專利名稱：輸入/輸出模塊總線觸點(diǎn)系統(tǒng)以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及自動(dòng)化控制系統(tǒng)領(lǐng)域，諸如工業(yè)和商業(yè)設(shè)置中所使用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于提供、訪問、配置、操作可配置模塊裝置(諸如，可配置輸入/輸出(I/O)裝置)以及與可配置模塊裝置接口的技術(shù)，其中，可配置模塊裝置能夠與模塊自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制器耦合和接口。
背景技術(shù)：
自動(dòng)化控制器是用于控制工業(yè)自動(dòng)化等的專用計(jì)算機(jī)。在所存儲(chǔ)的程序的導(dǎo)引下，自動(dòng)化控制器的處理器檢查反映受控處理的狀態(tài)的一系列輸入(例如，至自動(dòng)化控制器的電輸入信號(hào))，并且基于分析和邏輯來改變輸出(例如，來自自動(dòng)化控制器的電輸出信號(hào))，以影響受控處理的控制。所存儲(chǔ)的控制程序可連續(xù)地按一系列的執(zhí)行循環(huán)來執(zhí)行、定期地執(zhí)行、或者基于事件而執(zhí)行。自動(dòng)化控制器可與控制系統(tǒng)的其他模塊部件一起運(yùn)行，以利于對(duì)特定處理的控制或監(jiān)測。例如，自動(dòng)化控制器從受控處理接收到的輸入和自動(dòng)化控制器發(fā)送至受控處理的輸出正常地通過一個(gè)或多個(gè)I/O裝置，該一個(gè)或多個(gè)I/O裝置是相關(guān)聯(lián)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的部件。I/O裝置通常用作自動(dòng)化控制器與受控處理之間的電接口。具體地，這種I/O裝置典型地包括被配置為通信耦合到母線(bus bar)等耦合的基座(以使得能夠在I/O裝置與母線之間傳輸電信號(hào))、具有用于與來自現(xiàn)場裝置的配線進(jìn)行連接的端子或通道的接線板 (terminal block)、以及利于將信息從現(xiàn)場裝置傳送至其他自動(dòng)化控制器部件的I/O模塊。傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過現(xiàn)場功率分布(FPD)模塊從電源(例如，電網(wǎng)或蓄電池)接收功率，其中，現(xiàn)場功率分布模塊是用于將功率提供給自動(dòng)化控制系統(tǒng)的部件的專用模塊。接著，通過集成總線特征在整個(gè)系統(tǒng)中分布該功率。例如，I/O裝置典型地經(jīng)由裝置電源總線與自動(dòng)化控制系統(tǒng)的其他模塊共享該功率。類似地，典型地經(jīng)由裝置數(shù)據(jù)總線在系統(tǒng)部件之間傳輸數(shù)據(jù)。實(shí)際上，每個(gè)I/O裝置典型地包括內(nèi)部裝置電源總線和/或數(shù)據(jù)總線，其中，這些內(nèi)部裝置電源總線和/或數(shù)據(jù)總線經(jīng)由從各個(gè)I/O裝置的基本模塊的一側(cè)延伸的系統(tǒng)電觸點(diǎn)與其他裝置總線耦合。現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，由于這樣的裝置電源總線的電觸點(diǎn)的傳統(tǒng)特性和/或布置，難以通信耦合和訪問I/O裝置和裝置部件。相應(yīng)地，期望提供一種更高效的用于提供利于系統(tǒng)配置的功率分布的處理和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其包括具有集成裝置總線的輸入/輸出裝置模塊。輸入/輸出模塊還包括第一總線觸點(diǎn)和第二總線觸點(diǎn)，其中，該第一總線觸點(diǎn)在輸入/輸出裝置模塊的第一側(cè)上并且通信耦合至裝置總線的第一端，而該第二總線觸點(diǎn)在輸入/ 輸出裝置模塊的第二側(cè)上并且通信耦合至裝置總線的第二端。第二側(cè)大體面向與第一側(cè)相反的方向，并且輸入/輸出裝置模塊被配置為經(jīng)由第一總線觸點(diǎn)和第二總線觸點(diǎn)與位于輸入/輸出裝置模塊的第一側(cè)和第二側(cè)上的附加輸入/輸出裝置模塊耦合。另外，第一總線觸點(diǎn)和第二總線觸點(diǎn)位于輸入/輸出裝置模塊的非側(cè)部表面上，第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)包括彈簧加載連接器，第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)包括雙插針叉狀部件(fork)或三插針叉狀部件，或者輸入/輸出裝置模塊是接線板。


