模块化子机架中的单通道输入/输出制造技术

提供了一种模块化子机架中的单通道输入/输出(I/O)。一种工业自动化I/O模块包括限定包括多个槽的内部空间的本体。模块底板连接器连接至本体并且主底板接口电路板位于本体的空间中。主底板接口电路板电气连接至模块底板连接器并且包括被配置成通过模块底板连接器向和从相关联的底板电路传输数据和电力的电子设备。多个个体I/O电路板分别安装在本体的多个槽中。每个I/O电路板包括被配置成为关于相关联的现场设备的数据输入或输出提供单通道I/O电路的电子电路。每个I/O电路板在被安装在所述槽中的相应一个槽中时电气连接至主底板接口电路板，并且能够被选择性地从其相应的槽和从本体的内部空间移除以选择性地断开I/O电路板与主底板接口电路板的电气连接。

【技术实现步骤摘要】
模块化子机架中的单通道输入/输出
本专利技术涉及工业自动化控制系统，并且特别地涉及这种系统的输入/输出(I/O)模块，该系统包括多个单通道I/O子系统，其中所述多个单通道I/O子系统安装在模块化子机架中以使得个体I/O通道可以按照需求被安装和移除且同时不影响模块的所有其他I/O通道。
技术介绍
图1示出了工业控制系统CS的第一示例，其中工业控制系统CS包括工业自动化控制器100和在操作上连接至该工业控制器的分布式工业自动化输入/输出(I/O)系统10。I/O系统10包括提供与工业数据网络16的连接14的网络适配器模块12。数据网络16可以是多个工业控制或I/O网络中的任一个，包括但不限于工业自动化数据网络领域熟知的ControlNet、DeviceNet、EtherNet/IP、RIO、ASi、PROFIBUS、PROFInet、FoundationFieldbus等。适配器模块12通过网络16与工业控制器100通信，以从工业控制器接收输出数据或向工业控制器100提供输入数据，以根据由工业控制器100的PLC和/或其他(一个或多个)处理器执行的控制程序进行处理。网络16可以是硬线连接的或者无线的。关于I/O系统本身，适配器模块12与底板电路B(通常简称为“底板”)通信，以将工业控制器100可操作地连接至一个或更多个I/O模块20，其中所述一个或更多个I/O模块20可操作地连接至底板B。在示出的实施例中，设置有物理基座或机架18以容纳适配器模块12和I/O模块20。至少I/O模块20以及可选地还有适配器模块12是能够选择性地插入至机架18/从机架18移除的，以提供为定制、模块修复/更换、扩展容量等所需的模块化。I/O模块20经由I/O现场线路24(例如，电缆、光缆等)与受控设备或处理26a、26b、26c等(统称为26)连接，其中，受控设备或处理26可以是机器、传感器、或者另一设备或处理、或者是这些中的几个或一部分。如本领域所理解的，I/O模块20将通过底板B从控制器100和适配器模块12接收的数字数据转换成具有适合于向工业处理26输入的形式的输出信号(或者数字或者模拟)。I/O模块20通常还从工业处理26接收数字或模拟信号，并将其转换成适合于在底板B上传输至适配器模块12并且随后传输至控制器100以供处理的数字数据。图2类似于图1，但示出了替代性的工业自动化控制系统CS’，其中，在替代性的工业自动化控制系统CS’中，工业控制器100也被机械地连接至机架18并且直接可操作地连接至底板B，以用于向I/O模块20和从I/O模块20传递数据，在该情况下，去除了适配器模块12。在这样的情况下，工业控制器100和I/O模块20通过底板电路B直接相互通信。在图1或图2的示例的任一个中，通过每个I/O模块20上的电气模块连接器28来提供I/O模块20相对于机架18和底板B的模块化，其中电气模块连接器28可以与从底板B延伸并且在操作上连接至底板B的多个对应的电气底板连接器30中的任一个配对。底板连接器30各自与相应的物理和逻辑模块安装位置或“槽”相关联，并且机架18提供用于将每个I/O模块20在其操作位置处机械地且可释放地固定至机架18的、与每个槽相关联的机械特征(未示出)。此外，对于上述图1和图2的系统CS、CS’二者，每个I/O模块20本身包括多个I/O通信通道22a、22b、22c等(统称为22)，使得每个I/O模块20可以被可操作地连接以与对应的多个现场设备或处理26通信。