工業(yè)控制系統(tǒng)電纜的制作方法
【專利說明】工業(yè)控制系統(tǒng)電纜
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請依據(jù)35U.S.C.§ 119(e)主張享有2014年7月7日提交的名稱為“工業(yè)控制系統(tǒng)電纜”的美國臨時申請N0.62/021438的權(quán)益。本申請還是2013年8月6日提交的名稱為“安全的工業(yè)控制系統(tǒng)”的國際申請PCT/US2013/053721的部分繼續(xù)申請。美國臨時申請N0.62/021438和國際申請PCT/US2013/053721在本文中通過引用而并入其全部內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]工業(yè)和過程控制系統(tǒng)包括工業(yè)生產(chǎn)中使用的各種類型的控制設(shè)備，比如監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、和使用例如可編程邏輯控制器(PLC)的其他控制設(shè)備。這些控制系統(tǒng)通常用在包括電力、水力、石油、天然氣和數(shù)據(jù)行業(yè)中。使用從遠(yuǎn)程站點(diǎn)現(xiàn)場收集的信息，自動和/或人工驅(qū)動的監(jiān)控指令可以傳輸給現(xiàn)場的控制裝置。這些現(xiàn)場裝置控制局部操作，比如打開和關(guān)閉閥門和斷路器、從傳感器系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)、和監(jiān)視作為報(bào)警條件的局部環(huán)境。
[0004]例如，SCADA系統(tǒng)通常使用站點(diǎn)可能在地理上廣泛分開的開環(huán)控制，其中使用可能是不可靠的或間歇的低帶寬/高延遲鏈接。這些系統(tǒng)使用遠(yuǎn)程終端單元(RTUs)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到控制中心。當(dāng)主站不可用時，RTUs可能具有有限的局部控制能力。利用高帶寬、低延遲數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，DCS系統(tǒng)一般用于實(shí)時數(shù)據(jù)收集和控制。PLCs通常提供布爾邏輯運(yùn)算、計(jì)時器、連續(xù)控制等等。然而，隨著工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展，新技術(shù)正在結(jié)合這些各種類型的控制系統(tǒng)的多個方面。例如，可編程自動控制器(PAC)可包括SCADA、DCS、和PLCs的多個方面。
[0005]SCADA系統(tǒng)可以用于工業(yè)過程，包括制造、生產(chǎn)、發(fā)電、建造、和精煉。它們還可以用于基礎(chǔ)設(shè)施處理，包括水處理和分配、廢水收集和處理、石油和天然氣管線、電力傳輸和分配、風(fēng)電場、大型通信系統(tǒng)等。此外，SCADA系統(tǒng)可用于建筑物、機(jī)場、船只、空間站等的設(shè)施處理中(例如，監(jiān)視和控制加熱、通風(fēng)、和空調(diào)(HVAC)設(shè)備及能量消耗)。DCS系統(tǒng)一般用于大型園區(qū)工業(yè)處理廠中，比如石油和天然氣、精煉、化工、制藥、食品和飲料、水和廢水、紙漿和造紙、公用電力、采礦、金屬等。PLCs —般用于工業(yè)部門和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一種電纜，包括具有關(guān)節(jié)和通過套管包束在一起的導(dǎo)線的導(dǎo)線組件。電纜還包括具有連接器的連接器組件，該連接器具有用于導(dǎo)線的連接頭，其中連接頭沿著縱向軸線布置。連接器組件卡握導(dǎo)線組件的端部，且導(dǎo)線組件的關(guān)節(jié)樞轉(zhuǎn)地連接于連接器組件，以使導(dǎo)線組件能夠相對于連接器組件在由連接器的縱向軸線和導(dǎo)線組件的端部限定的平面內(nèi)鉸接。在一些實(shí)施例中，連接器組件和關(guān)節(jié)形成制動爪，以阻止導(dǎo)線組件相對于連接器組件的移動。在一些實(shí)施例中，一個或多個連接頭是鍵連接。
[0007]一種電纜，包括具有通過套管包束在一起的導(dǎo)線的導(dǎo)線組件。電纜還包括具有連接器的連接器組件，該連接器具有用于導(dǎo)線的連接頭，其中連接器組件卡握導(dǎo)線組件的端部。電纜還包括電路，該電路被配置成向通過連接器連接于電纜的裝置驗(yàn)證電纜和/或驗(yàn)證通過連接器連接于電纜的裝置。在一些實(shí)施例中，電路存儲與電纜相關(guān)的唯一標(biāo)識符和/或安全證書。電路可以被配置成基于驗(yàn)證建立或阻止與連接于電纜的裝置的連接。電路還可以被配置成在電纜和裝置之間加密通信。電纜還可包括指示器(例如，指示燈)，以指示驗(yàn)證情況。
[0008]—種控制系統(tǒng)，包括與背板聯(lián)接的第一控制元件或子系統(tǒng)、被配置成連接于第一控制元件或子系統(tǒng)的第一電纜、鄰近第一控制元件或子系統(tǒng)與背板聯(lián)接的第二控制元件或子系統(tǒng)、和被配置成連接于第二控制元件或子系統(tǒng)的第二電纜。第一電纜和第二電纜中的每一個包括具有關(guān)節(jié)和通過套管包束在一起的導(dǎo)線的導(dǎo)線組件。每一電纜還包括具有連接器的連接器組件，該連接器具有用于導(dǎo)線的連接頭，其中連接頭沿著縱向軸線布置。連接器組件卡握導(dǎo)線組件的端部，且導(dǎo)線組件的關(guān)節(jié)樞轉(zhuǎn)地連接于連接器組件，以使導(dǎo)線組件可相對于連接器組件在由連接器的縱向軸線和導(dǎo)線組件的端部限定的平面內(nèi)鉸接。以這種方式，第一電纜和第二電纜的相應(yīng)連接器組件可以被配置成連接于第一控制元件或子系統(tǒng)和第二控制元件或子系統(tǒng)，以使第一電纜和第二電纜的相應(yīng)導(dǎo)線組件能夠平行于每一相應(yīng)連接器的縱向軸線鉸接。背板可以是例如電源背板或通信背板。
[0009]—種控制系統(tǒng)，包括與背板聯(lián)接的第一控制元件或子系統(tǒng)、被配置成連接于第一控制元件或子系統(tǒng)的第一電纜、鄰近第一控制元件或子系統(tǒng)與背板聯(lián)接的第二控制元件或子系統(tǒng)、和被配置成連接于第二控制元件或子系統(tǒng)的第二電纜。第一電纜和第二電纜中的每一個包括具有通過套管包束在一起的導(dǎo)線的導(dǎo)線組件和具有連接器的連接器組件，該連接器具有用于導(dǎo)線的連接頭，其中連接器組件卡握導(dǎo)線組件的端部。每一電纜包括電路，該電路被配置成向第一控制元件或子系統(tǒng)和第二控制元件或子系統(tǒng)驗(yàn)證第一電纜和第二電纜中的相應(yīng)電纜，或向第一電纜和第二電纜中的相應(yīng)電纜驗(yàn)證第一控制元件或子系統(tǒng)和第二控制兀件或子系統(tǒng)。
[0010]本
【發(fā)明內(nèi)容】
以簡單的形式介紹了發(fā)明構(gòu)思的精選部分，下面在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并非旨在確定要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或主要特征，也不是在確定要求保護(hù)主題的范圍時用在輔助。
【附圖說明】
[0011]參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。在描述和附圖的不同示例中使用的相同附圖標(biāo)記可指示相似或相同的物品。
[0012]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明公開的示例實(shí)施例的電纜的局部立體圖。
[0013]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明公開的示例實(shí)施例的電纜的局部分解立體圖。
[0014]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明公開的示例實(shí)施例的用于電纜(比如圖2所示電纜)的連接器的立體圖。
[0015]圖4A是圖2中所示電纜的局部端視圖，其中導(dǎo)線組件相對于連接器組件鉸接到第一位置。
[0016]圖4B是圖2中所示電纜的局部端視圖，其中導(dǎo)線組件相對于連接器組件鉸接到第二位置。
[0017]圖4C是圖2中所示電纜的局部端視圖，其中導(dǎo)線組件相對于連接器組件鉸接到第三位置。
[0018]圖5是根據(jù)本發(fā)明公開的示例實(shí)施例的電纜(比如圖1中所示的電纜)的示意圖，其中該電纜與裝置連接。
[0019]圖6是根據(jù)本發(fā)明公開的示例實(shí)施例的電纜(比如圖1中所示的電纜)的示意圖，該電纜用在控制系統(tǒng)環(huán)境中。
[0020]圖7是根據(jù)本發(fā)明公開的示例實(shí)施例的過程控制系統(tǒng)的示意圖，其中電纜(比如圖1中所示的電纜)被用于與裝置連接。
[0021]圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明公開的示例實(shí)施例的電纜(比如圖1中所示的電纜)的立體圖，其中該電纜與在背板上彼此相鄰排布的裝置連接。
【具體實(shí)施方式】
[0022]綜述
[0023]在工業(yè)和過程控制系統(tǒng)中，很多不同的電纜構(gòu)造被廣泛地用于互連自動化設(shè)備，比如控制器、輸入/輸出(I/O)模塊等。例如，具有較重線規(guī)的導(dǎo)線的電纜用于將電源連接于電網(wǎng)，而具有較輕線規(guī)的導(dǎo)線的電纜用于將I/O模塊連接于現(xiàn)場裝置。此外，每個類型的裝置可使用不同數(shù)量的導(dǎo)線、不同的引腳布局等。出于這個原因，對于每件自動化設(shè)備來說，通常使用單獨(dú)的電纜或電纜類型，這可能導(dǎo)致對大量不同的電纜類型進(jìn)行跟蹤和清查。在電纜故障的情況下，正確的電纜必須被識別、定位、和正確安裝。這可能需要對大量陳列的不同電纜進(jìn)行存儲和清查，這可能增加與這種設(shè)備相關(guān)的費(fèi)用和/或復(fù)雜性。而且，在庫存清單中沒有合適的電纜可能導(dǎo)致生產(chǎn)延期、收入損失等。
[0024]本發(fā)明公開針對用于提供電纜的設(shè)備、系統(tǒng)和技術(shù)，其中該電纜可以與多種工業(yè)和過程控制系統(tǒng)設(shè)備裝置一起使用。此外，本文中描述的電纜可以被定位，以使該電纜可以被放置在具有有限的內(nèi)部容積的機(jī)柜、機(jī)架或其他空間邊界范圍內(nèi)的各種方位。例如，電纜包括具有制動爪的連接器組件，該制動爪允許電纜的端部靠近連接器而“卡”入各種位置(例如，水平位置、豎直位置、中間位置等)。在一些實(shí)施例中，電纜包括導(dǎo)線組件，該導(dǎo)線組件具有對稱布局，以使電纜可以在各種方位連接于裝置。此外，電纜可包括一個或多個鍵連接(例如，榫槽鍵、反向鍵等)，以確保電纜在相對于裝置(例如，具有匹配的鍵連接)的所需方位連接。
[0025]在一些實(shí)施例中，連接于每一電纜的不同裝置具有相同數(shù)量的通道(例如，十
(10)通道、二十(20)通道等)，并且每一電纜被成組隔離(例如，使用每個導(dǎo)體，且一個作為共用接地)。以這種方式，每個裝置(例如控制器、輸入/輸出(I/O)模塊等)可以具有共同的(例如，通用的)輸入/輸出計(jì)數(shù)。此外，對于一個特定的應(yīng)用(例如，低壓應(yīng)用)來說，電纜中的導(dǎo)線可能是尺寸超大，以使電纜可用于另一應(yīng)用(例如，高壓應(yīng)用)。例如，每個電纜可以額定至少大約二安培(2安)。然而，這個安培數(shù)是通過示例的方式提供的，并不意味這限制本發(fā)明的公開。在另外的實(shí)施例中，電纜可以額定大于二安培(2安)、小于二安培(2安)等。
[0026]在一些實(shí)施例中，提供了一種電子主動電纜(例如，采用微處理器、嵌入式狀態(tài)機(jī)等)，該電纜具有可以對電纜和/或連接于該電