专利名称：工业制程终端化通讯系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据通讯系统，特别是指在制程工作站、制程监控器及控制装置彼此间具有エ业制程多点数据通讯连接的系统及终端。
背景技术：
在エ业环境与制程中包含有制造子元件或是处理子元件，该些子元件呈现平行及/或串列排设而直到流程終端。每个制造子元件或处理子元件常与其他的子元件或是控制器互相通讯，该控制器通常是ー个可程式化逻辑装置，例如是ー特别设定的电脑。由于エ业制程的特性使然，该些子元件通常广泛地分布在恶劣的エ业环境中，又必须紧密整合以保持执行效率，为达此目的，子元件必须在エ业制程的全程皆保有灵活、易于安装及可靠操作的特性。ー种存在于该些处理子元件彼此间的数据及电力分布标准，提供一对专门针对电力分布的线路，以及另ー对专门应用于数据通讯的线路，这两对线路一起结合在一共同缆线内。举例而言，根据Open DeviceNet Vendor Association所制订的标准DeviceNet ,供数据传输交換的数据线路通常是从ー第一端部延伸至一第二端部，在各端部会设有ー終端电阻，此终端电阻的阻抗与数据线路的标准阻抗实质相同，即大约120欧姆。电カ线路通常经由ー电カ连接手段接收ー固定电压，例如直流24伏持、16安培的电源，并将电力分配至与其相连接的其它子元件。子元件通常是通过一连接器而同时连接电カ线路及数据线路，该连接器与电カ分配线路及数据主干线相连。在Device-Net 及其它的汇流排规范中，并没有特地指明对应电力分配线路的阻抗，亦没有针对电力分配线路的端部元件有具体的说明。
发明内容
本发明エ业通讯系统及装置一般使用在エ业环境中，在该エ业环境中的制程包含有沿着工作流程或运输线而设的多条个工作站、単元或制程操作，且沿着工作流程或运输线设有工作站电カ分配线，在该工作站及电力分配线之间可连接有独立的数据单元，亦可进ー步在一流程控制器及电カ分配线之间连接ー数据单元，而在工作站之间或工作站与流程控制器之间提供数据传送。一独立的数据配送线，或数据干线亦提供了另ー种数据路径，而与在前述电カ分配线上所传输的数据有所区隔。根据本发明的较佳实施例，各电カ或数据分配线通过一終端器而被终端化，该终端装置一般设置在各电カ或数据分配线的端部。举例而言，根据Open DeviceNet VendorAssociation(ODVA)标准的五线式(ニ组对线加上一地线)数据及电源分配缆线，在数据对线及电力对线的各端部设有阻抗(例如120欧姆)。如申请人所提出的本国专利申请第100113869号发明案所述，本发明的较佳实施例中包含有一次要或冗余电カ分配线，在该次要电力分配线上连接有数据单元并允许数据在上面传输，以提供额外的频宽，供额外的控制信号传输，或是在主要电カ线故障、传输品质恶化时作为取代性的数据传输路径。除此的外，在其它较佳实施例中，从电カ分配路径上取得的电カ供应予数据单元，并将本发明的部分或所有的通讯元件，均整合至连接在该主要及/或该次要电カ线的工作站或其它装置中，例如整合至其电路板。本发明提供一种数据終端器，包含有ー盒体；ー连接器，提供多条导电路径；一第一阻抗终端件，设置在该盒体内部并连接至该多条导电路径当中的一第一导电路径及一第二导电路径，以在该第一导电路径及该第二导电路径之间提供ー阻抗；及一第二阻抗终端件，设置在该盒体内部并连接至该多条导电路径当中的一第三导电路径及一第四导电路径，在该第三导电路径及该第四导电路径之间提供一直流阻隔 及一阻杭。实施时，所述的连接器包含有一端子带、一公连接器及一母插座其中之一。实施时，所述的第一阻抗终端件及第ニ阻抗终端件至少ー个具有100至220欧姆的阻值。实施时，所述的第二阻抗终端件包含有一电阻及ー串联电容。实施时，包含一外部电カ路径，连接至所述第三导电路径及第四导电路径。实施时，所述的外部电カ路径包含有一低通滤波器。实施时，所述的外部电カ路径的低通滤波器包含至少ー个串联电感。本发明提供一种数据及电カ分配系统，包含有ー数据分配路径，具有ー额定阻抗并包含至少ー第一数据传导件及一第二数据传导件；ー电カ分配路径，具有ー额定阻抗并包含至少ー第一电カ传导件及一第二电カ传导件，其中所述数据分配路径及所述电カ分配路径邻近且沿着一共同路线；一終端器，包含有一第一阻抗终端件，连接至所述第一数据传导件，对所述数据分配路径提供一阻杭；及一第二阻抗终端件，连接至所述第一电カ传导件及第ニ电カ传导件，以对所述电力分配路径提供一直流阻隔及一阻杭。