已知系统的一个缺点是每个模块20的I/O通道22被制造为具有选定类型(模拟或数字，输入或输出)，该选定类型在模块20被制造以后不能改变并且不能针对特定用户的需求进行定制。这种限制经常需要终端用户购买比所需更多的模块20以便具有针对特定应用所需类型的I/O通道，即使某些I/O通道(其类型不是该特定应用所需要的)未被使用也是如此。与已知系统相关联的另一缺点是特定I/O模块20中的I/O通道22a、22b、22c中的一个通道的故障要求移除和更换整个I/O模块20，即使该模块的通道20中仅一个通道出现故障也是如此。这是非常不希望的，因为由于I/O模块20的单个通道22的故障而更换该模块会产生非常高的整个I/O模块更换费用。此外，不仅连接至模块20的故障I/O通道22的每个设备或处理26，而且连接至模块20的正常工作的I/O通道22的每个设备或处理26，均必须被停止并断开与I/O模块20的连接，直至更换模块20被安装，这通常还要求相关联的设备和处理26被控制为停止，直至具有故障的I/O通道22的I/O模块20被更换。
技术实现思路
根据本开发的一方面，一种工业自动化输入/输出(I/O)模块包括限定包括多个槽的内部空间的本体。模块底板连接器连接至本体，并且主底板接口电路板位于本体的空间中。主底板接口电路板电气连接至模块底板连接器，并且主底板接口电路板包括被配置成通过模块底板连接器向相关联的底板电路和从相关联的底板电路传输数据和电力的电子设备。多个个体I/O电路板分别安装在本体的多个槽中。每个I/O电路板包括电子设备，所述电子设备被配置成为关于相关联的现场设备的数据输入或输出提供单通道I/O电路。每个I/O电路板在被安装在所述槽中的相应一个槽中时电气连接至主底板接口电路板，并且多个I/O电路板中的每个I/O电路板能够被选择性地从其相应的槽移除和从本体的内部空间移除，以选择性地断开所述I/O电路板与主底板接口电路板的电气连接。根据本开发的另一方面，工业自动化控制系统包括工业自动化控制器和通过工业数据网络在操作上连接至该工业自动化控制器的多个输入/输出(I/O)模块。I/O模块在操作上连接至包括底板电路的机架。I/O模块各自包括限定包括多个槽的内部空间的本体。模块底板连接器连接至本体以与底板电路在操作上电气连接。主底板接口电路板位于本体的空间中。主底板接口电路板电气连接至模块底板连接器，并且主底板接口电路板包括被配置成通过模块底板连接器向底板电路和从底板电路传输数据和电力的电子设备。多个个体单通道I/O电路板分别安装在本体的多个槽中。每个I/O电路板包括电子设备，所述电子设备被配置成为关于相关联的现场设备或处理的数据输入或输出提供单通道I/O电路。每个所述单通道I/O电路板在被安装在所述槽中的相应一个槽中时在操作上电气连接至主底板接口电路板，并且多个I/O电路板中的每个I/O电路板能够被选择性地从其相应的槽移除和从本体的内部空间移除，以选择性地断开所述I/O电路板与主底板接口电路板的电气连接。附图说明图1示出了包括工业自动化控制器和分布式工业自动化输入/输出(I/O)系统的已知工业控制系统的第一示例；图2示出了工业自动化控制器和输入/输出(I/O)系统被设置在集成单元中的已知工业控制系统的第二示例；图3是根据本开发提供的I/O模块的正视图，其中I/O模块包括模块化子机架中的单通道I/O；图4是图3的I/O模块沿图3中的线4-4得到的剖视图；图4A与图4类似，但示出了已移除了或分离了某些部件的不同的配置；图5是图3的I/O模块的局部侧视图，其中该局部侧视图示出用于个体I/O通道电路子系统的插入和移除的I/O通道模块化子机架的第一实施例；以及图6是图3的I/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业自动化输入/输出I/O模块，包括：限定包括多个槽的内部空间的本体；连接至所述本体的模块底板连接器；位于所述本体的所述空间中的主底板接口电路板，所述主底板接口电路板电气连接至所述模块底板连接器，并且所述主底板接口电路板包括被配置成通过所述模块底板连接器向相关联的底板电路和从相关联的底板电路传输数据和电力的电子设备；分别安装在所述本体的所述多个槽中的多个个体I/O电路板，每个所述I/O电路板包括电子设备，所述电子设备被配置成为关于相关联的现场设备的数据输入或输出提供单通道I/O电路，其中：每个所述I/O电路板在被安装在所述槽中的相应一个槽中时，电气连接至所述主底板接口电路板；以及所述多个I/O电路板中的每个I/O电路板能够被选择性地从其相应的槽移除和从所述本体的所述内部空间移除，以选择性地断开所述I/O电路板与所述主底板接口电路板的电气连接。

