具有可热插拔I/O单元的灵活可扩展自动化装置制造方法及图纸

本发明专利技术关于灵活可扩展自动化装置，具有主控制单元，还具有至少两个I/O单元，I/O单元经由I/O总线而连接到主控制单元并彼此连接，I/O总线根据菊花链技术进行工作，其中I/O总线具有总线信号线和菊花链控制线，其中每个I/O单元具有菊花链控制IN端口以及菊花链控制OUT端口，菊花链控制IN端口配置成接收菊花链控制信号作为菊花链控制IN信号，菊花链控制OUT端口配置成将菊花链控制信号作为菊花链控制OUT信号传递到下一相邻I/O单元。每个I/O单元具有I/O模块载体和可插入且可拔出的I/O模块，其中菊花链控制IN端口和菊花链控制OUT端口是I/O模块载体的一部分，并且每个I/O模块载体具有热插拔控制单元，热插拔控制单元配置成在拔出的I/O模块的情况下自动桥接中断的菊花链。

Flexible and Extensible Automation Device with Hot-pluggable I/O Unit

【技术实现步骤摘要】
具有可热插拔I/O单元的灵活可扩展自动化装置
本专利技术关于一种灵活可扩展自动化装置，根据权利要求1的前序部分，其具有主控制单元，还具有至少两个I/O单元，所述I/O单元经由I/O总线而被连接到主控制单元并彼此连接，所述I/O总线根据菊花链技术（daisy-chaintechnique）进行工作，其中I/O总线具有总线信号线和菊花链控制线，其中每个I/O单元具有菊花链控制IN端口和菊花链控制OUT端口，所述菊花链控制IN端口被配置成接收菊花链控制信号作为菊花链控制IN信号，所述菊花链控制OUT端口被配置成向下一相邻I/O单元传递菊花链控制信号作为菊花链控制OUT信号。
技术介绍
灵活可扩展自动化系统也称为可编程逻辑控制系统或简称为PLC系统。它们可适于各种各样的自动化任务，并且例如被用于工业自动化
中以及被用于开关和控制
中。PLC系统通常以模块化形式来构造，其具有中央子部件（也称为包括PLC控制器的主控制单元），还具有通信耦合器和扩展模块（例如输入/输出单元，或者简称为I/O单元）。PLC系统的上下文中的I/O单元是使得PLC控制器能够接收来自真实世界现场装置（例如传感器、开关或编码器等）的信号的单元以用于解译这些真实世界现场装置，并且还使得PLC控制器能够实现对真实世界控制元件或致动器（例如螺线管、阀、马达等）的控制。这通常称为输入/输出或I/O能力。模块化PLC系统使用单独的I/O单元来提供定制的I/O能力。PLC系统的I/O单元有两种基本种类：数字的或模拟的。在模块化PLC系统中，I/O模块通过I/O总线以链的形式而被连接到主控制单元并被彼此连接。这意味着，I/O模块中的第一个在其输入侧上被连接到主控制单元的输出侧，并且在其输出侧上被连接到下一相邻I/O单元的输入侧，并且第二个I/O单元在其输入侧与第一个I/O单元的输出侧相连接，并且在其输出侧与下一相邻I/O单元的输入侧相连接，等等。在DE102008064A1中示出了这种PLC系统的示例。这种I/O总线的示范性示例是所谓的串行外围接口总线，简称为SPI总线，其已被设计成根据主从原理来连接电子电路。I/O总线受I/O总线主控器（I/O-busmaster）所控制，所述I/O总线主控器可能位于主控制单元中。I/O总线根据菊花链技术来工作。正如在电气工程中已知的，菊花链是一种布线方案，其中多个装置按序而被布线在一起。灵活可扩展自动化系统中的菊花链I/O总线由在菊花链控制线上传送的菊花链控制信号来补充。邻接于主控制单元的第一个I/O单元获得菊花链控制信号作为菊花链控制IN信号，连同在总线信号线上传送的信息信号的电报字节。在处理电报之后，第一个I/O单元将菊花链控制信号设置为菊花链控制OUT信号，以指示下一个要被寻址的I/O单元。因此，将电报字节从菊花链的一个成员按序传输到下一个成员。