專利名稱：使用遠程智能設(shè)備對執(zhí)行器-傳感器接口兼容設(shè)備的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及執(zhí)行器-傳感器接口 (AS-I， actuator-sensor-interface)兼容設(shè)備 的控制。更具體地，本發(fā)明涉及用于使用遠程智能設(shè)備對執(zhí)行器傳感器接口 (AS-I)兼容設(shè) 備進行控制的通信網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
在電氣控制系統(tǒng)中，需要提供諸如電磁接觸器之類的各種控制部件的狀態(tài)信息。 例如，系統(tǒng)控制器需要知道電磁接觸器是在正常條件還是在異常條件下進行工作，例如在 電流過載條件期間進行工作。在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中，位于電磁接觸器處的本地設(shè)備(即，從 屬設(shè)備)配備有智能(intelligence)來確定電磁接觸器的操作狀態(tài)，并且向遠程監(jiān)視設(shè)備 (即，主設(shè)備)報告該信息。在包括各種控制部件的控制系統(tǒng)中，為每個本地設(shè)備配備所必 須的智能的工作會增加制造成本。因此，需要提供一種具有遠程集中式智能設(shè)備(即，主設(shè) 備)的系統(tǒng)，其能夠確定諸如機電設(shè)備之類的設(shè)備的操作狀態(tài)，并監(jiān)視和控制該設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實施例提供了一種通信網(wǎng)絡(luò)，其包括主設(shè)備、執(zhí)行器-傳感器接 口 (AS-I)通信總線、被配置為要受監(jiān)視和控制的設(shè)備以及經(jīng)由所述AS-I通信總線與主設(shè) 備進行通信的從屬設(shè)備。被配置為要受監(jiān)視和控制的設(shè)備可操作地連接到所述從屬設(shè)備， 并且所述從屬設(shè)備被配置為經(jīng)由AS-I通信總線從主設(shè)備接收命令，并且執(zhí)行所述命令以 控制所述設(shè)備。 本發(fā)明的其他示例性實施例提供了一種用于經(jīng)由AS-I通信網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的系統(tǒng) 和方法。 附加的特征和優(yōu)點通過本發(fā)明的示例性實施例的技術(shù)予以實現(xiàn)。本發(fā)明的其他實 施例和方面在此詳細描述并被視為是所要求保護的發(fā)明的一部分。為了更好的理解具有其 優(yōu)勢和特征的本發(fā)明，參考該說明和附圖。


圖1是能夠在本發(fā)明的實施例內(nèi)實施的AS-I通信網(wǎng)絡(luò)的框圖。 圖2是能夠在本發(fā)明的可替換實施例內(nèi)實施的AS-I通信網(wǎng)絡(luò)的框圖。 圖3是能夠在本發(fā)明的可替換實施例內(nèi)實施的AS-I通信模塊和電磁接觸器的示圖。 圖4是如在能夠在本發(fā)明的實施例內(nèi)實施的圖3中所示的AS-I通信模塊和電磁 接觸器之間的連接的示圖。 圖5是如在圖4中所示的電磁接觸器所取的部分截面圖。 圖6是能夠在本發(fā)明的實施例內(nèi)實施的AS-I通信模塊和AS-I主設(shè)備的框圖。
圖7是能夠在本發(fā)明的可替換實施例內(nèi)實施的AS-I通信網(wǎng)絡(luò)的AS-I主設(shè)備所采用的操作表。 圖8是能夠在本發(fā)明的實施例內(nèi)實施的包括AS-I通信網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)的框圖。