當(dāng)參照附圖來閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，類似的附圖標(biāo)記在全部附圖中表示類似部分，其中圖1是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的適合于與網(wǎng)絡(luò)部件和配置設(shè)備接口的示例性控制和監(jiān)測系統(tǒng)或者自動(dòng)化控制器系統(tǒng)的概略圖示。圖2是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的通信耦合在一起或電耦合在一起并具有I/O適配器的多個(gè)I/O裝置的透視圖。圖3是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的示例性I/O裝置的分解透視圖。圖4是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的具有包括相應(yīng)總線觸點(diǎn)的接線板的一對(duì)I/O裝置的透視圖。圖5是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的包括與裝置總線電路耦合的彈簧加載觸點(diǎn)的I/O裝置和包括與裝置總線電路耦合的插孔的另一 I/O裝置的示意圖示。圖6示出根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的包括雙插針叉狀部件的一對(duì)總線觸點(diǎn)。圖7示出根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的包括雙插針叉狀部件和三插針叉狀部件的一對(duì)總線觸點(diǎn)。圖8是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的包括非側(cè)部表面上的總線觸點(diǎn)的I/O裝置模塊的透視圖。圖9是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的經(jīng)由非側(cè)部表面上的總線觸點(diǎn)耦合在一起的一對(duì) I/O裝置模塊的頂視圖。圖10是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的包括經(jīng)由非側(cè)部表面上的總線觸點(diǎn)耦合的控制器和I/O裝置的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的透視圖。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的適合于與網(wǎng)絡(luò)部件和配置設(shè)備接口的示例性控制和監(jiān)測系統(tǒng)或者自動(dòng)化控制器系統(tǒng)的概略圖示。圖1的控制和監(jiān)測系統(tǒng)包括根據(jù)本技術(shù)的將裝置電源總線與外部可使用的觸點(diǎn)結(jié)合的I/O裝置。根據(jù)本技術(shù)，這些裝置電源總線觸點(diǎn)(其在本文中被稱為總線觸點(diǎn))包括位于I/O裝置的某些模塊部件上的總線觸點(diǎn)、定向于I/O裝置的非側(cè)部表面上以利于與其他I/O裝置的總線觸點(diǎn)耦合的總線觸點(diǎn)、以及具有特定耦合特性的總線觸點(diǎn)。例如，本實(shí)施例包括布置在I/O裝置的可移除接線板模塊上的總線觸點(diǎn)、使用彈簧加載球狀觸點(diǎn)或特有的插針布置的總線觸點(diǎn)、以及位于I/O裝置的正面面板或面上的具有配對(duì)特征的觸點(diǎn)。
在圖1中，控制和監(jiān)測系統(tǒng)一般由附圖標(biāo)記10表示。具體地，控制和監(jiān)測系統(tǒng)10 被示為包括人機(jī)接口(HMI) 12和適合于與處理16的部件進(jìn)行接口的控制/監(jiān)測裝置或自動(dòng)化控制器14。應(yīng)該注意，可利用某些網(wǎng)絡(luò)策略來利于根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的這種接口。 實(shí)際上，可采用諸如DeviceNet的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。這種網(wǎng)絡(luò)允許根據(jù)預(yù)定義協(xié)議交換數(shù)據(jù)，并且可為網(wǎng)絡(luò)元件的操作提供功率。處理16可采用多種形式，并且包括用于實(shí)現(xiàn)許多不同且變化的目的的裝置。例如，處理16可包括壓縮機(jī)站、煉油廠、用于制作食品的批操作、機(jī)械化裝配線等。