專利名稱：用于插入式i/o模塊的工業控制器接口的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及工業自動化及控制系統的領域，諸如用于工業和商業場合的那些系統。更具體地，本發明的實施例涉及被設計成與不同類型的插入式I/O模塊相接口的工業控制器驅動器。
背景技術：
工業控制器是用于控制工廠自動化等的專用計算機。在存儲的程序的指示下，工業控制器的處理器檢查反映受控過程的狀態的一系列輸入并改變影響受控過程的控制的輸出。所存儲的控制程序可以在一系列執行周期內連續地執行、周期性地執行、或者基于事件執行。由工業控制器從受控過程接收的輸入和由工業控制器向受控過程傳送的輸出通常通過一個或多個輸入/輸出(I/O)模塊傳遞，該一個或多個I/O模塊用作控制器與受控過程之間的電氣接口。輸入和輸出被記錄在存儲器中的I/O數據表中。輸入值可以由專用電路從受控過程異步地讀取。輸出數據由處理器直接寫入I/O數據表并且然后由專用通信電路傳送給受控過程。一些工業控制器可以提供另外的I/O模塊(諸如插入式I/O模塊)的連接，以向控制器添加輸入和輸入功能。例如，添加I/O模塊可以使得工業控制器能夠與特定類型的控制設備相接口。此外，插入式I/O模塊可以提供不同的功能，諸如所添加的模擬輸入和/ 或輸出、數字輸入和/或輸出、溫度控制和/或監控、以及電壓控制和/或監控等。因此，插入式I/O模塊可以具有不同的硬件結構，不同的硬件結構可能需要定制的驅動器和其他定制的軟件以使得它們能夠與工業控制器一起使用。例如，插入式I/O模塊可以具有不同類型和/或數量的輸入和輸出。提供定制驅動器通常需要現場固件升級和測試。現在認識到， 這樣增加了復雜性、成本以及開發時間。此外，提供定制軟件可能涉及使用大的軟件庫，這可能導致在工業控制器的操作期間I/O掃描較慢。
發明內容
本發明提供了一種新的連接插入式I/O模塊與工業控制器以及與工業控制器一起使用插入式I/O模塊的方法，諸如用于控制或監控工業過程的控制/監控裝置。具體地， 本發明提供一種用于控制/監控裝置的接口，諸如公共驅動器，該裝置使得能夠將控制/監控裝置連接至不同類型的插入式模塊。接口包括若干機制(mechanism)，其可以通過控制邏輯、電路、和/或軟件來實現，這些機制使得控制/監控裝置能夠與不同類型的插入式I/ 0模塊協同操作。根據某些實施例，接口包括使得能夠在插入式I/O模塊與控制/監控裝置之間開始通信的設置機制。例如，設置機制可以檢測插入式I/O模塊的連接、從連接的插入式I/O 模塊請求標識數據、向連接的插入式I/O模塊寫入模塊配置數據、以及從連接的I/O模塊恢復(retrieve) I/O數據和特征數據。接口還可以包括易于在操作期間在插入式I/O模塊與控制/監控裝置之間通信的操作機制。例如，操作機制可以在控制/監控裝置與連接的I/ 0模塊之間傳送操作模式數據，并且可以使得連接的I/O模塊能夠中斷控制/監控裝置的操作。接口還可以包括存儲用于插入式I/O模塊的數據的寄存器。
如果參照附圖閱讀以下詳細說明，則本發明的這些和其他特征、方面和優點將變得更好理解，在附圖中，相似的符號自始至終表示相似的部分，在附圖中圖1是根據本技術的包括與不同類型的插入式I/O模塊兼容的控制/監控裝置的示例性控制及監控系統的圖解表示；圖2是示出了根據本技術的圖1的控制/監控裝置的部件的框圖；圖3是根據本技術的圖2的控制/監控裝置與插入式I/O模塊通信的接口的圖解表示；以及圖4是示出了根據本技術的用于圖3的接口的寄存器地址的實施例的表。
具體實施例方式圖1是采用控制/監控裝置12的示例性控制及監控系統10的圖解表示，該控制/ 監控裝置12包括被設計成支持不同類型的插入式I/O模塊16的公共接口 14。插入式I/ 0模塊16可以由控制/監控裝置12的制造商來生產或者由第三方提供商來準備。控制及監控系統10包括可以由控制/監控裝置12控制和/或監控的過程部分(process) 18。過程部分18可以有很多形式并且可以包括用于實現很多各種個樣目的的裝置。例如，過程部分可以包括壓縮機站、煉油廠、用于加工食品的分批操作、機械化的裝配線等。因此，過程部分18可以包括用于無數制造、處理、和/或物料處理應用等的各種操作部件，諸如電動機、 閥、致動器、溫度元件、壓力傳感器。根據某些實施例，通過使用某些網絡策略可以易于控制和/或監控過程部分18。例如，可以采用工業標準網絡，諸如設備網(DeviceNet)，以能夠傳輸數據。網絡可以允許根據預定協議來交換數據，并且可以為連網元件的操作提供電力。此外，過程部分18可以包括控制及監控設備，控制及監控設備用于通過自動化和 /或觀察來調節過程變量。例如，示出的過程部分18包括傳感器20和致動器22。傳感器 20可以包括適于提供與處理條件有關的信息的任意數量的裝置。