專利名稱：帶有集成的通信服務(wù)器的自動化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例通常涉及通信服務(wù)器，更具體地涉及通信服務(wù)器在自動化設(shè)備上的集成。
背景技術(shù)：
自動化設(shè)備可以在工業(yè)、商業(yè)以及住宅應(yīng)用中被用來保護電氣裝置以及提供控制自動化。對于這些設(shè)備，有許多應(yīng)用，例如保護繼電器，包括但不限于電動機保護和起動繼電器、輔助繼電器、母線保護、控制和轉(zhuǎn)換開關(guān)、差動和定時繼電器、定向繼電器、饋線保護、 發(fā)電機保護、網(wǎng)絡(luò)通信保護、控制和距離繼電器、同步器繼電器(synchronizer relays)、變壓器保護以及其他適合的應(yīng)用。此外，在任何可應(yīng)用的實例中，在整個自動化系統(tǒng)上，可以使用數(shù)個保護繼電器。而且，對于自動化系統(tǒng)，到達和來自每個保護繼電器的通信可能是必需的。轉(zhuǎn)到

圖1，例示了描述傳統(tǒng)通信裝置的示范性自動化系統(tǒng)100。如圖所示，系統(tǒng)100 包含與網(wǎng)絡(luò)102有效通信的自動化應(yīng)用101。自動化應(yīng)用101可以是用于過程控制的應(yīng)用， 諸如工廠自動化過程、運輸系統(tǒng)過程、供暖通風(fēng)與空調(diào)(HVAC)過程或者任何適合的過程。 自動化應(yīng)用101可以存在于計算機設(shè)備或者計算機設(shè)備的處理器上，并且可以指導(dǎo)計算機設(shè)備的處理器為了控制該過程而執(zhí)行功能或者動作。例如，自動化過程101可以通過網(wǎng)絡(luò) 102與通信服務(wù)器103通信。通信服務(wù)器103可以指導(dǎo)繼電器106和/或PLC (可編程邏輯控制器)105的操作以便控制該過程。通信服務(wù)器103可以通過信道104與繼電器106和/ 或PLC 105通信。信道104可以是適合于裝置級通信的信道。這種信道的典型例子包括4 線通信協(xié)議、差分串行總線、遠程輸入/輸出總線或者其他適合的裝置級通信信道。此外， 由于通信服務(wù)器103直接與繼電器106和/或PLC 105通信，所以它可以指導(dǎo)繼電器106 和/或PLC 105執(zhí)行控制操作，諸如電動機107的激活/去活、負載108的控制和/或其他類似的操作。然而，應(yīng)當(dāng)理解通信服務(wù)器103提供自動化應(yīng)用101和用于控制自動化的裝置之間的通信。因此，任何關(guān)于通信服務(wù)器103的系統(tǒng)操作的難題或者問題可以導(dǎo)致被控制過程的大量停機時間和/或自動化系統(tǒng)100的故障(舉例來說，每個裝置都通過通信服務(wù)器 103來控制)。應(yīng)當(dāng)進一步理解自動化系統(tǒng)100的故障或者停機時間會導(dǎo)致對工廠雇員的傷害或者工廠產(chǎn)量的巨大損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種實施方式包含帶有集成的通信設(shè)備(communications)的保護繼電器。所述保護繼電器可以包含保護性繼電器部分和通信服務(wù)器部分，所述保護性繼電器部分用于執(zhí)行與可操作地連接到所述保護繼電器的負載相關(guān)聯(lián)的保護性繼電器操作，所述通信服務(wù)器部分用于作為獨立操作的通信服務(wù)器執(zhí)行通信操作。本發(fā)明另外的實施方式包含自動化系統(tǒng)，該自動化系統(tǒng)包括至少一個帶有集成的通信設(shè)備的保護繼電器和至少一個自動化應(yīng)用。所述至少一個保護繼電器可以包含用于執(zhí)行與可操作地連接到所述保護繼電器的負載相關(guān)聯(lián)的保護性繼電器操作的保護性繼電器部分，還包含用于作為獨立操作的通信服務(wù)器執(zhí)行通信操作的通信服務(wù)器部分。所述至少一個保護繼電器和所述至少一個自動化應(yīng)用可以與網(wǎng)絡(luò)進行可操作的通信。