【技术特征摘要】
2016.10.20 US 15/298,7721.一种工业自动化输入/输出I/O模块，包括：限定包括多个槽的内部空间的本体；连接至所述本体的模块底板连接器；位于所述本体的所述空间中的主底板接口电路板，所述主底板接口电路板电气连接至所述模块底板连接器，并且所述主底板接口电路板包括被配置成通过所述模块底板连接器向相关联的底板电路和从相关联的底板电路传输数据和电力的电子设备；分别安装在所述本体的所述多个槽中的多个个体I/O电路板，每个所述I/O电路板包括电子设备，所述电子设备被配置成为关于相关联的现场设备的数据输入或输出提供单通道I/O电路，其中：每个所述I/O电路板在被安装在所述槽中的相应一个槽中时，电气连接至所述主底板接口电路板；以及所述多个I/O电路板中的每个I/O电路板能够被选择性地从其相应的槽移除和从所述本体的所述内部空间移除，以选择性地断开所述I/O电路板与所述主底板接口电路板的电气连接。2.根据权利要求1所述的工业自动化输入/输出I/O模块，其中，所述本体包括前壁，其中每个所述槽通过所述前壁开口。3.根据权利要求2所述的工业自动化输入/输出I/O模块，还包括多个接线连接器，所述多个接线连接器分别可移除地与所述多个I/O电路板接合，每个所述接线连接器包括适于电气连接至相关联的I/O现场设备的现场线路的至少一个接线端子。4.根据权利要求3所述的工业自动化输入/输出I/O模块，其中，每个所述接线连接器与所述多个槽中的一个槽对准并与该槽相关联地以可释放的方式选择性地连接至所述本体。5.根据权利要求3所述的工业自动化输入/输出I/O模块，其中：每个所述I/O电路板包括接口连接器，所述接口连接器包括接口接触件；每个所述接线连接器与所述接口连接器中的一个接口连接器接合；每个所述接线连接器包括接线连接器接触件；以及每个接线连接器的所述接线连接器接触件与和所述接线连接器接合的接口连接器的接口接触件机械地且电气地接合。6.根据权利要求5所述的工业自动化输入/输出I/O模块，其中，每个所述I/O电路板还包括电力和数据接触件，所述I/O模块还包括：多个I/O板连接器，所述多个I/O板连接器以与所述槽分别对准的方式各自连接至所述主底板接口电路板，并且所述多个I/O板连接器各自与所述多个I/O电路板的所述电力和数据接触件分别可释放地电气地接合。7.根据权利要求6所述的工业自动化输入/输出(I/O)模块，其中，每个所述槽由与所述I/O板连接器中的一个I/O板连接器对准地连接至所述本体的一对肋部分地限定。8.根据权利要求7所述的工业自动化输入/输出I/O模块，其中，所述本体还包括位置与所述前壁相对的后壁，并且包括在所述前壁和所述后壁之间延伸并且连接所述前壁和所述后壁的、相对的间隔开的左侧壁和右侧壁，所述主底板接口电路板的位置邻近所述后壁，并且所述肋连接至所述左侧壁和所述右侧壁中的至少一个。9.根据权利要求7所述的工业自动化输入/输出I/O模块，其中，所述本体还包括位置与所述前壁相对的后壁，并且包括在所述前壁和所述后壁之间延伸并且连接所述前壁和所述后壁的、相对的间隔开的左侧壁和右侧壁，所述主底板接口电路板的位置邻近所述左侧壁和所述右侧壁中的一个，其中，所述肋连接至所述左侧壁和所述右侧壁中的另一个。10.根据权利要求5所述的工业自动化输入/输出I/O模块，其中，每个所述I/O电路板包括以下中的至少一个：AC数字输入电路、AC数字输出电路、DC数字输入电路、DC数字输出电路、模拟输入电路、模拟RTD电路、热电偶电路、模拟输出电路、可寻址远程传感器高速通道(HART)电路。11.一种工业自动化控制系统，包括：工业自动化控制器和通过工...

【专利技术属性】
技术研发人员：特伦斯·S·特诺里奥，
申请(专利权)人：罗克韦尔自动化技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US