用于對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的模塊類型進(jìn)行合并的方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]工業(yè)控制系統(tǒng)(ICS)包含在多種工業(yè)環(huán)境及重要的基礎(chǔ)設(shè)施中使用的幾種類型的工業(yè)和過(guò)程控制系統(tǒng)。示例工業(yè)控制系統(tǒng)(ICS)包括但不限于:監(jiān)測(cè)控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、以及使用例如可編程邏輯控制器(PLC)等的其它控制設(shè)備。使用從工業(yè)或基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中的遠(yuǎn)程站中所收集的信息，可以將自動(dòng)化的和/或操作員驅(qū)動(dòng)的監(jiān)測(cè)命令傳輸至遠(yuǎn)程站控制設(shè)備。這些控制設(shè)備可以控制各種本地操作，例如，打開(kāi)和/或關(guān)閉閥門和斷路器、操作螺線管、從傳感器系統(tǒng)中收集數(shù)據(jù)、以及針對(duì)報(bào)警條件而監(jiān)視本地環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]描述了一種可編程的分立輸入模塊。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可編程分立輸入模塊包括被配置以基于輸入信號(hào)而生成脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的脈沖寬度調(diào)制模塊，以及被配置以生成經(jīng)解調(diào)的脈沖寬度信號(hào)的脈沖寬度解調(diào)模塊。隔離器被配置以隔離脈沖寬度調(diào)制模塊和脈沖寬度解調(diào)模塊。隔離器基于脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)生成經(jīng)隔離的經(jīng)調(diào)制的脈沖寬度信號(hào)，該經(jīng)隔離的經(jīng)調(diào)制的脈沖寬度信號(hào)被提供至脈沖寬度解調(diào)模塊以生成經(jīng)解調(diào)的脈沖寬度信號(hào)。第一比較器和第二比較器將經(jīng)解調(diào)的脈沖寬度信號(hào)與相應(yīng)的可編程參考進(jìn)行比較。數(shù)字濾波器對(duì)由第一比較器或第二比較器輸出的比較信號(hào)進(jìn)行濾波以生成分立輸入信號(hào)。
[0003]提供了該
【發(fā)明內(nèi)容】
以用簡(jiǎn)化形式介紹在下文的【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的一組選擇的概念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不旨在確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不旨在用作確定所要求保護(hù)的主題的范圍的輔助。
【附圖說(shuō)明】
[0004]參照附圖描述了【具體實(shí)施方式】?！揪唧w實(shí)施方式】和圖中的不同的實(shí)例中相同的附圖標(biāo)記的使用可以指示相似或相同的項(xiàng)。
[0005]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的示例實(shí)現(xiàn)的示出了工業(yè)控制系統(tǒng)的框圖。
[0006]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的示例實(shí)現(xiàn)的示出了可編程分立輸出模塊的框圖。
[0007]圖3A和3B是根據(jù)本公開(kāi)的具體實(shí)現(xiàn)的示出了在圖2中所示出的可編程分立輸出模塊的電路圖。
[0008]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的示例實(shí)現(xiàn)的示出了可編程分立輸入模塊的框圖。
[0009]圖5是根據(jù)本公開(kāi)的具體實(shí)現(xiàn)的示出了在圖4中所示出的可編程分立輸入模塊的電路圖。
[0010]圖6是根據(jù)本公開(kāi)的示例實(shí)現(xiàn)的示出了計(jì)算設(shè)備的框圖，其中，計(jì)算設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列設(shè)備、專用集成電路設(shè)備等。
[0011]圖7是根據(jù)本公開(kāi)的示例實(shí)現(xiàn)的示出了針對(duì)是否發(fā)生了過(guò)流事件的示例方法的流程圖。
[0012]圖8是根據(jù)本公開(kāi)的示例實(shí)現(xiàn)的示出了用于生成分立輸入信號(hào)的示例方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]挺述