致動器22可以包括適于響應于輸入信號來執行機械動作的任何數量的裝置。如所示出的，傳感器20和致動器22與控制/監控裝置12通信以對過程部分18 內的設備進行控制和/或監控。例如，傳感器20和致動器22可被用在由控制/監控裝置 12和/或由監控站M監控和控制的過程回路中。根據某些實施例，監控站M可以包括使得用戶能夠觀看控制/監控裝置12的狀態、對控制/監控裝置12的某些部件進行編程、和 /或調整過程部分18和/或控制/監控裝置12的操作參數的一個或多個個人計算機和/ 或顯示器。例如，監控站對可以顯示諸如過程部分18的操作參數的輸出參數、由傳感器20 感測到的溫度和壓力、致動器22的位置信息等。此外，監控站M可以(例如，經網絡)連接至為插入式I/O模塊16提供數據的數據庫26。在其他實施例中，數據庫沈可被存儲在監控站M中。在某些實施例中，可以基于過程輸入(例如來自傳感器20的輸入)或由通過監控站M接收到的操作員直接輸入來激活過程回路。在監控站M可訪問的控制/監控裝置12 中，傳感器20和致動器22可以被指定以特定的地址。根據某些實施例，傳感器20和致動器22經由耦接至控制/監控裝置12的一個或多個插入式I/O模塊16與控制/監控裝置 12通信。插入式I/O模塊16可以在控制/監控裝置12與受控的過程部分18之間傳輸輸入和輸出信號。根據一些實施例，控制/監控裝置12可以是工業控制器，諸如可編程邏輯控制器和/或自動化控制器。可以經由接口 14的連接端口 27將插入式I/O模塊16添加到控制/ 監控裝置12或者從控制/監控裝置12上移除插入式I/O模塊16。例如，為了向控制/監控裝置12添加功能，可以添加附加的插入式I/O模塊16。例如，當添加新的傳感器20或致動器22以控制過程部分18時，可以通過將附加的插入式I/O模塊16耦接至連接端口 27 而向控制/監控裝置12添加附加的插入式I/O模塊16。根據某些實施例，連接端口 27可以被布置在控制/監控裝置12的擴展槽或灣(bay)中并且可以包括用于與插入式I/O模塊16的對應連接器配對的連接器，諸如公管腳連接器或母管腳連接器。插入式I/O模塊16可以使得控制/監控裝置12能夠執行各種不同功能。例如，插入式I/O模塊16可以包括使得控制/監控裝置12能夠與工業標準網絡通信的通信模塊， 諸如隔離的RS232/RS485模塊或設備網模塊。根據某些實施例，插入式I/O模塊16可以包括從輸入裝置接收信號的輸入模塊，諸如光電傳感器、接近開關、和溫度傳感器(例如熱電偶和/或電阻溫度檢測器)；使用輸出信號來激發繼電器或啟動電機的輸出模塊；和/或雙向I/O模塊，諸如運動控制模塊，雙向I/O模塊可以指導運動裝置以及接收位置或速度反饋。在一些實施例中，插入式I/O模塊16可以在過程部分18的裝置所使用的AC及DC模擬信號與控制/監控裝置12所使用的+5伏DC邏輯信號之間轉換。此外，一些插入式I/O 模塊16可以向數字I/O裝置提供數字信號并且接收來自數字I/O裝置的數字信號。如下面根據圖2進一步描述的，插入式I/O模塊16可以被設計成滿足以下標準， 該標準確保與接口 14的兼容性。根據某些實施例，公共接口 14包括一個或多個驅動器，驅動器被設計成對符合公共接口標準的不同類型的插入式I/O模塊16中的每個模塊的操作進行控制。因此，公共接口 14使得控制/監控裝置12能夠利用不同類型的插入式I/O模塊起作用而無需固件升級或大的軟件庫。圖2是示出了控制/監控裝置12的部件的示例的框圖。控制/監控裝置12包括可以從存儲器30讀取以及向存儲器30寫入的微處理器觀。存儲器30保存由微處理器觀執行以提供期望功能的程序以及執行這些程序所需的變量和數據。控制/監控裝置12還包括網絡接口 32以經由以上結合圖1描述的網絡來提供通信。此外，控制/監控裝置12 包括集成到控制/監控裝置12中的一個或多個嵌入的I/O模塊34。嵌入的I/O模塊34用作控制/監控裝置12與過程部分18的部件之間的電氣接口并且提供與插入式I/O模塊16 類似的功能。然而，嵌入的I/O模塊34被集成到控制/監控裝置12中，而非作為如插入式 I/O模塊16的可移除的部件存在。可以經由包括在控制/監控裝置12中的一條或更多條數據總線36而在嵌入的I/O模塊34與微處理器觀之間傳輸I/O數據。接口 14也通過一條或更多條數據總線36通信地耦接至微處理器觀。此外，接口 14可以通過連接38通信地耦接至插入式I/O模塊16。根據某些實施例，可以通過將插入式I/O模塊16的物理連接器連接至接口 14的對應端口(諸如連接端口 27(圖1))來建立連接38。 根據某些實施例，連接38可以包括40管腳的硬件連接接口，該連接接口采用同步并行接口(SPI)在插入式I/O模塊16與接口 14之間進行主要數據交換。