專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)，并且更特別地，本發(fā)明涉及一 種用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備、方法和系統(tǒng)，而且本發(fā)明還涉及總線以及用于 控制采樣系統(tǒng)的橋體系結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及連接各采樣系統(tǒng)部件。本質(zhì)安全型(intrinsically safe ) 標(biāo)準(zhǔn)化電子總線提供被用于構(gòu)造采樣系統(tǒng)的各分析器和機(jī)械部件之間 的互連。對(duì)這種能力的市場(chǎng)需求正在發(fā)展，并且預(yù)期會(huì)快速增長(zhǎng)。越來(lái) 越多的用戶(hù)已經(jīng)知道，在擁有分析器系統(tǒng)時(shí)的一個(gè)重要的成本起因是對(duì) 才羊品預(yù)處理系統(tǒng)(sample conditioning system )的維護(hù)和才喿作。在這一 區(qū) 域內(nèi)，以各種方式給用戶(hù)招致成本
-進(jìn)行維護(hù)所需的工時(shí)的數(shù)目；
-所涉及到的人員所需的訓(xùn)練和經(jīng)驗(yàn)水平；
-所述分析器系統(tǒng)在進(jìn)行維護(hù)的時(shí)候的離線時(shí)間。
用戶(hù)可能有^[艮強(qiáng)的動(dòng)機(jī)降低擁有成本，并且認(rèn)識(shí)到可以通過(guò)改進(jìn)采 樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及使用新式電子控制裝置以促成"智能"系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一 點(diǎn)。但是，為此目的所要求的機(jī)械和電子部件可能笨重且昂貴，而且可 能無(wú)法以成本有效的方式或者以所需的可靠性水平建立所期望的這種 改進(jìn)。作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化努力的部分而造成的機(jī)械部件設(shè)計(jì)方面的最新進(jìn) 展已經(jīng)解決了上述問(wèn)題的某些機(jī)械部分。
本發(fā)明旨在解決所述問(wèn)題的電子部分。提取類(lèi)型的過(guò)程分析器可能 要求樣品預(yù)處理系統(tǒng)。所述SCS的目的在于
-從所述過(guò)程中取出一定量的過(guò)程流體(process fluid);
-將其傳輸?shù)剿龇治銎鳎?br> -必要時(shí)改變其壓力和溫度，以便與所述分析器兼容； -必要時(shí)清潔、過(guò)濾所述樣品以及改變所述樣品的狀態(tài)，以便確保 可以對(duì)其進(jìn)行分析；
-將所述樣品注入到所述分析器中；以及-確保最終得到的樣品代表原始過(guò)程(original process )。
為了執(zhí)行上述功能，可以使用許多機(jī)械部件，比如調(diào)節(jié)器、流量控 制器闊門(mén)、計(jì)量器、過(guò)濾器、加熱器、溫度控制器、液體脫落組件 (liquid-drop out assembly)、蒸發(fā)器以及更多。 一般來(lái)說(shuō)，這些機(jī)械部 件可以是分立器件。所述機(jī)械部件由各種公司制造。所述機(jī)械部件可以 與手工切割的及手工成形的管道和管道連接器互連。雖然來(lái)自不同制造 商的部件可以執(zhí)行彼此類(lèi)似的功能，但是所述部件通常是不能互換的。 完整的SCS成套設(shè)備(package)通常較大，從而在擁擠的加工廠環(huán)境 中要求很大的墻壁或地板空間。整個(gè)組件可能會(huì)遇到嚴(yán)重的維護(hù)問(wèn)題， 其包括阻塞、堵塞以及徹底的故障?？赡苤钡綇乃龇治銎鬟M(jìn)行讀取本 身受到影響才能觀察到所述系統(tǒng)的故障。另外，所述SCS的故障可能導(dǎo) 致?lián)p壞所述分析器。
過(guò)去已經(jīng)考慮了對(duì)SCS設(shè)計(jì)的許多替換方案。某些分析器類(lèi)型(諸 如由SIEMENS⑧制造的LDS)直接在過(guò)程容器(process vessel)內(nèi)部進(jìn) 行其測(cè)量，這完全消除對(duì)SCS的需要。其它類(lèi)型的樣品預(yù)處理涉及到"遠(yuǎn) 程采樣"以及"離散的"或"分組采樣"方法。這些設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使得 必須處理的過(guò)程流體的數(shù)量最小化，并且因此使得SCS的維護(hù)需求最小 化。但是，許多分析器技術(shù)只有在首先從過(guò)程中提取出樣品之后才能進(jìn) 行操作。因此，為了以更為直接的方式解決問(wèn)題，已經(jīng)做了各種嘗試。
一種技術(shù)是創(chuàng)建"智能"采樣系統(tǒng)。這種系統(tǒng)會(huì)被設(shè)計(jì)成具有并行 的或替換的流路徑和備用系統(tǒng)，并且使用自動(dòng)控制裝置來(lái)監(jiān)控操作以及 切換樣品路徑。原則上可以建造提供100%在線時(shí)間的系統(tǒng)。但是，所 有這些設(shè)計(jì)對(duì)于大多數(shù)用途來(lái)說(shuō)都是不切實(shí)際的。這是因?yàn)樗婕暗降?機(jī)械部件的成本和尺寸，以及缺少簡(jiǎn)單易用的電子互連系統(tǒng)和控制器。
相應(yīng)地，需要一種用于改進(jìn)SCS的各部件之間的通信和兼容性的設(shè) 備、方法和系統(tǒng)。此外可能還需要減少維護(hù)以及減少所涉及到的人員所 需的訓(xùn)練和經(jīng)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種新穎的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備、系統(tǒng)和方法以及通信總 線體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述總線體系結(jié)構(gòu)可以包括 連續(xù)的串行總線，該連續(xù)的串行總線可以被合并到過(guò)程控制樣品系統(tǒng)中，以便提供本質(zhì)安全的和高效的系統(tǒng)。所述串行總線可以使用連續(xù)的 低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的通信信號(hào)。在這種總線體系結(jié)構(gòu)中，各組或各段設(shè) 備之間的隔離鏈路或耦合器可能不是必要的。這種類(lèi)型的通信信號(hào)還可 以考慮到要被使用的本質(zhì)安全型單端電源。由于所述總線可能具有多于 一個(gè)本質(zhì)安全型電源，所以相對(duì)小的各段設(shè)備可能不再需要分別具有其
自身的電源。作為所述總線體系結(jié)構(gòu)中的電源管理的結(jié)果，可以相對(duì)于 現(xiàn)有技術(shù)的可允許節(jié)點(diǎn)的數(shù)目來(lái)增加所述系統(tǒng)中的可允許節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。
