高可用性裝置級環(huán)底板的制作方法

專利名稱：高可用性裝置級環(huán)底板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)控制系統(tǒng)，并且具體地，涉及使用網(wǎng)絡(luò)環(huán)的模塊化高可用性工業(yè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諸如可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)等工業(yè)控制器是用于控制例如工廠環(huán)境中的工業(yè)處理或機(jī)械的專用電子計算機(jī)系統(tǒng)。工業(yè)控制器在多個方面與傳統(tǒng)計算機(jī)不同。在物理上，它們被構(gòu)造得實質(zhì)上對沖擊和損害更魯棒，并且更好地抵抗外部污染和極端環(huán)境條件。處理器和操作系統(tǒng)針對實時控制而被優(yōu)化，并且執(zhí)行使得易于定制程序以適合于多個不同的控制器應(yīng)用的語言。工業(yè)控制器可以具有用戶界面，用于例如通過具有鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器等的邏輯連接的終端來訪問、控制和/或監(jiān)視工業(yè)控制器。通常，工業(yè)控制器具有模塊化架構(gòu)，該模塊化架構(gòu)允許不同數(shù)量和類型的網(wǎng)絡(luò)卡或適配器用于將該控制器連接到要通過適合于高度可靠和可用的實時通信的特殊“控制網(wǎng)絡(luò)”來控制的處理或機(jī)械。在工業(yè)控制系統(tǒng)中通常使用的這種控制網(wǎng)絡(luò)例如包括ControlNet、DeviceNet、EtherNet/IP和Sercos,其規(guī)范已被公布，并且其協(xié)議廣泛地為眾多制造商和供應(yīng)商所使用。通過保證最大通信延遲，控制網(wǎng)絡(luò)與諸如以太網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)不同。例如，這可通過預(yù)先規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的帶寬和/或為了高可用性而提供冗余的通信能力來獲得?？刂凭W(wǎng)絡(luò)還在物理方面(如介質(zhì)的類型(例如同軸電纜、雙絞線、光纖等)、其操作的協(xié)議(例如波特率、信道的數(shù)量、字傳輸大小、連接消息的使用等)以及如何格式化數(shù)據(jù)和如何將數(shù)據(jù)收集到標(biāo)準(zhǔn)消息內(nèi)等)彼此不同。許多網(wǎng)絡(luò)還包含用于在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點故障的情況下維修網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議。這些協(xié)議會需要較長的時間來重新連接網(wǎng)絡(luò)(長達(dá)30秒)，因此對于受控處理在這個時間段期間不能在沒有災(zāi)難性的后果情況下沒有指引的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)來說，這是不可接受的。在工業(yè)控制中使網(wǎng)絡(luò)故障衰弱的風(fēng)險可經(jīng)常利用冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪頊p少，例如，在所述冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲校W(wǎng)絡(luò)節(jié)點與監(jiān)督器連接成環(huán)。通常，針對所有的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該環(huán)在監(jiān)督器節(jié)點處打開，從而以通常的線性拓?fù)鋪磉\行。監(jiān)督器可以在環(huán)上的一個方向上發(fā)出測試“電報”或“信標(biāo)”巾貞，所述測試“電報”或“信標(biāo)”幀在另一個方向上在監(jiān)督器處被接收，以指示環(huán)的完整性。如果該環(huán)例如因為節(jié)點或介質(zhì)故障而斷開，則監(jiān)督器將環(huán)的端部結(jié)合在一起，以再一次產(chǎn)生現(xiàn)在出現(xiàn)故障的部分分開的連續(xù)的線性拓?fù)??？梢允褂猛ㄖ獛瑢⒈O(jiān)督器的操作模式從“分開(s印arated) ”變?yōu)椤敖Y(jié)合(joint) ”的改變發(fā)送到其他節(jié)點，使得這些節(jié)點可以重建其用于將端口與目的地地址相關(guān)聯(lián)的MAC地址路由表。這樣的環(huán)系統(tǒng)的檢錯時間可以很快，主要受到信標(biāo)的傳輸速率的限制(每幾個毫秒)。該速率限定了在其之前檢查到錯誤并可以重新配置環(huán)的最大時間。而且，作為其增強模塊化的一部分，工業(yè)控制器可以使用通過控制網(wǎng)絡(luò)耦合的一個或更多個工業(yè)裝置。工業(yè)裝置可以包括一個或更多個專用于特定類型的工業(yè)功能的一個或更多個I/o模塊，該特定類型的工業(yè)功能例如是與工業(yè)處理相結(jié)合地檢測輸入AC或DC信號或控制輸出AC或DC信號；或者是運行電機(jī)或其他機(jī)械。每一個I/O模塊可以具有連接器系統(tǒng)，以允許其與其他被選擇的I/O模塊一起以不同的組合而被安裝在工業(yè)裝置中，以匹配特定應(yīng)用的需求。多個工業(yè)裝置可以位于受控處理或機(jī)器附近的方便控制點處，以經(jīng)由控制網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制器進(jìn)行通信。工業(yè)系統(tǒng)可能要求增加、去除和/或修改工業(yè)控制器和工業(yè)裝置的靈活性。例如，可能期望通過新工業(yè)裝置來增加新工業(yè)處理，由此增大工業(yè)系統(tǒng)的能力或容量。類似地，可能由于工業(yè)系統(tǒng)(諸如已經(jīng)變得陳舊的受控處理或機(jī)器等)的需求上的改變而期望修改或去除現(xiàn)有的工業(yè)控制器或工業(yè)裝置。另外，在一些應(yīng)用中，在工業(yè)系統(tǒng)在積極運行的同時，工業(yè)控制器和/或工業(yè)裝置可能需要增加、去除或修改。這可能例如在中斷處理會導(dǎo)致成本較大的停機(jī)時間和/或產(chǎn)品缺陷的情況下出現(xiàn)。象許多其他系統(tǒng)一樣，工業(yè)系統(tǒng)(包括工業(yè)控制器和工業(yè)裝置)也可能受到整個系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種故障的影響。例如，固定于工業(yè)控制器或工業(yè)裝置中的電子裝置、網(wǎng)絡(luò)連接或I/o連接或功能卡或電源都可能是由于多種狀況而導(dǎo)致的潛在故障點。然而，在要求運行關(guān)鍵應(yīng)用的高可用性的特定工業(yè)系統(tǒng)中，出現(xiàn)在任何點的故障都會導(dǎo)致潛在的災(zāi)難性狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面提供了一種用于工業(yè)控制系統(tǒng)的底板，該底板包括適配器基座模塊，該適配器基座模塊具有第一端口、第二端口、切換節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)適配器，所述切換節(jié)點耦合在第一端口和第二端口之間并且與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信，所述網(wǎng)絡(luò)適配器能夠用于通過控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；多個I/o基座模塊，每一個I/O基座模塊具有第一端口、第二端口和總線插槽，所述總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的功能卡，其中，當(dāng)將所述功能卡安裝在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述切換節(jié)點，并且當(dāng)所述功能卡不在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口與第二端口耦合；并且至少一個I/o基座模塊在總線插槽中安裝有功能卡。所述適配器基座模塊的第二端口稱合到下一個I/o基座模塊的第一端口，除了最后的I/O基座模塊將第二端口耦合到所述適配器基座模塊的第一端口之外，每一 I/o基座模塊的第二端口耦合到下一 I/O基座模塊的第一端口，以形成切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)環(huán)。每一個切換節(jié)點可以包含在環(huán)中的唯一節(jié)點地址，并且每一個總線插槽可以被分配有獨立于該唯一節(jié)點地址的唯一物理地址。所述唯一節(jié)點地址可以通過MAC地址來確定。所述唯一物理地址可以通過在各總線插槽之間進(jìn)行通信的地址限定線來確定。每一個I/o基座模塊可以進(jìn)一步包括多個端子，用于可釋放地容納與受控處理或機(jī)器進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。
所述適配器基座模塊和所述多個I/O基座模塊的每一個可以具有耦合在一起的第三端口和第四端口，其中，最后的I/O基座模塊的第二端口耦合到最后的I/O基座模塊的第三端口，并且除了第一個I/o基座模塊的第四端口耦合到所述適配器基座模塊的第三端口之外，每一個I/o基座模塊的第四端口耦合到前一個I/O基座模塊的第三端口，所述適配器基座模塊的第四端口耦合到所述適配器基座模塊的第一端口，以形成所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)。第二端口和第三端口可以是第一電連接器的一部分，并且第一端口和第四端口可以是第二電連接器的一部分。最后的I/o基座模塊的第二端口可以經(jīng)由外部附接的端蓋外殼而耦合到最后的I/o基座模塊的第三端口。所述適配器基座模塊的第四端口可以經(jīng)由外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜耦合到所述適配器基座模塊的第一端口。所述切換節(jié)點之一可以是活動環(huán)監(jiān)督器，用于操作為(a)以第一速率從每一個端口發(fā)送信標(biāo)幀，并且監(jiān)視另一端口的信標(biāo)幀的接收，其中，所述信標(biāo)幀指示環(huán)網(wǎng)絡(luò)的操作狀態(tài)為閉合模式或打開模式；(b)通過在打開模式中阻擋在第一端口和第二端口之間的數(shù)據(jù)幀來響應(yīng)在第一端口和第二端口之間的信標(biāo)幀的接收；(c)通過改變?yōu)殚]合模式使數(shù)據(jù)幀在第一端口和第二端口之間通過來響應(yīng)所述信標(biāo)幀穿過所述環(huán)的失?。徊⑶移渲?，不是所述活動環(huán)監(jiān)督器的切換節(jié)點用于操作為(a)使信標(biāo)幀在第一端口和第二端口之間通過；(b)響應(yīng)所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)由于以下狀況中的任一個而導(dǎo)致的操作狀態(tài)的改變(i)在任一端口上未接收到信標(biāo)幀；或(ii)接收到用于指示操作在閉合模式或打開模式之間改變以重置其MAC地址路由表的信標(biāo)幀。所述適配器基座模塊可以進(jìn)一步包括第一總線插槽，用于可釋放地容納第一功能卡，所述第一功能卡包含與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信的切換節(jié)點；以及第二總線插槽，用于可釋放地容納第二功能卡，所述第二功能卡包含與第二網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信的切換節(jié)點，其中(a)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且所述第二功能卡不在所述第二總線插槽中時，所述適配器基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點；(b)當(dāng)在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡并且所述第一功能卡不在所述第一總線插槽中時，所述適配器基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；并且(C)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且從在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡時，所述適配器基座模塊將第一端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點，將所述第一功能卡的切換節(jié)點耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點，并且將第二端口耦合到第二功能卡的切換節(jié)點。