[發(fā)明專利]具有可編程的矩陣模塊的自動化系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010110867.4
• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN101794134A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 米夏埃爾·霍瓦里克;京特·格里斯巴赫;克勞斯·勒內(nèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: G05B19/08
• 分類號: G05B19/08
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有可編程的矩陣模塊的自動化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自動化設(shè)備通常具有大量的輸入模塊和/或輸出模塊(EM)，該模塊也簡稱為I/O模塊。就此，在自動化設(shè)備中的電子處理單元(通常為程控處理器)優(yōu)選地接收到技術(shù)工藝的測量信號或者設(shè)備的測量信號并且將調(diào)整信號或者控制指令輸出到技術(shù)工藝的生產(chǎn)設(shè)備。為了在多數(shù)情況下通過過程電纜線路和現(xiàn)場總線將該I/O模塊連接到這些技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備上，例如連接到傳感器和作動器上，而設(shè)置有例如可以集合到一個(gè)端子區(qū)域中的大量的端子。

自動化設(shè)備通常這樣構(gòu)成：直接的耦合，即一種從電子處理單元經(jīng)過I/O模塊直接到達(dá)端子區(qū)域的連接類型。其中，為每個(gè)I/O模塊固定不變地分配一限定的端子，也就是說與該端子硬接線并且因此在功能方面線性地連接。因此，在自動化設(shè)備中限定了和固定不變地確定了在每個(gè)單獨(dú)的端子與每個(gè)單獨(dú)的I/O模塊之間的順序、對應(yīng)關(guān)系和位置。這導(dǎo)致了，在I/O模塊與端子之間的變換或者自由的、可選擇的對應(yīng)關(guān)系、或者在已經(jīng)裝配的設(shè)備中的擴(kuò)展性在沒有復(fù)雜的拆除連接、重新連接或者改裝的情況下是不可能實(shí)現(xiàn)的。在有限的空間中，這種重新布置在個(gè)別情況下也是不可能的。

在DE?10?2004?010?003?A1中公開了一種自動化設(shè)備，該自動化設(shè)備具有：用于現(xiàn)場用儀表的接口；用于現(xiàn)場用儀表的供電組件和測量組件；以及連接單元，該單元用于自由選擇地將現(xiàn)場用儀表接口與供電組件或測量組件的接口相連接。該自動化系統(tǒng)已經(jīng)解決了在現(xiàn)場用儀表或者I/O模塊和端子之間的固定的對應(yīng)關(guān)系的缺點(diǎn)。雖然現(xiàn)在通過可編程的矩陣模塊可以將該處理單元通過I/O模塊與端子模塊相連接，但是不能實(shí)現(xiàn)對于現(xiàn)有的I/O模塊的最佳的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，進(jìn)一步改進(jìn)用于對技術(shù)工藝進(jìn)行控制的上述類型的自動化系統(tǒng)，從而可以實(shí)現(xiàn)對于現(xiàn)有的I/O模塊的最佳的使用。

該目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

該自動化系統(tǒng)具有：電子處理單元；I/O模塊，用于將工藝信號輸入和/或輸出到技術(shù)工藝的生產(chǎn)設(shè)備上、特別是到傳感器和作動器上；端子模塊，用于將設(shè)備的生產(chǎn)設(shè)備連接到I/O模塊上；此外還設(shè)置有可編程的矩陣模塊，處理單元利用該可編程的矩陣模塊可以動態(tài)地將一個(gè)或多個(gè)I/O模塊以電路連接的方式分配給一個(gè)或多個(gè)端子模塊。該處理單元有利地設(shè)計(jì)為，可以借助于可編程的矩陣模塊時(shí)間上控制地將多個(gè)端子模塊以電路連接的方式分配給一個(gè)I/O模塊，其中，每個(gè)端子模塊都分配有一個(gè)時(shí)隙(Zeitschlitz)。通過這種設(shè)計(jì)方案獲得了在I/O模塊和端子模塊之間的自由的、程序控制的對應(yīng)關(guān)系。該處理單元例如可能在硬件池(該硬件池可以由多個(gè)I/O模塊所組成)中發(fā)出詢問，目前哪個(gè)硬件處于空閑狀態(tài)，并且使其隨后服務(wù)于新的任務(wù)，其中，必需的I/O模塊被接通至端子模塊。因此可能有利的是，例如一個(gè)單獨(dú)的I/O模塊例如以一個(gè)時(shí)間順序分級地調(diào)查在各自的端子模塊上的多個(gè)生產(chǎn)設(shè)備的工藝信號或者順次地輸出至該生產(chǎn)設(shè)備。

在一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案中，自動化系統(tǒng)在矩陣模塊中具有多路復(fù)用器。在此，該多路復(fù)用器優(yōu)選地設(shè)計(jì)為選擇性切換網(wǎng)絡(luò)(Selektionsschaltnetzwerk)，其中在多路復(fù)用器循環(huán)地運(yùn)行的情況下，不同時(shí)隙中的幾乎是并行的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為串行的數(shù)據(jù)流。因此，對不同的端子模塊也就在時(shí)間上連續(xù)分級地(gestafelt)進(jìn)行掃描并且它們的輸入值和輸出值通過I/O模塊繼續(xù)向處理單元發(fā)送。在這里作為特別的優(yōu)點(diǎn)要指出的是，自動化任務(wù)可以通過該設(shè)計(jì)方案得以完成，其中首先需要多個(gè)I/O模塊，并且現(xiàn)在同一個(gè)自動化任務(wù)可以利用一個(gè)唯一的I/O模塊來完成。因此得出自動化設(shè)備的費(fèi)用上的優(yōu)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)尺寸上的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)榭梢苑艞壨暾慕M件或者額外的I/O模塊。

另一個(gè)為了提高靈活性的、用于自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案可能性在于，處理單元進(jìn)一步設(shè)計(jì)為，即I/O模塊通過耦合總線激活。