附圖簡述參考附圖(在所有附圖中相似的參考標號表示相似的要素)閱讀下列詳細描述時，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面以及優(yōu)勢，其中圖1是示例自動化系統(tǒng)的示圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的示范性自動化設(shè)備的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的示范性自動化設(shè)備的詳細示圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的示范性自動化系統(tǒng)的示圖。
具體實施例方式本文公開了詳細的說明性的實施例。然而，本文公開的具體的功能性的細節(jié)僅是有代表性的，其目的是描述示例實施例。然而，示例實施例也可以以許多備選形式來實施， 并且不應(yīng)該被認為只限于在本文中提出的實施例。因此，雖然示例實施例允許不同的修改和備選形式，但其實施例以示例的形式在附圖中示出并且將在本文中詳細描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，無意將示例實施例限制在公開的特定形式中，而相反的，示例實施例是要覆蓋示例實施例范圍內(nèi)所有的修改、等效物以及備選。應(yīng)該理解，盡管本文中可能使用措詞第一、第二等來描述不同的步驟或者計算，這些步驟或者計算不應(yīng)受這些措詞的限制。這些措詞只是用來把一個步驟或者計算與另一個區(qū)分開。例如，第一計算可以被稱作第二計算，并且同樣地，第二步驟可以被稱為第一步驟， 而不會脫離本公開的范圍。如本文所用，措詞“和/或”以及符號”/”包含一個或多個被列出的關(guān)聯(lián)項的任一組合以及所有組合。如本文所用的，單數(shù)形式“一個”(”a”，” an”)以及“該”(“the”)也包含復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚的指出另外的情況。應(yīng)該進一步理解，當(dāng)在本文中使用措詞“包括”、“包含”時，指明所提及特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件的出現(xiàn)，但是不排除其一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或群組的存在或者添加。因此，本文的用詞僅是為了描述特定的實施例的目的，而無意限制示例實施例。還應(yīng)當(dāng)注意到，在一些備選實現(xiàn)中，所指出的功能/動作可以不按照圖中所指出的順序出現(xiàn)。例如，兩個連續(xù)顯示的圖事實上可以基本上同時執(zhí)行或者有時可以以相反的順序這些，這些取決于所涉及的功能/動作。在下文中將會詳細描述本發(fā)明的示例實施例。根據(jù)示例實施例，公開了帶有集成通信服務(wù)器的自動化設(shè)備。這種設(shè)備可以容易地用在自動化系統(tǒng)以及其他有用的應(yīng)用中， 這些應(yīng)用包含但不限于電動機保護、母線保護、控制和轉(zhuǎn)換應(yīng)用、差動和定時應(yīng)用、定向應(yīng)用、饋線保護、發(fā)電機保護、網(wǎng)絡(luò)通信保護、變壓器保護、負載測量以及其他適合的應(yīng)用。轉(zhuǎn)到圖2，例示了根據(jù)本發(fā)明示例實施例的自動化設(shè)備。圖2是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的示范性自動化設(shè)備的框圖。如圖2所示，保護繼電器200包含保護和/或繼電器部分201以及通信服務(wù)器部分202。保護繼電器部分201可以包含任何對于保護操作、繼電器操作和或測量操作必要的部件。例如，部分201可以包含用于控制交變電流的一條或多條相線的接觸開關(guān)。類似地，部分201可以包含用于控制直流電的一條或多條線路的接觸開關(guān)。部分201還可以包含用于控制接觸開關(guān)的繼電器線圈。繼電器線圈可以是使接觸開關(guān)閉合和打開得以發(fā)生的感應(yīng)線圈。此外，接觸開關(guān)可以包含諸如過載接觸部(overload contact)等保護性部件來保護跨接觸開關(guān)的任何負載。