带风扇监测和控制的控制器制造技术

本发明专利技术提供了一种工业自动化控制器。工业自动化控制器包括具有强制对流室的壳体。第一风扇和第二风扇以可释放的方式连接至壳体，并且第一风扇和第二风扇适于引导气流通过强制对流室。第一风扇和第二风扇各自通过相应的第一闩锁系统和第二闩锁系统连接至壳体，其中，第一闩锁系统和第二闩锁系统各自包括主闩锁和辅助闩锁。辅助闩锁在移除并更换风扇期间施加时间延迟，从而促进了风扇与更换风扇的热插拔。后接/先断触点系统设置用于每个风扇，使得风扇在风扇从壳体移除之前以受控方式停机。控制器监测内部温度和风扇速度。控制器基于所监测到的温度和/或风扇速度来处理、记录并报告故障状况。在所监测到的温度超过选定的温度水平的情况下，控制器停机。

【技术实现步骤摘要】
带风扇监测和控制的控制器相关申请的交叉引用本申请要求于2016年11月7日提交的美国临时专利申请NO.62/418,595的优先权和权益，并且所述临时申请的全部公开内容在此通过参引明确地并入本说明书中。
技术介绍
某些工业自动化控制器和其他电子模块利用了高速微处理器(处理器)和其他电子部件，其中，高速微处理器(处理器)和其他电子部件产生的热超过他们使用自然对流气流而能够充分地驱散的热。在这种情况下，控制器必需利用风扇来使强制空气流过处理器所安置的控制器壳体，从而冷却处理器。使用风扇来冷却工业自动化控制器包括如下关于风扇的可靠性方面的缺点：由于风扇发生故障而可能导致控制器发生过热故障、减慢(减速)或停机。因此，在用风扇冷却的工业自动化控制器或其他电子系统中，对风扇进行监测及控制在提供风扇即将发生故障的警告方面以及在一个或更多个风扇发生故障的情况下或者在一个或更多个风扇性能开始降低的情况下在使风扇操作最佳化方面是至关重要的。在于不中断工业自动化控制器的操作的情况下移除并更换风扇的“热插拔”(在电力下移除并插入(RIUP))过程中，已知的系统没有提供用于移除并更换风扇的适合的结构。风扇或其他装置的热插拔存在必需解决的问题，以防止损坏其中装置正被移除并更换的系统，从而确保系统的持续操作和长期的可靠性。在一些情况下，系统没有充足的时间来为将正在被移除并更换的装置移除而作准备，从而可能导致无法调节系统来移除装置。这可能引起非常不期望的预料之外的系统响应。一个重要目标是使工业自动化控制器模块或其他电子控制器模块的产品寿命最大化。因此，期望的是保持控制器的处理器和/或其他电子部件的温度尽可能接近处理器不受热应力的最佳温度。尽管这可以通过使风扇始终以全速运行来实现，但这将会导致风扇的寿命缩短、功耗增大并且噪音增大，因此这不是最佳的解决方案。因此，针对工业自动化控制器系统和方法，确定需要通过风扇监测及控制来提供风扇即将发生故障的警告以及在一个或更多个风扇发生故障或者在一个或更多个风扇性能开始降低的情况下使风扇操作最佳化。还确定需要在热插拔操作中可以移除并更换风扇——移除并更换风扇被严格控制以防止不期望的系统响应——的这种系统。还发现需要新的且改进的风扇控制解决方案来实现所需的冷却，同时使风扇的寿命最大化、减小功耗和噪音，并且在控制器模块不停机的情况下有助于在需要时对风扇的维修和更换。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，工业自动化控制器包括壳体，壳体包括强制对流室。处理器位于壳体中。风扇模块以可释放的方式连接至壳体，并且风扇模块与强制对流室操作性地相关联，使得风扇模块适于引导气流通过强制对流室。闩锁系统将风扇模块以可释放的方式连接至壳体。闩锁系统包括：(i)主闩锁，主闩锁将风扇模块以风扇模块的操作性安装位置接合至壳体；和(ii)辅助闩锁，辅助闩锁将风扇模块以风扇模块的中间位置接合至壳体。风扇模块能够仅通过使主闩锁断开接合而选择性地从风扇模块相对于壳体操作性地定位的操作性安装位置移动至中间位置。风扇模块能够仅通过使辅助闩锁断开接合而从中间位置移动至风扇模块能够与壳体手动地分开的打开位置。根据本专利技术的另一方面，工业自动化控制器还包括风扇接口印刷电路板组件，其中，风扇接口印刷电路板组件连接至壳体并且包括多个主电触点。风扇接口印刷电路板组件以可操作的方式连接至处理器。多个风扇模块触点连接至风扇模块。