圖9是圖示經(jīng)由能夠在本發(fā)明的實施例內(nèi)實施的AS-I通信網(wǎng)絡(luò)控制AS-I兼容設(shè) 備的方法的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在對附圖進行更為詳細的描述，從圖1中可看到，具有AS-I通信網(wǎng)絡(luò)l，其包括 遠程智能設(shè)備(B卩，主設(shè)備2)，經(jīng)由AS-I通信總線4與主設(shè)備2進行通信的AS-I通信模 塊(即，從屬設(shè)備3)。例如，AS-I通信網(wǎng)絡(luò)1進一步包括經(jīng)由轉(zhuǎn)換器6連接到主設(shè)備2的 顯示單元5。 圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個示例性實施例的AS-I通信網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示，AS-I通 信網(wǎng)絡(luò)1包括與一個主設(shè)備2進行通信的多個從屬設(shè)備3。從屬設(shè)備3的數(shù)目可以有所變 化，在實施例中，每個主設(shè)備2的從屬設(shè)備最多達62個。然而，由于從屬設(shè)備的最大數(shù)目是 依賴于設(shè)計的，所以將要意識到的是，本發(fā)明的范圍并不局限于特定的最大數(shù)目。AS-I通信 網(wǎng)絡(luò)1進一步包括受到監(jiān)視和控制的設(shè)備，例如可操作地連接到從屬設(shè)備3的電磁接觸器 (例如，如圖3和4所示)。從屬設(shè)備3被配置為經(jīng)由AS-I通信總線4從主設(shè)備2接收命 令，并且執(zhí)行所述命令以控制該設(shè)備?，F(xiàn)在將參考圖3和4對該設(shè)備和從屬設(shè)備3之間的 連接進行描述。 如圖3所示，在本發(fā)明的一個實施例中，從屬設(shè)備3與諸如電磁接觸器8之類的設(shè) 備進行連接。本發(fā)明并不局限于被應(yīng)用于電磁接觸器，并且可以使用任何適當?shù)腁S-I兼容 設(shè)備，例如過載繼電器。例如，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述設(shè)備是電氣設(shè)備、機電設(shè)備 或電磁設(shè)備之一。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的從屬設(shè)備3包括多個掛鉤(hook)9 和AS-I鎖閂(latch) 10。從屬設(shè)備3經(jīng)由掛鉤9與電磁接觸器8進行連接，所述掛鉤9插 入電磁接觸器8的凹槽11中。從屬設(shè)備3的AS-I鎖閂10插入電磁接觸器8的可移動觸 頭載體(contact carrier) 12的槽中。以下參考圖5來描述與可移動觸頭載體12相關(guān)的 其他細節(jié)。 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖示電磁接觸器8的可移動觸頭載體12的部分 截面圖。如圖5所示，可移動觸頭載體12包括每個柱體(pole)(例如，用于三相設(shè)備的三 個柱體)中的觸頭開口 13，在其中定位有可移動觸頭14，并且通過彈簧15相對于開口 13 的下邊緣偏移。當處于閉合位置時，可移動觸頭14與固定觸頭17(如圖3所示)對齊?？?移動觸頭載體12附接到可移動電樞(armature) 18，所述可移動電樞18通過線圈20的激發(fā) 而與固定核19協(xié)同操作，該線圈20產(chǎn)生通過固定核19和可移動電樞18并穿過空氣間隙 的磁通量。彈簧16使得可移動電樞18和可移動觸頭載體12遠離固定核19發(fā)生偏移，而 受激發(fā)的線圈20使得可移動觸頭載體12向固定核19發(fā)生偏移，由此使可移動觸頭14和 固定觸頭17之間的接觸接上或者分開。 圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的主設(shè)備2和從屬設(shè)備3的框圖。如圖6 所示，主設(shè)備2包括主處理器40 (隨后參考圖7進行描述)。從屬設(shè)備3包括傳感器21、執(zhí) 行器22以及響應(yīng)于計算機可執(zhí)行指令在傳感器21、執(zhí)行器22和主設(shè)備2之間建立通信信 道的從屬處理器23，諸如專用集成電路(ASIC)。根據(jù)示例性實施例，從屬設(shè)備3被配置為