因此，根據(jù)示例實施例，自動化設(shè)備可以提供電動機械式的保護性繼電器操作。備選地，部分201可以包含保護和繼電器操作所必需的固態(tài)繼電器部件。例如，部分201可以包含光耦合的負載開關(guān)運載工具(load switching vehicle)。負載開關(guān)運載工具可以包含各種半導(dǎo)體部件，其包括用于光耦合的光電二極管和光伏源，以及用于負載開關(guān)的半導(dǎo)體開關(guān)、整流器、半導(dǎo)體閘流管、晶體管和/或場效應(yīng)晶體管(FET)。此外，負載開關(guān)運載工具可以包括基于半導(dǎo)體的過載保護部件系統(tǒng)或者其他適當(dāng)?shù)谋Ｗo裝置，來保護負載開關(guān)運載工具上的負載。因此，根據(jù)示例實施例，保護繼電器可以提供固態(tài)的保護性繼電器操作。備選地，部分201可以包含被配置成用于監(jiān)視與自動化設(shè)備200進行可操作的通信的負載的測量部件。例如，部分201可以包含被配置成用于采樣、計算均方根(冊幻、執(zhí)行測量算法等的部件。而且，保護性的繼電器部件和/或測量部件的任何組合還可以包含在部分201中。關(guān)于通信服務(wù)器部分202，部分202可以包含作為通信服務(wù)器操作所必需的部件。 例如，部分202可以包括用于連接到網(wǎng)絡(luò)或者其他通信信道的物理層接口。該物理層接口可以包括任何可用的標準組網(wǎng)部件，以允許通過標準媒介的通信。標準媒介可包括以太網(wǎng)、 無線鏈路或者其他適合的媒介。部分202可以進一步包含端口控制接口來控制通信接口的端口通信。部分202可以進一步包含用于控制通信的微處理器和存儲器。備選地，部分202 可以包含用于與外部(即對于部分202而不是對于保護繼電器200是外部的)處理器通信從而控制通信的處理器/存儲器接口。這樣，通信服務(wù)器部分202可以起通信服務(wù)器的作用。因此，根據(jù)示范性實施例，自動化設(shè)備可以包含嵌入的通信服務(wù)器。應(yīng)當(dāng)理解，嵌入的通信服務(wù)器可以充當(dāng)獨立的通信服務(wù)器，并且可以與網(wǎng)絡(luò)和/或自動化應(yīng)用直接通信。根據(jù)至少一個示例實施例，通信服務(wù)器部分202起到OPC服務(wù)器(用于過程控制的OLE服務(wù)器，或者用于過程控制的對象鏈接和嵌入服務(wù)器)的作用。OPC規(guī)范基于OLE技術(shù)并且為了在過程控制和生產(chǎn)自動化應(yīng)用中使用以促進部件和應(yīng)用之間的互操作性，定義了一組標準的對象、接口和方法。OPC服務(wù)器技術(shù)被設(shè)計用來橋接(bridge)基于計算機的應(yīng)用、過程控制硬件和軟件應(yīng)用(例如，自動化應(yīng)用)。OPC服務(wù)器為許多不同的軟件包提供從諸如PLC或其他物理裝置的過程控制裝置存取數(shù)據(jù)的方式。OPC服務(wù)器應(yīng)用可以基于軟件并且被存入處理裝置(舉例來說，包含存儲器的通信服務(wù)器部分20 的存儲器。這樣，如果OPC服務(wù)器應(yīng)用是為了特定的裝置而寫入，它可以被任何能夠充當(dāng)OPC客戶端的應(yīng)用再使用。更進一步地，基本的計算機部件可以被用來實現(xiàn)OPC服務(wù)器。同樣地，根據(jù)示例實施例，處理器、存儲器和通信接口可以用來實現(xiàn)OPC服務(wù)器。在下文中將詳細描述根據(jù)示例實施例的自動化設(shè)備的示范性通信部分。
圖3是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的示范性自動化設(shè)備的詳細示圖。設(shè)備300包含保護部分301(例如，有斷開接觸部(disconnect contacts)以及可操作地連接的斷開機制，或者電測量系統(tǒng))、通信部分302、存儲器303以及微處理器304。如圖所示，微處理器304可操作地連接到存儲器303。這樣，微處理器304可以從存儲器303取回指令和方法論(methodology)以及在存儲器303上存儲指令和方法論。微處理器304可以是通用計算機處理器或者可以是專門設(shè)計的處理器。通用計算機處理器可允許對通用的軟件應(yīng)用進行處理，而專門設(shè)計的處理器可允許處理諸如在一些控制應(yīng)用中有用的梯形邏輯 (ladder-logic)或者并行邏輯等特定的軟件方法論。因此，示例實施例不應(yīng)限于任何特定類型的處理器。如圖3進一步所示，微處理器304可操作地連接到保護部分301。這樣，微處理器 304可以監(jiān)視保護部分301，并且提供對保護部分301的操作狀態(tài)的反饋。此外，微處理器 304可以控制保護部分301，從而允許對設(shè)備300的繼電器和/或測量操作的完全控制。此外，微處理器304可操作地連接到通信部分302。因此，微處理器304可以為設(shè)備300提供通信的軟件控制。例如，軟件應(yīng)用可以寫成OPC服務(wù)器算法。該OPC服務(wù)器算法可以存儲在存儲器303中，并且可以指導(dǎo)微處理器304執(zhí)行與OPC服務(wù)器操作一致的操作。因此，微處理器304可以控制通信部分302并且指導(dǎo)通信部分302在物理層通信接口或者其他接口上起通信服務(wù)器的作用。這樣，如上所述，示范實施例為自動化設(shè)備提供集成的通信服務(wù)器。圖4是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的示例自動化系統(tǒng)的示圖。要注意到，圖4僅描述根據(jù)示例實施例的設(shè)備的一種示例實現(xiàn)，不應(yīng)被認為是限制性的。例如，較多或者較少的繼電器/測量計可以包含在內(nèi)，并且可以根據(jù)所需要的特定應(yīng)用進一步包含不同的部件。由于本公開的目的不是窮盡描述示范性實施方式的應(yīng)用的每個可能的重復(fù)(iteration)，應(yīng)該理解圖4只提供一個可能的實現(xiàn)的深入理解。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，自動化系統(tǒng)400包含與網(wǎng)絡(luò)402進行可操作的通信的自動化應(yīng)用 401。此外，自動化設(shè)備406與網(wǎng)絡(luò)402進行可操作的通信。設(shè)備406可以與圖2_3中描述的任何自動化設(shè)備基本上相似，因此可以有集成的通信服務(wù)器。同樣地，自動化設(shè)備406可以通過集成的通信服務(wù)器、例如使用物理層通信接口直接與自動化應(yīng)用401通信。因此，如果存在于任何自動化設(shè)備406上的任何通信服務(wù)器呈現(xiàn)操作問題，只有由特定設(shè)備控制的部件易出故障，從而有利于與傳統(tǒng)技術(shù)相比更簡單的故障檢修。此外，任何故障設(shè)備可以容易地被替換，從而有利于與傳統(tǒng)技術(shù)相比更少的停機時間。同樣地，通過研究圖4，優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的地方顯而易見。如上所述，本發(fā)明的示例實施方式為保護繼電器提供集成的通信服務(wù)器。通過僅僅這樣描述的、本發(fā)明的一些實施例，很明顯這些實施例可以許多方式變化。這樣的變化不該被認為脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍，所有這樣的修改都要包含在如下面的權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶有集成的通信設(shè)備的保護繼電器，包括存儲器；處理器，可操作地連接到所述存儲器；保護性繼電器部分，與所述處理器進行可操作的通信并且配置成用于執(zhí)行與可操作地連接到所述保護性繼電器部分的負載接觸部相關(guān)聯(lián)的保護性繼電器操作；以及通信服務(wù)器部分，與所述處理器進行可操作的通信并且被配置成用于作為獨立操作的通信服務(wù)器執(zhí)行通信操作，其中，所述通信服務(wù)器部分包含可操作地連接到物理層通信接口的組網(wǎng)部件， 所述通信服務(wù)器部分包含可操作地連接到所述處理器的處理器接口，以及所述處理器接口與所述物理層通信接口進行可操作的通信。
2.如權(quán)利要求1所述的保護繼電器，其中所述獨立操作的通信服務(wù)器是用于過程控制的對象鏈接和嵌入服務(wù)器(0PC服務(wù)器)。