所述I/O基座模塊可以進(jìn)一步包括第二總線插槽，所述第二總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的第二功能卡，其中，(a)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且所述第二功能卡不在所述第二總線插槽中時，所述I/O基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點；(b)當(dāng)在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡并且從所述第一功能卡不在所述第一總線插槽中時，所述I/O基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；(C)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且從在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡時，所述I/O基座模塊將第一端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點，將所述第一功能卡的切換節(jié)點耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點，并且將第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；并且(d)當(dāng)兩個功能卡均不在所述總線插槽中時，所述I/O基座模塊將第一端口耦合到第二端口。
本發(fā)明的另一個實施例提供了一種工業(yè)控制系統(tǒng)，該工業(yè)控制系統(tǒng)包括多個排組，每一個排組包括多個I/O基座模塊,每一個UO基座模塊具有第一端口、第二端口和總線插槽，所述總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的功能卡，其中，當(dāng)所述功能卡被安裝在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述切換節(jié)點，并且當(dāng)所述功能卡不在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口耦合到第二端口，至少一個I/o基座模塊在總線插槽中安裝有功能卡。第一個排組包括適配器基座模塊，所述適配器基座模塊具有第一端口、第二端口、切換節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)適配器，該切換節(jié)點耦合在第一端口和第二端口之間，并且與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信，所述網(wǎng)絡(luò)適配器可用于通過控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。在所述第一個排組中的適配器基座模塊將第二端口耦合到在同一排組中的某個I/o基座模塊的第一端口，除了每一個排組中的最后的I/O基座模塊將第二端口耦合到在下一個排組中的第一 I/o基座模塊的第一端口之外，除了最后一個排組中的最后一個I/O基座模塊將第二端口耦合到在第一個排組中的適配器基座模塊的第一端口之外，每一個排組中的每一個I/O基座模塊的第二端口耦合到同一排組中的下一個I/O基座模塊的第一端口，以形成切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)環(huán)。本發(fā)明的另一實施例提供了用于工業(yè)系統(tǒng)的I/O基座模塊，包括外殼，該外殼提供左側(cè)面和右側(cè)面；可釋放電連接器，該可釋放電連接器支撐于所述左側(cè)面和右側(cè)面上，被暴露為連接左側(cè)和右側(cè)上的相鄰基座模塊；可釋放機(jī)械連接器，該可釋放機(jī)械連接器在左側(cè)和右側(cè)上基座模塊固定于相鄰基座模塊；多個電端子，所述多個電端子容納暴露于所述外殼的表面上的導(dǎo)體，以可釋放地保持與固定在所述外殼內(nèi)的I/o功能卡進(jìn)行通信的電導(dǎo)體；及底板電路，該底板電路固定在所述外殼中，并且與所述可釋放電導(dǎo)體通信，以建立在附接的基座模塊之間進(jìn)行通信的環(huán)網(wǎng)絡(luò)，所述基座模塊在一個電連接器處設(shè)置第一端口并且在第二個電連接器處設(shè)置第二端口，使得所述基座模塊可被布置成環(huán)，其中，每一個基座模塊的第一和第二端口耦合到所述環(huán)的不同基座模塊。所述可釋放機(jī)械連接器可以被配置為通過向DIN軌道的附接而將基座模塊固定到相鄰的基座模塊。通過下面的說明，本發(fā)明的這些和其他目的、優(yōu)點和方面將變得清楚。在此所述的特定目的和優(yōu)點可以僅適用于落在權(quán)利要求內(nèi)的一些實施例，并且因此并不限制本發(fā)明的范圍。在該說明中，參考了形成本說明書的一部分并且示出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的附圖。這樣的實施例并不必然表示本發(fā)明的完全的范圍，并且因此參考在此的權(quán)利要求來解釋本發(fā)明的范圍。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于工業(yè)控制系統(tǒng)的基座模塊的排組的立體視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的單個水平I/O基座模塊的立體視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的單個水平端子I/O基座模塊的剖視頂視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的基座模塊的排組的簡化功能圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的適配器基座模塊的簡化功能圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的I/O基座模塊的簡化功能圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的多個排組的簡化功能圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有唯一物理地址的多個排組的簡化功能圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有在每一個總線插槽之間進(jìn)行通信的地址限定線的基座模塊的排組的簡化框圖；圖10是活動監(jiān)督節(jié)點(Active supervisory node)的操作的流程圖；圖11是不作為監(jiān)督節(jié)點來工作的信標(biāo)幀處理網(wǎng)絡(luò)的操作的流程圖；及圖12是傳送環(huán)狀態(tài)并且允許傳送監(jiān)督節(jié)點的責(zé)任的信標(biāo)幀的字段的示意圖。
具體實施例方式本申請的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，通過使用具有被配置為裝置級環(huán)的一個或更多個公共底板和硬件冗余的基座模塊，可在工業(yè)控制系統(tǒng)中實現(xiàn)高可用性、可擴(kuò)展性和靈活性。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)中，通過在信標(biāo)幀中發(fā)送拓?fù)涓淖儭⑼瑫r監(jiān)視切換節(jié)點中的信標(biāo)幀的接收或未接收，可以實現(xiàn)快速恢復(fù)時間。這樣的手段實際上需要底板中的切換節(jié)點提供信標(biāo)幀的硬件處理，使得節(jié)點可以監(jiān)視信標(biāo)幀以及在信標(biāo)幀中的數(shù)據(jù)的接收或未接收，而不是僅將信標(biāo)從端口傳送到端口。下面將描述本發(fā)明的一個或更多個具體實施例。具體地，本發(fā)明并不限于在此包含的實施例和例示，而是包括這些實施例的修改形式，這些實施例的修改形式包括在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的實施例的部分和不同實施例的元素的組合。應(yīng)當(dāng)明白，在任何這樣的實際實現(xiàn)方式的開發(fā)中，如同在任何工程或設(shè)計項目中那樣，必須進(jìn)行多種實現(xiàn)相關(guān)的確定，以實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，諸如符合系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的限制，所述限制可以從一種實現(xiàn)方式至另一種之間不同。而且，應(yīng)當(dāng)明白，這樣的開發(fā)努力可能復(fù)雜并且耗時，但是盡管如此，對于受益于本公開的普通技術(shù)人員仍然是設(shè)計、制作和制造的常規(guī)行為。在本申請中，任何事物都不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明關(guān)鍵和必要的，除非明確地指示為“關(guān)鍵”或“必要”。現(xiàn)在參考附圖，其中，在幾個視圖中，相似的附圖標(biāo)號對應(yīng)于類似的部件，并且具體地，參考圖1，將在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于工業(yè)控制系統(tǒng)的基座模塊的排組10的上下文中描述本發(fā)明。基座模塊的排組10包括從左向右并排布置的一系列外殼，所述外殼具有可以大體上被描述為立方體的復(fù)雜形狀。該系列外殼包括最左邊的適配器基座模塊12，其后是第一雙垂直端子I/O基座模塊14，再后是第二雙垂直端子I/O基座模塊16，再后是最右邊的單個垂直端子I/O基座模塊18。每一個基座模塊被保持與另一個接近，從而便于并排的電連接。可以通過附接到DIN軌道來固定每個基座模塊。在一個替代實施例中，可以用更大的分隔距離來固定一個或更多個基座模塊，并且通過網(wǎng)絡(luò)電纜來支撐電連接。每一個基座模塊進(jìn)一步包括電連接和基座邏輯，以便利在各基座模塊之間的公共系統(tǒng)底板以及一個或更多個內(nèi)部固定的總線插槽，該一個或更多個內(nèi)部固定的總線插槽用于可釋放地容納一個或更多個功能卡和/或等同嵌入的邏輯。適配器基座模塊12可以進(jìn)一步包括多個各種連接器22以及位于一個或更多個相應(yīng)表面上的用于系統(tǒng)監(jiān)視的可視顯示器20和/或LED。可能的連接器例如可以包括多個RJ-45網(wǎng)絡(luò)連接器，用于排組的網(wǎng)絡(luò)環(huán)連接并且用于PLC訪問；通用串行總線(USB)和/或IEEE 1394連接器，用于本地連接的終端；以及電源連接器24，用于對于排組加電；以及本領(lǐng)域中已知的任何其他有益的連接器。I/O基座模塊14、16和18可以進(jìn)一步分別包括多個電端子(或端子塊)26、28和30，用于容納在每個外殼的表面上暴露的導(dǎo)體，以可釋放地保持與在外殼內(nèi)固定的I/O功能卡進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。電導(dǎo)體可以與各個受控的處理或機(jī)器(未示出)耦合和進(jìn)行通信。每一個I/O基座模塊可以在大小、顏色和形狀上與另一個類似，但是，這些方面可能通過功能而不同。例如，最右邊的單個垂直端子I/O基座模塊18可以比第一和第二雙垂直端子I/O基座模塊14和16高且窄。另外，在包括與網(wǎng)絡(luò)環(huán)中的多個排組的系統(tǒng)中，附加排組中的每一個可以具有簡化的總線擴(kuò)展基座模塊，而不是適配器基座模塊，由此支撐在附加排組中的附加底板。總線擴(kuò)展模塊不必提供例如適應(yīng)于PLC的網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在參見圖2，其中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的單個水平端子I/O基座模塊60的示例立體視圖。I/O基座模塊60可以包括外殼，該外殼提供左側(cè)面61和右側(cè)面62。