對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以使用接入控制器(access controller)以作為接口。 根據(jù)用在過(guò)程控制采樣系統(tǒng)中的示例性實(shí)施例，每個(gè)單獨(dú)的設(shè)備(諸如 閥門(mén)、傳感器、流量控制裝置或數(shù)字I/O)可以與接入控制器接口連接 (interface),所述接入控制器與所述串行總線進(jìn)行通信。所述總線可以 被用來(lái)耦合各采樣控制裝置(例如流量或壓力控制裝置)和分析器(例 如溫度傳感器)。
作為替換的示例性實(shí)施例，在本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳 輸設(shè)備可以被用來(lái)耦合各采樣控制裝置和分析器。在本發(fā)明的示例性實(shí) 施例中，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備可以包括用于在連續(xù)的串行總線上發(fā)送及接收信 號(hào)的模塊，所述連續(xù)的串行總線具有低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的并且本質(zhì)安全 的通信信號(hào)。所述數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備可以提供對(duì)與所述控制采樣系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn) 相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器的自動(dòng)配置。所述數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備還可以包括用于把往返 于所述控制采樣系統(tǒng)的終端設(shè)備的信號(hào)翻譯成數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的轉(zhuǎn)換器。 所述模塊的示例性實(shí)施例可以利用集成電路間協(xié)議發(fā)送及接收信號(hào)。所
模塊的鐘控(clocking)和數(shù)據(jù)線可以使用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率(slewrate)實(shí) 現(xiàn)方式。在示例性實(shí)施例中，所述模塊可以向所述轉(zhuǎn)換器以及向所述節(jié) 點(diǎn)的各部件供電。所述數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備提供與所述轉(zhuǎn)換器的無(wú)端接結(jié)構(gòu)。 示例性實(shí)施例可以依賴(lài)于所述模塊從與控制采樣系統(tǒng)接口連接的分析 器發(fā)送及接收信號(hào)。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以包含接入控制器，該接入控制器提供來(lái) 自本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)的鏈路，以便耦合各采樣控制裝置和分析 器。所述接入控制器可以包括用于傳送(communicate)集成電路間協(xié) 議的高級(jí)接口 。所述接入控制器可以包括用于按照協(xié)議與所述控制采樣 系統(tǒng)的一個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的串行外設(shè)接口 (SPI)。所述串行外設(shè)接口可以提供對(duì)與所述節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的自動(dòng)配置。所述協(xié)議橋的 示例性實(shí)施例可以合并利用低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的信號(hào)進(jìn)行通信的高級(jí) 接口 。所述協(xié)議橋的高級(jí)接口可以給與所述節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的所述設(shè)備供 電。所述高級(jí)接口可以具有對(duì)于所述接入控制器特定的輸入/輸出存儲(chǔ)器 映射。在示例性實(shí)施例中，所述鐘控線和數(shù)據(jù)線可以使用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率 實(shí)現(xiàn)方式。在另一實(shí)施例中，所述接入控制器可以允許所述高級(jí)接口達(dá) 到等于或大于約9伏特的電壓差。
重要的是應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明并不意圖被限制于必須滿足本發(fā)明的 任何所述目的或特征中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)的系統(tǒng)或方法。還重要的是要注 意到，本發(fā)明并不限于這里所描述的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員所 能想到的修改和置換被視為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明的范圍除了由 所附的權(quán)利要求書(shū)限定之外不應(yīng)被限制。


通過(guò)閱讀下面參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明的這
些及其它特4i和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是過(guò)程控制采樣系統(tǒng)100的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的方框圖。 圖2是用在現(xiàn)有技術(shù)中的過(guò)程控制采樣系統(tǒng)的物理部件部分的方框圖。
圖3是在更加完整的過(guò)程控制采樣系統(tǒng)300中利用本發(fā)明的另一示 例性實(shí)施例的方框圖。
圖4是針對(duì)過(guò)程控制采樣系統(tǒng)的兩種完整選項(xiàng)的示例性實(shí)施例的方 框圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的電氣原理圖的示例性實(shí)施例的方框圖。
圖6是過(guò)程控制采樣系統(tǒng)600的示例性實(shí)施例的方框圖，該過(guò)程控
制采樣系統(tǒng)600利用了根據(jù)本發(fā)明的接入控制器602。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程控制采樣系統(tǒng)700的更加復(fù)雜的示例性實(shí)
施例的方框圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程控制采樣系統(tǒng)800的復(fù)雜度較低的示例性 實(shí)施例的方框圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的具有多個(gè)外設(shè)和使能端(enable)的串行外設(shè) 接口體系結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施例的方框圖。
9圖IO是根據(jù)本發(fā)明的I2C的串行外設(shè)接口體系結(jié)構(gòu)變型的示例性 實(shí)施例的方框圖，該12C具有多個(gè)外設(shè)并且使能兩個(gè)單獨(dú)的單向部件。 圖11是根據(jù)本發(fā)明的用于本質(zhì)安全型總線的示例性方法的流程圖。 圖12是根據(jù)本發(fā)明的示例性數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖。 圖13是根據(jù)本發(fā)明的用于為本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)提供協(xié)議橋 的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，示出了在過(guò)程控制采樣系統(tǒng)100的部分中利用本發(fā)明的 示例性實(shí)施例的一種可能配置。來(lái)自所述過(guò)程控制采樣系統(tǒng)100的所示 出的部分包含電子裝置封裝104，該電子裝置封裝104可以具有本質(zhì)安 全型(IS)電源102、集成電路間(12C)緩沖器106以及本質(zhì)安全型(IS) 安全柵(barrier) 108。所述本質(zhì)安全型(IS)電源102是滿足或超出針 對(duì)將被用在危險(xiǎn)環(huán)境中的IS額定值的要求的電源設(shè)備。危險(xiǎn)環(huán)境可以包 含可燃?xì)怏w或蒸氣、可燃粉塵或者易燃纖維。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例 中，所述本質(zhì)安全型(IS)電源102可以供給等于或大于約9伏特的電 壓差。所述集成電路間(I2C)緩沖器106給出了考慮到在長(zhǎng)度不確定 的線纜兩端存在等于或大于約1伏特的模擬電壓降的能力。這準(zhǔn)許所述 總線的驅(qū)動(dòng)電平與所述樣品控制系統(tǒng)的總電流消耗(current draw)相關(guān)。 這樣可以在更長(zhǎng)的線纜長(zhǎng)度上得到更好的通信性能以及更高的共模容 差。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以使用"Phillips緩沖器P82B96"作為緩 沖器106。使用其它緩沖器實(shí)現(xiàn)方式是可能的，并且落在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。所述本質(zhì)安全型(IS)安全柵108考慮到在沒(méi)有額定用在危險(xiǎn)區(qū)域 內(nèi)的附加保護(hù)(諸如從所述電子裝置封裝104延伸的導(dǎo)管)的情況下進(jìn) 行布線。通信信號(hào)通過(guò)穩(wěn)健的(工業(yè)化的)和屏蔽了的接口 110進(jìn)入及 離開(kāi)所述電子裝置封裝104。使用附加的集成電路間(12C)緩沖器106 來(lái)把所述工業(yè)化信號(hào)翻譯成接入控制器112所能支持的格式。接入控制 器112提供所述電子裝置封裝110的集成電路間(I2C)協(xié)議與采樣系 統(tǒng)部件或外設(shè)116的協(xié)議之間的接口 。所述串行總線的實(shí)際配置的示例 性實(shí)施例位于所述電子裝置封裝104的上游。
每個(gè)部件116的制造商可以把所述接入控制器112集成到所述部件 電子裝置中。部件電子裝置接口 114被表示在所述過(guò)程控制采樣系統(tǒng)100的該部分中。所述部件電子裝置接口 114位于每個(gè)部件或外設(shè)116 上。所述接口 114把所述接入控制器112電子地集成到所述部件電子裝 置中。這種集成為所述部件116提供了 "即插即用"能力。舉例來(lái)說(shuō)， 一旦把所述部件116物理地連接到所述系統(tǒng)，所述部件116就立即可用 于其預(yù)定用途。該系統(tǒng)100是實(shí)例配置，并且本發(fā)明不限于這種配置。' 在大多數(shù)過(guò)程控制采樣系統(tǒng)或其它應(yīng)用中，所述部件116可以是包括許 多采樣部件的連續(xù)的串中的第 一 個(gè)部件。為了大大簡(jiǎn)化所述系統(tǒng)的設(shè)置 和維護(hù)以及顯著提高所述系統(tǒng)的靈活性，可能有益的是對(duì)于每個(gè)部件具 有所述"即插即用"能力。系統(tǒng)的其它配置是可能的并且在本發(fā)明的范 圍內(nèi)。
參照?qǐng)D2,示出了用在現(xiàn)有技術(shù)中的過(guò)程控制采樣系統(tǒng)的物理部件 部分的實(shí)例。在協(xié)作地實(shí)施對(duì)分析器系統(tǒng)的改進(jìn)的一系列提案中，ISA 標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)踐委員會(huì)曾研發(fā)了 一種機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)SP76。所述機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)定義了可 以被適配成由用在采樣預(yù)處理系統(tǒng)(SCS)中的大多數(shù)傳感器和部件使 用的固定"足跡"。所述系統(tǒng)的外設(shè)或部件202可以是計(jì)量器、調(diào)節(jié)器、 流量控制器、自動(dòng)或手動(dòng)閥、傳感器等等。利用由所述機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)SP76 確定的安裝模式208把所述部件202耦合到標(biāo)準(zhǔn)"基板"206中。過(guò)程 控制采樣系統(tǒng)的該部件部分的布局提供了過(guò)程控制采樣系統(tǒng)中的其它 變型。
參照?qǐng)D3,示出了在更加完整的過(guò)程控制采樣系統(tǒng)300中利用本發(fā) 明的另 一 示例性實(shí)施例的 一 種可能配置。連續(xù)的串行總線3 02的示例性 實(shí)施例可以被用來(lái)往返于電子裝置封裝304發(fā)送通信信號(hào)。所述電子裝 置封裝304可以包括本質(zhì)安全型(IS)電源、集成電路間(12C)緩沖器 以及本質(zhì)安全型(IS)安全柵。所述電子裝置封裝304可以類(lèi)似于圖1 中的先前提到的電子裝置封裝104。所述通信信號(hào)通過(guò)集成電路間(I2C) 接口 310進(jìn)入及離開(kāi)所述電子裝置封裝304。在該示例性過(guò)程控制采樣 系統(tǒng)300中有許多部件或外設(shè)308。每個(gè)部件可以通過(guò)接入控制器306 串聯(lián)連接。每個(gè)部件308與接入控制器306電集成。
這種集成概念允許所述接入控制器306處理所有的集成電路間 (I2C)總線通信，從而考慮到消除部件制造商連接到總線本身的任何需 要。微控制器設(shè)備例如可以是由亞利桑那州錢(qián)德勒的MICROCHIP⑧制 造 "PIC"芯片或者其它適當(dāng)設(shè)備。所述微控制器設(shè)備可以被用在所述接入控制器的示例性實(shí)施例中。所述微控制器設(shè)備可以被加載有與所 述接入控制器的示例性實(shí)施例相關(guān)的操作信息，并且將其部件電子裝置 接口連接到所述微控制器設(shè)備上的標(biāo)準(zhǔn)端口 。
參照?qǐng)D4，提供了對(duì)于過(guò)程控制采樣系統(tǒng)的兩種完整選項(xiàng)。在本發(fā)
明的一個(gè)示例性應(yīng)用中，使用智能分析器412來(lái)控制和/或監(jiān)控所述采樣 系統(tǒng)。在本發(fā)明的另一種示例性應(yīng)用中，例如使用氣體分析器408連同 例如可編程邏輯控制器(PLC )406和協(xié)議橋402的連接設(shè)備(connectivity device)來(lái)控制和/或監(jiān)控所述釆樣系統(tǒng)。要被控制的系統(tǒng)參數(shù)的幾個(gè)例 子可以是流選擇(stream selection)(選擇要采樣的流體)、溫度調(diào)節(jié) 以及壓力調(diào)節(jié)。要被監(jiān)控的輸出可以包括故障檢測(cè)、阻塞或者其它錯(cuò)誤 狀況。在這兩種系統(tǒng)中，計(jì)算才幾監(jiān)—見(jiàn)器接口 404可以;波用作用于通過(guò)連 接設(shè)備串聯(lián)連接的所有部件或外設(shè)410的可視化工具。所述連接設(shè)備可 以是來(lái)自加拿大大不列顛哥倫比亞省維多利亞的RELIABLE Controls 的Modbus鏈路或者會(huì)在Modbus連接與以太網(wǎng)連接之間提供連接性的 類(lèi)似設(shè)備。所述協(xié)議橋402可以是本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例。該實(shí)施 例可以從標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議橋接到集成電路間(12C)協(xié)議。所述示例性 實(shí)施例的示例性應(yīng)用可以涉及到把所述協(xié)議橋402安裝到DIN導(dǎo)軌模 塊，以便允許將其與可編程邏輯控制器(PLC) —起使用。
參照?qǐng)D5，示出了過(guò)程控制采樣系統(tǒng)的元件(圖1上的112)的示 例性實(shí)施例的電氣原理圖500。這是本發(fā)明的一個(gè)示例性示意圖，盡管 本發(fā)明并不限于這種配置。系統(tǒng)的其它配置是可能的并且保持在本發(fā)明 的范圍之內(nèi)。
參照?qǐng)D6，這是利用了接入控制器602的過(guò)程控制采樣系統(tǒng)600的 示例性實(shí)施例。所述接入控制器602可以被用作串行總線上的集成電路 間(I2C)從設(shè)備，所述串行總線諸如是Siemens Energy & Automation 的Maxum數(shù)據(jù)鏈路總線(Datalink bus )。所述微控制器設(shè)備可以充當(dāng) 用于過(guò)程儀表外設(shè)的通用輸入/輸出控制器(IOC)。可以通過(guò)EEPROM 設(shè)置預(yù)先定義該IO的用途并且可以對(duì)其進(jìn)行配置。該IO可以是"內(nèi)部" IO (即存在于所述微控制器設(shè)備上的外設(shè))，或者可以是接口連接到所 述微控制器設(shè)備接口引腳的預(yù)先確定的外部設(shè)備。也可以支持外部與內(nèi) 部I/O的組合。所述SPI總線可以連接到具有其自己的一組才莫擬輸入 (AI)、模擬輸出(AO)、數(shù)字輸入(DI)和數(shù)字輸出(DO)的另一獨(dú)立處理器以作為所述接入控制器602的擴(kuò)展。在這種配置中，所述接入 控制器602可以按照通過(guò)內(nèi)部EEPROM設(shè)置預(yù)先定義并且可以對(duì)之進(jìn) 行配置的方式在所述SPI與所述集成電路間(I2C)接口之間接口連接。 所述接入控制器602的示例性實(shí)施例可以在針對(duì)該接入控制器602的預(yù) 先定義的和靜態(tài)的(不變的)軟件要求與可能是動(dòng)態(tài)的或產(chǎn)品和供應(yīng)商 特定的要求(其可以在不同于所述接入控制器中的功能中實(shí)施)之間做 出明確的分離。倘若在相同的物理部件引腳或資源的使用之間不存在沖 突，則可以支持圖6中所示的功能的任意或所有組合。
所述接入控制器602的示例性實(shí)施例可以是普遍適用的/可配置的 設(shè)備，其可以被用作針對(duì)"NeSSr樣品系統(tǒng)部件的標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備。 (NeSSI代表"新采樣系統(tǒng)提案，，。)部件制造商可以獲得用在所述接入 控制器602的示例性實(shí)施例中的所述微控制器設(shè)備，利用與所述接入控 制器602的示例性實(shí)施例相關(guān)的操作信息對(duì)其進(jìn)行編程，并且將其專(zhuān)有 部件電子裝置接口連接到所述微控制器設(shè)備上的各標(biāo)準(zhǔn)端口 。所述接入 控制器602還可以被用在諸如色鐠分析之類(lèi)的應(yīng)用中。
參照?qǐng)D7,提供了更加復(fù)雜的過(guò)程控制采樣系統(tǒng)700的示例性實(shí)施 例。在另一示例性實(shí)施例中，在圖8中示出了復(fù)雜度較低的過(guò)程控制采 樣系統(tǒng)800。在這里描述這兩個(gè)過(guò)程控制采樣系統(tǒng)700和800的部件和 通信協(xié)議。
MAC—IOC可以與Maxum I2C數(shù)據(jù)鏈路總線相兼容。與Maxum I2C 總線不同，NeSSI I2C總線在總線管理器與從設(shè)備之間可能沒(méi)有專(zhuān)用的 復(fù)位線。在Maxum中，I2C總線復(fù)位線被連接到所述從微控制器設(shè)備的 MCLR (Master CLeaR,主清除)引腳，并且可以被所述總線管理器使 用來(lái)強(qiáng)制所連接的設(shè)備的硬件復(fù)位。
如在圖6中所示，系統(tǒng)中的每一個(gè)MAC-IOC設(shè)備可能被要求使用 模塊位置識(shí)別開(kāi)關(guān)(或者等效的硬件功能)。這可被要求來(lái)唯一地區(qū)別 相同的系統(tǒng)中的兩個(gè)或更多完全相同的模塊。在示例性NeSSI系統(tǒng)中， 也可能優(yōu)選的是使得這些識(shí)別在全系統(tǒng)的基礎(chǔ)上是唯 一 的，從而易于識(shí) 別所有模塊。
如在前面的圖中所示的那樣，所述MAC-IOC可以具有內(nèi)部 EEPROM?？梢栽谒霾拍獕K的制造商處針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行編程。所述 EEPROM包含所述MAC-IOC的配置，使得定義所述MAC-IOC的特性。
13所述EEPROM配置可以在適用的情況下使能所使用的圖8中的那些 1/0、配置、定標(biāo)(scaling)等等。按照相同的方式，還可以配置在所述 SPI接口上傳遞的該類(lèi)型數(shù)據(jù)。所述模塊設(shè)備類(lèi)型、序列號(hào)以及其它標(biāo) 準(zhǔn)信息也將^皮包含在所述EEPROM中。
所述微控制器設(shè)備內(nèi)部的SPI外設(shè)的內(nèi)部I2C能力可以被利用于到 Maxum色鐠儀或相關(guān)聯(lián)的硬件的MAC-IOC接口。如在圖7中所示的那 樣，所述MAC-IOC可以利用到所述Maxum數(shù)據(jù)鏈路的直接I2C連接或 者利用飛利浦P82B96 12C緩沖器進(jìn)行操作。
本質(zhì)安全(I.S.)的基礎(chǔ)是把所述系統(tǒng)中的能量限制到一水平以下， 使得在遞送一些或全部可用能量從而產(chǎn)生火花的情況下不會(huì)點(diǎn)燃爆炸 性氣體。I.S.的第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在于，能量不能以如下方式來(lái)存儲(chǔ)所述 能量被釋放到其能量高于所述系統(tǒng)首先被限制的能量的火花中。必須對(duì) 任何電容、電感或其組合的數(shù)值進(jìn)行限制，或者限制其相應(yīng)的電壓或電 流，使得永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生導(dǎo)致火花的爆炸。針對(duì)I.S.的標(biāo)準(zhǔn)(例如UL913、 IEC 600079-11 )規(guī)定，必須規(guī)定發(fā)生兩次"可計(jì)數(shù)"故障并且所述系統(tǒng) 仍然安全。