例如，可以經由 SPI交換信號，諸如地址、數據、讀取、寫入、芯片選擇、中斷和同位信號(parity signal)。在某些實施例中，SPI可以包括8位并行數據總線和11位地址總線。此外，連接38可以支持高達2千字節的尋址能力。連接38還向將電力從控制/監控裝置12提供到插入式I/O模塊16。例如，在某些實施例中，連接38可以向插入式I/O模塊16提供3. 3伏和M伏的電力供應。根據某些實施例，插入式I/O模塊16可以僅由控制/監控裝置12來供電而可以不包括獨立的電源。如以上根據圖1所描述的，接口 14可以包括使得控制/監控裝置12能夠與不同類型的插入式I/O模塊16相接口的一個或多個機制40。機制40可以包括控制邏輯、電路、 和/或軟件。根據某些實施例，機制40可以包括一個或多個固件驅動器。根據某些實施例， 機制40可以被嵌在非暫時性機器可讀介質上，諸如只讀存儲器、閃存、硬盤驅動器、或任何其他合適的光、磁、或固態計算機可讀介質、及其組合。如以下根據圖3進一步描述的，機制40可以使得能夠在一個或多個插入式I/O模塊16與控制/監控裝置12之間交換數據。例如，機制40可以被設計成恢復設置數據，諸如與插入式I/O模塊16有關的輸入和輸出的數量、插入式I/O模塊16所使用的數據長度、以及插入式I/O模塊16的類型等，并且機制40可以被設計成將設置數據存儲在接口 14的寄存器42中。機制40還可以被設計成在控制/監控裝置12的操作過程中交換操作數據，諸如控制/監控裝置12的狀態和插入式I/O模塊16的狀態等。操作數據也可以被存儲在寄存器42中。根據某些實施例，寄存器42可以包括地址寄存器、存儲寄存器、和/或通用寄存器。此外，在某些實施例中，插入式I/O模塊16可以被設計成支持接口 14的主寄存器。圖3是示出了接口 14與插入式I/O模塊16之間的通信的圖解表示。雖然圖3中示出了一個插入式I/O模塊16，然而接口 14可以與任意數量的插入式I/O模塊16通信。 為了簡潔，圖3中僅示出了控制/監控裝置12的接口 14 ；然而，應當理解，如以上根據圖2 所討論的，接口 14與控制/監控裝置12的其他部件協同操作。插入式I/O模塊16包括對插入式I/O模塊16的操作進行管理的控制裝置44。例如，如圖1中所示，控制裝置44可以使得插入式I/O模塊16能夠控制來自過程部分18的傳感器20的輸入和/或給過程部分18的致動器22的輸出。根據某些實施例，控制裝置44 可以是復雜可編程邏輯器件(complex programmable logic device，簡稱CPLD)和/或微處理器。控制裝置44可以被設計成滿足符合公共接口 14的標準，從而使得控制裝置44和插入式I/O模塊16與接口 14兼容。控制裝置44還包括向指令和/或數據提供臨時存儲區的寄存器46。根據某些實施例，寄存器46可以包括一個或多個地址寄存器、存儲寄存器、通用寄存器、累加器、或其組合。根據某些實施例，寄存器46可以被設計成存儲用于與過程部分18相接口的輸入和輸出數據。插入式I/O模塊16還包括提供數據的非暫時性存儲的存儲器48，諸如EPR0M。 例如，可以被接口 14用來在接口 14與插入式I/O模塊16之間建立通信的數據可以被存儲在存儲器48中。在某些實施例中，存儲器48可以被集成在控制裝置44內。然而，在其他實施例中，存儲器48可以是與控制裝置44分離的部件。
可以在控制/監控裝置12上電時開始接口 14與插入式I/O模塊16之間的通信。 如以上根據圖2所描述的，可以通過連接38進行通信。機制40可以開始與插入式I/O模塊16的通信，從而使得插入式I/O模塊16能夠用作隸屬裝置。機制40包括與插入式I/O 模塊16交換設置數據52的設置機制50以及與插入式I/O模塊16交換操作數據56的操作控制機制M。設置數據52和操作數據56可以被存儲在接口 14的指定寄存器42中。例如，每個機制40可以與存儲該機制40所使用的數據的一個或多個指定寄存器42交互。機制40、微處理器觀(圖幻、和插入式I/O模塊16可以采用存儲在寄存器42中的數據來實施控制/監控裝置12的操作。圖4示出了可以被設計成接收用于各個機制40的數據的表示性的寄存器42的表。通過地址來標識每個寄存器并且每個寄存器存儲機制40所采用的數據52和/或數據 56。數據52和數據56可以被存儲在寄存器42的一位或更多位中。可以理解的是，圖4僅是示例而并不意在限制。在其他實施例中，特定寄存器地址和/或所采用的寄存器地址的數量可以根據以下因素來改變，諸如被設計成與接口 14相接口的插入式I/O模塊16的類型和/或控制/監控裝置12的特定設計。返回圖3，模塊標識機制58可以輪詢插入式I/O模塊16以在控制/監控裝置12 上電時恢復標識數據60。