如果链中的一个I/O单元是不可用的，则是因为它已被拔掉，或是因为它是错误的或有缺陷的，因此菊花链被中断，并且不再可能与菊花链的相邻成员进行通信。此外，在已知的菊花链I/O单元布置中，交换I/O单元的功能部分需要下电（powerdown）和系统复位，这既耗时又费力。因此，本专利技术的目的是提供一种灵活可扩展自动化装置，其中在拔出I/O单元时，菊花链将被自动关闭，并且其中在没有系统复位或下电的情况下，I/O单元的功能部分的交换是可能的。在没有系统复位或下电的情况下交换I/O单元的功能部分也被称为热插拔功能性。因此，要由本专利技术所解决的问题也可以被描述为提供一种具有可热插拔I/O单元的灵活可扩展自动化装置。
技术实现思路
根据本专利技术，通过具有权利要求1的特征的灵活可扩展自动化装置来实现所述目的。因此，根据本专利技术，每个I/O单元具有I/O模块载体以及可插入且可拔出的I/O模块，其中菊花链控制IN端口和菊花链控制OUT端口是I/O模块载体的一部分，并且每个I/O模块载体具有热插拔控制单元，所述热插拔控制单元被配置成在拔出I/O模块的情况下桥接中断的菊花链。根据本专利技术，I/O单元具有I/O模块载体作为承载菊花链控制IN端口和菊花链控制OUT端口的一部分，并且这些是由菊花链中的I/O总线线所连接的部分，其中主控制单元位于链的一端。I/O单元的I/O功能部分被集中在I/O模块中，所述I/O模块可被插入和拔出I/O模块载体。根据本专利技术，I/O模块载体不仅是无源组件，而且具有采用热插拔控制单元的形式的有源组件。热插拔控制单元被实现为电子电路，并且它可以包括具有合适外围电路的微控制器，或者它可以是ASIC或诸如此类。根据本专利技术，在拔出的I/O模块的情况下，热插拔控制单元自动桥接中断的菊花链。热插拔控制单元能够控制菊花链控制OUT信号。在拔出或错误的I/O模块的情况下，热插拔控制单元自动接管菊花链控制OUT信号的控制。因此，本专利技术提供了一种灵活可扩展自动化装置，其确保在没有操作员交互的情况下，并且在没有下电或系统复位的情况下，在拔出I/O模块后，中断的菊花链被立即关闭。根据有利的实施例，热插拔控制单元还能够以像如I/O模块的类似方式与I/O总线主控器进行通信。根据有利的实施例，I/O模块载体具有配备有用于夹住来自和去往现场装置的I/O信号线的终端夹具的夹具段。I/O模块载体还具有至少一个连接器，其被配置成连接要被插入到I/O模块载体上的I/O模块的插头。因此，I/O模块可以通过插入和拔出而容易被交换。根据有利的实施例，热插拔控制单元被配置成根据I/O模块信号状态将状态信息发送到I/O总线主控器。根据有利的实施例，每个I/O模块被配置成从菊花链控制IN端口接收菊花链控制信号作为菊花链控制IN信号，并将菊花链控制信号作为菊花链控制OUT信号传递到菊花链控制OUT端口，以及热插拔控制单元被配置成从菊花链控制IN端口接收菊花链控制IN信号，并从I/O模块接收菊花链控制OUT信号，并且被进一步配置成在不存在来自I/O模块的菊花链控制OUT信号的情况下，生成菊花链控制OUT信号并将菊花链控制OUT信号传递到菊花链控制OUT端口。附图说明现在将参照附图更详细地解释本专利技术，所述附图示出本专利技术的示范性实施例。在附图中，图1示意性且示范性地示出了根据本专利技术的灵活可扩展自动化装置，图2示意性且示范性地示出了要在图1的灵活可扩展自动化装置中使用的I/O单元。具体实施方式如图1中所示的灵活可扩展自动化装置1是PLC（可编程逻辑控制）系统。它由主控制单元2构成，主控制单元2至少包括PLC控制器，并且主控制单元2可以包括另外的功能单元，例如用于与上级和/或下级通信网络（例如任何种类的串行或并行通信总线、现场总线、或以太网、或到上级DCS系统或到操作员控制设备的无线通信链路、或因特网）进行通信的通信耦合器。