所述標(biāo)準(zhǔn)具有關(guān)于可允許的電容與最大系統(tǒng)電壓的關(guān)系以及針對(duì) 最大電流的可允許電感的良好表征的表格和曲線。還有針對(duì)純電阻性系 統(tǒng)的曲線。在這種情況下，其事實(shí)上是最大電壓與最大電流的關(guān)系曲線。 所述電壓或電流越高，就意味著可允許的相應(yīng)的電容或電感越小。為了 進(jìn)一步使事物復(fù)雜，所述標(biāo)準(zhǔn)可不考慮電阻、電感與電容的組合。此時(shí)， 所述情況"落在曲線外"。因此，可能很難設(shè)計(jì)一種復(fù)雜的系統(tǒng)并且在 沒(méi)有測(cè)試所述組合的情況下簡(jiǎn)單地將其擬合到所述曲線中。這種測(cè)試相 當(dāng)昂貴，并且通常要求數(shù)次迭代。另一種替換方案是使用已經(jīng)被檢定合 才各的電源和/或1.S.安全^f冊(cè)，以^便與特定電壓、電流以及最大電容和電感 一起4吏用。對(duì)于所述NeSSI系統(tǒng)，由4咅加福(Pepperl+Fuchs )制造的電 源是9.5V1A電源，其經(jīng)過(guò)測(cè)試、檢驗(yàn)并且已經(jīng)被檢定合格來(lái)當(dāng)所述 9.5V 1A電源被用在其中的系統(tǒng)具有不超過(guò)總共800nF的電容和不超過(guò) 10jxH的電感或二者的任意組合時(shí)，所述9.5V 1A電源是本質(zhì)安全的。這 樣，只要相關(guān)聯(lián)的電路中的每個(gè)電容或電感的總數(shù)不超出所述電源所允 許的總數(shù)，相關(guān)聯(lián)的電路中的所述電容或電感的數(shù)值可能就不重要。
考慮I.S.電路或系統(tǒng)的 一種簡(jiǎn)單方式是把進(jìn)入或離開(kāi)所述系統(tǒng)的所有扭絞(wring)視為潛在的能量源，并且為了考慮所有的電容和電感而 將其作為潛在的能量源對(duì)待。必須解釋組合的總能量并且確保其低于可 接受的(經(jīng)常測(cè)試的)水平，以便在存在爆炸性氣體時(shí)防止出現(xiàn)點(diǎn)燃狀 況。
在實(shí)施數(shù)字串行總線時(shí)，如果所述(多個(gè))總線驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生電流， 則所迷總線自身就是潛在的能量源。舉例來(lái)說(shuō)，所述CAN總線是多分 支"或"總線(比如I2C),但是其使用差分驅(qū)動(dòng)器。因此，所述總線 上的高和低狀態(tài)要求有一個(gè)或更多設(shè)備來(lái)把能量驅(qū)動(dòng)到所述總線中。這 里的示例性總線實(shí)現(xiàn)方式可以被設(shè)計(jì)成不向所述系統(tǒng)添加能量。其可以 被設(shè)計(jì)成使得只能從所述系統(tǒng)中取出能量。
參照?qǐng)D10,只要不超出所述系統(tǒng)的實(shí)體參數(shù)并且假如沒(méi)有其它的任 何其它布線或電5^向所述系統(tǒng)的能量貢獻(xiàn)，則前面描述的^f咅加福I.S.電 源(或類(lèi)似設(shè)備)可以把電力遞送到所述系統(tǒng)中。電阻器R3把所述總 線"上拉"到高態(tài)無(wú)效或數(shù)字"1"狀態(tài)。當(dāng)在所述總線上沒(méi)有通信時(shí)， 該狀態(tài)就是所述總線所保持的狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備在所述總線上"發(fā)言"時(shí)， 該設(shè)備就把所述總線驅(qū)動(dòng)到低態(tài)，從而在所述總線上呈現(xiàn)數(shù)字"0"。 由所述無(wú)效"1"和有效"0"系列構(gòu)造串行數(shù)據(jù)流。由于所有設(shè)備都只 吸收電流并且從不產(chǎn)生電流，所以在各電設(shè)備之間可能永遠(yuǎn)不會(huì)有具有 物理破壞性的爭(zhēng)用。
12C是一種雙線協(xié)議，其包括數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)。所述數(shù)據(jù)信號(hào)是雙 向的，并且在某些系統(tǒng)中，所述時(shí)鐘也是雙向的。這意味著設(shè)備可以 在某 一 時(shí)間發(fā)送由另 一設(shè)備接收到的低態(tài)，并且另 一個(gè)設(shè)備可以在另一 時(shí)間點(diǎn)在所述總線上發(fā)送低態(tài)，以供所述原始設(shè)備接收。每條線可以實(shí) 質(zhì)上是完全雙向的。這是所述I2C協(xié)議所固有的。為了緩沖或加強(qiáng)信號(hào)， 有可能利用緩沖器設(shè)備或者構(gòu)造4線的12C接口設(shè)備。在這種情況下，
兩條時(shí)鐘禾口數(shù)據(jù)線則被保留以?xún)H僅用于接收所述總i的電平。按照這種 方式，可以作為4條線發(fā)送所述信號(hào)，或者可以在長(zhǎng)距離上把所述線重 新組合成兩組線。在圖10中示出了這種體系結(jié)構(gòu)。
由于每個(gè)信號(hào)被分成兩個(gè)單獨(dú)的單向分量，所以12C的這種體系結(jié) 構(gòu)變型可以非常好地適配于I.S.實(shí)現(xiàn)方式?；氐綀D10,示出了4個(gè)安全 柵1002,兩個(gè)安全柵用于時(shí)鐘，而兩個(gè)安全柵用于數(shù)據(jù)，并且其全部是
15更大的總安全柵設(shè)備1004的部分。施加到所述時(shí)鐘的情況與針對(duì)所述 數(shù)據(jù)的施加的情況完全相同。因此，上方的電路組與下方的電路組完全 相同。下面將只提到上方組(時(shí)鐘)，并且這同樣適用于所述數(shù)據(jù)的情 況。
當(dāng)設(shè)備想要在所述總線上進(jìn)行通信時(shí)，"緩沖的SCL輸出"晶體管 接通，從而把所述總線強(qiáng)制到低態(tài)。這從所述I.S.電路中汲取電流，從 而從所述I.S.系統(tǒng)中取出能量。由于I.S.側(cè)的總能量變少，因此這無(wú)疑是 更安全的模式。
在描述了低態(tài)有效集電極開(kāi)路或漏極開(kāi)路晶體管在不添加能量的 情況下驅(qū)動(dòng)所述總線之后，還很重要的是表明所述設(shè)備可以在何處"偵 聽(tīng)"所述總線上的活動(dòng)。從I.S.的觀點(diǎn)看，這比發(fā)送"吸收"電流的低 態(tài)更具挑戰(zhàn)性，這是因?yàn)闉榱嗽谝环N情況或另 一種情況中感測(cè)高態(tài)和低 態(tài)，必須有一定數(shù)量的電流從非I.S.側(cè)流到I.S.側(cè)。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的方式對(duì) 于所述I.S.電路中所允許的總的能量水平可能不重要。由于可以在非常 高的阻抗的情況下感測(cè)電壓電平，所以高阻抗電阻(Rl )被用作不會(huì)出 錯(cuò)的安全柵設(shè)備。所述"緩沖的SCL輸入"具有非常高的輸入阻抗。該 輸入的性能可能不受Rl的附加電阻的影響。因此可以看出，Rl僅僅允 許其數(shù)量可以忽略不計(jì)的能量進(jìn)入到I.S.區(qū)域內(nèi)。此外，對(duì)Dl-D3的 選擇使得這些二極管把來(lái)自該接口的電壓限制到最壞情況數(shù)值，所述最 壞情況數(shù)值不大于已經(jīng)存在于所述系統(tǒng)中的9.5V I.S.電源的電壓。因此，