当风扇模块位于其操作性安装位置时，主触点与风扇模块触点相应地电配合并且接合风扇模块触点，以将风扇模块电连接至风扇接口印刷电路板。主触点中的至少一个主触点及其相应的配合风扇模块触点配置为后接/先断触点对，使得当风扇模块相对于壳体从风扇模块的操作性安装位置运动至风扇模块的中间位置时，后接/先断触点对断开电连接，而其他风扇模块触点保持电连接至其相应的配合主触点，由此，后接/先断触点对的断开连接向处理器提供风扇模块已从其操作安装位置移动至其中间位置的输入。根据本专利技术的又一方面，工业自动化控制器包括壳体，壳体包括强制对流室。处理器位于壳体中。第一风扇和第二风扇以可释放的方式连接至壳体，并且第一风扇和第二风扇与强制对流室操作性地相关联，使得第一风扇和第二风扇适于引导气流通过强制对流室。第一风扇和第二风扇通过相应的第一闩锁系统和第二闩锁系统连接至壳体。第一闩锁系统和第二闩锁系统中的每一者均包括：(i)主闩锁，主闩锁将风扇以风扇的操作性安装位置接合至壳体；和(ii)辅助闩锁，辅助闩锁将风扇以风扇的中间位置接合至壳体。第一风扇和第二风扇中的每一者均能够仅通过使与其相应的主闩锁断开接合而选择性地从风扇相对于壳体操作性地定位的操作性安装位置移动至中间位置。第一风扇和第二风扇中的每一者均能够仅通过使与其相应的辅助闩锁断开接合而从中间位置移动至风扇能够与壳体手动地分开的打开位置。根据本专利技术的再一方面，操作工业自动化控制器的方法包括：监测引导强制气流通过壳体中的室的至少第一风扇和第二风扇的风扇速度，并且监测壳体的室中的温度。该方法包括以下各者中的至少一者：(i)在第一风扇和第二风扇中的至少一者的速度低于选定值的情况下，处理较小的风扇速度故障；(ii)在室中的温度超过选定的最大值的情况下，处理较大的温度故障并将控制器停机。附图说明图1示出了根据本专利技术的实施方式的电子模块比如工业自动化控制器模块或其他控制器模块；图2是图1的控制器模块的截面图；图3示出了壳体的面板部分被移除的控制器C，并且示出了位于完全安装(接合或关闭)的、操作性位置的风扇模块；图3A是图3的细节部分A的大倍数放大图；图4类似于图3，但示出了下述上风扇模块：所述上风扇模块位于其打开或断开接合位置以将风扇模块从控制器壳体物理地移除或将风扇模块安装至控制器壳体；图4A是图4的细节部分A的大倍数放大图；图5也对应于图3，但示出了下述上风扇模块：所述上风扇模块位于上风扇模块的如由根据本专利技术的辅助闩锁提供的、相对于壳体的中间位置；图5A是图5的部分A的大倍数放大细节视图；图6是示出了根据本专利技术本身的风扇模块的等距视图；图6A是图6的风扇模块的局部放大图；图7提供了根据本专利技术的一个实施方式的包括风扇控制连接器的控制器模块的风扇印刷电路板部分的局部等距视图；图8是图6的风扇模块的与图7的连接器选择性地配合的接触式印刷电路板部分的等距视图；图9是示出了根据本专利技术的一个实施方式的风扇模块移除过程的流程图；图10是示出了根据本专利技术的实施方式的具有温度监测的风扇控制方法的流程图；图11是示出根据本专利技术的实施方式的具有风扇速度监测的风扇控制方法的流程图。具体实施方式图1和图2示出了根据本专利技术的实施方式的连接至DIN导轨D的电子模块C。如本文中所示，电子模块C包括工业自动化控制器(“控制器”)，该控制器包括引导气流通过限定在壳体H中的强制对流室FC的至少一个风扇。在所示的实施方式中，控制器C包括引导气流FX通过强制对流室FC并且通过限定在壳体H中的槽S以将位于控制器壳体H的内部空间内的电子部件和其他部件冷却的第一或上(排气)风扇模块或风扇F1和第二或下(进气)风扇模块或风扇F2。第一风扇F1和第二风扇F2可以具有相同的物理结构，但操作成使空气沿相同的方向移动通过壳体H，其中，第一(上)风扇F1操作成排放空气而第二(下)风本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业自动化控制器，包括：壳体，所述壳体包括强制对流室；处理器；风扇模块，所述风扇模块以可释放的方式连接至所述壳体并且与所述强制对流室操作性地相关联，使得所述风扇模块适于引导气流通过所述强制对流室；闩锁系统，所述闩锁系统将所述风扇模块以可释放的方式连接至所述壳体，所述闩锁系统包括：(i)主闩锁，所述主闩锁将所述风扇模块以所述风扇模块的操作性安装位置接合至所述壳体；和(ii)辅助闩锁，所述辅助闩锁将所述风扇模块以所述风扇模块的中间位置接合至所述壳体；其中，所述风扇模块能够仅通过使所述主闩锁断开接合而选择性地从所述风扇模块相对于所述壳体操作性地定位的所述操作性安装位置移动至所述中间位置，并且其中，所述风扇模块能够仅通过使所述辅助闩锁断开接合而从所述中间位置移动至所述风扇模块能够与所述壳体手动地分开的打开位置。