每一側(cè)可以進(jìn)一步包括可釋放的電連接器64，該可釋放的電連接器64具有支撐在每一個側(cè)面上的機(jī)械機(jī)構(gòu)，該機(jī)械機(jī)構(gòu)被暴露以連接在左和右側(cè)上的相鄰的基座模塊。I/O基座模塊60可以進(jìn)一步包括可釋放的機(jī)械連接器66，用于將基座模塊固定到在左和右側(cè)上的相鄰基本單元。可釋放的機(jī)械連接器可以被配置為通過附接到DIN軌道68而將基座模塊固定到相鄰的基座模塊。如上所述，I/O基座模塊60可以進(jìn)一步包括多個電端子(或端子塊)70，用于容納在外殼的表面上暴露的導(dǎo)體，以可釋放地保持與在外殼內(nèi)固定的I/O功能卡進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。該電導(dǎo)體可以與相應(yīng)的受控處理或機(jī)器(未示出)耦合和進(jìn)行通信。根據(jù)需要并且如在本領(lǐng)域中已知的，I/O基座模塊60還可以包括各種其他連接器、標(biāo)簽、可視顯示器和/或LED?，F(xiàn)在參考圖3，其中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的單個水平端子I/O基座模塊100的剖面頂視圖。I/O基座模塊100包括具有左側(cè)面102和右側(cè)面104的外殼。左側(cè)面和右側(cè)面分別支撐被暴露來連接相鄰的基座模塊的、左可釋放電連接器106和右可釋放電連接器108。包括方面110和112的左可釋放電連接器106可以是與包括方面114和116的右電連接器108相反的配置和/或匹配類型，然而，可以使用通用的可釋放電連接器匹配類型的系統(tǒng)。在優(yōu)選實施例中，可以使用具有掩蓋的引腳的電連接器。左可釋放電連接器106和右可釋放電連接器108為相鄰的基座|旲塊提供底板連接。I/O基座模塊100可以進(jìn)一步包括多個電端子(或端子塊)120，用于容納在外殼的表面上暴露的導(dǎo)體，以可釋放地保持與在外殼內(nèi)固定的I/o功能卡進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。該電導(dǎo)體可以與相應(yīng)的受控處理或機(jī)器(未示出)耦合和進(jìn)行通信。在I/o基座模塊100內(nèi)，導(dǎo)體可以以可能期望的各種布線布置單獨地從電端子(或端子塊)120路由到內(nèi)部垂直布線塊122。布線塊122又可以路由到水平總線插槽124?？偩€插槽124可以可釋放地容納I/O功能卡(具有切換節(jié)點)，該I/O功能卡用于經(jīng)由第一信道與底板交互，并且經(jīng)由第二信道與布線塊交互。在一個替代實施例中，替代地，布線塊122和總線插槽124可以垂直地布置?？偩€插槽124還可以是自短路的電連接器，其中，電信號在沒有功能卡的情況下通過總線插槽。在一個優(yōu)選實施例中，可以在單個I/O基座模塊中如可能期望地垂直或水平地設(shè)置多個內(nèi)部布線塊和總線插槽。這樣的布置可以用于提供用于高可用性系統(tǒng)的容錯冗余。另外，在一個優(yōu)選實施例中，單個水平端子適配器基座模塊或總線擴(kuò)展I/O基座模塊可以包括與I/O基座模塊100類似的外殼尺寸以及類似的總線插槽124 (或在一個優(yōu)選實施例中的多個總線插槽)和類似的右可釋放電連接器108 ;但是可以不包括多個電端子(或端子決)120、布線塊122或左可釋放電連接器106?，F(xiàn)在參考圖4，其中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的基座模塊的第一排組200的簡化功能圖?；K的第一排組200包括從左向右并排布置的一系列外殼。該系列外殼包括最左邊的雙適配器基座模塊202，其后是第一雙端子I/O基座模塊204，其后是第二雙端子I/O基座模塊206，其后是單個端子I/O基座模塊208，并且其后是最右邊的端蓋外殼豐旲塊212。最右邊的端蓋外殼I旲塊212可以包含用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)的回路(loopback)。每Iv基座模塊保持與另一個接近，由此便于并排的電連接。適配器基座模塊202經(jīng)由可釋放電連接器209可釋放地電連接到I/O基座模塊204，I/O基座模塊204經(jīng)由可釋放的電連接器211可釋放地電連接到I/O基座模塊206，I/O基座模塊206經(jīng)由可釋放電連接器213可釋放地電連接到I/O基座模塊208，并且I/O基座模塊208經(jīng)由可釋放的電連接器216可釋放地電連接端蓋外殼模塊212?？蛇x地，基座模塊的第一排組200的最左區(qū)域210可以包括與適配器基座模塊202分離的起始蓋外殼模塊，在該情況下，該起始蓋可以經(jīng)由可釋放的電連接器214可釋放地電連接到適配器I/O基座模塊202，并且例如可以包含用于完成網(wǎng)絡(luò)環(huán)的連接。類似地，最右邊的端蓋外殼模塊212可以可選地與最后的I/O基座模塊集成為一體，然而，這樣做可能導(dǎo)致最后的I/O基座模塊的去除，以便增加任何附加的I/O基座模塊或替換通常包含在端蓋外殼模塊中的任何部件。可以通過附接到DIN軌道218來固定每一個基座模塊。適配器I/O基座模塊202可以包括第一端口 222、第二端口 224、第三端口 226和第四端口 228。第二端口 224和第三端口 226可以是同一可釋放電連接器209的一部分，所述端口和連接可以被到下一個基座模塊的連接共享。適配器基座模塊202還可以包括耦合到第一端口 222的物理層“PHY”部件230、耦合到PHY 230的第一適配器基座邏輯232、耦合到第一適配器基座邏輯232的第二適配器基座邏輯234和耦合到第二適配器基座邏輯234的第二端口 224。PHY 230可以提供用于底板236的串行千兆比特媒體獨立接口(SerialGigabit Media Independent Interface, SGMII)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)適配器 238 被安裝在總線插槽中時，第一適配器基座邏輯232將底板236耦合到總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器(包含切換節(jié)點)238?？偩€插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器238繼而將底板236耦合到第二適配器基座邏輯234。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)適配器240被安裝在總線插槽中時，第二適配器基座邏輯234類似地將底板236耦合到總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器(包含切換節(jié)點)240?？偩€插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器240繼而將底板236耦合到適配器基座模塊202的第二端口 224。如果網(wǎng)絡(luò)適配器不在任一個總線插槽中，或者如果網(wǎng)絡(luò)適配器被安裝但是未啟動對應(yīng)的適配器基座邏輯，則對應(yīng)的適配器基座邏輯將旁路特定的總線插槽，以完成網(wǎng)絡(luò)環(huán)?？梢栽诰W(wǎng)絡(luò)環(huán)的任何一個方向上進(jìn)行通信，由此提供增大的對端口或切換器故障的容錯。在另一個實施例中，任何一個網(wǎng)絡(luò)適配器可以被嵌入適配器基座模塊202中，因此不需要總線插槽。在另一個實施例中，針對再一個網(wǎng)絡(luò)適配器(包含切換節(jié)點)，可以提供第三適配器基座邏輯和第三總線插槽，連接與上述連接相似。適配器基座模塊202中的每一個網(wǎng)絡(luò)適配器可以進(jìn)一步包括一個或更多個PHY部件，該一個或更多個PHY部件繼而提供到一個或更多個工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的連接?？偩€插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器238例如可以連接到RJ-45網(wǎng)絡(luò)連接器241和242，并且總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器240可以連接到RJ-45網(wǎng)絡(luò)連接器243和244。在一種有益的拓?fù)渲校偩€插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器238可以經(jīng)由連接到第一網(wǎng)絡(luò)切換器248的RJ-45網(wǎng)絡(luò)連接器242和經(jīng)由連接到第二網(wǎng)絡(luò)切換器252的RJ-45網(wǎng)絡(luò)連接器241而耦合到第一 PLC 246，第一網(wǎng)絡(luò)切換器248繼而連接到第一 PLC 246，并且第二網(wǎng)絡(luò)切換器252繼而連接到第二 PLC 250。類似地，總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器240可以經(jīng)由連接到第一網(wǎng)絡(luò)切換器248的RJ-45網(wǎng)絡(luò)連接器243和經(jīng)由連接到第二網(wǎng)絡(luò)切換器252的RJ-45網(wǎng)絡(luò)連接器244而耦合到第一 PLC 246，第一網(wǎng)絡(luò)切換器248繼而連接到第一 PLC 246，并且第二網(wǎng)絡(luò)切換器252繼而連接到第二 PLC 250。第一 PLC 246和第二 PLC 250可以通過控制網(wǎng)絡(luò)連接耦合在一起，并且第二 PLC 250還可以耦合到本地連接的終端254。每一個PLC可以執(zhí)行存儲的程序，以在PLC和受控的處理或機(jī)器(未示出)之間具有良好限定的最大延遲時間段的工業(yè)系統(tǒng)上提供實時的控制。該拓?fù)淇梢韵蚺沤M提供冗余的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)路徑，但是，可以使用具有或沒有網(wǎng)絡(luò)切換器的其他的拓?fù)鋪碓L問和監(jiān)視工業(yè)系統(tǒng)。適配器基座邏輯202還可以包括電源模塊276，用于耦合到外部電源并且用于經(jīng)由可釋放電連接器209、211和213向適配器基座模塊202和排組的其余部分供電。電源模塊276可以提供適當(dāng)?shù)碾娫凑{(diào)節(jié)，并且可以是可拆卸的模塊。適配器基座模塊202可以進(jìn)一步包括第二電源模塊277，用于提高容錯。適配器基座模塊202還可以包括通用串行總線(USB)連接器278，用于提供用于訪問和監(jiān)視排組的本地連接的終端280。I/O基座模塊204可以包括第一端口 224、第二端口 284、第三端口 324和第四端口 226。I/O基座模塊204還可以包括耦合到第一端口 224的第一 I/O基座邏輯286、耦合到第一 I/O基座邏輯286的第二 I/O基座邏輯288和耦合到第二 I/O基座邏輯288的第二端口 284。當(dāng)I/O功能卡290被安裝于總線插槽中時，第一 I/O基座邏輯286將底板236耦合到總線插槽和I/O功能卡(包含切換節(jié)點)290?？偩€插槽和功能卡290繼而將底板236耦合到第二 I/O基座邏輯288。當(dāng)I/O功能卡292被安裝在總線插槽中時，第二 I/O基座邏輯288類似地將底板236耦合到總線插槽和I/O功能卡(包含切換節(jié)點)292?？偩€插槽和功能卡292繼而將底板236耦合到I/O基座模塊204的第二端口 284。如果功能卡不在任何一個總線插槽內(nèi)，或者如果安裝功能卡但是沒有啟動對應(yīng)的I/O基座邏輯，則對應(yīng)的I/O基座邏輯將旁路該總線插槽，以完成網(wǎng)絡(luò)環(huán)。每一個總線插槽和功能卡還可以與相應(yīng)的布線塊(未示出)和多個電端子(或終端塊)294進(jìn)行通信，多個電端子(或終端塊)294用于容納在該外殼的表面上暴露的導(dǎo)體，以可釋放地保持與在外殼內(nèi)固定的功能卡進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。該電導(dǎo)體可以與相應(yīng)的受控處理或機(jī)器(未示出)耦合和進(jìn)行通信。在另一個實施例中，針對又一個I/O功能卡(包含切換節(jié)點)，可以提供第三I/O基座邏輯和第三總線插槽，連接與如上所述的連接類似。I/O基座模塊206和208與I/O基座模塊204類似地工作。最后一個I/O基座模塊208在一定程度上有所不同，不同之處在于它是單個端子I/O基座模塊，僅具有一個I/O基座邏輯和一個總線插槽和I/O功能卡(包含切換節(jié)點)。例如，I/O基座模塊208可以包括第一端口 296、第二端口 308、第三端口 316和第四端口 318。I/O基座模塊208還可以包括耦合到第一端口 296的單個I/O基座邏輯310和耦合到單個I/O基座邏輯310的第二端口 308。