实施时，所述的电力分配路径及終端器至少ー包含有ー连接器，所述连接器将所述第一阻抗终端件连接至所述数据分配路径，以及将所述第二阻抗终端件连接至所述电カ分配路径。实施时，所述的连接器包含符合ODVA DeviceNet 标准的至少ー开放式连接器、一小型密封连接器或ー微型密封连接器。实施吋，所述的连接器包含一电源供应连接电路，以自ー电源供应器提供电カ至所述电カ分配电路。实施时，所述的电源供应连接电路包含一低通滤波器，以减低在所述电カ分配路径及电カ供应器之间的高频信号传输。实施时，包含有多个设备，连接至所述数据分配路径及所述电カ分配路径，其中，设备由电カ分配路径接收电力，且数据在所述数据分配路径上从ー设备交换至另ー设备。实施时，所述的多个设备中的至少ー个设备经由电カ分配路径与另ー设备进行数据交換。实施时，包含有多个设备，连接至所述数据分配路径及所述电カ分配路径，其中设备由电カ分配路径接收电カ，且数据在所述电カ分配路径上从ー设备交换至另ー设备。本发明提供一种数据及电カ分配方法，包含有提供具有一额定阻抗的ー数据传输路径；提供一直流电カ分配路径，与所述数据传输路径共置，具有一额定非直流阻抗；終端化所述数据传输路径 '及終端化所述直流电カ分配路径。实施时，包含在所述直流电カ分配路径上提供ー数据流。实施时，在所述终端化数据传输路径及終点化直流电カ分配路径的步骤中，包含利用近端设置的数据传输路径终端件及直流电カ分配路径进行終端化。实施时，包含将所述近端设置的終端件以ー共同连接器连接至共置的所述数据传输路径及电力分配路径。实施时，包含将直流电源从ー电カ供应器，经由ー电カ分配路径终端件导入至所述电カ分配路径。本发明的各实施例提供坚固耐用、可靠、灵活、易于安装或变动以及相对低成本的通讯系统，可与现有已经标准化的硬体及信号协定等共同操作应用，使本发明具有更多特色。
图I :本发明数据分配系统ー实施例的方块图；图2 :本发明中終端器一实施例的示意图；图3 :本发明中終端器另ー实施例的示意图。附图标记说明50_系统；52_缆线；52D_数据分配路径；52P_电カ分配路径；54-第一端部；56_第二端部；58_接ロ连接器；60_終端器；62_端子带；64_終端器；66、66A-电源供应器；70、72、74_设备；80_终端器；82_盒体；84_数据传输路径终端电阻；86-电阻；88_直流阻挡电容；90_连接器；91-95_端子；96、98A、98B_电感。
具体实施例方式请參考图I，显示本发明系统50的一实施例，其中ー缆线52沿着工业制程而配置，该缆线52具有一第一端部54及一第二端部56。该缆线52包含有ー数据分配路径52D及一电カ分配路径52P，该数据分配路径52D通常为ー对偶线(wire pair)，该电カ分配路径52P亦通常是ー对偶线，除此之外，缆线52亦可包含所需的额外线路及/或屏蔽(shielding)，例如一共同接地线(common ground)或"排流线(drain wire)",姆ー线路通常是由第一端部54延伸至第二端部56。根据本发明的ー实施例，在该数据分配路径52D或电カ分配路径52P上，或在两者上，具有数据在上面传输，因此该数据分配路径52D及电カ分配路径52P通过设在该第一端部54及第ニ端部56上的終端器60而被终端化，该第一端体54及第ニ端部56可通过一接ロ连接器58 (physical interface connector)而与终端器60连接,该接ロ连接器58的形式可为多种，例如5-pin的M12连接器、4-pin的M12连接器、9-pin的D-Sub连接器或是一端子带连接器(terminal stripconnector)。电カ分配路径52P供应电カ予系统50，通常是由ー电源供应器66提供可达48VDC的电力，该电源供应器66设在缆线52的两端部54、56之间并通过另ー終端器64与该电カ分配路径52P相连接，该终端器64连接于电カ分配路径52P或选择性地连接至数据分配路径52D。选择性地，该电源供应器66可通过该终端器64而连接至其中一端部，例如第二端部56,而未通过另一终端器60。