3.如權(quán)利要求1所述的保護繼電器，進一步包括存在于所述處理器上的通信服務(wù)器應(yīng)用，其中所述通信服務(wù)器應(yīng)用指導(dǎo)所述處理器控制作為所述獨立操作的通信服務(wù)器的所述通信服務(wù)器部分。
4.如權(quán)利要求3所述的保護繼電器，其中所述通信服務(wù)器應(yīng)用是用于過程控制的對象鏈接和嵌入應(yīng)用。
5.如權(quán)利要求1所述的保護繼電器，其中所述處理器接口被配置成用于允許所述通信服務(wù)器部分與所述處理器之間的指令傳遞。
6.如權(quán)利要求1所述的保護繼電器，其中所述通信服務(wù)器部分包含 被配置成用于存儲通信特定的指令和信息的專用通信存儲器。
7.如權(quán)利要求1所述的保護繼電器，其中所述通信服務(wù)器部分包含 被配置用于控制通過所述物理層通信接口的端口通信的端口控制部分。
8.如權(quán)利要求1所述的保護繼電器，其中所述保護性繼電器部分包含 可操作地連接到所述負載接觸部的固態(tài)繼電器部件系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1所述的保護繼電器，其中所述保護性繼電器部分包含 可操作地連接到所述負載接觸部的電動機械式的繼電器部件系統(tǒng)。
10.一種自動化系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1所述的、與網(wǎng)絡(luò)進行可操作的通信的至少一個保護繼電器；以及與所述網(wǎng)絡(luò)進行可操作的通信的計算機設(shè)備的處理器上存在的至少一個自動化應(yīng)用。
11.如權(quán)利要求10所述的自動化系統(tǒng)，其中所述至少一個自動化應(yīng)用指導(dǎo)所述至少一個保護繼電器通過直接與所述通信服務(wù)器部分的直接通信執(zhí)行與保護繼電器相關(guān)聯(lián)的任務(wù)。
12.如權(quán)利要求10所述的自動化系統(tǒng)，其中所述至少一個自動化應(yīng)用是用于過程控制的對象鏈接和嵌入應(yīng)用(0PC應(yīng)用)，其與所述至少一個保護繼電器的所述處理器上存在的第二 OPC應(yīng)用進行通信。
13.如權(quán)利要求10所述的自動化系統(tǒng)，其中所述至少一個保護繼電器的所述通信服務(wù)器部分包括配置成用于存儲通信特定指令和信息的專用通信存儲器。
14.如權(quán)利要求13所述的自動化系統(tǒng)，其中所述至少一個保護繼電器的所述通信服務(wù)器部分包括配置成用于控制通過所述物理層通信接口的端口通信的端口控制部分。
15.如權(quán)利要求10所述的自動化系統(tǒng)，其中所述至少一個保護繼電器的所述保護性繼電器部分包括可操作地連接到所述至少一個保護繼電器的所述負載接觸部的固態(tài)繼電器部件系統(tǒng)。
16.如權(quán)利要求10所述的自動化系統(tǒng)，其中所述至少一個保護繼電器的所述保護性繼電器部分包括可操作地連接到所述至少一個保護繼電器的所述負載接觸部的電動機械式的繼電器部件系統(tǒng)。
17.如權(quán)利要求10所述的自動化系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)。
18.如權(quán)利要求10所述的自動化系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)是無線網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
帶有集成的通信設(shè)備的保護繼電器可以包括用于執(zhí)行與可操作地連接到所述保護繼電器的負載相關(guān)聯(lián)的保護性繼電器操作的保護性繼電器部分，以及用于作為獨立操作的通信服務(wù)器執(zhí)行通信操作的通信服務(wù)器部分(302)。
文檔編號H02H1/00GK102197559SQ200980143718
公開日2011年9月21日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者D·J·奧爾科克, J·G·馬澤里烏 申請人:通用電氣公司