當(dāng)I/O功能卡312被安裝在第一總線插槽中時，單個I/O基座邏輯310將底板236耦合到第一總線插槽和I/O功能卡(包含切換節(jié)點)312?？偩€插槽和功能卡312繼而將底板236耦合到第二端口 308。如果功能卡不在單個總線插槽內(nèi)，或者如果功能卡被安裝但是未啟動單個I/O基座邏輯，則對應(yīng)的I/O基座邏輯將旁路該總線插槽，以完成網(wǎng)絡(luò)環(huán)。總線插槽和功能卡還可以與相應(yīng)的布線塊(未示出)和多個電端子(或端子塊)314進(jìn)行通信，該多個電端子(或端子塊)314用于容納在每一個外殼的表面上暴露的導(dǎo)體，以可釋放地保持與在外殼中固定的功能卡進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。該電導(dǎo)體可以與相應(yīng)的受控處理或機(jī)器(未示出)耦合和進(jìn)行通信。端蓋外殼模塊212可以集成用于底板網(wǎng)絡(luò)環(huán)的回路，并且提供用于最后的I/O基座模塊的物理外蓋。端蓋外殼模塊212可以包括第一端口 308、物理層“PHY”部件320和第二端口 316。第一端口 308耦合到PHY 320,PHY 320可以提供從底板開始的千兆比特以太網(wǎng)/IP回路(GigabitEtherNet/IP loopback) 322，以形成網(wǎng)絡(luò)環(huán)?；芈?22又可以耦合到端蓋外殼模塊212的第二端口 316,端蓋外殼模塊212的第二端口 316繼而可以在前一個I/O基座模塊208的第三端口 316處耦合到前一個I/O基座模塊208。I/O基座模塊208又可以將回路322耦合到I/O基座模塊208的第四端口 318，I/O基座模塊208的第四端口 318繼而可以在前一個I/O基座模塊206的第三端口 318處耦合到前一個I/O基座模塊206。I/O基座模塊206又可以將回路322耦合到I/O基座模塊206的第四端口 324，I/O基座模塊206的第四端口 324又可以在第一 I/O基座模塊204的第三端口 324處耦合到第一 I/O基座模塊204。I/O基座模塊204又可以將回路322耦合到I/O基座模塊204的第四端口 226，I/O基座模塊204的第四端口 226繼而可以在適配器基座模塊202的第三端口 226處耦合到適配器模塊202。適配器基座模塊202又可以將回路322耦合到適配器基座模塊202的第四端口 228，適配器基座模塊202的第四端口 228繼而可以經(jīng)由外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜330耦合到適配器基座模塊202的第一端口 222。因此，回路322通過基座模塊的第一個排組200而路由回，以形成網(wǎng)絡(luò)環(huán)。還可以提供用于連接基座模塊以形成網(wǎng)絡(luò)環(huán)的替代布置。例如，在另一種布置中，I/O基座模塊204可以通過旁路I/O基座邏輯、總線插槽和功能卡，將第一端口 224耦合到第三端口 324，并且還將第四端口 209耦合到I/O基座邏輯286，并且將I/O基座邏輯286耦合到I/O基座邏輯288，并且將I/O基座邏輯288耦合到第二端口 284。由此形成十字形(criss-cross)的布置。而且，該十字形布置例如可以出現(xiàn)在每一個基座模塊中，或者可以選擇基座模塊，以有益地消除端蓋外殼模塊212中的PHY 320?，F(xiàn)在參見圖5，其中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的適配器基座模塊202的簡化功能圖。第一適配器基座邏輯232可以包括第一開關(guān)350和第二開關(guān)352，每一個開關(guān)工作于相同狀態(tài)，其中，開關(guān)的第一狀態(tài)將底板236路由到第二適配器基座邏輯234，并且旁路總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器238，并且其中，開關(guān)的第二狀態(tài)經(jīng)由第一路徑356將底板236耦合到總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器238，并且路由經(jīng)過從總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器238至第二適配器基座邏輯234的第二(返回)路徑358。開關(guān)的默認(rèn)模式可以是第一狀態(tài)，其中，底板236被路由到第二適配器基座邏輯234，并且旁路總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器238。例如，在網(wǎng)絡(luò)適配器被安裝在總線插槽中、完成內(nèi)置的自測試并且向看門狗360傳送正確的操作后，開關(guān)可以改變?yōu)榈诙顟B(tài)?？撮T狗360繼而向開關(guān)提供使能信號354，例如，如果網(wǎng)絡(luò)適配器在被安裝后、完成內(nèi)置的自測試并且向看門狗360傳送正確的操作后出現(xiàn)故障并且因此未能保持向看門狗360發(fā)送正確的操作，則看門狗360可以撤消該使能信號。因此，可以安全地從網(wǎng)絡(luò)環(huán)中取出故障的網(wǎng)絡(luò)適配器。網(wǎng)絡(luò)適配器238可以包括切換節(jié)點362，切換節(jié)點362具有耦合到第一路徑356的第一端口( “A”)和耦合到第二(返回)路徑358的第二端口( “B”)。切換節(jié)點362可以在內(nèi)置的自測試的完成后保持傳送向看門狗360的正確的操作。切換節(jié)點362還可以與網(wǎng)絡(luò)適配器邏輯364 —起傳送網(wǎng)絡(luò)環(huán)數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)適配器邏輯364又可以耦合到PHY部件366和368，PHY部件366和368又可以連接到RJ-45網(wǎng)絡(luò)連接器241和242以用于通過控制網(wǎng)絡(luò)的通信。第二適配器基座邏輯234與總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器(包含切換節(jié)點)240可以與如上所述的那樣以相似的方式工作。因此，適配器基座模塊202可以提供容錯的、冗余的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)路徑。適配器基座模塊202以及總線擴(kuò)展基座模塊還可以包括多個可手動配置的輸入390，諸如DIP開關(guān)，用于配置物理地址空間偏移以用于每一個排組中。現(xiàn)在參考圖6，其中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的I/O基座模塊的簡化功能圖。第一 I/O基座邏輯286可以包括第一開關(guān)400和第二開關(guān)402，每一個開關(guān)工作在相同的狀態(tài)，其中，開關(guān)的第一狀態(tài)將底板236路由到第二 I/O基座邏輯288，并且旁路總線插槽和功能卡290，并且其中，開關(guān)的第二狀態(tài)經(jīng)由第一路徑406將底板236耦合到總線插槽和功能卡290，并且路由經(jīng)過從總線插槽和功能卡290至第二 I/O基座邏輯288的第二(返回)路徑408。開關(guān)的默認(rèn)模式可以是第一狀態(tài)，其中，底板236被路由到第二 I/O基座邏輯88，并且旁路總線插槽和功能卡290。開關(guān)例如可以在功能卡被安裝在總線插槽中、完成內(nèi)置的自測試并且向看門狗410傳送正確的操作后改變?yōu)榈诙顟B(tài)，看門狗410繼而向開關(guān)提供使能信號404。例如，如果功能卡在被安裝后、完成內(nèi)置的自測試并且向看門狗410傳送正確的操作后出現(xiàn)故障并且因此未能保持向看門狗410發(fā)送正確的操作，則看門狗410可以撤消該使能信號。因此，可以安全地從網(wǎng)絡(luò)環(huán)中取出故障的功能卡。功能卡290可以包括切換節(jié)點412，切換節(jié)點412具有耦合到第一路徑406的第一端口和耦合到第二(返回)路徑408的第二端口。切換節(jié)點412可以在內(nèi)置的自測試的完成后保持向看門狗410發(fā)送正確的操作。切換節(jié)點512還可以與I/O邏輯414 一起傳送網(wǎng)絡(luò)環(huán)數(shù)據(jù)，I/O邏輯414又可以耦合到各個布線塊416，布線塊416又可以連接到多個電端子(終端塊)294，多個電端子(端子塊)294用于容納在每一個外殼的表面上暴露的導(dǎo)體，以可釋放地保持與在外殼內(nèi)固定的功能卡進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。第二 I/O基座邏輯288與總線插槽和功能卡(包含切換節(jié)點)292可以如上所述的那樣以相似的方式工作。因此，I/O基座模塊204可以提供與各個受控的處理或機(jī)器(未示出)的容錯的冗余通信?，F(xiàn)在參考圖7，其中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的基座模塊200、500和600的多個第一、第二和第三排組的簡化功能圖，每個排組與如上所述相似的方式形成底板。基座模塊200、500和600的第一、第二和第三排組的每一個包括從左向右并排布置的一系列外殼。如上所述，第一排組200包括最左邊的雙適配器基座模塊202，其后是第一雙端子I/O基座模塊204，其后是第二雙端子I/O基座模塊206，其后是集成了端蓋的最右邊的單端子I/O基座模塊208。第二排組500包括最左邊的雙總線擴(kuò)展基座模塊502，其后是第一雙端子I/O基座模塊504，其后是集成了端蓋的最右邊的雙端子I/O基座模塊506。第三排組600包括最左邊的雙總線擴(kuò)展基座模塊602，其后是第一雙端子I/O基座模塊604，其后是附加基座模塊，其后是雙端子I/o基座模塊606,其后是最右邊的端蓋外殼(end enclosure)模塊?？梢酝ㄟ^附接到第一 DIN軌道218來固定第一排組200，可以通過附接到第二 DIN軌道510來固定第二排組500，并且通過附接到第三DIN軌道610來固定第三排組600。基座模塊300、500和600的每一個排組的第一基座模塊的每一個還分別包括電源模塊276、277、512、513、612和613，用于將各個模塊耦合到外部電源，并且用于經(jīng)由可釋放的電連接器向每一個相應(yīng)排組的其余部分供電。適配器基座模塊202還可以包括例如網(wǎng)絡(luò)環(huán)訪問、本地連接的終端訪問、手動可配置的輸入(諸如DIP開關(guān))、基座邏輯、一個或更多個總線插槽和網(wǎng)絡(luò)適配器以及用于PLC訪問的網(wǎng)絡(luò)適配。總線擴(kuò)展基座模塊502和602例如可以包括網(wǎng)絡(luò)環(huán)訪問、本地連接的終端訪問、手動可配置的輸入(諸如DIP開關(guān))、基座邏輯以及一個或更多個總線插槽和功能卡，但是不必提供用于PLC訪問的網(wǎng)絡(luò)適配。每一個I/O基座模塊可以與相應(yīng)的受控處理或機(jī)器514耦合并通信。在本實施例中，取代形成具有單個底板的網(wǎng)絡(luò)環(huán)，第一排組200可以耦合到第二排組500，第二排組500可以耦合到第三排組600，并且第三排組600可以耦合到第一排組200，以形成包括多個底板的大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)。因此，適配器基座模塊202可以經(jīng)由外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜516將回路322耦合到總線擴(kuò)展基座模塊502的第一端口 518。繼而，總線擴(kuò)展基座模塊50可以向底板520提供到總線擴(kuò)展基座模塊502的第四端口 524的回路522。繼而，總線擴(kuò)展基座模塊502可以將回路522經(jīng)由外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜616耦合到總線擴(kuò)展基座模塊602的第一端口 618。繼而，總線擴(kuò)展基座模塊602可以向底板620提供到總線擴(kuò)展基座模塊602的第四端口 624的回路622。繼而，總線擴(kuò)展基座模塊602可以將回路622經(jīng)由外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜626耦合到適配器基座模塊202的第一端口 222，因此在各底板之間形成網(wǎng)絡(luò)環(huán)。第一排組200經(jīng)由適配器基座模塊202可以以交錯的菊花鏈拓?fù)鋵⒕W(wǎng)絡(luò)環(huán)耦合到第一 PLC 246和第二 PLC 250，而不需要網(wǎng)絡(luò)切換器。