它还可以包括带有终端夹具的内置I/O功能单元，以接收来自真实世界现场装置的信号线。为了增强I/O能力，灵活可扩展自动化系统1具有多个附加I/O单元3、4、5。使用与菊花链技术一起工作的I/O总线，这些多个附加I/O单元3、4、5在菊花链配置中至少以信号方式来连接。在此处示出的示例中，I/O总线是SPI总线，但是它可以是使用菊花链技术的任何I/O总线（通用的或专用的）。I/O总线6受位于主控制单元2中的I/O总线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灵活可扩展自动化装置（1），具有主控制单元（2），还具有至少两个I/O单元（3，4，5），所述I/O单元（3，4，5）经由I/O总线（6）而被连接到所述主控制单元（2）并彼此连接，所述I/O总线（6）根据菊花链技术进行工作，其中所述I/O总线（6）具有总线信号线（7）和菊花链控制线（8），其中每个I/O单元（3，4）具有菊花链控制IN端口（21）以及菊花链控制OUT端口（23），所述菊花链控制IN端口（21）被配置成接收菊花链控制信号作为菊花链控制IN信号（24），所述菊花链控制OUT端口（23）被配置成将所述菊花链控制信号作为菊花链控制OUT信号（25）传递到下一相邻I/O单元，其特征在于，每个I/O单元（3，4）具有I/O模块载体（9）和可插入且可拔出的I/O模块（10），其中所述菊花链控制IN端口（21）和所述菊花链控制OUT端口（23）是所述I/O模块载体（9）的一部分，并且每个I/O模块载体（9）具有热插拔控制单元（19），所述热插拔控制单元（19）被配置成在拔出的I/O模块（10）的情况下自动桥接中断的菊花链。

【技术特征摘要】
2018.02.05 EP 18155052.6;2018.02.22 EP 18158060.61.一种灵活可扩展自动化装置（1），具有主控制单元（2），还具有至少两个I/O单元（3，4，5），所述I/O单元（3，4，5）经由I/O总线（6）而被连接到所述主控制单元（2）并彼此连接，所述I/O总线（6）根据菊花链技术进行工作，其中所述I/O总线（6）具有总线信号线（7）和菊花链控制线（8），其中每个I/O单元（3，4）具有菊花链控制IN端口（21）以及菊花链控制OUT端口（23），所述菊花链控制IN端口（21）被配置成接收菊花链控制信号作为菊花链控制IN信号（24），所述菊花链控制OUT端口（23）被配置成将所述菊花链控制信号作为菊花链控制OUT信号（25）传递到下一相邻I/O单元，其特征在于，每个I/O单元（3，4）具有I/O模块载体（9）和可插入且可拔出的I/O模块（10），其中所述菊花链控制IN端口（21）和所述菊花链控制OUT端口（23）是所述I/O模块载体（9）的一部分，并且每个I/O模块载体（9）具有热插拔控制单元（19），所述热插拔控制单元（19）被配置成在拔出的I/O模块（10）的情况下自动桥接中断的菊花链。2.根据权利要求1所述的灵活可扩展自动化装置（1），其中所述热插拔控制单元（19）被实现为包括微控制器的电子电路。3.根据权利要求1所述的灵活可扩展自动化装置（1），其中所述热插拔控制单元（19）被配置成能够像如I/O模块（10）以类似的方式与所述I/O总线主控器进行通信。4.根据权利要求1所述的灵活可扩展自动化装置（1），其中所述I/O模块载体（9）具有配备有终端夹具（14）的夹具段（13），所述终端夹具（14）用于夹住来自和去往现场装置（16）的I/O信号线（15），并且还具有至少一个连接器（12），所述至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：T卡尔布，A贝拉特雷切，JA萨拉斯桑切斯，S豪格，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH