用于过程控制网络的可转换I/O信号处理器制造技术

可转换I/O信号处理器可在不同的操作配置之间转换，以用于通过可选类型的电连接器(诸如线缆、接线盒等)将多个现场设备连接到I/O信号处理器。I/O信号处理器包括连接到信号处理器的信号处理模块以及可移除地连接到信号处理模块的接口模块。接口模块包括电连接器，以用于从现场设备接收I/O信号/向现场设备传输I/O信号。接口模块和信号处理模块限定了在电连接器与信号处理器之间延伸的I/O通道。实施例中的接口模块包括使可移除I/O模块能够被插入I/O通道中的I/O模块连接器。入I/O通道中的I/O模块连接器。入I/O通道中的I/O模块连接器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于过程控制网络的可转换I/O信号处理器

技术介绍

[0001]过程控制网络在通过控制器调节和控制工业过程的控制系统的控制下将I/O信号传输到现场设备和从现场设备传输I/O信号。现场设备包括传感器和致动器。传感器将表示过程变量的状态的输入信号传输到控制器，并且致动器从控制器接收输出信号并采取行动以影响过程变量。
[0002]I/O信号可以是模拟信号或数字信号。模拟I/O信号是可变的，其中电压或电流表示过程参数(诸如，流速或阀的期望位置)的幅度。数字I/O信号表示以下两种状态之一：“开/关”、“打开/闭合”等。
[0003]过程控制中使用的数字输出信号的其他类型被用于驱动继电器或对脉冲进行计数。
[0004]来自现场设备的I/O现场布线通常被带到中央位置以便于管理。现场布线可以延伸到布线柜中所包含的接线盒的端子集合。电路(在本文中被称为I/O通道)从每个端子集合延伸并且包括最终被连接到控制系统的转换电路。转换电路在与现场设备兼容的I/O信号与在转换电路和控制系统之间使用的数字数据格式之间进行转换。
[0005]固定模式转换电路在一种类型的I/O信号与数字数据格式之间进行转换。
[0006]可选模式转换电路在不同类型的I/O信号与数字数据格式之间选择性地进行转换。可选模式转换电路允许将不同类型的现场设备连接到接线盒的每个端子集合。
[0007]包括用于与多个现场设备通信的多个转换电路的设备在本文被称为I/O信号处理器。I/O信号处理器可以是控制器的一部分，可以是通过过程控制网络与控制系统通信的总站(head station)的一部分，或者可以是过程控制网络上的使控制系统能够直接与每个现场设备通信(即，每个现场设备都有其自己的网络地址)的网络节点。
[0008]布罗贝克(Brodbeck)等人的转让给申请人并通过引用并入本文的美国专利9,971,727“Universal I/O Signal Interposer System(通用I/O信号插入器系统)”公开了被称为插入器的可移除I/O模块，该插入器可以被插入I/O通道中在端子集合与转换电路之间，以处理I/O信号、对现场设备进行供电、在信号路径中插入熔断器或其他辅助设备(ancillary)、以及其他功能。
[0009]'727专利公开了其中I/O模块附接到底座上承载的连接器的实施例。I/O通道从连接器延伸到线缆连接器半部(half)，使线缆能够将I/O通道承载到控制器上的相匹配的线缆连接器半部。I/O通道从线缆连接器半部延伸到相应的转换电路。
[0010]图20示出了底座B，底座B被设计用于将多至四个现场设备D连接到四个底座I/O通道部分I。底座I/O通道部分包括用于将I/O模块(未示出)可移除地插入到底座I/O通道部分中的I/O模块电连接器M，并且延伸到附接至底座的D
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子插座(D
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sub socket)C。插座与四个底座I/O通道部分并联连接。
[0011]线缆A将I/O通道从D
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子插座C延伸到I/O信号处理器P的D
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子插座。I/O信号处理器将I/O通道延伸到相应的转换电路(未示出)，所述相应的转换电路在I/O信号和由I/O信号处理器使用的数字数据格式之间进行转换。图19中所示的I/O信号处理器形成过程控制器
的一部分。
[0012]底座B可以被设计成容纳不同类型和数量的电连接器，以用于在底座和现场设备之间形成电连接，并用于将I/O通道路径延伸离开现场设备。
[0013]然而，在过程控制行业中，I/O需要接受标准化电气连接。如果被实现，则标准化电气连接将允许在设备的I/O通道路径内将该设备连接和交换到来自不同制造商的过程控制网络。
[0014]然而，标准化电气连接将带来缺点：I/O设计受限于标准化连接的大小和密度限制。附加地，标准化可以将I/O信号转换功能限定为位于与现场电线终端和I/O模块功能分开的模块中。这再次限制了整个解决方案的大小和密度。另一方面，专有的电连接器设计允许制造商为相比于标准化更重视设计、性能和密度这些特性的过程控制网络的那些操作者优化设计、性能和密度。因此，标准化电气连接和专有电气连接这两种选择都将在未来的行业中具有相关性和价值。
[0015]将期望使过程控制网络的操作者能够使用专有电气连接来安装现场设备(这可能比标准化电气连接具有优势)，同时允许操作者稍后更改为使用行业标准化电气连接而无需对过程控制网络进行重大更改，或者如果他们希望在未来更改电气连接，则不会产生大量成本。
[0016]替代地，将期望使过程控制网络的操作者能够使用行业标准化电气连接来安装现场设备，但在未来能够更改到专有电气连接(以节省空间、增加现场设备的数量、或利用专有电气连接的其他优势)。
[0017]因此，将期望提供一种可转换I/O信号处理器，该可转换I/O信号处理器使网络操作者能够在使用专有电气连接将现场设备连接到过程控制网络与随后使用工业标准化电气连接来连接现场设备之间进行转换(或反之亦然)。