根據某些實施例，標識數據60可以被存儲在存儲器48中并且可以包括標識信息，諸如賣方標識號(例如標識模塊制造商的號碼)、模塊版本號、模塊序列號、模塊類型(例如插入式I/O模塊16是離散I/O模塊還是多通道模擬模塊等)和/或用于插入式I/O模塊16的賣方特有的產品代碼。然后，模塊標識機制58可以將標識數據60 存儲在接口 14的指定寄存器42中。例如，如圖4中所示，標識數據60可以被存儲在寄存器0000至0009中。在某些實施例中，標識數據60可以包括高位字節和低位字節值。如果沒有接收到標識數據60，則接口 14可以認為沒有插入式I/O模塊16耦接至接口 14。在已經由模塊標識機制58恢復標識數據60之后，模塊配置機制62可以從插入式 I/O模塊16恢復配置格式數據64。根據某些實施例，配置格式數據64可以被存儲在存儲器 48中。配置格式數據64可以包括以下數據，該數據標識插入式I/O模塊16所使用的數據的格式。例如，配置格式數據64可以標識插入式I/O模塊16所采用的數據長度。在某些實施例中，數據長度可以由高位字節和低位字節值來表示。此外，配置格式數據64可以包括偏移數，偏移數用于對配置數據應當在插入式I/O模塊16中存儲的開始地址進行標識。 根據某些實施例，偏移數可以表示從插入式I/O模塊16的基地址偏移的量。在恢復配置格式數據64之后，模塊配置機制62可以將配置格式數據64存儲在寄存器42中。例如，如圖 4所示，配置格式數據64可以被存儲在寄存器000E、001D和OOlE中。 模塊配置機制62可以使用配置格式數據64來恢復用于插入式I/O模塊16的模塊配置數據66。根據某些實施例，模塊配置機制62可以從監控站M恢復模塊配置數據66。 例如，模塊配置機制62可以與微處理器28通信，然后微處理器28通過網絡接口 32請求模塊配置數據66，如圖2中所示。根據某些實施例，監控站M可以從數據庫沈恢復模塊配置數據66。此外，在某些實施例中，模塊配置機制62還可以使用標識數據60來恢復模塊配置數據66。模塊配置數據66可以限定插入式I/O模塊16應當采用的操作參數，諸如電流輸出水平和/或電壓模式等。 模塊配置機制62可以將模塊配置數據66中的一些或全部數據存儲在寄存器42中。在某些實施例中，模塊配置機制62可以使用配置格式數據64來限定應當存儲配置數據66的一個或多個寄存器42。例如，模塊配置機制62可以使用被接收到的作為配置格式數據64的一部分的偏移數來分配應當存儲配置數據66的寄存器42。模塊配置機制62還可以將模塊配置數據66寫入插入式I/O模塊16的控制裝置44。然后，控制裝置44可以將模塊配置數據66存儲在寄存器46中。對模塊配置數據66的恢復和寫入可以在控制/監控裝置12上電時發生并且可以在插入式I/O模塊16不包括其自己的電源(諸如電池)時特別有用，這可以用于在控制/監控裝置12斷電時保留數據。然后，接口 14可以通過模塊I/O機制68確定用于插入式I/O模塊16的輸入/輸出(I/O)信息。例如，模塊I/O機制68可以從插入式I/O模塊16請求I/O格式數據70。 根據某些實施例，I/O格式數據70可以被存儲在存儲器48中。I/O格式數據70可以表示插入式I/O模塊16的I/O配置。例如，I/O格式數據70可以標識插入式I/O模塊16中所包括的輸入的數量和/或輸出的數量。I/O格式數據70還可以標識用于輸入寄存器和/或輸出寄存器的開始地址偏移數。例如，偏移數可以標識從I/O模塊16的基地址的偏移量，其中，輸入數據和/或輸出數據應當在寄存器46中存儲在該基地址處。偏移數可以使得接口 14能夠從插入式I/O模塊 16的合適寄存器46恢復輸入數據并且將輸出數據傳輸至插入式I/O模塊16的合適寄存器46。接著，模塊I/O機制68可以將I/O格式數據70存儲在寄存器42中。例如，如圖4 中所示，I/O格式數據70可以被存儲在寄存器000C、000D、0018和0019中。此外，模塊I/O 機制68可以使用I/O格式數據70來限定接口 14的輸入和輸出寄存器42。例如，模塊I/O 機制48可以使用存儲在地址0018至0019中的開始地址偏移量來限定寄存器48的地址， 以限定與控制裝置44所采用的寄存器46對應的寄存器42。接口 14還包括從插入式I/O模塊16請求特征數據74的模塊特征機制72。例如， 特征數據74可以限定包括在插入式I/O模塊16中的特征，諸如是否存在用戶中斷功能、是否存儲輸入鎖存機制、和/或是否存在輸出應用機制。當用戶中斷功能被包括在插入式I/ 0模塊16中時，用戶能夠對插入式I/O模塊16編程以在出現特定輸入事件(例如，通過傳感器20接收到的溫度、電壓等的感測值)時中斷控制/監控裝置12。如果用戶已經對用戶中斷事件編程，則特征數據74可以包括描述輸入事件的數據，而接口 14可以向寄存器寫入數據以表示已經對用戶中斷事件編程。