设备70符合缆线的信号发送标准，例如符合ODVA DeviceNet 协定，如同该标准所述，设备70可在线路上的T接线盒、端子带(barrier connector) 62处同时连接至数据分配路径52D及电カ分配路径52P，另ー设备72通过该电力分配线52P进行通讯。此外，设备74经由在数据分配路径52D及电カ分配路径52P的数据进行通讯(例如依据前述标准所定义作法而进行)。一般而言，设备70、72及/或74对每ー个独立路径提供一阻抗值，该阻抗值与各别路径的阻抗相匹配，以避免在该路径上产生信号反射(signal reflection)。图2显示一作为实施例的终端器80，通常包含有ー盒体82、一设在盒体82上的连接器90及多个端子91-95，举例而言，该多个端子91-95符合ODVAMicroNet标准的“微型密封(miCTo-sealed)”公连接器。一数据传输路径终端电阻84连接于其中的两端子94、95，该数据传输路径终端电阻84根据ODVAMicroNet标准一般为121欧姆。根据本发明，该电カ传输路径(即52P)的阻抗及ー終端阻抗以符合DeviceNet 缆线的标准而选定，具有121欧姆的电阻86连接在端子92、93之间，但该电阻86进ー步与一直流阻隔电容88串接。所选用的直流阻隔电容88较大(例如0. 01微法拉(uF))，使其在所用的数据信号频率下仅提供相对微量阻杭。选择性地，一电源供应器66A通过连接器90的端子92、93及一平衡的“共模(common mode) ”电感96而连接至电カ分配路径52P,以对其提供电力，该电感96具有两线圏，两线圈分别连接至端子91、92而提供两供电途径，且绕设在一共同鉄心(common core)或气隙(air space)的周围。终端器80的另ー实施例如图3所示，主要是由图2实施例所示的架构构成，但具有绕设在各独立铁心或气隙的两电感98A、98B，两电感98A、98B可彼此互相耦合或磁性隔离。该些电感96、98A、98B在直流时提供一低阻抗，但在数据频率下则提供一相对较高的阻抗，因此连接至电源供应器66A时不会分流出在电カ分配路径上的数据信号，该电カ分配路径在数据频率下具有低电源供应阻抗，而且可进ー步降低不要的信号，如电源供应切换的暂态信号，进入至电カ分配路径52P。该些电感96、98A、98B可进ー步与低通滤波元件搭配应用，以减低在该电カ分配路径及电カ供应器之间的高频信号传输。此外，除了 120欧姆的終端阻抗值之外，亦可介于100至220欧姆，或其它可对应数据分配路径阻抗及电力分配路径阻抗的其它阻抗值。其它种类的连接器例如“小型密封(mini-sealed) ”及“开放式(open styled)”连接器、连接器元件、连接器公母形式，及缆线种类、尺寸及阻抗其符合ODVADeviceNet 规格，及其它的网路架构例如 Siemens AG 的 Profibus 、Benden, Inc.的 Interbus-S 、General Electric 公 ロJ 的 GeniusBus、Modbus Organization 的 Modubus1-、FieldbusFoundation 的 Fieldbus 、Robt. Bosch GmbH 的 CANbus、Belden，Inc.的 Seriplex、SD SCouncil, Honeywell Micro Switch Div.的SDS ，或其它包有数据路径与独立电源路径的汇流排架构，或为ー数据路径与一外加的独立电源路径，均为本发明的涵盖范畴。所属技术领域中具有通常知识者可得知的修改或替换亦不脱离本发明的范畴。
权利要求
1.一种数据終端器，其特征在于，包含有 ー盒体； ー连接器，提供多条导电路径； 一第一阻抗终端件，设置在该盒体内部并连接至该多条导电路径当中的一第一导电路径及ー第二导电路径，以在该第一导电路径及该第二导电路径之间提供ー阻抗；及 一第二阻抗终端件，设置在该盒体内部并连接至该多条导电路径当中的一第三导电路径及一第四导电路径，在该第三导电路径及该第四导电路径之间提供一直流阻隔及一阻抗。
2.如权利要求I所述的数据终端器，其特征在于，所述的连接器包含有一端子带、一公连接器及一母插座其中之一。