【技术特征摘要】
2016.11.07 US 62/418,595;2017.09.29 US 15/720,6411.一种工业自动化控制器，包括：壳体，所述壳体包括强制对流室；处理器；风扇模块，所述风扇模块以可释放的方式连接至所述壳体并且与所述强制对流室操作性地相关联，使得所述风扇模块适于引导气流通过所述强制对流室；闩锁系统，所述闩锁系统将所述风扇模块以可释放的方式连接至所述壳体，所述闩锁系统包括：(i)主闩锁，所述主闩锁将所述风扇模块以所述风扇模块的操作性安装位置接合至所述壳体；和(ii)辅助闩锁，所述辅助闩锁将所述风扇模块以所述风扇模块的中间位置接合至所述壳体；其中，所述风扇模块能够仅通过使所述主闩锁断开接合而选择性地从所述风扇模块相对于所述壳体操作性地定位的所述操作性安装位置移动至所述中间位置，并且其中，所述风扇模块能够仅通过使所述辅助闩锁断开接合而从所述中间位置移动至所述风扇模块能够与所述壳体手动地分开的打开位置。2.根据权利要求1所述的工业自动化控制器，还包括：风扇接口印刷电路板组件，所述风扇接口印刷电路板组件连接至所述壳体并且包括多个主电触点，所述风扇接口印刷电路板组件以可操作的方式连接至所述处理器；多个风扇模块触点，所述多个风扇模块触点连接至所述风扇模块；其中，当所述风扇模块位于其操作性安装位置时，所述主触点与所述风扇模块触点相应地电配合并且接合所述风扇模块触点，以将所述风扇模块电连接至所述风扇接口印刷电路板；并且，其中，所述主触点中的至少一个主触点及其相应的配合风扇模块触点配置为后接/先断触点对，使得在所述风扇模块相对于所述壳体从所述风扇模块的操作性安装位置运动至所述风扇模块的中间位置时，所述后接/先断触点对断开电连接，而其他风扇模块触点保持电连接至所述其他风扇模块触点的相应的配合主触点，由此，所述后接/先断触点对的断开连接向所述处理器提供所述风扇模块已从其操作性安装位置移动至其中间位置的输入。3.根据权利要求2所述的工业自动化控制器，其中，当所述后接/先断触点对断开连接时，所述风扇模块与其操作性电压源断开连接，并且同时所述辅助闩锁接合并防止所述风扇模块从所述中间位置向所述打开位置运动。4.根据权利要求3所述的工业自动化控制器，其中，所述风扇模块触点设置在连接至所述风扇模块的接触式印刷电路板上，并且其中，所述后接/先断触点对中的所述风扇模块触点的长度与其他风扇模块触点的长度相比是不同的。5.根据权利要求1所述的工业自动化控制器，其中，所述主闩锁包括连接至所述风扇模块的弹性主闩锁臂和连接至所述壳体的配合主卡扣件，其中，当所述风扇模块位于其操作性安装位置时，所述主闩锁臂接合所述主卡扣件，并且所述主闩锁臂能够选择性地弹性偏转以使所述主闩锁臂与所述主卡扣件断开接合。6.根据权利要求5所述的工业自动化控制器，其中，所述辅助闩锁包括连接至所述风扇模块的辅助闩锁臂和连接至所述壳体的配合辅助卡扣件，其中，当所述风扇模块位于其中间位置时，所述辅助闩锁臂接合所述辅助卡扣件，并且所述辅助闩锁臂能够择性地弹性偏转以使所述辅助闩锁臂与所述辅助卡扣件断开接合。7.根据权利要求6所述的工业自动化控制器，还包括连接至所述壳体的风扇接口印刷电路板组件，其中，所述辅助卡扣件连接至所述风扇接口印刷...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·S·巴兰，贾森·N·肖，加里·D·多森，布鲁斯·J·穆尔，米兰·斯沃博达，帕维尔·伊哈，约翰·C·劳尔，基思·O·沙图拉，
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