技术实现思路

[0018]公开了一种用于过程控制网络的可转换I/O信号处理器，该可转换I/O信号处理器为网络操作者提供了通过可选类型的电连接器(诸如，线缆、接线盒等)在将多个现场设备连接到I/O信号处理之间进行转换的选项。在实施例中，可移除I/O模块可以被插入I/O通道中。
[0019]利用所公开的可转换I/O信号处理器使得过程控制网络的操作者能够使用专有电气连接来安装现场设备，同时使得能够未来转换到标准化电气连接(并且反之亦然)，而无需对过程控制网络进行重大更改，并且不会产生大量成本。
[0020]根据本公开的可转换I/O信号处理器的实施例包括接口模块和信号处理模块。接口模块包括第一底座，以及在第一底座上的一个或多个第一电连接器集合、第二电连接器、和第一I/O通道部分集合。每个第一I/O通道部分包括并被电连接到相应的第一电连接器集合和第二电连接器。
[0021]信号处理模块包括第二底座、信号处理器、在第二底座上的第三电连接器、以及与信号处理器相关联的第二I/O通道部分集合。第二I/O通道部分集合电连接信号处理器和第三电连接器。信号处理器包括在每个第二I/O通道部分中的相应转换电路，该相应转换电路在I/O信号和由过程控制网络使用的数字数据格式之间进行转换。
[0022]第二电连接器和第三电连接器可移除地附接到彼此。第二电连接器和第三电连接器在附接到彼此时将第一I/O通道部分集合中的每个第一I/O通道部分与第二I/O通道部分集合中的相应第二I/O通道部分电连接。
[0023]接口模块可选择性地与信号处理模块附接和拆卸，以使得I/O信号处理器能够在不同的操作配置之间进行转换。
[0024]在I/O信号处理器的实施例中，第一底座包括上表面和相对的下表面。设置的一个或多个第一电连接器集合位于上表面上，并且第二电连接器位于下表面上。
[0025]第二底座包括上表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可转换I/O信号处理器，所述可转换I/O信号处理器用于过程控制网络的现场设备与所述过程控制网络的控制系统之间的通信，所述I/O信号处理包括：接口模块和信号处理模块；所述接口模块包括第一底座、在所述第一底座上的一个或多个第一电连接器集合、第二电连接器和第一I/O通道部分集合，每个第一I/O通道部分包括并且电连接到相应的第一电连接器集合和所述第二电连接器；所述信号处理模块包括第二底座、信号处理器、在所述底座上的第三电连接器、以及与所述信号处理器相关联的第二I/O通道部分集合，所述第二I/O通道部分集合电连接所述信号处理器和所述第三电连接器，所述信号处理器包括在每个第二I/O通道部分中的相应转换电路，所述相应转换电路在I/O信号和由所述过程控制网络使用的数字数据格式之间进行转换；所述第二电连接器和所述第三电连接器能移除地附接到彼此，所述第二电连接器和所述第三电连接器在附接到彼此时将所述第一I/O通道部分集合中的每个第一I/O通道部分与所述第二I/O通道部分的相应第二I/O通道部分电连接；并且所述接口模块能选择性地与所述信号处理模块附接和拆卸，以使得能够在不同的操作配置之间转换所述I/O信号处理器。2.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，所述第一底座包括上表面和相对的下表面，所述一个或多个第一电连接器集合设置在所述上表面上，并且所述第二电连接器设置在所述下表面上；所述第二底座包括上表面，所述第三电连接器设置在所述第二底座的所述上表面上；并且当所述第二电连接器和所述第三电连接器附接到彼此时，所述第一底座的所述下表面被配置成用于覆盖所述第二底座的所述上表面。3.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，所述第一底座是印刷电路板。4.如权利要求3所述的I/O信号处理器，其特征在于，所述印刷电路板至少部分地被框架包围，并且至少一个闩锁钩延伸远离所述框架。5.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，所述第二底座是印刷电路板。6.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，所述第一底座是第一印刷电路板，并且所述第二底座是第二印刷电路板。7.如权利要求6所述的I/O信号处理器，其特征在于，所述第二电连接器和所述第三电连接器中的一者是板对板连接器，并且所述第二电连接器和所述第三电连接器中的另一者包括接触垫。8.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，包括附接到所述第一底座和所述第二底座中的至少一者的支架集合，当所述第二电连接器附接到所述第三电连接器时，所述支架集合将所述第一底座和所述第二底座间隔开。9.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，包括在所述第一底座中的通孔集合，当所述第二电连接器附接到所述第三电连接器时，所述通孔在附接到所述第二底座的螺纹支架上对齐。10.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，所述第一电连接器集合被形成为
能与线缆的对应线缆插座或线缆插头附接的线缆插头或线缆插座。11.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，所述第一电连接器集合被形成为接线盒的端子集合，每个端子集合被配置成用于保持和端接现场设备的现场电线。12.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，所述第一I/O通道部分集合中的每个第一I/O通道部分包括相应的第四电连接器，所述相应的第四电连接器被配置成用于能移除地附接I/O模块，所述I/O模块包括模块I/O通道部分，当所述I/O模块被附接到所述第四连接器时，所述第一I/O通道部分和所述模块I/O通道部分将所述第一电连接器集合与所述第二电连接器电连接。13.如权利要求12所述的I/O信号处理器，其特征在于，包括壳体，所述信号处理模块设置在所述壳体中，所述壳体包括上表面，附接到所述第四连接器的I/O模块被支撑抵靠在所述壳体的所述上表面上。14.如权利要求1所述的I/O信号处理器，其特征在于，包括壳体，所述信...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：菲尼克斯电气开发及制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：