用于场设备的通用通信模块的制作方法

用于场设备的通用通信模块


背景技术：

1.本发明一般地涉及控制器，并且更特别地涉及用于改变与场设备互连的替代的选择器。
2.控制系统与不同的场控制器(诸如传感器和致动器)交互，用以监测和控制多种类型的工业过程。在工业过程复杂的情形下，控制系统可能需要与很多的场设备交互。不同类型的场设备也可能有不同的互连要求。例如，一些场设备可以是自供电或者可能在场内从电池或其他能源系统获取电源。另一方面，其他场设备可能需要从与场设备连接的控制系统提供电源。场设备也可能与控制系统有不同的互连要求，以便在它们之间传输数据。因此，难以设计一种包含多个场设备的控制系统，其中每个场设备都有不同的连接需求的。
3.解决此问题的一种方法是设计与特定类型的场设备兼容的不同类型的通信模块。在此布置中，具有相似互连要求的场设备可以在与场设备组兼容的特殊通信模块上分组在一起。然而，这要求提供多个不同类型的通信模块，以便与在特定控制系统中使用的各种各样的场设备互连。这提高了经费和创建系统的复杂性。
4.因此，一种较好的方式是提供一种通用的通信模块，该模块可以方便地配置为连接具有不同互连要求的各种类型的场设备。


技术实现要素：

5.描述了一种与场设备通信的通用通信模块，该通信模块针对每个场设备具有独立的数据通道，可以根据场设备的特定要求轻松配置。因此，具有不同电源和/或通信要求的不同类型的场设备能够被单个通用通信模块支持。每个数据通道具有与场设备、电源和信号处理模块连接的引脚集合。根据特定类型的场设备要求，具有连接器的不同布置的引脚选择器被提供与引脚互连。
附图说明
6.通过结合附图阅读以下描述，本发明可以被更加充分地理解，其中：
7.图1是从基座上移除引脚选择器、引脚选择器键和信号处理模块的通用通信模块的透视图；
8.图2是连接到基座的引脚选择器、引脚选择器键和信号处理模块的通用通信模块的透视图；
9.图3是基座的背侧的透视图；
10.图4是通用通信模块的俯视图，示出与场设备的连接；
11.图5是单个数据通道的示意图；
12.图6是示出引脚选择器和引脚选择器键与基座断开连接的通用通信模块的透视图；
13.图7是引脚选择器的分解图；
14.图8是引脚选择器和引脚选择器键的侧透视图；
15.图9是引脚选择器和引脚选择器键的底透视图；
16.图10是引脚选择器和通用托盘的透视图；
17.图11是不同引脚选择器的示意图，示出不同连接布置；
18.图12a
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图12c是示出场设备连接器、电源和信号处理之间的不同连接布置的示意图。
具体实施方式
19.现在参考附图，特别是附图1
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3，示出了通用通信模块。在图1中，模块10被示出为移除了引脚选择器52、引脚选择器键72和信号处理模块36。在图2中，引脚选择器52、引脚选择器键72和信号处理模块36连接模块10。如图1所示，模块10具有基座12，基座12具有多个引脚集合14，其与引脚选择器键72和引脚选择器52连接。基座12包括模块连接器16，用于将信号处理模块36连接到基座12。基座12还包括一系列场设备连接器18以及对应于每个引脚集合14的保险丝20。电源连接器22也设置在基座12上。如图3所示，基座12背侧可设置有din轨道连接器24，以将通用通信模块10安装在工业设施中的din轨道26上。din轨道连接器24包括用于din轨道26(图2)的槽28、用于接合din轨道26的固定挂钩30和用于接合和分离din轨道26的弹簧支撑的滑动挂钩32。
20.基座12还设置有数据端口34。数据端口34优选地向和从信号处理模块36传输可寻址数据，该模块向和从连接到场连接器18的传感器38和致动器38(即，场设备38)传送数据。。如图4所示，对于基座12可以特别优选地，在基座12的每一端具有数据端口34基座(其中一个为公连接和另一个为母连接)。在这种布置下，数据端口34可以是串行端口34，并且多个通信模块10可以与数据端口34连接到一起。因此，数据端口34可以形成与中央过程控制器通信的数据总线。尽管信号处理模块36可以插入基座12以执行过程控制功能(换言之，处理从场设备38接收到的信号)，但更加优选地，信号处理模块36限于i/o功能。即，信号处理模块36调节和/或转换从场设备38接收或传输到场设备38的信号，以允许中央过程控制器与每个场设备38通信。更加优选地，如图12a所示，信号处理模块36可以包括多个独立的信号处理器40，这些处理器之间具有受限的通信或没有通信。因此，每个信号处理器40被分配到对应的场连接器18，以处理在相应的场设备38和中央过程控制器之间的信号。在经过相应的信号处理器40之后，经处理的信号通过数据端口34向和从中央过程控制器传输。因此，在优选地实施例中，信号处理器40在不同的场设备38(即独立的数据通道42)之间不应用控制逻辑，但替代的，允许场设备38和中央过程控制器之间进行通信，中央过程控制器在不同的场设备38之间应用控制逻辑。
21.如图4所示，各种不同场设备38可以通过场线44连接到场设备连接器18。典型地，每个场设备连接器18将包括两个连接器18a，18b，其中一个为正电压连接器18a，一个为地连接器18b。因此，每个场连接器38通过两根电线44连接到基座12上。然而，每个场设备38的电源和数据要求可能以必须由基座12和信号处理模块36适应的方式彼此不同基座。例如，一些设备38a可以给自身提供电源，并发送或接受4
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20madc模拟范围内的数据。其他设备38b可能要求在4
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20madc的模拟范围内从基座12供电。其他设备38c可能要求在1
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5vd模拟或数字范围内供电。各种场设备38可以使用通用通信模块10典型地适应已知的工业标准。场设备38与模拟信号通信是常见的(虽然并非总是如此)。因此，信号处理模块36的一个功
能是将模拟信号转换为数字信号，并提供寻址数据来允许中央过程控制器利用来自场设备38的数据。
22.进一步地如图4中所示，每个场设备连接器18与连接引脚46的集合14、保险丝20和状态灯50相关联，以形成与信号处理模块36(并且优选地具有相应的信号处理器40)通信的数据通道42。在优选地实施例中，针对每个集合14(即每个通道42)中的总共15个引脚，引脚46的每个集合14被布置成5行，其中每行3个引脚46。如图5所示，引脚46的一部分与相应的场设备连接器18连接；引脚46的另一部分与电源连接器22连接；并且引脚46的另一部分与相应的信号处理器40连接。因此，依赖于引脚46彼此如何互连，可以在场设备38、电源22和信号处理器40之间提供电源和数据通信的不同布置，。
23.如图12a所示，一种理想的布置是将场设备连接器18连接到信号处理器40而不需要将场设备连接器18连接到电源连接器22。这种布置通常可以用于场设备38有独立的电源或不需要电源的情况下。这种布置可以被标记为epd，代表外部供电(externally powered)。另一种可能的布置如图12b所示。在这种布置中，场设备连接器18连接到电源连接器22，但特别之处在于电源22的地连接器22b，18b和场设备连接器18是直接连接到一起的。电源22的正连接器22a、18a和场设备连接器18通过将连接器22a、18a均连接到信号处理器40而间接连接。这种布置可以被标记为fpn，代表场电源中性(field power neutral)。又一种布置如图12c所示。在这种布置中，电源22的正连接器22a、18a和场设备连接器18连接到一起，并且电源22的地连接器22b、18b和场设备连接器18通过将连接器22b、18b连接到信号处理器40而间接连接。这种布置可以被标记为fph，代表场电源高(field power high)。其他布置也可能是合乎需要的。例如，可能需要将来自电源22的电压输出调整到特定的所需电压输出。例如，在优选地实施例中，每个数据通道42设置有状态指示灯50，其可以是需要特定范围内的电压供应的led 50。。因此，依赖于引脚彼此如何互连(图5)，来自电源22的电压能够被调整到适应led 50或其他组件的电源要求。这些备选的布置可以被标记为lv和hv，代表低电压(low voltage)和高电压(high voltage)。
24.实现上述布置的各种引脚46连接以及可能需要的其他连接可以通过引脚选择器52来实现。优选地，多个引脚选择器52在其中设置有不同布置的连接器54，以将不同的引脚46互连成引脚46的集合14。。在描述的示例中，可能需要提供六种不同的引脚选择器52a
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f，每个都在视觉上标记为epd lv 52a，epd hv 52b，fpn lv 52c，fpn hv 52d，fph lv 52e和fph hv 52f。如图11所示，每个引脚选择器52a
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f具有连接器54的不同布置，以将引脚46的相应集合14中的引脚46的不同部分连接在一起(也参见图5)。。因此，依赖于引脚选择器52连接到引脚46的集合14，数据通道42能够被独立的配置。另一个优点是，通过引脚46的集合14移除相应的引脚选择器52，场设备连接器18能够完全与电源22和/或信号处理模块36断开连接。当需要在不受电源22或信号处理模块36的任何影响的情况下测试场线44或场设备38时，这可能是有用的。
25.如图7所示，引脚选择器52中用于将引脚集合14中的引脚46连接在一起的连接器54可以是常规印刷电路板跳线帽54。在本实施例中，引脚选择器52可以具有外壳56，外壳56具有模制塑料顶部部分58和模制塑料底部部分60。底部部分60可以具有腔室62，用于接纳与一行或多行引脚46相对应的跳线帽54。尽管在图7中不可见，腔室62可以被形成使得跳线54定位在右侧或左侧以接合一行中的中间引脚46、以及右侧或左侧引脚46和该行。该可以
通过设置肋条64(图11)来实现，使跳线帽54只能被放置到特定的位置来接合特定的引脚46。这种情况下，外壳56的底部部分60对于每种类型的引脚选择器52可以具有不同的模具形状以限定引脚选择器52的特定连接布置。。如图9所示，底部部分60也可以具有用于模制到底部部分60中的特定连接布置的标签66。。如果需要，对于所有类型的引脚选择器52，顶部部分58也可以具有单一的模制形状。对于视觉标记，顶部部分58可以具有与特定底部部分60和其中的连接器54相匹配的印刷标识68。在组装好的引脚选择器52中，外壳56的顶部部分58和底部部分60可以通过顶部部分58和底部部分60之间的跳线帽54持久地卡扣到一起。如果需要，引脚选择器52也可以具有指抓70，使引脚选择器52能够被轻易地被抓取，以与具有引脚集合14的引脚选择器52连接或断开连接。如图7至图8所示，可能需要在每个引脚选择器52顶部上设置引脚选择器52类型的视觉标识68，以便能够在引脚选择器52连接到引脚集合14时对其进行标识。。
26.如图8所示，可能需要为每个引脚选择器52设置引脚选择器键72。引脚选择器键72设置有键表面74，该键表面与匹配的引脚选择器52上的对应键表面76配合。。在所示实施例中，引脚选择器键72上的键表面74可以是一个或多根肋条，并且引脚选择器52上的键表面76可以是一个或多个槽76。尽管其他得设计方案是可能的，在图8的实施例中，有三个键表面74，76。在其他的引脚选择器52和引脚选择器键72中，对应的键表面74、76可以位于不同的位置或可以有不同的形状或大小等。结果，只有与引脚选择器键72匹配的该类型的引脚选择器52(例如，epd lv引脚选择器72和epd lv引脚选择器52)才能插入引脚选择器键72。即，引脚选择器72的键表面74阻止不匹配的引脚选择器52被插入引脚选择器键72。优选地，引脚选择器键72具有在对应引脚选择器52的顶部附近向上延伸的部分78，，并且在其上提供匹配引脚选择器52的类型的视觉标识80。因此，用户可以容易地看见并匹配引脚选择器键72和引脚选择器52。因此可以理解，在所描述的实施例中，将有六种不同类型的引脚选择器键72来匹配六种不同类型的引脚选择器52。
27.在使用中，引脚选择器键72优选的具有卡扣82，其允许引脚选择器键72被卡扣到基座12上，以将其连接到引脚集合14之一上(即，围绕)(也参见图6)。典型的，引脚集合14上的引脚选择器键72的放置将由设置器件控制系统的初始设计所决定。引脚选择器键72的底部表面具有一个或多个开口84，其允许引脚集合14中的引脚46向上延伸到引脚选择器键72中(图9)。匹配的引脚选择器52可以被向下压入引脚选择器键72中和引脚集合14上，直到引脚46向上延伸到引脚选择器52中的底部引脚孔86中，以在引脚选择器52内与连接器54结合。引脚选择器52还设置有卡扣88(图8)，其卡入引脚选择器键72，以将引脚选择器52保持在引脚集合14上。然而，引脚选择器键卡扣82在基座12上的保持力大于引脚选择器卡扣88在引脚选择器键72上的保持力。这允许引脚选择器52在不移除引脚选择器键72的情况下将引脚选择器52拉出并与引脚集合14断开连接(参见例如图6中从右侧起第四个位置处的引脚选择器键72和销选择器52)。。
28.这种布置的优点是，在通信模块10设置在场中之后，通过将场设备连接器18与电源2和信号处理模块36断开连接，维护人员希望测试场线44和/或场设备38。在描述的实施例中，这可以通过拉出和移除引脚选择器52实现。测试之后，引脚选择器52必须被再次安装到引脚集合14上以重新连接电源22和信号处理模块36。然而，每个引脚集合14中的引脚46以正确的布置重新连接是极其重要的，以确保场设备38运行正确并且没有损害发生在场设
备38上。引脚选择器键72解决了这种顾虑，因为在测试期间，基座12上的引脚选择器键72保留在连接到相应引脚集合14的底座12上。结果，当引脚选择器52重新安装时，只能安装与相应引脚选择器键72匹配的引脚选择器52。因此，测试后很容易以正确的布置重新连接引脚46。
29.如图10所示，如果键匹配功能是不需要或不想要的，还可以提供通用托盘90来代替引脚选择器键。当然，如果需要，也可以将引脚选择器52直接连接到引脚集合14上而无需引脚选择器键72或通用托盘90。
30.虽然已经描述了本发明的优选实施例，但是应当理解，本发明不限于此，并且修改可以在不脱离本发明的情况下进行。虽然这里描述的每个实施例可能仅涉及某些特征并且可能不具体地涉及关于其他实施例描述的每个特征，但是应当认识到，除非另有说明，否则这里描述的特征是可互换的，即使没有提及特定的特征。还应当理解，上述优点不一定是本发明的唯一优点，并且不一定期望通过本发明的每个实施例来实现所有描述的优点。本发明的范围由所附权利要求限定，并且在权利要求的含义内的所有设备和方法，无论是字面上的还是等效的，都旨在包含在其中。