因此，處理 16可包括各種操作部件(諸如，電動(dòng)機(jī)、閥、致動(dòng)器、溫度元件、壓力傳感器)、或者無數(shù)的制造、處理、材料處理和其他應(yīng)用。另外，處理16可包括用于通過自動(dòng)化和/或觀察來調(diào)節(jié)處理變量的控制和監(jiān)測設(shè)備。例如，所示的處理16包括傳感器18和致動(dòng)器20。傳感器18 可包括任意數(shù)量的適合于提供關(guān)于處理?xiàng)l件的信息的裝置。致動(dòng)器20可包括任意數(shù)量的適合于響應(yīng)于來自控制器(例如，自動(dòng)化控制器14)的信號(hào)而執(zhí)行機(jī)械動(dòng)作的裝置。傳感器18和致動(dòng)器20可用于操作處理設(shè)備。實(shí)際上，它們可用在由控制/監(jiān)測裝置14和/或 HMI12監(jiān)測和控制的處理循環(huán)內(nèi)。這種處理循環(huán)可基于處理輸入(例如，來自傳感器18的輸入)或者通過HMI 12接收到的直接操作員輸入而被激活。如所示，傳感器18和致動(dòng)器20與控制/監(jiān)測裝置14通信。另外，傳感器18和致動(dòng)器20可在控制/監(jiān)測裝置14中被分配有特定地址，并且從控制/監(jiān)測裝置14或附接裝置接收功率。如所示，傳感器18和致動(dòng)器20可經(jīng)由耦合至控制/監(jiān)測裝置14的一個(gè)或更多個(gè)I/O裝置22與控制/監(jiān)測裝置14通信。I/O裝置22可在控制/監(jiān)測裝置14與受控處理16之間傳送輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。I/O裝置22可與控制/監(jiān)測裝置14集成，或者可經(jīng)由擴(kuò)展槽、機(jī)架(bay)或其他適合的機(jī)構(gòu)而被添加或移除。例如，如以下更詳細(xì)描述的那樣，可添加附加I/O裝置22，以將功能添加到控制/監(jiān)測裝置14。實(shí)際上，如果添加新的傳感器18或致動(dòng)器20以控制處理16，則可添加附加I/O裝置22，以容納新的特征并將其與控制/監(jiān)測裝置14在功能上結(jié)合。I/O裝置22用作至控制/監(jiān)測裝置14的電接口，并且可以位于接近或遠(yuǎn)離控制/監(jiān)測裝置14的位置，包括至相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)接口。在所示的實(shí)施例中，I/O裝置22包括耦合特征或者總線觸點(diǎn)23，其根據(jù)本實(shí)施例包括特有特性或者位于利于可訪問性和操作的位置。應(yīng)該注意，總線觸點(diǎn)23可代表單個(gè)耦合特征(例如， 插針)和/或一對(duì)相應(yīng)的耦合特征(例如，插針和配對(duì)插孔或其他配對(duì)插針)。I/O裝置22可包括接收來自輸入裝置(諸如，光傳感器和接近式開關(guān))的信號(hào)的輸入模塊、使用輸出信號(hào)來激勵(lì)繼電器或啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出模塊、以及雙向I/O模塊，諸如能夠指引運(yùn)動(dòng)裝置并且接收位置或速度反饋的運(yùn)動(dòng)控制模塊。在一些實(shí)施例中，I/O裝置 22可進(jìn)行裝置用在受控機(jī)器或處理上的AC和DC模擬信號(hào)與控制/監(jiān)測裝置14所使用的 DC信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。另外，一些I/O裝置22可將數(shù)字信號(hào)提供給數(shù)字I/O裝置以及從數(shù)字 I/O裝置接收數(shù)字信號(hào)。另外，在一些實(shí)施例中，用于控制機(jī)器裝置或處理控制裝置的I/O 裝置22可包括I/O裝置22的I/O模塊上的本地微計(jì)算能力。在一些實(shí)施例中，I/O裝置22可位于接近控制設(shè)備的一部分而遠(yuǎn)離控制/監(jiān)測裝置14的其余部分的位置。在這樣的實(shí)施例中，可經(jīng)由共有通信鏈路與遠(yuǎn)程模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其中，網(wǎng)絡(luò)上的模塊經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議進(jìn)行通信。多個(gè)工業(yè)控制器可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)技術(shù) (諸如，以太網(wǎng)(例如，IEEE802. 