現(xiàn)在參考圖8，其中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有唯一的物理地址的多個排組的簡化功能圖。每一個排組可以包括具有用于每一個排組內(nèi)的物理地址空間偏移的排組主裝置。每一個排組主裝置可以從地址控制680接收物理地址空間偏移，地址控制680例如可以包括多個可手動配置的輸入，諸如DIP開關(guān)。第一排組200可以具有例如偏移為OOHex的排組主裝置650，第二排組500可以具有偏移為IOHex的排組主裝置652，并且第三排組600可以具有偏移為20Hex的排組主裝置654。現(xiàn)在參考圖9，其中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有在每一個總線插槽之間進(jìn)行通信的地址限定線的基座模塊600的簡化功能排組。排組主裝置654向第一總線插槽656提供地址限定線A0-A8。第一總線插槽656以及每一個隨后的總線插槽因而容納地址限定線A0-A8，將地址限定線移到A1-A9，并且為地址限定線AO提供地。結(jié)果，與是否安裝了適配器或I/O功能無關(guān)地，針對9個連續(xù)的總線插槽建立了唯一的地址模式。另外，盡管如此，仍然可以基于其唯一的物理位置來唯一地尋址具有相同編址連接的功能卡，如在第一總線插槽656中安裝的第一功能卡672和在第六總線插槽666中安裝的第二功能卡674。在替代實施例中，如本領(lǐng)域已知的，可以使用附加地址限定線和/或另一模式。通過使用物理地址空間偏移和地址限定線，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)中的多個排組中的每一個物理位置或總線插槽可以具有唯一的物理地址，而與是否安裝了網(wǎng)絡(luò)適配器或功能卡無關(guān)。因此，可以通過唯一物理地址來尋址每一個總線插槽，從而提供獨立于環(huán)中使用的唯一節(jié)點地址的尋址機(jī)構(gòu)，該尋址機(jī)構(gòu)可以使用例如媒體訪問控制(MAC)地址。盡管例如I/O功能卡出現(xiàn)故障并且被替換為另一 I/O功能卡并且雖然它可能具有不同的MAC，但是，工業(yè)系統(tǒng)仍可以繼續(xù)無改變地尋址同一物理位置。再次參考圖4和5，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)的正常運行期間，一個切換節(jié)點(諸如切換節(jié)點362等)作為活動監(jiān)督節(jié)點(也稱為活動環(huán)監(jiān)督器(Active ringsupervisor))來工作，并且在該能力中，從其端口 A和B中的每一個發(fā)送三種類型的幀。首先，監(jiān)督節(jié)點362將從其端口的每一個發(fā)送信標(biāo)幀。信標(biāo)幀可以用極高速率(通常每400微秒一個)發(fā)送或在環(huán)狀態(tài)事件改變時立即發(fā)送。暫時參考圖12，每一個信標(biāo)幀將包括用于將其識別為信標(biāo)幀702的數(shù)據(jù)；用于識別源端口 704的數(shù)據(jù)，該源端口 704用于指示從其發(fā)送信標(biāo)幀的端口 A或B ;以及源和目的地MAC地址706，源是發(fā)送信標(biāo)幀的監(jiān)督節(jié)點362的MAC地址，并且通過上下文，目的地是顯然的。信標(biāo)幀還包括用于指示環(huán)狀態(tài)的環(huán)狀態(tài)數(shù)據(jù)708，指示環(huán)的端部是否在監(jiān)督節(jié)點362處打開意味著幀未在端口 A和B之間通過(打開模式)或者環(huán)的端部在監(jiān)督節(jié)點362處閉合以允許幀在端口 A和B之間通過(閉合模式)。最后，信標(biāo)幀存儲用于指示當(dāng)前監(jiān)督節(jié)點362的等級的數(shù)據(jù)710。監(jiān)督節(jié)點362還發(fā)送用于承載用于工業(yè)處理或機(jī)器的控制的數(shù)據(jù)的常規(guī)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。這些數(shù)據(jù)幀通過由根據(jù)在本領(lǐng)域中已知的方法構(gòu)造的內(nèi)部路由表確定的端口 A或B而被弓I導(dǎo)到特定節(jié)點。另外，監(jiān)督節(jié)點362可以發(fā)送不承載控制數(shù)據(jù)而是用于指示網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)的環(huán)協(xié)議幀。環(huán)協(xié)議幀可以包括(I)從非監(jiān)督切換節(jié)點(“非監(jiān)督節(jié)點”)向監(jiān)督節(jié)點362發(fā)送以指示物理介質(zhì)故障的“鏈路狀態(tài)幀”；(2)由監(jiān)督節(jié)點362向其他節(jié)點發(fā)送以確定故障的位置的“定位故障幀” ；(3) “鄰居查看請求幀”和“鄰居查看響應(yīng)幀”，用于形成下文將描述的故障位置處理的一部分；以及(4)從非監(jiān)督節(jié)點向監(jiān)督節(jié)點362發(fā)送的“鄰居狀態(tài)幀”，用于形成故障定位處理的一部分。通常，僅在特定事件時偶爾發(fā)送環(huán)協(xié)議幀。以最高優(yōu)先級來編碼并且以最高優(yōu)先級來發(fā)送和處理所有的環(huán)協(xié)議幀，以提供確定性的環(huán)網(wǎng)絡(luò)性能。如上所述，監(jiān)督節(jié)點362可以在兩個不同模式下工作。在打開模式(Open mode)中，在給定的端口 A接收(未意欲去往監(jiān)督節(jié)點362)的數(shù)據(jù)幀不被轉(zhuǎn)發(fā)到相對的端口 B，并且反之亦然。在閉合模式(Closedmode)中,在給定端口 A接收(并且不意欲去往監(jiān)督節(jié)點362)的數(shù)據(jù)幀被轉(zhuǎn)發(fā)到端口 B。通常，在兩種模式中，從一個端口 A發(fā)送的信標(biāo)幀在另一端口 B處檢測到，并且反之亦然，但是不轉(zhuǎn)發(fā)該信標(biāo)幀。仍參考圖4和5，可以在諸如382的非監(jiān)督節(jié)點的每一個處以不同的方式處理信標(biāo)幀和數(shù)據(jù)幀。作為示例，在非監(jiān)督節(jié)點382中，通常從端口 A向端口 B傳送信標(biāo)幀的每一個，或者反之亦然。在傳送信標(biāo)幀的過程中，通常，非監(jiān)督節(jié)點僅從通過的信標(biāo)幀中提取圖12中所示的環(huán)狀態(tài)數(shù)據(jù)708。這個環(huán)狀態(tài)數(shù)據(jù)708指示環(huán)網(wǎng)絡(luò)是否以如上所述的打開或閉合模式來運行。另外，非監(jiān)督節(jié)點監(jiān)視打開模式下在兩個端口上的信標(biāo)幀的未接收和閉合模式中在兩個端口上的信標(biāo)幀的接收?，F(xiàn)在參考圖10，活動監(jiān)督節(jié)點362可以執(zhí)行存儲的程序，以監(jiān)視來自非監(jiān)督節(jié)點的任何一個的鏈路狀態(tài)幀，并且檢測在其本身的端口之一上的鏈路故障。通過決策塊720來示出該監(jiān)視。這些鏈路狀態(tài)幀通常指示由環(huán)節(jié)點使用IEEE 802. 3故障檢測技術(shù)(例如，通過切換節(jié)點發(fā)送鏈路狀態(tài)幀來檢測在端口 A或B處的電壓的損失)檢測到的物理層故障。在接收到用于指示這樣的故障的鏈路狀態(tài)幀時或在檢測到在其端口之一上的鏈路故障時，活動監(jiān)督節(jié)點362轉(zhuǎn)移到連接其端口 A和B的閉合模式，以允許常規(guī)數(shù)據(jù)幀通過其中，從而恢復(fù)向由物理介質(zhì)的故障等引起的斷開點周圍的節(jié)點的發(fā)送的連續(xù)性?；顒颖O(jiān)督節(jié)點362立即通過其端口 A和B兩者向由處理塊722指示的其他節(jié)點發(fā)送模式改變。立即在作為如圖12中所示的環(huán)狀態(tài)數(shù)據(jù)708的信標(biāo)幀中發(fā)送該模式改變。在未接收到用于指示在本地節(jié)點處的斷開或在其本身的端口上的鏈路的損失的鏈路狀態(tài)信號時，活動監(jiān)督節(jié)點362還可以檢測在由決策塊724指示的其端口 A和B之一或另一個上的信標(biāo)的損失。當(dāng)端口 A未能在預(yù)定義的信標(biāo)超時時間段內(nèi)接收到從端口 B發(fā)送的信標(biāo)巾貞或端口 B未能在預(yù)定義的信標(biāo)超時時間段內(nèi)接收到從端口 A發(fā)送的信標(biāo)巾貞時，進(jìn)行該檢測。這樣的信標(biāo)損失可以檢測不能被其他切換節(jié)點檢測到的故障，例如脫離物理層作用的高層故障等。這樣的故障的示例是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的內(nèi)部嵌入的開關(guān)故障。在如處理塊726所示的進(jìn)行這種對信標(biāo)損失的檢測時，端口 A和B再一次彼此連接，并且將模式改變數(shù)據(jù)以類似于處理塊722的方式轉(zhuǎn)發(fā)到其他節(jié)點(在信標(biāo)幀中)。然后，在處理塊728，監(jiān)督節(jié)點362向非監(jiān)督節(jié)點發(fā)送定位故障幀，以有助于識別故障的位置，并且開始在其端口兩者上的其本身的鄰居的驗證。隨后，如處理塊730所示，活動監(jiān)督節(jié)點362可以檢測在其端口 A和B兩者處的信標(biāo)幀(即在端口 A從端口 B接收(或反之)的信標(biāo)幀)的恢復(fù)。如果如此，則活動監(jiān)督節(jié)點362相對于流量而分離了端口 A和B，并且在處理塊732處立即發(fā)送用于指示已經(jīng)恢復(fù)了打開模式的模式改變信號。在信標(biāo)幀中立即發(fā)送該模式改變數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在參考圖11，除了活動監(jiān)督節(jié)點362之外的每一個節(jié)點以類似的方式執(zhí)行支持其在上述處理中的功能的軟件。因此，例如，這些節(jié)點的每一個監(jiān)視由決策塊750指示的它們的物理連接，以查看物理鏈路的損失。這樣的物理鏈路故障僅會被與故障相鄰的節(jié)點檢測到，并且可以源自正在連接新節(jié)點時的硬件網(wǎng)絡(luò)接口故障或切斷的介質(zhì)或有意斷開的介質(zhì)等。當(dāng)檢測到這樣的損失時，節(jié)點向活動監(jiān)督節(jié)點362發(fā)送用于指示故障的鏈路狀態(tài)幀，如處理塊752所示。這允許活動監(jiān)督節(jié)點362指出故障位置，作為對用戶的診斷幫助。節(jié)點還針對環(huán)協(xié)議幀來監(jiān)視由活動監(jiān)督節(jié)點362發(fā)送的、如決策塊754所示的來自活動監(jiān)督節(jié)點362的定位故障幀，如上述的處理塊728所示。當(dāng)接收到這樣的定位故障信號時，在處理塊756，節(jié)點向在兩個端口上的相鄰節(jié)點發(fā)送消息。如決策塊770所示,接收到在決策塊770處檢測到的這樣的相鄰查看請求巾貞的每一個相鄰節(jié)點如處理塊772所示的那樣在接收端口上使用用于指示它們已經(jīng)接收到消息的鄰居查看響應(yīng)巾貞來響應(yīng)。當(dāng)鄰居未能響應(yīng)時，請求節(jié)點向活動監(jiān)督節(jié)點發(fā)送鄰居狀態(tài)中貞。這允許活動監(jiān)督節(jié)點指出故障位置，作為對于用戶的診斷幫助?？梢杂苫顒颖O(jiān)督節(jié)點362在任何時間發(fā)送定位故障幀，以更新陳舊的信息。非監(jiān)督節(jié)點總是在兩個端口之間傳送幀，而不管當(dāng)前環(huán)狀態(tài)模式。當(dāng)環(huán)處于閉合模式時，信標(biāo)幀處理節(jié)點監(jiān)視在兩個端口上的信標(biāo)的接收。在檢測塊758處檢測到的在兩個端口上的信標(biāo)幀的接收和在任何一個端口上的用于指示向打開模式環(huán)狀態(tài)的模式改變的至少一個信標(biāo)幀的接收時，如處理塊760所示，它們將模式改變?yōu)榇蜷_模式。替代地，當(dāng)在打開模式時，如處理塊762所示，非監(jiān)督節(jié)點監(jiān)視在兩個端口上的信標(biāo)的接收，在預(yù)定信標(biāo)超時時間段內(nèi)在任何一個端口上未接收到信標(biāo)巾貞時，它們在每一個處理塊764將模式改變?yōu)殚]合模式。替代地，在經(jīng)處理塊766檢測到、在任何一個端口中接收到環(huán)狀態(tài)閉合模式的至少一個信標(biāo)時，它們經(jīng)處理塊768將模式改變?yōu)殚]合模式。