例如，如圖4中所示，接口 14可以向寄存器OOlC寫入特征數據74。輸入鎖存機制和輸出應用機制可以被設計成確保用于兩字節數據通信的數據完整性，并且輸入鎖存機制和輸出應用機制可被用于對插入式I/O模塊16的輸入和輸出進行同步。接著，模塊特征機制72可以將特征數據74存儲在寄存器42中。例如，如圖4中所示，模塊特征數據74可以被存儲在寄存器000F中。根據某些實施例，寄存器000F中的不同位可以表示插入式I/O模塊16的不同特征。例如，一位可以用于表示是否存在用戶中斷功能，而另一位可以用于表示是否存在輸入鎖存機制，而又一位可以用于表示是否存在輸出應用機制。模塊特征機制72還可以將數據存儲在某些寄存器42中，以指示如何基于插入式 I/O模塊16中存在的特征來傳送數據。由模塊特征機制72向某些寄存器寫入可以識別插入式I/O模塊16中是否存在由特征化的數據74表示的特征。例如，如圖4中所示，向寄存器OOlA寫入特征數據74可以表示應當采用輸入鎖存。同樣地，向寄存器OOlB寫入表示應當采用輸出鎖存。在某些實施例中，如果沒有向這些寄存器寫入特征數據74，則可以忽略這些寄存器。模塊標識機制50、模塊配置機制62、模塊I/O機制68、和模塊特征機制72可以彼此同時或者以各種順序操作以獲得設置數據52。一旦設置機制50完成設置處理，則接口 14 就可以易于操作插入式I/O模塊16，以控制和/或監控過程部分18(圖1)。在操作期間， 接口 14可以從插入式I/O模塊16接收輸入數據76并向插入式I/O模塊16提供輸出數據 78。輸入數據76可以由控制裝置44從輸入(諸如傳感器20)接收，并且輸入數據76可以被提供給接口 14以供控制/監控裝置12使用。輸出數據78可以由微處理器觀傳輸給接口 14以傳輸給插入式I/O模塊16，其中，控制裝置44可以采用輸出數據78來控制輸出，諸如給致動器22的輸出。輸入數據76和輸出數據78可以在接口 14中被存儲在輸入和輸出寄存器42內，其中由模塊I/O機制68基于從插入式I/O模塊16接收的、作為I/O格式數據70的一部分的偏移數來限定。如以上根據圖1所描述的，控制/監控裝置12可以使用輸入數據76和輸出數據78來控制過程部分18。在控制/監控裝置12的操作期間，操作控制機制M可以易于在插入式I/O模塊 16與接口 14之間交換操作數據56。例如，模塊控制機制M可以使得控制/監控裝置12 和插入式I/O模塊16能夠知曉彼此的操作模式。根據某些實施例，接口 14可以連續地向插入式I/O模塊16的控制裝置44寫入操作數據56和/或從插入式I/O模塊16的控制裝置44請求操作數據56。接口 14包括可以用于將控制器模式數據82傳送給插入式I/O模塊16的控制器模式機制80。控制器模式數據82可以表示控制/監控裝置12的操作模式。例如，控制器模式數據可以表示是否已經出現錯誤并且如果出現錯誤則該錯誤是操作錯誤還是致命錯誤。 控制器模式機制80可以從寄存器42恢復控制器模式數據82并且可以將控制器模式數據 82傳輸給控制器裝置44。例如，如圖4中所示，控制器模式機制80可以從寄存器000B恢復控制器模式數據82。根據某些實施例，控制器模式寄存器000B中的不同位可以表示是否已經出現錯誤以及錯誤的類型。此外，控制器模式寄存器中的其他位可以表示控制/監控裝置12的操作模式。例如，一位可以用于其中控制/監控裝置12不提供輸出的非運行模式；另一位可以用于表示運行模式。此外，控制器模式數據82還可以表示控制/監控裝置12的電力狀態。例如，寄存器000B中的一位表示電力水平是可接受的，而另一位可以表示已經觸發了電力故障。根據某些實施例，控制裝置44可以在接收到表示已經觸發電力故障的控制器模式數據82時激活數據保留處理。例如，在某些實施例中，在接收到已經觸發電力故障的指示時，控制裝置 44可以從寄存器46向接口 14發送數據，以將數據存儲在控制/監控裝置12中。接口還包括可以用于控制插入式I/O模塊16的操作模式的模塊控制機制84。具體地，模塊控制機制84可以向插入式I/O模塊16的寄存器46寫入模塊設置數據86，以將插入式I/O模塊16置于運行模式或非運行模式。根據某些實施例，模塊控制機制84可以從寄存器42恢復模塊設置數據86。例如，如圖4中所示，模塊控制機制84可以從寄存器0011 恢復模塊設置數據86。根據某些實施例，在微處理器觀(圖幻希望將插入式I/O模塊16 置于運行模式或者非運行模式時，微處理器觀可以將模塊設置數據86寫入寄存器0011。