[0014]工業(yè)控制系統(tǒng)/過(guò)程控制系統(tǒng)通常包括輸入/輸出模塊，輸入/輸出模塊被配置以與輸入裝置接合，或者經(jīng)由電源底板向過(guò)程中或現(xiàn)場(chǎng)中的輸出裝置發(fā)送指令。例如，輸入/輸出模塊可以用于與過(guò)程傳感器接合，以用于測(cè)量與工業(yè)過(guò)程相關(guān)聯(lián)的特性。在另一個(gè)實(shí)例中，輸入/輸出模塊可以用于與電機(jī)接合，以用于控制電機(jī)的運(yùn)行。所以，各種輸入/輸出模塊可以需要與系統(tǒng)的各種輸入/輸出裝置接合。例如，與輸入/輸出模塊接合的各種裝置可以在不同的電壓等級(jí)或電壓類型下運(yùn)行。因此，特定的裝置可以需要專用的輸入/輸出模塊。例如，針對(duì)在二十四伏特(24V)電壓下運(yùn)行的第一裝置(例如，傳感器)可以需要專用輸入/輸出模塊，并且針對(duì)在二百四十伏特(240V)電壓下運(yùn)行的第二裝置(例如，電機(jī))需要另一個(gè)專用輸入/輸出模塊。
[0015]由此，公開(kāi)了可編程分立輸出模塊。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)中，可編程分立輸出模塊包括電流感測(cè)電路，其用于生成指示電流值的電流感測(cè)信號(hào)。例如，電流感測(cè)電路可以包括與阻抗元件并聯(lián)連接的差分放大器。差分放大器被配置以生成表示跨阻抗元件的電壓降的輸出信號(hào)(例如，電流感測(cè)信號(hào))，其指示通過(guò)電流感測(cè)電路的電流?？删幊谭至⑤敵瞿K還包括比較器，其被配置以將電流感測(cè)信號(hào)與過(guò)流參考進(jìn)行比較，并且生成指示是否發(fā)生了過(guò)流事件的比較信號(hào)。微控制器電連接至比較器，并被配置以基于一個(gè)或多個(gè)可編程參數(shù)來(lái)控制(例如，行為上控制)開(kāi)關(guān)元件?？删幊虆?shù)可以基于被配置以與可編程分立輸出模塊和/或模塊內(nèi)的電流條件接合的負(fù)載來(lái)支配開(kāi)關(guān)元件的運(yùn)行。在實(shí)施例中，可編程分立輸出模塊包括用于向可編程分立輸出模塊提供電流隔離的一個(gè)或多個(gè)隔離器。
[0016]可以以硬件、軟件、固件或其組合等實(shí)現(xiàn)可編程分立輸出模塊內(nèi)的組件中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)現(xiàn)中，可編程分立輸出模塊被配置以與工業(yè)控制系統(tǒng)組件接合，這些組件包括但不一定限于在二十四伏特(24V)、四十八伏特(48V)、一百二十伏特(120V)或二百四十伏特(240V)的開(kāi)關(guān)電壓下運(yùn)行的模塊。這些組件還可以利用交流(AC)電壓或直流(DC)電壓運(yùn)行。因此，模塊可以提供通常與多個(gè)獨(dú)立模塊相關(guān)聯(lián)的功能(例如，用一個(gè)(I)輸出模塊替代大約八個(gè)(8)輸出模塊的功能)，并且提供AC/DC響應(yīng)而基本上不包括時(shí)間。
[0017]還描述了可編程分立輸入模塊。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)中，可編程分立輸入模塊包括被配置以基于輸入信號(hào)而生成脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的脈沖寬度調(diào)制模塊，以及被配置以生成經(jīng)解調(diào)的脈沖寬度信號(hào)的脈沖寬度解調(diào)模塊。隔離器被配置以隔離脈沖寬度調(diào)制模塊和脈沖寬度解調(diào)模塊，并且基于脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成經(jīng)隔離的經(jīng)調(diào)制的脈沖寬度信號(hào)，以供脈沖寬度解調(diào)模塊生成經(jīng)解調(diào)的脈沖寬度信號(hào)?？删幊谭至⑤斎肽K還包括用于將經(jīng)解的調(diào)脈沖寬度信號(hào)與相應(yīng)的可編程參考進(jìn)行比較的第一比較器和第二比較器。數(shù)字濾波器被配置以對(duì)由第一比較器或第二比較器輸出的比較信號(hào)進(jìn)行濾波，從而生成分立輸入信號(hào)。
[0018]該可編程分立輸入模塊可利用現(xiàn)有的組件以允許用戶選擇可編程參考或設(shè)置點(diǎn)，以及可編程遲滯，其與其它可編程分立輸出模塊相比可以降低運(yùn)行成本?？梢砸杂布?、軟件、固件或其組合等實(shí)現(xiàn)可編程分立輸出模塊內(nèi)的組件中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施例中，可編程分立輸入模塊被配置以與工業(yè)控制系統(tǒng)控制組件接合，這些組件包括但不一定局限于可以在二十四伏特(24V)、四十八伏特(48V)、一百二十伏特(120V)或二百四十伏特(240V)的開(kāi)關(guān)電壓下運(yùn)行的組件。這些組件也可以利用交流(AC)電壓或直流(DC)電壓運(yùn)行。因此，可編程分立輸入模塊可以提供通常與多個(gè)獨(dú)立的可編程分立模塊相關(guān)聯(lián)的功能(例如，用一個(gè)(I)卡替代大約十六個(gè)(16)卡的功能)，并且提供AC/DC響應(yīng)而基本上不包括時(shí)間。