包括活動監(jiān)督節(jié)點362的所有節(jié)點在環(huán)狀態(tài)模式改變后立即抹掉用于它們的兩個環(huán)端口的單播和組播MAC地址路由表，并且如本領(lǐng)域中已知的，重新學(xué)習(xí)路由表，使得通過正確的端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。對于活動環(huán)監(jiān)督節(jié)點362，本發(fā)明考慮可以有備份環(huán)監(jiān)督器。在環(huán)網(wǎng)絡(luò)的初始化時，向每一個這樣的可能的環(huán)監(jiān)督器提供序列中的唯一序號。在信標(biāo)幀中，將當(dāng)前監(jiān)督器編號作為監(jiān)督器等級710來發(fā)送。在新監(jiān)督節(jié)點開始工作的情況下或在環(huán)網(wǎng)絡(luò)的初始化期間，多個可能的監(jiān)督器可以全部發(fā)送包含它們的監(jiān)督器等級710的信標(biāo)幀。競爭的監(jiān)督器監(jiān)視所述信標(biāo)幀，并且當(dāng)檢測到來自其他監(jiān)督器的具有占優(yōu)勢的監(jiān)督器等級710 (根據(jù)預(yù)定的慣例更好或更低)的信標(biāo)幀時退出。當(dāng)兩個監(jiān)督器編號相等時，通過監(jiān)督器的數(shù)值較高(或者，根據(jù)預(yù)定慣例為較低)的MAC地址來選擇占優(yōu)勢的監(jiān)督器。進(jìn)行信標(biāo)幀處理的非監(jiān)督節(jié)點使用同一算法來跟蹤活動監(jiān)督器。當(dāng)備份環(huán)監(jiān)督器節(jié)點在預(yù)定時間段中未檢測到來自活動環(huán)監(jiān)督節(jié)點362的信標(biāo)幀時，所有可能的監(jiān)督器節(jié)點轉(zhuǎn)換到閉合模式一預(yù)定靜默時間段。在這個靜默時間段的結(jié)尾，備份環(huán)監(jiān)督器如上所述發(fā)送它們本身的信標(biāo)幀，并且將選擇新的環(huán)監(jiān)督器。在啟動期間，活動監(jiān)督節(jié)點362在閉合模式中起動(在其端口之間傳送幀)，并且當(dāng)它在其端口兩者上接收其本身的信標(biāo)幀時轉(zhuǎn)換到打開模式。每個信標(biāo)幀處理節(jié)點在閉合模式中起動，并且僅當(dāng)它們在它們的端口兩者上從活動監(jiān)督節(jié)點接收到信標(biāo)幀并且在至少一個端口上在信標(biāo)幀的環(huán)狀態(tài)中具有打開模式時轉(zhuǎn)換到打開模式。包括備份監(jiān)督節(jié)點的非監(jiān)督節(jié)點總是在它們的端口之間通過幀，而不管操作的當(dāng)前環(huán)狀態(tài)模式。本發(fā)明可以檢測和響應(yīng)于幾個異常情況。例如，每一個了解協(xié)議的節(jié)點可以監(jiān)視其本身的幀回到其另一個端口的到達(dá)。這在不存在活動監(jiān)督節(jié)點時指示錯誤的網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，并且節(jié)點可以通過向用戶通知錯誤來做出響應(yīng)。環(huán)監(jiān)督節(jié)點362可能通過在閉合模式和打開模式之間循環(huán)來重復(fù)地響應(yīng)于間歇或松開的連接器(介質(zhì)故障)。環(huán)監(jiān)督節(jié)點362可以跟蹤預(yù)定的時間間隔內(nèi)故障的數(shù)量，并且當(dāng)故障的數(shù)量超過預(yù)定閾值時，它可以阻擋流量轉(zhuǎn)發(fā)，停止在模式之間的循環(huán)，并且向用戶提供該情況的警告。有可能出現(xiàn)高層故障，使得僅在一個方向上丟失幀。當(dāng)檢測到該情況時，活動環(huán)監(jiān)督節(jié)點362可以阻擋一個方向上的流量轉(zhuǎn)發(fā)，并且向用戶通知故障情況。由以上描述可知，根據(jù)本公開的實施例，提供了至少如下技術(shù)方案附注1. 一種用于工業(yè)控制系統(tǒng)的底板，包括適配器基座模塊，該適配器基座模塊具有第一端口、第二端口、切換節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)適配器，所述切換節(jié)點耦合在所述第一端口和所述第二端口之間并且與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信，所述網(wǎng)絡(luò)適配器能夠用于通過控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；多個I/o基座模塊，每一個I/O基座模塊具有第一端口、第二端口和總線插槽，所述總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的功能卡，其中，當(dāng)將所述功能卡安裝在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述切換節(jié)點，并且當(dāng)所述功能卡不在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口與第二端口耦合；并且至少一個I/O基座模塊在總線插槽中安裝有功能卡，其中，所述適配器基座模塊的第二端口耦合到某個I/o基座模塊的第一端口，除了最后的I/O基座模塊將第二端口耦合到所述適配器基座模塊的第一端口之外，每一 I/O基座模塊的第二端口稱合到下一 I/O基座模塊的第一端口，以形成切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)環(huán)。附注2.根據(jù)附注I所述的底板，其中，每一個切換節(jié)點包含在環(huán)中的唯一節(jié)點地址，并且每一個總線插槽被分配有獨立于該唯一節(jié)點地址的唯一物理地址。附注3.根據(jù)附注2所述的底板，其中，所述唯一節(jié)點地址由MAC地址來確定。附注4.根據(jù)附注2所述的底板，其中，所述唯一物理地址由在各總線插槽之間通信的地址限定線來確定。附注5.根據(jù)附注I所述的底板，其中，每一個I/O基座模塊進(jìn)一步包括多個端子，用于可釋放地容納與受控處理或機(jī)器進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。附注6.根據(jù)附注I所述的底板，其中，所述適配器基座模塊和所述多個I/O基座模塊的每一個具有耦合在一起的第三端口和第四端口，其中，最后的I/o基座模塊的第二端口耦合到最后的I/o基座模塊的第三端口，并且除了第一個I/O基座模塊將第四端口耦合到所述適配器基座模塊的第四端口之外，每一個I/o基座模塊的第四端口耦合到前一個I/o基座模塊的第三端口，所述適配器基座模塊的第四端口耦合到所述適配器基座模塊的第一端口，以形成所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)。附注7.根據(jù)附注6所述的底板，其中，所述第二端口和所述第三端口是第一電連接器的一部分，并且所述第一端口和所述第四端口是第二電連接器的一部分。附注8.根據(jù)附注6所述的底板，其中，最后的I/O基座模塊的第二端口經(jīng)由外部附接的端蓋外殼而耦合到最后的I/o基座模塊的第三端口。附注9.根據(jù)附注6所述的底板，其中，所述適配器基座模塊的第四端口經(jīng)由外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜而耦合到所述適配器基座模塊的第一端口。附注10.根據(jù)附注I所述的底板，其中，所述切換節(jié)點中的至少一個是活動環(huán)監(jiān)督器，用于操作為(a)以第一速率從每一個端口發(fā)送信標(biāo)幀，并且監(jiān)視另一端口的信標(biāo)幀的接收，其中，所述信標(biāo)幀指示環(huán)網(wǎng)絡(luò)的操作狀態(tài)為閉合模式或打開模式；(b)通過在打開模式中阻擋在第一端口和第二端口之間的數(shù)據(jù)幀來響應(yīng)在第一端口和第二端口之間的信標(biāo)幀的接收；(C)通過改變?yōu)殚]合模式使數(shù)據(jù)幀在第一端口和第二端口之間通過來響應(yīng)所述信標(biāo)幀穿過所述環(huán)的失敗；并且其中，不是所述活動環(huán)監(jiān)督器的切換節(jié)點用于操作為(a)使信標(biāo)幀在第一端口和第二端口之間通過；(b)響應(yīng)所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)由于以下狀況中的任一個而導(dǎo)致的操作狀態(tài)的改變(i)在任一端口上未接收到信標(biāo)巾貞；或(ii)接收到用于指示操作在閉合模式或打開模式之間改變以重置其MAC地址路由表的信標(biāo)幀。附注11.根據(jù)附注I所述的底板，其中，所述適配器基座模塊進(jìn)一步包括第一總線插槽，用于可釋放地容納第一功能卡，所述第一功能卡包含與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信的切換節(jié)點；以及第二總線插槽，用于可釋放地容納第二功能卡，所述第二功能卡包含與第二網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信的切換節(jié)點，其中(a)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且所述第二功能卡不在所述第二總線插槽中時，所述適配器基座模塊將所述第一端口和所述第二端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點；(b)當(dāng)在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡并且所述第一功能卡不在所述第一總線插槽中時，所述適配器基座模塊將所述第一端口和所述第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；并且(c)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且從在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡時，所述適配器基座模塊將第一端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點，將所述第一功能卡的切換節(jié)點耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點，并且將第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點。附注12.根據(jù)附注I所述的底板，進(jìn)一步包括具有第二總線插槽的I/O基座模塊，所述第二總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的第二功能卡，其中(a)當(dāng)在第一總線插槽中安裝第一功能卡并且所述第二功能卡不在所述第二總線插槽中時，該I/O基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點；(b)當(dāng)在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡并且所述第一功能卡不在所述第一總線插槽中時，該I/O基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；(C)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且從在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡時，該I/O基座模塊將第一端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點，將所述第一功能卡的切換節(jié)點耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點，并且將第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；并且(d)當(dāng)兩個功能卡均不在所述總線插槽中時，該I/O基座模塊將第一端口耦合到第二端口。