4經(jīng)由AS-I通信總線4從主設(shè)備2接收命令，并且基于從主設(shè)備2接收的命令控制電磁接觸 器8。因此，主設(shè)備2經(jīng)由AS-I通信總線4向從屬設(shè)備3發(fā)送命令以開啟電磁接觸器8。從 屬設(shè)備3接收來自主設(shè)備2的命令并且激發(fā)執(zhí)行器22來啟動電磁接觸器8。隨后將參考圖 7-9對通信系統(tǒng)的控制方面進行討論。 根據(jù)示例性實施例，執(zhí)行器22是功率繼電器，其閉合以將主功率(未示出)連接 到電磁接觸器8的線圈20以使得電磁接觸器8的可移動觸頭載體12移動到激發(fā)位置中， 并繼而閉合電磁接觸器8的可移動觸頭14。根據(jù)示例性實施例，傳感器14感測表示可移動 觸頭載體12的移動的信號?？商鎿Q地，根據(jù)另一示例性實施例，傳感器14例如可以感測諸 如電磁接觸器8的電壓、電流、壓力或溫度之類的其他參數(shù)。從屬設(shè)備3向主設(shè)備2發(fā)送指 示可移動觸頭載體12是否已移動的所感測信號。根據(jù)當前的示例性實施例，傳感器14是 光學傳感器。然而，本發(fā)明并不局限于此，并且可以使用適于這里所公開的用途的任何測量 設(shè)備。此外，傳感器14所檢測的信號可以是流檢測信號，或者任何類型的換能器信號(例 如，數(shù)字信號)?；趶膹膶僭O(shè)備3接收的信號，主設(shè)備2使用以下將參考圖7進行描述的 算法來識別電磁接觸器8的操作狀態(tài)。 例如，圖7是主設(shè)備2所使用的用于檢測電磁接觸器8的操作狀態(tài)的操作表。根 據(jù)示例性實施例，主設(shè)備2包括主處理器40 (如圖6所示)，其利用與操作表24相對應(yīng)的算 法來基于所感測的信號確定電磁接觸器8的操作狀態(tài)。也就是說，操作表24包括用來確定 電磁接觸器8的操作狀態(tài)的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，操作表24的參數(shù)可根據(jù)主設(shè)備2正監(jiān)視和 控制的設(shè)備的類型而變化。根據(jù)一個實施例，主設(shè)備2基于從從屬設(shè)備3接收的感測信號 來識別電磁接觸器8的操作狀態(tài)。 如圖7所示，根據(jù)示例性實施例，電磁接觸器8的操作狀態(tài)是正常狀態(tài)、異常閉合 狀態(tài)和異常打開狀態(tài)之一，所述異常閉合狀態(tài)諸如電磁接觸器8在被假定是打開時其閉合 的觸頭焊接狀態(tài)，所述異常打開狀態(tài)諸如電磁接觸器8在被假定是閉合時其打開的線圈燒 毀狀態(tài)。當功率繼電器22處于關(guān)閉狀態(tài)時，傳感器21感測到可移動觸頭載體12的移動 (例如，打開動作)，并且觸頭14打開，主設(shè)備2確定電磁接觸器8在正常狀態(tài)下運行。此 外，當功率繼電器22被啟動(S卩，處于開啟狀態(tài))，并且傳感器21感測到可移動觸頭載體 12的移動中斷而且觸頭14閉合時，主設(shè)備2確定電磁接觸器8在正常狀態(tài)下運行。
另一方面，當功率繼電器22處于關(guān)閉狀態(tài)，并且傳感器21感測到可移動觸頭載體 12的移動中斷而且觸頭14閉合時，主設(shè)備2確定電磁接觸器8處于異常閉合狀態(tài)下。當功 率繼電器22被啟動并且傳感器在ON命令已經(jīng)發(fā)出后的預(yù)定時間內(nèi)沒有感測到可移動觸頭 載體12的移動有所變化，而且觸頭14打開時，從屬設(shè)備3將信號發(fā)送回主設(shè)備2并且主設(shè) 備2確定電磁接觸器8處于異常打開狀態(tài)下，并且認為電磁接觸器8無法運行。根據(jù)示例 性實施例，當主設(shè)備2確定電磁接觸器處于異常打開狀態(tài)時，主設(shè)備2迅速(例如約10毫 秒內(nèi))將信號發(fā)送回功率繼電器22以便功率繼電器22進入關(guān)閉狀態(tài)，以便保護電磁接觸 器8的線圈20。也就是說，如果在規(guī)定時間段內(nèi)沒有感測到電磁接觸器8的可移動觸頭載 體12的移動，則中止向線圈20的供給。 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，主設(shè)備2所確定的電磁接觸器8的操作狀態(tài)被顯示 在顯示單元15(如圖l和2所描繪的)上以便用戶查看。 根據(jù)另一示例性實施例，如圖8所示，AS-I通信網(wǎng)絡(luò)1為通信系統(tǒng)的子系統(tǒng)。例如，根據(jù)示例性實施例，通信系統(tǒng)100可以是監(jiān)查控制和數(shù)據(jù)獲取通信系統(tǒng)。如圖7所示， 通信系統(tǒng)100包括處于辦公室級(level)的個人計算機(PC)25，其與處于廠級的以太網(wǎng)/ 網(wǎng)關(guān)26、PLC 27和PC 28相接口。