且潛在地通過(guò)Rl添加的電流對(duì)于所存在的任何電感都可以忽略不計(jì)。 系統(tǒng)的其它配置是可能的并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
所述"緩沖的SCL輸出，，晶體管可以是雙極型或FET晶體管。在 任一種情況中，用于所述晶體管的驅(qū)動(dòng)電路都包含轉(zhuǎn)換速率限制，使得 所述"低態(tài)"狀況的上升和下降沿具有較低的轉(zhuǎn)換速率，從而改進(jìn)所述 總線在EMC/RFI/EMI環(huán)境中的可接受性和可片全定合才各性。
重要的是應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明并不限于這里所描述的示例性實(shí)施 例。本領(lǐng)域技術(shù)人員所能做出的修改和置換被視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
參照?qǐng)D11, 一種用于提供本質(zhì)安全型總線的示例性方法包括所述控 制器/數(shù)據(jù)收集關(guān)于各現(xiàn)場(chǎng)部件的數(shù)據(jù)，(塊1102)。此外，所述方法 還包括在具有低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的通信信號(hào)的連續(xù)的串行總線上進(jìn)行通信的動(dòng)作，(塊1104)。所述連續(xù)的串行總線可以與一個(gè)或更多接入 控制器進(jìn)行通信，(塊1106)。所述示例性方法規(guī)定，對(duì)于所述總線的 每個(gè)節(jié)點(diǎn)，接入控制器與過(guò)程儀表外設(shè)接口連接，(塊1108)。所述采 樣系統(tǒng)中的每個(gè)外設(shè)或部件的制造商可以給接口電子裝置提供每個(gè)外 設(shè)，使得所述接入控制器能夠與所述外設(shè)進(jìn)行通信。通過(guò)包含在所述接 入控制器中的內(nèi)部EEPROM設(shè)置預(yù)先定義每個(gè)外設(shè)的功能或用途并且 可以對(duì)其進(jìn)行配置。所述示例性方法還提供針對(duì)每個(gè)接入控制器的輸入 /輸出存儲(chǔ)器映射，(塊1110)?？梢岳脮r(shí)控轉(zhuǎn)換速率實(shí)現(xiàn)方式來(lái)控 制所述總線時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線，(塊1112)。此外，所述方法可以提供等于 或大于約9伏特的總線電壓差，(塊1114)。 一種用于提供本質(zhì)安全型 總線的示例性方法包括利用集成電路間(I2C)協(xié)議通過(guò)所述總線進(jìn)行 通信，(塊1U6)。所述方法還包括在所述總線上提供無(wú)端接的節(jié)點(diǎn)結(jié) 構(gòu)，(塊1118)。
此外，所述用于提供本質(zhì)安全型總線的方法可以涉及到這樣一種應(yīng) 用，其中所述總線被用在控制采樣系統(tǒng)中，以便耦合各采樣控制裝置和 分析器。所述方法的另 一種示例性應(yīng)用可以涉及到把所述總線耦合到包 括模擬的、數(shù)字的以及串行協(xié)議設(shè)備的組當(dāng)中的一項(xiàng)的接入控制器。所 述用于提供本質(zhì)安全型總線的方法可以導(dǎo)致在高于20千比特的數(shù)據(jù)速 率下進(jìn)行通信。
參照?qǐng)D12,以流程圖詳細(xì)描述了一種示例性數(shù)據(jù)傳輸方法。 一種用 于本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)以耦合各采樣控制裝置和分析器的示例性 方法最初在具有低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效信號(hào)的連續(xù)的串行總線上發(fā)送及接 收數(shù)據(jù)，(塊1202 ),所述低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效信號(hào)附加地還是本質(zhì)安全 型通信信號(hào)。可以利用集成電路間(I2C)協(xié)議發(fā)送及接收所述數(shù)據(jù)。 所述方法可以提供對(duì)與所述控制采樣系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器的自 動(dòng)配置，(塊1204)。此外，所述方法可以涉及到把往返于所述控制采 樣系統(tǒng)的終端設(shè)備的信號(hào)翻譯成數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，(塊1206)。 一種示例 性方法還可以提供針對(duì)所述轉(zhuǎn)換器的單獨(dú)的輸入/輸出存儲(chǔ)器映射。此 外，所述方法還包括提供利用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率實(shí)現(xiàn)方式的所發(fā)送的及接收 到的數(shù)據(jù)的總線鐘控和數(shù)據(jù)線的動(dòng)作，(塊1210)。所述方法還可以通 過(guò)所述總線向所述轉(zhuǎn)換器和所述節(jié)點(diǎn)的各部件供電，(塊1212K —種 示例性數(shù)據(jù)傳輸方法包括提供與所述轉(zhuǎn)換器的無(wú)端接結(jié)構(gòu)的動(dòng)作，(塊1214)。 一種示例性數(shù)據(jù)傳輸方法還可以涉及到從可編程邏輯控制器
(PLC)或所述控制采樣系統(tǒng)發(fā)送及接收數(shù)據(jù)。
參照?qǐng)D13,以流程圖詳細(xì)描述了一種為本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)提 供協(xié)議橋以便耦合各采樣控制裝置和分析器的示例性方法。 一種示例性 方法可以包括按照集成電路間(I2C)協(xié)議與接入控制器進(jìn)行通信的動(dòng) 作，(塊1302 )。此外，所述方法可以包括按照協(xié)議從所述接入控制器 與所述控制采樣系統(tǒng)中的一個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的動(dòng)作，其中所述接 口提供對(duì)與所述節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的自動(dòng)配置，(塊1304 )。 一種示例 性方法可以利用低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的通信信號(hào)。所述方法還可以包括通 過(guò)所述接入控制器為所述節(jié)點(diǎn)供電的動(dòng)作，(塊1306K —種提供協(xié)議
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映射，(塊1308 )。此外，所述方法還可以包括提供利用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率 實(shí)現(xiàn)方式的到所述協(xié)議橋的鐘控和數(shù)據(jù)線的動(dòng)作，(塊1310)。此外，