附注13. —種工業(yè)控制系統(tǒng)，包括多個排組，每一個排組包括多個I/O基座模塊，每一個I/o基座模塊具有第一端口、第二端口和總線插槽，所述總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的功能卡，其中，當(dāng)所述功能卡被安裝在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述切換節(jié)點，并且當(dāng)所述功能卡不在所述總線插槽中時，每一個I/O基座模塊將第一端口耦合到第二端口，至少一個I/O基座模塊在總線插槽中安裝有功能卡，其中，第一排組包括適配器基座模塊，所述適配器基座模塊具有第一端口、第二端口、切換節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)適配器，該切換節(jié)點耦合在第一端口和第二端口之間，并且與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信，所述網(wǎng)絡(luò)適配器可用于通過控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，并且其中，在所述第一排組中的適配器基座模塊將第二端口耦合到在同一排組中的某個I/o基座模塊的第一端口，除了每一個排組中的最后的I/o基座模塊將第二端口耦合到在下一個排組中的第一 I/o基座模塊的第一端口之外，除了最后一個排組中的最后一個I/O基座模塊將第二端口耦合到在第一排組中的適配器基座模塊的第一端口之外，每一個排組中的每一個I/o基座模塊的第二端口稱合到同一排組中的下一個I/O基座模塊的第一端口，以形成切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)環(huán)。附注14.根據(jù)附注13所述的工業(yè)控制系統(tǒng)，其中，每一個切換節(jié)點包含所述環(huán)中的唯一節(jié)點地址，并且每一個總線插槽被分配有獨立于所述唯一節(jié)點地址的唯一物理地址。附注15.根據(jù)附注13所述的工業(yè)控制系統(tǒng)，其中，每一個I/O基座模塊進(jìn)一步包括多個端子，用于可釋放地容納與受控處理或機(jī)器進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。附注16.根據(jù)附注13所述的工業(yè)控制系統(tǒng)，其中，所述適配器基座模塊進(jìn)一步包括第一總線插槽，該第一總線插槽用于可釋放地容納第一功能卡，該第一功能卡包含與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信的切換節(jié)點；以及第二總線插槽，該第二總線插槽用于可釋放地容納第二功能卡，該第二功能卡包含與第二網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信的切換節(jié)點，其中(a)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且所述第二功能卡不在所述第二總線插槽中時，所述適配器基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點；(b)當(dāng)在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡并且所述第一功能卡不在所述第一總線插槽中時，所述適配器基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；并且(C)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且從在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡時，所述適配器基座模塊將第一端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點，將所述第一功能卡的切換節(jié)點耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點，并且將第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點。附注17.根據(jù)附注13所述的工業(yè)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括具有第二總線插槽的I/O基座模塊，所述第二總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的第二功能卡，其中(a)當(dāng)在第一總線插槽中安裝第一功能卡并且所述第二功能卡不在所述第二總線插槽中時，該I/O基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點；(b)當(dāng)在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡并且所述第一功能卡不在所述第一總線插槽中時，該I/O基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；(C)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且從在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡時，該I/O基座模塊將第一端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點，將所述第一功能卡的切換節(jié)點耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點，并且將第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；并且(d)當(dāng)兩個功能卡均不在所述總線插槽中時，該I/O基座模塊將第一端口耦合到第二端口。附注18.根據(jù)附注13所述的工業(yè)控制系統(tǒng)，其中，所述切換節(jié)點中的至少一個是活動環(huán)監(jiān)督器，用于操作為(a)以第一速率從每一個端口發(fā)送信標(biāo)幀，并且監(jiān)視另一端口的信標(biāo)幀的接收，其中，所述信標(biāo)幀指示環(huán)網(wǎng)絡(luò)的操作狀態(tài)為閉合模式或打開模式；(b)通過在打開模式中阻擋在第一端口和第二端口之間的數(shù)據(jù)巾貞來響應(yīng)在第一端口和第二端口之間的信標(biāo)幀的接收；(C)通過改變?yōu)殚]合模式使數(shù)據(jù)幀在第一端口和第二端口之間通過來響應(yīng)所述信標(biāo)幀穿過所述環(huán)的失??；并且其中，不是所述活動環(huán)監(jiān)督器的切換節(jié)點用于操作為(a)使信標(biāo)幀在第一端口和第二端口之間通過；(b)響應(yīng)所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)由于以下狀況中的任一個而導(dǎo)致的操作狀態(tài)的改變(i)在任一端口上未接收到信標(biāo)幀；或(ii)接收到用于指示操作在閉合模式或打開模式之間改變以重置其MAC地址路由表的信標(biāo)幀。附注19. 一種用于工業(yè)系統(tǒng)的I/O基座模塊,包括外殼,該外殼提供左側(cè)面和右側(cè)面；可釋放電連接器，該可釋放電連接器支撐于所述左側(cè)面和右側(cè)面上，被暴露為連接左側(cè)和右側(cè)上的相鄰基座模塊；可釋放機(jī)械連接器，該可釋放機(jī)械連接器在左側(cè)和右側(cè)上基座模塊固定于相鄰基座模塊；多個電端子，所述多個電端子容納暴露于所述外殼的表面上的導(dǎo)體，以可釋放地保持與固定在所述外殼內(nèi)的I/o功能卡進(jìn)行通信的電導(dǎo)體；及底板電路，該底板電路固定在所述外殼中，并且與所述可釋放電導(dǎo)體通信，以建立在附接的基座模塊之間進(jìn)行通信的環(huán)網(wǎng)絡(luò)，所述基座模塊在一個電連接器處設(shè)置第一端口并且在第二個電連接器處設(shè)置第二端口，使得所述基座模塊被布置成環(huán)，其中，每一個基座模塊的第一和第二端口耦合到所述環(huán)的不同基座模塊。附注20.根據(jù)附注19所述的I/O基座模塊，其中，所述可釋放機(jī)械連接器被配置為通過附接到DIN軌道而將基座模塊固定于相鄰基座模塊。在此使用了特定術(shù)語，僅用于參考的目的，因此這些特定術(shù)語并不意欲為限制性的。例如，諸如“上”、“下”、“頂”和“底”等術(shù)語指的是在所參考的附圖中的方向。諸如“前”、“后”、“背部”、“側(cè)”、“左”和“右”等術(shù)語描述在一致但是任意的參考幀內(nèi)的組成部分的部分的取向，這通過參考用于描述所討論的組成部分的文字和相關(guān)聯(lián)的附圖變得清楚。這樣的術(shù)語可以包括如上具體所述的字詞、其衍生字詞和類似輸入的字詞。類似地，指示結(jié)構(gòu)的術(shù)語“第一”、“第二”和其他這樣的數(shù)字術(shù)語并不暗示序列或順序，除非在上下文中清楚地加以指示。當(dāng)介紹本公開的元素或特征和示例性實施例時，冠詞“一個(a，an)”和“所述(the, said) ”意欲表示有一個或更多個這樣的元素或特征。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”意欲是包含性的，并且表示可以有除了具體描述的那些元素或特征之外的另外的元素或特征。還應(yīng)當(dāng)明白，在此所述的方法步驟、處理和操作不應(yīng)當(dāng)被解釋為必然需要以所述或所示的特殊順序來執(zhí)行，除非其被具體標(biāo)識為執(zhí)行的順序。還應(yīng)當(dāng)明白，可以使用另外或替代的步驟。對于“微處理器”和“處理器”的引用或“微處理器”和“處理器”，可以理解為包括可以在獨立和/或分布環(huán)境中進(jìn)行通信的一個或更多個微處理器，并且可以因此被配置為經(jīng)由有線或無線通信來與其他處理器進(jìn)行通信，其中，這樣的一個或更多個處理器可以被配置為在可以是類似或不同裝置的一個或更多個處理器控制的裝置上運行。而且，除非另外指定，對于存儲器的引用可以包括一個或更多個處理器可讀和可訪問的存儲器元件和/或部件，其可位于處理器控制的裝置內(nèi)部，或者位于處理器控制的裝置外部，并且可以經(jīng)由有線或無線網(wǎng)絡(luò)訪問。應(yīng)特別注意，本發(fā)明不限于在此包含的實施例和示例，并且權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括這些實施例的修改形式，這些實施例的修改形式包括在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的實施例的部分和不同實施例的元素的組合。在此描述的所有公布(包括專利和非專利公布)通過引用而整體合并于此。部件列表10 基座模塊12 邏輯適配器基座模塊14 終端I/O基座模塊16 終端I/O基座模塊18 終端I/O基座模塊20 可視顯示器22 各種連接器24 電源連接器26 端子塊28 端子塊30 端子塊60 示出的I/O基座模塊61 左側(cè)面62 右側(cè)面64 可釋放電連接器66 可釋放電連接器68 DIN 軌道
70端子塊72還可以包括標(biāo)簽1001/0基座模塊102左側(cè)面104右側(cè)面106左可釋放電連接器108右可釋放電連接器110母機(jī)械連接器機(jī)構(gòu)112母機(jī)械連接器機(jī)構(gòu)114公機(jī)械連接器機(jī)構(gòu)116公機(jī)械連接器機(jī)構(gòu)12O端子塊122布線 塊124總線插槽200基座模塊的第一排組202適配器模塊204 I/O基座模塊206 I/O基座模塊208 I/O基座模塊209可釋放電連接器210最左邊的區(qū)域211可釋放電連接器212端蓋外殼模塊213可釋放電連接器214可釋放電連接器216可釋放電連接器218DIN 軌道222第一端口224第一端口224第二端口226第四端口226第三端口228第四端口230物理(PHY)232第一適配器基座邏輯234第二適配器基座邏輯236底板238 網(wǎng)絡(luò)適配器240 網(wǎng)絡(luò)適配器
241網(wǎng)絡(luò)連接器242網(wǎng)絡(luò)連接器243網(wǎng)絡(luò)連接器244網(wǎng)絡(luò)連接器246第一 PLC248第一網(wǎng)絡(luò)切換器250第 PLC252第二網(wǎng)絡(luò)切換器254本地連接的終端276電源模塊278串行總線USB連接器280本地連接的終端 284第二端口286第一 I/O基座邏輯288第二 I/O基座邏輯290功能卡292功能卡294端子塊296第一端口308第二端口310單個I/O基座邏輯312功能卡314端子塊316第三端口318第四端口318.第三端口320物理層PHY部件322回路324第四端口324第三端口330外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜350第一開關(guān)352第二開關(guān)354使能信號356第一路徑358第二返回路徑360看門狗362監(jiān)督節(jié)點362切換節(jié)點