此外，廠級與分布式控制級相接口 ，所述分布式控制級包 括根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的AS-I通信網(wǎng)絡(luò)1以及與控制閥30和單元(cell) 32進行通 信的網(wǎng)關(guān)29。如圖8所示，AS-I通信網(wǎng)絡(luò)1包括多個主設(shè)備2以及與各個主設(shè)備2進行通 信的多個從屬設(shè)備3。 圖9是圖示依據(jù)本發(fā)明示例性實施例的經(jīng)由AS-I通信網(wǎng)絡(luò)對AS-I兼容設(shè)備進行 控制的方法的流程圖。如圖9所示，在操作200，主設(shè)備經(jīng)由AS-I總線向從屬設(shè)備發(fā)送命令 以開啟該設(shè)備。過程從操作200進行至操作202，在操作202，從屬設(shè)備從主設(shè)備接收命令 并處理所述命令，并且激發(fā)執(zhí)行器以開啟該設(shè)備。過程從操作202開始進行行至操作204， 在操作204，從屬設(shè)備的傳感器感測表示所述設(shè)備的參數(shù)的信號。例如，如果所述設(shè)備是電 磁接觸器，則所述傳感器感測所述電磁接觸器的可移動觸頭載體的移動。過程從操作204 進行至操作206，在操作206，主設(shè)備識別所述設(shè)備的操作狀態(tài)并基于所識別的操作狀態(tài)來 控制所述設(shè)備。例如，如果主設(shè)備確定所述設(shè)備處于異常操作狀態(tài)，則主設(shè)備將信號發(fā)送回 從屬設(shè)備以解除執(zhí)行器的激發(fā)，由此解除所述設(shè)備的激發(fā)。例如，當所述設(shè)備為電磁接觸器 時，如果主設(shè)備確定所述電磁接觸器處于異常閉合狀態(tài)(例如，觸頭焊接狀態(tài))或異常打開 狀態(tài)(例如，線圈燒毀狀態(tài))，則主設(shè)備將信號發(fā)送回從屬設(shè)備以解除執(zhí)行器的激發(fā)，由此 解除對所述電磁接觸器的激發(fā)。過程從操作206進行至操作208，在操作208，經(jīng)由顯示單 元顯示所述設(shè)備的操作狀態(tài)。 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述主設(shè)備能夠確定AS-I兼容設(shè)備的操作狀態(tài)(例 如，所述AS-I兼容設(shè)備諸如是可操作連接至從屬設(shè)備的電氣設(shè)備、機電設(shè)備或電磁設(shè)備) 以及對該設(shè)備進行控制，這提供了制造成本更低和可用性更強的好處。 雖然已經(jīng)參考示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將要理解 的是，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以進行各種變化并且可以用等同物來替代其部 件。此外，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以進行許多修改以使得特定情形或材料與本 發(fā)明的教導相適應(yīng)。因此，目的并非是將本發(fā)明局限于作為試圖實施該發(fā)明的最佳方式所 公開的特定實施例，恰恰相反本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍之內(nèi)的所有實施例。此 外，術(shù)語第一、第二等的使用并不表示任何順序或重要性，而恰恰相反，術(shù)語第一、第二等被
用來將--個部件與另一部件進行區(qū)分。部件列表1AS-I通信網(wǎng)絡(luò)2主設(shè)備3從屬設(shè)備4AS-I通信總線5顯示單元6轉(zhuǎn)換器8設(shè)備9掛鉤10鎖閂
11凹槽12可移動觸頭載體13觸頭開口14可移動觸頭15彈簧16彈簧17固定觸頭18可移動電樞19固定核20線圈21傳感器22執(zhí)行器23從屬處理器24操作表25個人計算機26以太網(wǎng)/網(wǎng)關(guān)27可編程邏輯控制器(PLC)28個人計算機29網(wǎng)關(guān)30控制閥32單元40主處理器200用于方法的操作202用于方法的操作204用于方法的操作206用于方法的操作208用于方法的操作
權(quán)利要求