接口 14還包括使得插入式I/O模塊16能夠中斷控制/監控裝置12的操作的中斷機制88。根據某些實施例，在出現錯誤時，插入式I/O模塊16的控制裝置44可以產生將中斷數據90傳輸至接口 14的中斷信號。根據某些實施例，可以響應于控制裝置44檢測總線奇偶校驗故障或模塊特定的中斷來傳輸中斷數據90。例如，根據某些實施例，控制裝置 44可以被編程為基于來自過程部分18的傳感器20的輸入來產生中斷信號。此外，在某些實施例中，控制裝置44可以基于可以由用戶通過例如監控站M編程的用戶限定中斷事件來產生中斷信號。例如，如存儲在地址OOlC(圖4)中那樣，用戶限定的中斷信號可以在插入式I/O模塊16包括用戶中斷功能時存在。根據某些實施例，可以通過中斷機制88將中斷數據90放置在寄存器42之一中。 例如，如圖4中所示，中斷數據90可以被寫入寄存器000A。根據某些實施例，該寄存器中的不同位可以用于標識中斷信號的類型，例如，該中斷是由于總線奇偶校驗故障而產生的、是由于模塊特有的中斷而產生的、還是由于用戶配置的中斷而產生的。然后，微處理器觀(圖 2)可以從寄存器42讀取中斷信號并且可以中斷控制/監控裝置12的操作。根據某些實施例，在中斷數據90已經被微處理器觀讀取之后，接口 14可以將中斷寄存器000A的值設為零。接口 14還可以包括模塊模式機制92，模塊模式機制92為了模塊模式數據94而周期性地輪詢插入式I/O模塊16。模塊模式數據94可以表示插入式I/O模塊16的操作模式。例如，模塊模式數據94可以指示插入式I/O模塊16為空閑、正在運行、已經收到錯誤、 或正忙。模塊模式數據94還可以指示用戶中斷功能在插入式I/O模塊16上已經啟用還是停用。此外，模塊模式數據94可以包括指示插入式I/O模塊16中所出現的特定錯誤的錯誤數據96。模塊模式機制92可以恢復模塊模式數據94并且可以將模塊模式數據94寫入指定的寄存器42。例如，如圖4中所示，模塊模式機制92可以將模塊模式數據94寫入寄存器 0010。根據某些實施例，寄存器0010中的不同位可以用于表示模塊操作模式、用戶中斷狀態、和錯誤代碼。微處理器觀可以使用模塊模式數據94而對控制/監控裝置12的操作進行控制。此外，在某些實施例中，模塊模式機制92可以將作為模塊模式數據94的一部分的錯誤數據96發送給監控站24。接著，監控站M可以將表示錯誤數據96的錯誤代碼顯示在用戶可用的顯示器上，從而使得用戶能夠對錯誤尋址。雖然本文中僅示出和描述了本發明的一些特征，然而本領域普通技術人員將想到很多修改和變化。因此，應當理解的是，所附權利要求旨在覆蓋所有這樣落入本發明真正精神的范圍內的修改和變化。附記附記1. 一種工業自動化裝置，包括端口，所述端口被配置成容納多個不同類型的插入式I/O模塊；以及 接口，所述接口用于使得能夠在所述工業自動化裝置與所述多個不同類型的插入式I/O模塊之間進行通信，其中，所述接口包括 一個或多個設置機制，所述一個或多個設置機制被配置成檢測所述多個不同類型的插入式I/O模塊中的一個通過所述端口連接至所述接口 ；向所連接的插入式I/O模塊寫入模塊配置數據；并且從所連接的插入式I/O模塊恢復I/O格式數據和特征數據；以及
一個或多個操作機制，所述一個或多個操作機制被配置成與所連接的插入式I/O 模塊交換操作模式數據。附記2.根據附記1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個設置機制包括模塊I/O機制，所述模塊I/O機制被配置成從所連接的插入式I/O模塊請求所述I/O格式數據并且將所述I/O格式數據存儲在所述接口的指定寄存器中，其中，所述I/O格式數據包括用于所連接的插入式I/O模塊的輸入數量和輸出數量。附記3.根據附記2所述的工業自動化裝置，其中，所述I/O數據包括第一偏移值和第二偏移值，所述第一偏移值決定輸入數據被存儲在的、所連接的插入式I/O模塊的第一地址，以及所述第二偏移值決定輸出數據被存儲在的、所連接的插入式I/O模塊的第二地址。附記4.根據附記1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個設置機制包括模塊特征機制，所述模塊特征機制被配置成從所連接的插入式I/O模塊請求所述特征數據并且將所述特征數據存儲在所述接口的指定寄存器中，其中，所述特征數據包括輸入鎖存機制數據、輸出鎖存機制數據、或用戶中斷功能數據、或其組合。附記5.根據附記1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個設置機制包括模塊配置機制，所述模塊配置機制被配置成從所連接的插入式I/O模塊請求格式數據并且基于所述格式數據恢復用于所述插入式I/O模塊的所述模塊配置數據。附記6.根據附記5所述的工業自動化裝置，其中，所述格式數據包括用于所連接的插入式I/O模塊的數據長度信息以及標識所連接的插入式I/O模塊的配置數據地址的偏移數據。附記7.