[0019]示例工業(yè)控制系統(tǒng)/過(guò)程控制系統(tǒng)
[0020]圖1示出了用于控制或操作一個(gè)或多個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)組件(如傳感器、電機(jī)等)的工業(yè)控制系統(tǒng)/過(guò)程控制系統(tǒng)100。在實(shí)施例中，工業(yè)控制系統(tǒng)/過(guò)程控制系統(tǒng)100包括計(jì)算設(shè)備102，計(jì)算設(shè)備102包括處理器104和存儲(chǔ)器106。處理器104為計(jì)算設(shè)備102提供處理功能，并且可以包括任意數(shù)量的處理器、微控制器、或其它處理系統(tǒng)，以及用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或者由計(jì)算設(shè)備102存取或生成的其它信息的常駐或外部存儲(chǔ)器。處理器104可以執(zhí)行實(shí)現(xiàn)在本文中所描述的技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)軟件程序(例如，模塊)。
[0021]存儲(chǔ)器106是有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例，其提供用于存儲(chǔ)與計(jì)算設(shè)備102相關(guān)聯(lián)的操作、在本文中所描述的軟件功能、、或者用于指示處理器104以及計(jì)算設(shè)備102的其它元件執(zhí)行在本文中所描述的步驟的其它數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能。盡管計(jì)算設(shè)備102內(nèi)僅示出了單個(gè)存儲(chǔ)器106，但是可以采用寬泛的多種類型和組合的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器106可以與處理器104集成，可以是獨(dú)立的存儲(chǔ)器，也可以是二者的組合。存儲(chǔ)器可以包括例如可移動(dòng)或不可移動(dòng)的存儲(chǔ)器元件，例如RAM、ROM、閃速存儲(chǔ)器(如SD卡、迷你SD卡、微型SD卡)、磁、光學(xué)、USB存儲(chǔ)設(shè)備等。
[0022]計(jì)算設(shè)備102經(jīng)由包括在計(jì)算設(shè)備102中的通信模塊112通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)110通信地耦合至一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出(I/O)模塊108(即，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、可編程分立輸入/輸出設(shè)備，例如，可編程分立輸出模塊200或可編程分立輸入模塊400)。在本公開(kāi)的具體的實(shí)現(xiàn)中，通信網(wǎng)絡(luò)110包括用于給相應(yīng)的模塊200、400的電路供電和/或提供通信的底板113。在其它實(shí)現(xiàn)中，通信網(wǎng)絡(luò)可以至少部分包括構(gòu)想的多種不同類型的網(wǎng)絡(luò)和連接，包括但不僅限于:交換結(jié)構(gòu)、互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、有線和/或無(wú)線連接等。
[0023]無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以包括多個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和技術(shù)中的任何一個(gè)，多個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和技術(shù)包括但不限于:全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM)、增強(qiáng)型數(shù)據(jù)GSM環(huán)境(EDGE)、高速下行鏈路分組接入(HSDPA)、寬帶碼分多址(WfDMA)、碼分多址(CDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、藍(lán)牙、無(wú)線保真(W1-Fi)(例如，IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.1Ig和/或IEEE 802.11η)、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議語(yǔ)音(￥01?)、胃1-1^、針對(duì)電子郵件的協(xié)議(例如，互聯(lián)網(wǎng)消息訪問(wèn)協(xié)議(^^)和/或郵局協(xié)議(Ρ0Ρ))、即時(shí)消息(例如，可擴(kuò)展消息傳送和呈現(xiàn)利用協(xié)議(ΧΜΡΡ))、即時(shí)消息傳送和呈現(xiàn)利用擴(kuò)展的會(huì)話初始協(xié)議(SMPLE)、和/或即時(shí)消息傳送和呈現(xiàn)服務(wù)(M