364網(wǎng)絡(luò)適配器邏輯366成對PHY部件368成對PHY部件382非監(jiān)督節(jié)點390可手動配置的輸入400開關(guān)402第二開關(guān)404信號406第一路徑408第二返回路徑410看門狗412切換節(jié)點414I/O 邏輯416各個布線塊500基座模塊的`第二排組502總線擴(kuò)展基座模塊504終端I/O基座模塊506終端I/O基座模塊510第二 DIN 軌道512電源模塊514受控處理機(jī)器516外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜518第一端口520底板522回路524第四端口600基座模塊的第三排組602總線擴(kuò)展基座模塊604終端I/O基座模塊606終端I/O基座模塊610第三DIN軌道612電源模塊616外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜618第一端口620底板622回路624第四端口626外部附接的網(wǎng)絡(luò)電纜650排組主裝置
652排組主裝置654排組主裝置656第一總線插槽666第六總線插槽672第一功能卡674第二功能卡680地址控制702信標(biāo)幀704源端口706源目的地MAC地址708環(huán)狀態(tài)數(shù)據(jù)

710監(jiān)督器等級720決策塊722處理塊724決策塊726處理塊728處理塊730處理塊732處理塊750決策塊752處理塊754決策塊756處理塊758決策塊760處理塊762處理塊764處理塊766處理塊768處理塊770決策塊772處理塊。
權(quán)利要求
1.一種用于工業(yè)控制系統(tǒng)的底板，包括 適配器基座模塊，該適配器基座模塊具有第一端口、第二端口、切換節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)適配器，所述切換節(jié)點耦合在所述第一端口和所述第二端口之間并且與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信，所述網(wǎng)絡(luò)適配器能夠用于通過控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信； 多個I/O基座模塊，每一個I/O基座模塊具有第一端口、第二端口和總線插槽，所述總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的功能卡，其中，當(dāng)將所述功能卡安裝在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述切換節(jié)點，并且當(dāng)所述功能卡不在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口與第二端口耦合；并且 至少一個I/O基座模塊在總線插槽中安裝有功能卡， 其中，所述適配器基座模塊的第二端口耦合到某個I/o基座模塊的第一端口，除了最后的I/o基座模塊將第二端口稱合到所述適配器基座模塊的第一端口之外，每一 I/O基座模塊的第二端口耦合到下一 I/o基座模塊的第一端口，以形成切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板，其中，每一個切換節(jié)點包含在環(huán)中的唯一節(jié)點地址，并且每一個總線插槽被分配有獨立于該唯一節(jié)點地址的唯一物理地址。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板，其中，每一個I/o基座模塊進(jìn)一步包括多個端子，用于可釋放地容納與受控處理或機(jī)器進(jìn)行通信的電導(dǎo)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板，其中，所述適配器基座模塊和所述多個I/O基座模塊的每一個具有耦合在一起的第三端口和第四端口，其中，最后的I/o基座模塊的第二端口耦合到最后的I/o基座模塊的第三端口，并且除了第一個I/O基座模塊將第四端口耦合到所述適配器基座模塊的第四端口之外，每一個I/o基座模塊的第四端口耦合到前一個I/O基座模塊的第三端口，所述適配器基座模塊的第四端口耦合到所述適配器基座模塊的第一端口，以形成所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板，其中，所述切換節(jié)點中的至少一個是活動環(huán)監(jiān)督器，用于操作為 (a)以第一速率從每一個端口發(fā)送信標(biāo)幀，并且監(jiān)視另一端口的信標(biāo)幀的接收，其中，所述信標(biāo)幀指示環(huán)網(wǎng)絡(luò)的操作狀態(tài)為閉合模式或打開模式； (b)通過在打開模式中阻擋在第一端口和第二端口之間的數(shù)據(jù)幀來響應(yīng)在第一端口和第二端口之間的信標(biāo)幀的接收； (C)通過改變?yōu)殚]合模式使數(shù)據(jù)幀在第一端口和第二端口之間通過來響應(yīng)所述信標(biāo)幀穿過所述環(huán)的失??；并且 其中，不是所述活動環(huán)監(jiān)督器的切換節(jié)點用于操作為 (a)使信標(biāo)幀在第一端口和第二端口之間通過； (b)響應(yīng)所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)由于以下狀況中的任一個而導(dǎo)致的操作狀態(tài)的改變 (i)在任一端口上未接收到信標(biāo)巾貞；或 ( )接收到用于指示操作在閉合模式或打開模式之間改變以重置其MAC地址路由表的信標(biāo)幀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板，其中，所述適配器基座模塊進(jìn)一步包括第一總線插槽，用于可釋放地容納第一功能卡，所述第一功能卡包含與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信的切換節(jié)點；以及第二總線插槽，用于可釋放地容納第二功能卡，所述第二功能卡包含與第二網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信的切換節(jié)點，其中 (a)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且所述第二功能卡不在所述第二總線插槽中時，所述適配器基座模塊將所述第一端口和所述第二端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點； (b)當(dāng)在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡并且所述第一功能卡不在所述第一總線插槽中時，所述適配器基座模塊將所述第一端口和所述第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；并且 (C)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且從在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡時，所述適配器基座模塊將第一端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點，將所述第一功能卡的切換節(jié)點耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點，并且將第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板，進(jìn)一步包括具有第二總線插槽的1/0基座模塊，所述第二總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的第二功能卡，其中 (a)當(dāng)在第一總線插槽中安裝第一功能卡并且所述第二功能卡不在所述第二總線插槽中時，該I/O基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點； (b)當(dāng)在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡并且所述第一功能卡不在所述第一總線插槽中時，該I/O基座模塊將第一端口和第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)占. (C)當(dāng)在所述第一總線插槽中安裝所述第一功能卡并且從在所述第二總線插槽中安裝所述第二功能卡時，該I/O基座模塊將第一端口耦合到所述第一功能卡的切換節(jié)點，將所述第一功能卡的切換節(jié)點耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點，并且將第二端口耦合到所述第二功能卡的切換節(jié)點；并且 (d)當(dāng)兩個功能卡均不在所述總線插槽中時，該I/O基座模塊將第一端口耦合到第二端口。
8.—種工業(yè)控制系統(tǒng)，包括 多個排組，每一個排組包括多個I/o基座模塊，每一個I/O基座模塊具有第一端口、第二端口和總線插槽，所述總線插槽用于可釋放地容納具有切換節(jié)點的功能卡，其中，當(dāng)所述功能卡被安裝在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口和第二端口稱合到所述切換節(jié)點，并且當(dāng)所述功能卡不在所述總線插槽中時，每一個I/o基座模塊將第一端口耦合到第二端口，至少一個I/o基座模塊在總線插槽中安裝有功能卡， 其中，第一排組包括適配器基座模塊，所述適配器基座模塊具有第一端口、第二端口、切換節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)適配器，該切換節(jié)點耦合在第一端口和第二端口之間，并且與所述網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行通信，所述網(wǎng)絡(luò)適配器可用于通過控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，并且 其中，在所述第一排組中的適配器基座模塊將第二端口耦合到在同一排組中的某個I/O基座模塊的第一端口，除了每一個排組中的最后的I/O基座模塊將第二端口耦合到在下一個排組中的第一 I/o基座模塊的第一端口之外，除了最后一個排組中的最后一個I/O基座模塊將第二端口耦合到在第一排組中的適配器基座模塊的第一端口之外，每一個排組中的每一個I/o基座模塊的第二端口耦合到同一排組中的下一個I/o基座模塊的第一端口，以形成切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工業(yè)控制系統(tǒng)，其中，每一個切換節(jié)點包含所述環(huán)中的唯一節(jié)點地址，并且每一個總線插槽被分配有獨立于所述唯一節(jié)點地址的唯一物理地址。
10.一種用于工業(yè)系統(tǒng)的I/O基座模塊,包括 外殼，該外殼提供左側(cè)面和右側(cè)面； 可釋放電連接器，該可釋放電連接器支撐于所述左側(cè)面和右側(cè)面上，被暴露為連接左側(cè)和右側(cè)上的相鄰基座|旲塊； 可釋放機(jī)械連接器，該可釋放機(jī)械連接器在左側(cè)和右側(cè)上基座模塊固定于相鄰基座模塊； 多個電端子，所述多個電端子容納暴露于所述外殼的表面上的導(dǎo)體，以可釋放地保持與固定在所述外殼內(nèi)的I/o功能卡進(jìn)行通信的電導(dǎo)體；及 底板電路，該底板電路固定在所述外殼中，并且與所述可釋放電導(dǎo)體通信，以建立在附接的基座模塊之間進(jìn)行通信的環(huán)網(wǎng)絡(luò)，所述基座模塊在一個電連接器處設(shè)置第一端口并且在第二個電連接器處設(shè)置第二端口，使得所述基座模塊被布置成環(huán)，其中，每一個基座模塊的第一和第二端口耦合到所述環(huán)的不同基座模塊。
全文摘要
提供了高可用性裝置級環(huán)底板。一種用于工業(yè)控制系統(tǒng)的模塊化的高可用性網(wǎng)絡(luò)使用多個基座模塊，所述多個基座模塊具有底板并且使用網(wǎng)絡(luò)環(huán)拓?fù)洹；K可以包括I/O基座模塊，用于與工業(yè)處理或機(jī)器進(jìn)行通信；適配器基座模塊，用于與可編程邏輯控制器(PLC)進(jìn)行通信；以及/或者總線擴(kuò)展基座模塊，用于提供附加的I/O基座模塊?？梢圆⑴挪贾贸膳沤M的具有底板的基座模塊。另一實施例可以包括多個排組。基座模塊使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)拓?fù)渫ǔＳ森h(huán)監(jiān)督器在環(huán)監(jiān)督器位置處打開。在網(wǎng)絡(luò)故障時，環(huán)監(jiān)督器重新連接該環(huán)，以在故障點周圍提供替代的傳輸路徑。
文檔編號G05B19/04GK103064302SQ20121025199
公開日2013年4月24日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者羅伯特·J·克雷奇曼, 大衛(wèi)·S·韋爾利, 杰拉爾德·R·克里奇 申請人:洛克威爾自動控制技術(shù)股份有限公司