根據附記1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個操作機制包括控制器模式機制，所述控制器模式機制被配置成向所述接口的指定寄存器寫入控制器模式數據并且將所述控制器模式數據傳輸給所連接的插入式I/O模塊，其中，所述控制器模塊數據包括錯誤數據、運行數據、或電力數據、或其組合。附記8.根據附記1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個操作機制包括模塊控制機制，所述模塊控制機制被配置成將所連接的插入式I/O模塊設置成運行模式和設置成非運行模式。附記9.根據附記1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個操作機制包括中斷機制，所述中斷機制被配置成使得所連接的插入式I/O模塊能夠中斷所述工業自動化裝置的操作。附記10.根據附記9所述的工業自動化裝置，其中，所述中斷機制被配置成從所連接的插入式I/O模塊接收中斷數據并且將所述中斷數據存儲在所述接口的指定寄存器中。附記11.根據附記1所述的工業自動化裝置，其中，所述多個不同類型的I/O模塊包括通信模塊、模擬模塊和數字模塊中的至少一個。附記12.根據附記1所述的工業自動化裝置，其中，所述端口包括40管腳的連接器，所述40管腳的連接器被配置成經由異步并行接口傳輸數據。附記13. —種非暫時性計算機可讀存儲介質，包括用于以下操作的指令檢測不同類型的插入式I/O模塊與工業自動化裝置的連接；恢復用于所述不同類型的插入式I/O模塊的插入式I/O模塊配置數據，并且將所述插入式I/O模塊配置數據寫入所述不同類型的插入式I/O模塊；從所述不同類型的插入式I/O模塊請求插入式I/O模塊輸入數量和插入式I/O模塊輸出數量，并且將所述插入式I/O模塊輸入數量和所述插入式I/O模塊輸出數量存儲在指定寄存器中；以及從所述不同類型的插入式I/O模塊請求特征數據，并且將所述特征數據存儲在附加的指定寄存器中，其中，所述特征數據包括輸入鎖存機制數據、輸出鎖存機制數據、或用戶中斷功能數據、或其組合。附記14.根據附記13所述的非暫時性計算機可讀存儲介質，包括用于從所述不同類型的插入式I/O模塊恢復標識數據的指令。附記15.根據附記13所述的非暫時性計算機可讀存儲介質，包括用于將所述不同類型的插入式I/O模塊設置成運行模式以及設置成非運行模式的指令。附記16.根據附記13所述的非暫時性計算機可讀存儲介質，包括用于向所述不同類型的插入式I/O模塊傳輸控制器模式數據的指令，其中，所述控制器模式數據包括錯誤數據、運行數據、或電力數據、或其組合。附記17. —種工業自動化控制及監控系統，包括工業自動化裝置，所述工業自動化裝置被配置成對過程部分進行控制和/或監控；插入式I/O模塊，所述插入式I/O模塊通過所述工業自動化裝置的被設計為容納不同類型的插入式I/O模塊的端口連接至所述工業自動化裝置；以及所述工業自動化裝置的接口，所述接口用于使得能夠在所述工業自動化裝置與所述插入式I/O模塊之間進行通信，其中，所述接口包括模塊標識機制，所述模塊標識機制被配置成檢測所述不同類型的插入式I/O模塊中的一個通過所述端口連接至所述接口 ；以及模塊I/O機制，所述模塊I/O被配置成從所述插入式I/O模塊請求輸入數量和輸出數量并且將來自所述插入式I/O模塊的所述輸入數量和所述輸出數量存儲在所述接口的指定寄存器中。附記18.根據附記17所述的工業自動化控制及監控系統，其中，所述插入式I/O 模塊包括被配置成對所述插入式I/O模塊的操作進行控制的控制裝置，其中，所述控制裝置包括被配置成存儲用于所述插入式I/O模塊的輸入數據和輸出數據的插入式I/O模塊寄存器。附記19.根據附記18所述的工業自動化控制及監控系統，其中，所述接口被配置成將所述輸入數據和所述輸出數據存儲在所述接口的附加指定寄存器中，所述附加寄存器與所述插入式I/O模塊寄存器對應。附記20.根據附記17所述的工業自動化控制及監控系統，其中，所述插入式I/O 模塊包括包含有用于所述插入式I/O模塊的標識數據的存儲器，其中，所述模塊標識機制被配置成在所述工業自動化裝置上電時從所述插入式I/O模塊恢復所述標識數據。
權利要求
1.一種工業自動化裝置，包括端口，所述端口被配置成容納多個不同類型的插入式I/O模塊；以及接口，所述接口用于使得能夠在所述工業自動化裝置與所述多個不同類型的插入式I/ 0模塊之間進行通信，其中，所述接口包括一個或多個設置機制，所述一個或多個設置機制被配置成檢測所述多個不同類型的插入式I/O模塊中的一個通過所述端口連接至所述接口 ；向所連接的插入式I/O模塊寫入模塊配置數據；并且從所連接的插入式I/O模塊恢復I/O格式數據和特征數據；以及一個或多個操作機制，所述一個或多個操作機制被配置成與所連接的插入式I/O模塊交換操作模式數據。