行動(dòng)，(塊1312)。 一種示例性方法還可以包括與處在包括模擬的、數(shù) 字的以及串行協(xié)議設(shè)備的組當(dāng)中的 一項(xiàng)內(nèi)的 一個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。 本發(fā)明并不意圖被限制于必須滿足任何所聲明的或暗示的本發(fā)明 的目的或特征當(dāng)中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)的系統(tǒng)、設(shè)備或方法，并且并不限于 這里所描述的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的修改和置換被 視為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種提供本質(zhì)安全型總線的總線體系結(jié)構(gòu)，其包括作為具有低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的通信信號(hào)的連續(xù)的串行總線的總線；單端隔離電源；以及用于針對(duì)總線的每個(gè)節(jié)點(diǎn)接口連接的一個(gè)或更多接入控制器。
2、 權(quán)利要求1的總線體系結(jié)構(gòu)，其中，所述總線被用在控制采樣系統(tǒng)中，以便耦合采樣控制裝置和分析器。
3、 權(quán)利要求1的總線體系結(jié)構(gòu)，.其還包括針對(duì)每個(gè)接入控制器的單獨(dú)的輸入/輸出存儲(chǔ)器映射。
4、 權(quán)利要求1的總線體系結(jié)構(gòu)，其中，所述總線的鐘控和數(shù)據(jù)線使用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率實(shí)現(xiàn)方式。
5、 權(quán)利要求1的總線體系結(jié)構(gòu)，其中，所述總線達(dá)到等于或大于約9伏特的電壓差。
6、 權(quán)利要求1的總線體系結(jié)構(gòu)，其中，所述接入控制器把所述總線耦合到包括模擬的和串行協(xié)議設(shè)備的組當(dāng)中的 一項(xiàng)。
7、 權(quán)利要求1的總線體系結(jié)構(gòu)，其中，所述總線利用集成電路間協(xié)議進(jìn)行操作。
8、 權(quán)利要求1的總線體系結(jié)構(gòu)，其中，所述總線提供無(wú)端接的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
9、 權(quán)利要求1的總線體系結(jié)構(gòu)，其中，所述總線在高于20千比特的速率下傳送數(shù)據(jù)。
10、 一種用于提供本質(zhì)安全型總線的方法，其包括以下動(dòng)作隔離總線電源；在具有低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的通信信號(hào)的連續(xù)的串行總線上與一個(gè)或更多接入控制器進(jìn)行通信，以便針對(duì)所述總線的每個(gè)節(jié)點(diǎn)接口連接。
11、 權(quán)利要求10的方法，其中，所述總線被用在控制采樣系統(tǒng)中，以便耦合采樣控制裝置和分析器。
12、 權(quán)利要求10的方法，其還包括以下動(dòng)作提供針對(duì)每個(gè)接入控制器的輸入/輸出存儲(chǔ)器映射。
13、 權(quán)利要求10的方法，其還包括以下動(dòng)作利用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率實(shí)現(xiàn)方式來(lái)控制所述總線的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線。
14、 權(quán)利要求10的方法，其還包括以下動(dòng)作提供等于或大于約9伏特的總線電壓差。
15、 權(quán)利要求10的方法，其中，所述接入控制器把所述總線耦合到包括才莫擬的和串行協(xié)議設(shè)備的組當(dāng)中的一項(xiàng)。
16、 權(quán)利要求10的方法，其還包括以下動(dòng)作利用集成電路間協(xié)議通過(guò)所述總線進(jìn)行通信。
17、 權(quán)利要求10的方法，其還包括以下動(dòng)作在所述總線上提供無(wú)端接的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
18、 權(quán)利要求10的方法，其中，在高于20千比特的數(shù)據(jù)速率下實(shí)現(xiàn)通信。
19、 一種用于本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)以耦合采樣控制裝置和分析器的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其包括用于在連續(xù)的串行總線上發(fā)送及接收數(shù)據(jù)并且提供對(duì)與所述控制采樣系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器的自動(dòng)配置的模塊，其中所述連續(xù)的串行總線具有低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的并且本質(zhì)安全的通信信號(hào)；以及用于把往返于所述控制采樣系統(tǒng)的終端設(shè)備的信號(hào)翻譯成數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的轉(zhuǎn)換器。
20、 權(quán)利要求19的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其中，所述模塊利用集成電路間協(xié)議發(fā)送及接收數(shù)據(jù)。
21、 權(quán)利要求19的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其中，所述模塊還包括針對(duì)所述轉(zhuǎn)換器的單獨(dú)的輸入/輸出存儲(chǔ)器映射。
22、 權(quán)利要求19的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其中，所述模塊的鐘控和數(shù)據(jù)線使用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率實(shí)現(xiàn)方式。
23、 權(quán)利要求19的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其中，所述模塊向所述轉(zhuǎn)換器和所述節(jié)點(diǎn)的部件供電。
24、 權(quán)利要求19的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其中，所述模塊提供與所述轉(zhuǎn)換器的無(wú)端接結(jié)構(gòu)。
25、 權(quán)利要求19的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其中，所述模塊從所述控制采樣系統(tǒng)的可編程邏輯控制器發(fā)送及接收數(shù)據(jù)。