一種通信網(wǎng)絡(luò)(1)，包括主設(shè)備(2)；執(zhí)行器-傳感器接口(AS-I)通信總線(4)；被配置為要受監(jiān)視和控制的設(shè)備(8)；和經(jīng)由所述AS-I通信總線(4)與所述主設(shè)備(2)進行通信的從屬設(shè)備(3)，被配置為要受監(jiān)視和控制的所述設(shè)備(8)可操作地連接到所述從屬設(shè)備(3)，并且所述從屬設(shè)備(3)被配置為經(jīng)由所述AS-I通信總線(4)從所述主設(shè)備(2)接收命令，并且執(zhí)行所述命令以控制所述設(shè)備(8)。
2. 如權(quán)利要求l所述的通信網(wǎng)絡(luò)(l)，其中所述設(shè)備(8)包括電氣設(shè)備、機電設(shè)備或電 磁設(shè)備之一。
3. 如權(quán)利要求2所述的通信網(wǎng)絡(luò)(l)，其中所述從屬設(shè)備(3)包括多個從屬設(shè)備(3)， 并且所述設(shè)備(8)包括多個設(shè)備(8)，其中每個設(shè)備(8)可操作地連接到多個從屬設(shè)備(3) 中的相應(yīng)從屬設(shè)備(3)。
4. 如權(quán)利要求2所述的通信網(wǎng)絡(luò)(l)，其中所述從屬設(shè)備(3)被配置為基于從所述主 設(shè)備(2)接收的所述命令啟動所述設(shè)備(8)。
5. 如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)(l)，其中所述從屬設(shè)備(8)包括 執(zhí)行器(22)，被設(shè)置和配置成啟動所述設(shè)備(8);傳感器(21)，被設(shè)置和配置成響應(yīng)于所述設(shè)備(8)被啟動而感測表示所述設(shè)備(8)的 參數(shù)的信號，其中所述傳感器(21)被配置成經(jīng)由所述AS-I通信總線(4)向所述主設(shè)備(2) 發(fā)送所感測信號，并且所述主設(shè)備(2)被配置成基于所述所感測信號確定所述設(shè)備(8)的 操作狀態(tài)。
6. 如權(quán)利要求5所述的通信網(wǎng)絡(luò)(l)，其中所述從屬設(shè)備(8)還包括從屬處理器(23)， 其響應(yīng)于計算機可執(zhí)行指令來控制所述執(zhí)行器(22)和所述傳感器(21)。
7. 如權(quán)利要求6所述的通信網(wǎng)絡(luò)(l)，其中所述主設(shè)備(2)還包括主處理器(40)，當計 算機可執(zhí)行指令在所述主處理器(40)上執(zhí)行時，所述主處理器(40)響應(yīng)于所述計算機可 執(zhí)行指令基于所感測信號來確定所述設(shè)備(8)的操作狀態(tài)。
8. 如權(quán)利要求7所述的通信網(wǎng)絡(luò)(l)，其中所述參數(shù)包括所述設(shè)備(8)的操作以及在 所述設(shè)備(8)處的壓力、溫度、電流、電壓、或移動之一。
9. 如權(quán)利要求8所述的通信網(wǎng)絡(luò)(1)，還包括顯示單元(15)，可與所述主設(shè)備(2)連接并且被配置為顯示所述設(shè)備(8)的所述操作 狀態(tài)。
10. 如權(quán)利要求9所述的通信網(wǎng)絡(luò)(l)，其中所述設(shè)備(8)是電磁接觸器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用遠程智能設(shè)備對執(zhí)行器-傳感器接口兼容設(shè)備的控制。一種通信網(wǎng)絡(luò)(1)，其包括主設(shè)備(2)、執(zhí)行器-傳感器接口(AS-I)通信總線(4)、被配置為要受監(jiān)視和控制的設(shè)備(8)以及經(jīng)由所述AS-I通信總線(4)與主設(shè)備(2)進行通信的從屬設(shè)備(3)。被配置為要受監(jiān)視和控制的設(shè)備(8)可操作地連接到所述從屬設(shè)備(3)，并且所述從屬設(shè)備(3)被配置為經(jīng)由AS-I通信總線(4)從主設(shè)備(2)接收命令，并且執(zhí)行所述命令以控制所述設(shè)備(8)。
文檔編號G05B19/048GK101738965SQ20091021184
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者G·K·森達拉姆, N·K·帕米迪, S·斯瓦桑卡蘭, S·杰加納內(nèi)森 申請人:通用電氣公司