2.根據權利要求1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個設置機制包括模塊 I/O機制，所述模塊I/O機制被配置成從所連接的插入式I/O模塊請求所述I/O格式數據并且將所述I/O格式數據存儲在所述接口的指定寄存器中，其中，所述I/O格式數據包括用于所連接的插入式I/O模塊的輸入數量和輸出數量。
3.根據權利要求2所述的工業自動化裝置，其中，所述I/O數據包括第一偏移值和第二偏移值，所述第一偏移值決定輸入數據被存儲在的、所連接的插入式I/O模塊的第一地址， 以及所述第二偏移值決定輸出數據被存儲在的、所連接的插入式I/O模塊的第二地址。
4.根據權利要求1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個設置機制包括模塊特征機制，所述模塊特征機制被配置成從所連接的插入式I/O模塊請求所述特征數據并且將所述特征數據存儲在所述接口的指定寄存器中，其中，所述特征數據包括輸入鎖存機制數據、輸出鎖存機制數據、或用戶中斷功能數據、或其組合。
5.根據權利要求1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個設置機制包括模塊配置機制，所述模塊配置機制被配置成從所連接的插入式I/O模塊請求格式數據并且基于所述格式數據恢復用于所述插入式I/O模塊的所述模塊配置數據。
6.根據權利要求5所述的工業自動化裝置，其中，所述格式數據包括用于所連接的插入式I/O模塊的數據長度信息以及標識所連接的插入式I/O模塊的配置數據地址的偏移數據。
7.根據權利要求1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個操作機制包括控制器模式機制，所述控制器模式機制被配置成向所述接口的指定寄存器寫入控制器模式數據并且將所述控制器模式數據傳輸給所連接的插入式I/O模塊，其中，所述控制器模塊數據包括錯誤數據、運行數據、或電力數據、或其組合。
8.根據權利要求1所述的工業自動化裝置，其中，所述一個或多個操作機制包括模塊控制機制，所述模塊控制機制被配置成將所連接的插入式I/O模塊設置成運行模式和設置成非運行模式。
9.一種非暫時性計算機可讀存儲介質，包括用于以下操作的指令檢測不同類型的插入式I/O模塊與工業自動化裝置的連接；恢復用于所述不同類型的插入式I/O模塊的插入式I/O模塊配置數據，并且將所述插入式I/O模塊配置數據寫入所述不同類型的插入式I/O模塊；從所述不同類型的插入式I/O模塊請求插入式I/O模塊輸入數量和插入式I/O模塊輸出數量，并且將所述插入式I/O模塊輸入數量和所述插入式I/O模塊輸出數量存儲在指定寄存器中；以及從所述不同類型的插入式I/O模塊請求特征數據，并且將所述特征數據存儲在附加的指定寄存器中，其中，所述特征數據包括輸入鎖存機制數據、輸出鎖存機制數據、或用戶中斷功能數據、或其組合。
10. 一種工業自動化控制及監控系統，包括工業自動化裝置，所述工業自動化裝置被配置成對過程部分進行控制和/或監控； 插入式I/O模塊，所述插入式I/O模塊通過所述工業自動化裝置的被設計為容納不同類型的插入式I/O模塊的端口連接至所述工業自動化裝置；以及所述工業自動化裝置的接口，所述接口用于使得能夠在所述工業自動化裝置與所述插入式I/O模塊之間進行通信，其中，所述接口包括模塊標識機制，所述模塊標識機制被配置成檢測所述不同類型的插入式I/O模塊中的一個通過所述端口連接至所述接口 ；以及模塊I/O機制，所述模塊I/O被配置成從所述插入式I/O模塊請求輸入數量和輸出數量并且將來自所述插入式I/O模塊的所述輸入數量和所述輸出數量存儲在所述接口的指定寄存器中。
全文摘要
本發明涉及用于插入式I/O模塊的工業控制器接口。提供了一種用于工業控制器的接口，該接口使得能夠將不同類型的插入式I/O模塊連接至不同的工業控制器。接口包括若干機制，其可以通過控制邏輯、電路和/或軟件來實現，若干機制使得控制/監控裝置能夠與不同類型的插入式I/O模塊協同操作。根據某些實施例，接口包括使得能夠在插入式I/O模塊與控制/監控裝置之間開始通信的設置機制。接口還可以包括易于在操作期間在插入式I/O模塊與控制/監控裝置之間通信的操作機制。接口還可以包括存儲用于插入式I/O模塊的數據的寄存器。
文檔編號G05B19/04GK102455668SQ20111034974
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月31日 優先權日2010年10月29日
發明者張躍, 李煥泓 申請人:洛克威爾自動控制亞太業務中心有限公司, 洛克威爾自動控制技術股份有限公司