件包括与所述杆的轴基本上平行的凹槽。附记15.根据附记13所述的工业自动化系统，其中，所述第二附接功能部件包括在所述第二模块的所述外盖的下表面中形成的棒状突出部分。
附记16.根据附记13所述的工业自动化系统，其中，所述销子、所述第一销孔和所述第二销孔没有螺纹。附记17.根据附记13所述的工业自动化系统，其中，通过选择性地将所述销子从所述第二销孔分离，能够独立地移除所述多个监测和/或控制模块的每一个。附记18. —种用于将可编程模块连接到自动化控制器的方法，所述方法包括将销子的头向上通过在所述可编程模块的外盖中的第一销孔，其中，所述头位于所述销子的杆的第一远端上；将所述可编程模块的所述外盖的啮合表面与自动化控制器的外盖的啮合表面邻接，使得所述第一销孔与在所述自动化控制器的所述外盖中的第二销孔对准；将从所述杆的第二远端向外悬出的第一附接功能部件向下通过所述第二销孔；
绕轴旋转所述杆导致所述第一附接功能部件变得与所述第二销孔未对准并且邻接所述自动化控制器的所述外盖的下表面，使得阻挡所述销子从所述第二销孔的分离，其中，绕轴旋转所述杆导致在所述自动化控制器的所述外盖的下表面上的第二附接功能部件与所述第一附接功能部件之间耦合，使得在所述第一和第二附接功能部件之间的所述耦合将所述第一附接功能部件保持得与所述第二销孔未对准。附记19.根据附记18所述的方法，包括在板上安装所连接的可编程模块和自动化控制器。附记20.根据附记18所述的方法，其中，基于所述可编程模块和/或所述自动化控制器的尺寸，能够配置所述销子和对应的第一和第二销孔的数量和/或尺寸。虽然已经在此仅图示和描述了本发明的特定特征，但是本领域内的技术人员可以进行许多修改和改变。因此，应当明白，所附的权利要求意欲涵盖落在本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。
权利要求
1.一种互锁系统，用于连接工业控制和自动化系统的自动化控制器和可编程模块，所述互锁系统包括 销子，其包括杆，所述杆具有在所述杆的第一远端上的头、以及从所述杆的第二远端向外悬出的第一附接功能部件； 在所述可编程模块的外盖中的第一销孔，其中，所述第一销孔被配置来使得所述头能够向上通过所述第一销孔； 在所述自动化控制器的外盖中的第二销孔，其中，所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够向下滑动通过所述第二销孔，使得所述杆的绕轴旋转导致所述第一附接功能部件变得与所述第二销孔不对准，并且所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够与所述自动化控制器的所述外盖的下表面邻接，使得阻挡所述销子从所述第二销孔的分离；以及 在所述自动化控制器的所述外盖的下表面上的第二附接功能部件，其中，所述第二附接功能部件被配置来当所述第一附接功能部件围绕所述杆的轴旋转时与所述第一附接功能部件接合，并且在所述第一和第二附接功能部件之间的所述接合将所述第一附接功能部件保持得与所述第二销孔未对准。
2.根据权利要求I所述的系统，包括头插口，其被配置来当所述头延伸通过所述第一销孔时向下滑动到所述头并且与所述头耦合，其中，所述头插口被确定尺寸以防止所述头插口通过所述第一销孔，并且与所述头的接合阻挡所述头从所述第一销孔移除。
3.根据权利要求I所述的系统，其中，所述杆包括从在所述杆的所述第一和第二远端之间的所述杆的一侧向外悬出的凸块，并且其中，所述凸块被配置来在向所述第一销孔内插入所述头时接合所述可编程模块的所述外盖的底表面，使得阻挡所述头向所述第一销孔内的进一步插入。
4.根据权利要求I所述的系统，其中，所述第一附接功能部件包括与所述杆的轴基本上平行的凹槽。
5.根据权利要求I所述的系统，其中，所述可编程模块的所述外盖包括与所述可编程模块的所述外盖的边缘相邻地形成并且在对角线上彼此分开定位的两个销孔。
6.根据权利要求I所述的系统，其中，所述第二附接功能部件包括在所述自动化控制器的所述外盖的下表面中形成的棒状突出部分。
7.一种工业自动化和控制系统，包括 多个监测和/或控制模块，其被配置来执行监测和/或控制功能；以及 互锁系统，其被配置来连接相邻的监测和/或控制模块，所述互锁系统包括 销子，其包括杆，所述杆具有在所述杆的第一远端上的头、以及从所述杆的第二远端向外悬出的第一附接功能部件； 在第一模块中的第一销孔，其中，所述第一销孔被配置来使得所述头能够向上通过所述第一销孔； 在第二模块中的第二销孔，其中，所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够向下滑动通过所述第二销孔，使得所述杆的绕轴旋转导致所述第一附接功能部件变得与所述第二销孔不对准，并且所述第二销孔被配置来使得所述第一附接功能部件能够与所述第二模块的下表面邻接，使得阻挡所述销子从所述第二销孔的分离；以及在第二模块的下表面上的第二附接功能部件，其中，所述第二附接功能部件被配置来当所述第一附接功能部件围绕所述杆的轴旋转时与所述第一附接功能部件接合，并且在所述第一和第二附接功能部件之间的所述接合将所述第一附接功能部件保持得与所述第二销孔未对准。
8.根据权利要求7所述的工业自动化系统，其中，所述第一附接功能部件包括与所述杆的轴基本上平行的凹槽。
9.根据权利要求7所述的工业自动化系统，其中，所述第二附接功能部件包括在所述第二模块的所述外盖的下表面中形成的棒状突出部分。
10.一种用于将可编程模块连接到自动化控制器的方法，所述方法包括 将销子的头向上通过在所述可编程模块的外盖中的第一销孔，其中，所述头位于所述销子的杆的第一远端上； 将所述可编程模块的所述外盖的啮合表面与自动化控制器的外盖的啮合表面邻接，使得所述第一销孔与在所述自动化控制器的所述外盖中的第二销孔对准； 将从所述杆的第二远端向外悬出的第一附接功能部件向下通过所述第二销孔； 绕轴旋转所述杆导致所述第一附接功能部件变得与所述第二销孔未对准并且邻接所述自动化控制器的所述外盖的下表面，使得阻挡所述销子从所述第二销孔的分离，其中，绕轴旋转所述杆导致在所述自动化控制器的所述外盖的下表面上的第二附接功能部件与所述第一附接功能部件之间耦合，使得在所述第一和第二附接功能部件之间的所述耦合将所述第一附接功能部件保持得与所述第二销孔未对准。
全文摘要
本发明公开了一种用于连接自动化控制器和可编程模块的系统和方法。具体提供一种用于连接工业控制和自动化系统的可编程模块和自动化控制器的互锁系统。该互锁系统包括销子，其包括杆，该杆具有头和第一附接功能部件。该互锁系统还包括在可编程模块外盖中的第一销孔。该第一销孔被配置来使得该头能够向上通过第一销孔。该互锁系统还包括在自动化控制器外盖中的第二销孔。该第二销孔被配置来使得该第一附接功能部件能够向下滑动通过第二销孔，使得阻挡该销子从该第二销孔的分离。该互锁系统还包括在该自动化控制器外盖的下表面上的第二附接功能部件。该第二附接功能部件被配置来当该第一附接功能部件围绕该杆的轴旋转时与该第一附接功能部件接合。
文档编号G05B19/05GK102681476SQ201110350618
公开日2012年9月19日 申请日期2011年10月31日 优先权日2010年10月29日
发明者卡伦·陈, 江峋成, 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