[發明專利]具有自動起動的模塊化I/O系統

無效

• 申請號: 201010167453.5
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN101866147A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: L·J·伯頓;T·P·諾厄緹;M·R·貝魯別;P·尼爾森
• 申請（專利權）人: 施奈德電氣建筑股份公司
• 主分類號: G05B19/02
• 分類號: G05B19/02;G06F13/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

相關申請的交叉參考

本申請要求2009年4月17日提交的第61/212,976號臨時專利申請的權益，該臨時專利申請在此引入作為參考。

技術領域

本發明涉及一種用于現場布線的模塊化輸入/輸出系統，其中各個輸入/輸出模塊自動起動。

背景技術

電子控制和監測系統，諸如過程控制系統，需要與位于不同環境，諸如制造廠和辦公樓中的設備進行通信。這包括接收輸入，諸如指令和由各種傳感器提供的過程情況，以及產生輸出。這種相互作用是由輸入/輸出(“I/O”)系統提供的。通過I/O系統的信號本質上可以是模擬和/或數字信號。通常，I/O系統包括信號處理電路，它可以提供例如過濾、放大或衰減操作；對輸入信號的模數轉換，以及其它信號調節。

另外，包括樓宇自動化和安全系統的大部分過程控制系統，包括例如中央處理單元的中央控制器，其接收來自傳感器的輸入，并向執行機構提供輸出以控制操作機構，如門禁和空調裝置。提供給執行機構的輸出是根據一個控制程序確定的，所述控制程序由控制器連續執行并利用來自輸入傳感器的信息設定適當的控制信號輸出。對傳感器與致動器群組的輸入和輸出可以通過接線或局域網實現。

一種常規的系統設計成允許不同類型的模塊化I/O單元進行快速和方便的安裝和更換，使系統可以快速及方便地配置和重新配置。這種常規I/O系統的基座單元通過串行總線與各別選擇線連接在一起。插件式的I/O模塊可以安裝在基座單元中。

不幸的是，在常規的輸入/輸出系統中存在缺點。例如，輸入/輸出(I/O)單元的數量非常有限。

發明內容

與上述的常規系統不同，本發明的系統具有輸入/輸出(I/O)模塊單元，每一I/O模塊單元具有基座和可移除的模塊單元，其中所述I/O模塊單元的I/O模塊可以被移除而不會影響遠離電源和控制器的單元。此外，所述系統配置成具有I/O單元通信，使得當I/O單元的模塊被插入到基座中時，所述模塊從基座讀取地址且立刻準備好讓CPU單元“發現”所述I/O單元。此外，本發明的系統可以具有用于對I/O模塊供電的多個電源單元。

在模塊化輸入/輸出系統的一個實施例中，該系統具有電源單元、中央處理單元(CPU)和至少一對輸入/輸出單元。每一輸入/輸出單元具有基座和輸入/輸出模塊。所述基座包括具有輸入/輸出模塊接口的背板印刷電路板。尋址電路由所述印刷電路板承載，用于遞增地址。所述基座具有一對連接器，連接到印刷電路板且能夠連接到其它單元。所述基座單元具有用于連接外部傳感器和控制器的至少一現場連接接線板。所述輸入/輸出模塊包括用于與外部傳感器和控制器以及CPU單元接合的電路。該模塊具有與基座上的輸入/輸出模塊接口嚙合的接口。所述模塊化輸入/輸出系統允許安裝和移除所述輸入/輸出單元之一的輸入/輸出模塊單元，而不會影響其它輸入/輸出單元。

在一個實施例中，所述電源單元和CPU單元都分別具有基座和模塊。CPU單元的基座和所述輸入/輸出單元的配置相同。

在一個實施例中，所述連接器具有多個引線，包括一對電源線、一對差分通信總線引線和多個地址引線。

在一個實施例中，電源線的其一向基座上的背板印刷電路板供電，電源線的另一則向所述模塊上的電路供電。

在一個實施例中，具有至少一對電源單元。用于向背板印刷電路板供電的電源線連續地延伸，而用于向所述模塊供電的電源線在相鄰的電源單元處端接。

在一個實施例中，所述基座具有溝道，所述溝道配置成由導軌所接納，所述基座具有與所述導軌嚙合的制動機構以將所述基座固定到所述導軌上。

在一個實施例中，所述尋址電路包括加法器電路。

在一個實施例中，所述尋址電路包括5比特加法器電路。

在一個實施例中，所述至少一現場連接接線板通過所述輸入/輸出模塊上的用于與外部傳感器和控制器以及CPU單元接合的電路電連接到所述背板印刷電路板。

本申請還提供了一種在CPU模塊和至少一I/O模塊之間通信的方法。輸入/輸出單元的至少一基座連接到CPU模塊和電源模塊。特定基座的地址通過從相鄰的基座遞增地址來設置。輸入/輸出模塊被連接到輸入/輸出單元的至少一基座。所述基座的地址由所述被連接的輸入/輸出模塊讀取。所述CPU模塊識別所述輸入/輸出模塊的地址，其中所述CPU單元在一個I/O模塊插入所述輸入/輸出單元的基座中時會找出已安裝到所述系統中的I/O模塊的類型和數量。所述CPU通過包含由被尋址的I/O模塊所識別的輸入/輸出模塊的地址而與期望的I/O模塊通信。