26、 一種用于本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)以耦合采樣控制裝置和分析器的數(shù)據(jù)傳輸方法，其包括以下行動(dòng)在具有低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的并且本質(zhì)安全的通信信號(hào)的連續(xù)的串行總線上發(fā)送及接收數(shù)據(jù)；提供對(duì)與所述控制采樣系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器的自動(dòng)配置；以及把往返于所述控制采樣系統(tǒng)的終端設(shè)備的信號(hào)翻譯成數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。
27、 權(quán)利要求26的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中，利用集成電路間協(xié)議發(fā)送及接收所述數(shù)據(jù)。
28、 權(quán)利要求26的數(shù)據(jù)傳輸方法，其還包括以下動(dòng)作提供針對(duì)所述轉(zhuǎn)換器的單獨(dú)的輸入/輸出存儲(chǔ)器映射。
29、 權(quán)利要求26的數(shù)據(jù)傳輸方法，其還包括以下動(dòng)作提供利用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率實(shí)現(xiàn)方式的所發(fā)送的及接收到的信號(hào)的鐘控和數(shù)據(jù)線。
30、 權(quán)利要求26的數(shù)據(jù)傳輸方法，其還包括以下動(dòng)作通過(guò)所述總線向所述轉(zhuǎn)換器和所述節(jié)點(diǎn)的部件供電。
31、 權(quán)利要求26的數(shù)據(jù)傳輸方法，其還包括以下動(dòng)作提供與所迷轉(zhuǎn)換器的無(wú)端接結(jié)構(gòu)。
32、 權(quán)利要求26的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中，從所述控制采樣系統(tǒng)的可編程邏輯控制器發(fā)送及接收信號(hào)。
33、 一種為本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)提供協(xié)議橋以便耦合采樣控制裝置和分析器的接入控制器，其包括用于按照集成電路間協(xié)議進(jìn)行通信的第 一接口 ；用于按照協(xié)議與所述控制采樣系統(tǒng)的 一 個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的第二接口 ，其中該接口提供對(duì)與節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的自動(dòng)配置。
34、 權(quán)利要求33的接入控制器，其中，所述第一接口利用低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的通信信號(hào)進(jìn)行通信。
35、 權(quán)利要求33的接入控制器，其中，所述第一接口向所述與節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備供電。
36、 權(quán)利要求33的接入控制器，其中，所迷第一接口具有針對(duì)所述接入控制器特定的輸入/輸出存儲(chǔ)器映射。
37、 權(quán)利要求33的接入控制器，其中，所述第一接口的鐘控和數(shù)據(jù)線使用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率實(shí)現(xiàn)方式。
38、 權(quán)利要求33的接入控制器，其中，所述第一接口達(dá)到等于或大于約9伏特的電壓差。
39、權(quán)利要求33的接入控制器，其中，所述第二接口在包括模擬的和串行協(xié)議設(shè)備的組當(dāng)中的 一項(xiàng)內(nèi)進(jìn)行通信。
40 、 一種為本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)提供協(xié)議橋以便耦合采樣控制裝置和分析器的方法，其包括以下動(dòng)作按照集成電路間協(xié)議與協(xié)議橋進(jìn)行通信；以及按照協(xié)議從接入控制器與所述控制采樣系統(tǒng)的 一個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，其中接口提供對(duì)與節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的自動(dòng)配置。
41、 權(quán)利要求40的提供協(xié)議橋的方法，其中，與協(xié)議橋進(jìn)行通信的所述行動(dòng)涉及到低態(tài)有效高態(tài)無(wú)效的通信信號(hào)。
42、 權(quán)利要求40的提供協(xié)議橋的方法，其還包括以下動(dòng)作通過(guò)所述接入控制器向所述節(jié)點(diǎn)供電。
43、 權(quán)利要求40的提供協(xié)議橋的方法，其還包括以下動(dòng)作提供針對(duì)所述協(xié)議橋特定的輸入/輸出存儲(chǔ)器映射。
44、 權(quán)利要求40的提供協(xié)議橋的方法，其還包括以下動(dòng)作提供利用時(shí)控轉(zhuǎn)換速率實(shí)現(xiàn)方式的到所述協(xié)議橋的鐘控和數(shù)據(jù)線。
45、 權(quán)利要求40的提供協(xié)議橋的方法，其還包括以下動(dòng)作向所述協(xié)議橋提供等于或大于約9伏特的電壓差。
46、 權(quán)利要求40的提供協(xié)議橋的方法，其中，與一個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信是在包括模擬的和串行協(xié)議設(shè)備的組當(dāng)中的一項(xiàng)內(nèi)進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明是一種新穎的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備、系統(tǒng)和方法以及總線體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述總線體系結(jié)構(gòu)可以包括連續(xù)的串行總線，該連續(xù)的串行總線可以被合并到過(guò)程控制樣品系統(tǒng)中，以便提供本質(zhì)安全的和高效的系統(tǒng)。作為可替換的示例性實(shí)施例，在本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備可以被用來(lái)耦合各采樣控制裝置和分析器。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以包含接入控制器，該接入控制器為本質(zhì)安全型控制采樣系統(tǒng)提供協(xié)議橋，以便耦合各采樣控制裝置和分析器。
文檔編號(hào)G06F13/00GK101689155SQ200880023165
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月2日
發(fā)明者G·E·施米特, G·J·戈?duì)柕? M·J·拜拉喬恩, R·法默, R·舍弗德 申請(qǐng)人:西門(mén)子工業(yè)公司