3.如权利要求I所述的数据终端器，其特征在于，所述的第一阻抗终端件及第ニ阻抗終端件至少ー个具有100至220欧姆的阻值。
4.如权利要求I所述的数据终端器，其特征在于，所述的第二阻抗终端件包含有ー电阻及ー串联电容。
5.如权利要求I所述的数据终端器，其特征在于，包含一外部电カ路径，连接至所述第三导电路径及第四导电路径。
6.如权利要求5所述的数据终端器，其特征在于，所述的外部电カ路径包含有一低通滤波器。
7.如权利要求6所述的数据终端器，其特征在干，所述的外部电カ路径的低通滤波器包含至少ー个串联电感。
8.一种数据及电カ分配系统，其特征在于，包含有 ー数据分配路径，具有ー额定阻抗并包含至少ー第一数据传导件及一第二数据传导件； ー电カ分配路径，具有ー额定阻抗并包含至少ー第一电カ传导件及一第二电カ传导件，其中所述数据分配路径及所述电カ分配路径邻近且沿着一共同路线； ー终端器，包含有 一第一阻抗终端件，连接至所述第一数据传导件，对所述数据分配路径提供ー阻抗；及 一第二阻抗终端件，连接至所述第一电カ传导件及第ニ电カ传导件，以对所述电カ分配路径提供一直流阻隔及一阻杭。
9.如权利要求8所述的数据及电力分配系统，其特征在于，所述的电力分配路径及终端器至少ー包含有ー连接器，所述连接器将所述第一阻抗终端件连接至所述数据分配路径，以及将所述第二阻抗终端件连接至所述电カ分配路径。
10.如权利要求9所述的数据及电カ分配系统，其特征在干，所述的连接器包含符合ODVA DeviceNet 标准的至少ー开放式连接器、一小型密封连接器或ー微型密封连接器。
11.如权利要求9所述的数据及电力分配系统，其特征在于，所述的连接器包含ー电源供应连接电路，以自ー电源供应器提供电カ至所述电カ分配电路。
12.如权利要求11所述的数据及电力分配系统，其特征在于，所述的电源供应连接电路包含一低通滤波器，以减低在所述电カ分配路径及电カ供应器之间的高频信号传输。
13.如权利要求9所述的数据及电力分配系统，其特征在于，包含有多个设备，连接至所述数据分配路径及所述电カ分配路径，其中，设备由电カ分配路径接收电力，且数据在所述数据分配路径上从ー设备交换至另ー设备。
14.如权利要求13所述的数据及电力分配系统，其特征在于，所述的多个设备中的至少ー个设备经由电カ分配路径与另ー设备进行数据交換。
15.如权利要求9所述的数据及电力分配系统，其特征在于，包含有 多个设备，连接至所述数据分配路径及所述电カ分配路径，其中设备由电カ分配路径接收电力，且数据在所述电カ分配路径上从ー设备交换至另ー设备。
16.—种数据及电カ分配方法,其特征在于,包含有 提供具有一额定阻抗的ー数据传输路径； 提供一直流电カ分配路径，与所述数据传输路径共置，具有一额定非直流阻抗； 終端化所述数据传输路径；及 終端化所述直流电カ分配路径。
17.如权利要求16所述的数据及电力分配方法，其特征在于，包含在所述直流电カ分配路径上提供ー数据流。
18.如权利要求16所述的数据及电力分配方法，其特征在于，在所述终端化数据传输路径及終点化直流电カ分配路径的步骤中，包含 利用近端设置的数据传输路径终端件及直流电カ分配路径进行終端化。
19.如权利要求18所述的数据及电力分配方法，其特征在于，包含将所述近端设置的終端件以一共同连接器连接至共置的所述数据传输路径及电力分配路径。
20.如权利要求16所述的数据及电力分配方法，其特征在于，包含将直流电源从ー电カ供应器，经由ー电カ分配路径终端件导入至所述电カ分配路径。
全文摘要
一工业通讯系统、装置及终端标准沿着作业流程或运输线而与多条个工作站相连接或与制程操作相关联，该系统包含有工作站数据分配线及电力分配线，该些分配线是沿着单元、工作流或传输线而设置。多个各别的数据单元连接在独立的设备、数据分配线及电力分配线之间，其中，在独立的工业设备之间可具有数据流。一独立的数据配送线，或数据干线亦提供了另一种数据路径，其与在前述电力分配线上所传输的数据有所区隔，此外，亦提供有一标准化的终端及电力连接。
文档编号H04B3/54GK102820907SQ20111015325
公开日2012年12月12日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者余鸿 申请人:奥邦迪有限公司