3,TCP/IP,UDP,EtherNet/IP 等)、ControlNet、DeviceNet、或其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(基金會(huì)現(xiàn)場總線(Hl和快速以太網(wǎng))ModbuS TCP.Profibus)進(jìn)行通信并且還能夠與更高級(jí)別的計(jì)算系統(tǒng)通信。圖2是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的連接至I/O適配器M的多個(gè)I/O裝置22的透視圖。 I/O裝置22和I/O適配器M均與DIN導(dǎo)軌沈耦合。另外，每個(gè)I/O裝置22包括直接與 DIN導(dǎo)軌沈耦合的基座觀、利于與現(xiàn)場配線通信耦合的接線板30、以及被配置為提供功能性的I/O模塊32。I/O適配器M被配置為將系統(tǒng)功率提供給I/O裝置22，以及使得能夠進(jìn)行I/O裝置22的通信協(xié)議與控制/監(jiān)測裝置14的通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。I/O裝置22經(jīng)由各I/O裝置22的裝置電源總線共享來自I/O適配器22的功率，其中，根據(jù)本實(shí)施例，各I/O 裝置22的裝置電源總線經(jīng)由總線觸點(diǎn)23耦合在一起以構(gòu)成組合的裝置電源線。在一些實(shí)施例中，I/O裝置22還可包括現(xiàn)場電源總線，其經(jīng)由總線觸點(diǎn)23耦合以利于將功率提供給現(xiàn)場裝置。類似地，I/O裝置通過各I/O裝置22的裝置數(shù)據(jù)總線共享數(shù)據(jù)，其中，根據(jù)本實(shí)施例，各I/O裝置22的裝置數(shù)據(jù)總線經(jīng)由總線觸點(diǎn)23耦合在一起以形成組合的裝置數(shù)據(jù)總線。在圖2所示的實(shí)施例中，總線觸點(diǎn)23(例如，彈簧加載球狀觸點(diǎn))從接線板30延伸。 然而，在其他實(shí)施例中，根據(jù)本技術(shù)，總線觸點(diǎn)23可位于I/O裝置22的一個(gè)或更多個(gè)部件上，并且可包括各種不同類型的耦合特征(例如，三插針配對(duì)特征或彈簧加載球狀觸點(diǎn))。如所示，I/O適配器M和多個(gè)I/O裝置22被安裝于DIN導(dǎo)軌26，DIN導(dǎo)軌沈是用于將控制設(shè)備安裝在架子或機(jī)柜中的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)支撐導(dǎo)軌。如以下更詳細(xì)地描述的，多個(gè) I/O裝置22沿DIN導(dǎo)軌沈串聯(lián)地電耦合，使得現(xiàn)場功率以及系統(tǒng)信息和功率可在I/O裝置 22之間傳遞，并且通過I/O適配器M返回至控制/監(jiān)測裝置14。在其他實(shí)施例中，DIN導(dǎo)軌沈可以不同類型的系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)來替代。每個(gè)I/O裝置22包括相應(yīng)的基座觀，基座28用于物理地和通信地將I/O裝置22 連接至DIN導(dǎo)軌沈、I/O適配器M和/或相鄰的I/O裝置22。另外，I/O裝置22的基座 28可被配置為物理地和通信地將I/O裝置22與現(xiàn)場電觸點(diǎn)和系統(tǒng)電觸點(diǎn)(例如，總線觸點(diǎn)23)、其他基座連接特征等連接。在一些實(shí)施例中，基座觀包括總線觸點(diǎn)23。另外，基座 28包括對(duì)應(yīng)的接線板30或者被配置為與對(duì)應(yīng)的接線板30耦合。實(shí)際上，圖2中的每個(gè)I/ 0裝置33包括對(duì)應(yīng)的接線板30 (在某些實(shí)施例中，其可從基座觀移除)，該接線板用于將 I/O裝置22電連接至現(xiàn)場裝置，諸如圖1所示的傳感器18和致動(dòng)器20。在某些實(shí)施例中， 每個(gè)接線板30可包括總線觸點(diǎn)23。此外，每個(gè)I/O裝置包括一個(gè)或更多個(gè)I/O模塊32，該一個(gè)或更多個(gè)I/O模塊包括I/O控制電路和/或邏輯。通常，I/O模塊32接收來自現(xiàn)場裝置的輸入信號(hào)，將輸出信號(hào)傳遞至現(xiàn)場裝置，對(duì)輸入和/或輸出執(zhí)行一般和/或特定的本地功能，將輸入和/或輸出傳送至控制/監(jiān)測裝置14和/或其他I/O裝置22等。如I/O裝置22的其他部件，I/O模塊32可包括總線觸點(diǎn)23。圖3是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的包括接線板30和具有總線觸點(diǎn)23的基座28這兩者的示例性I/O裝置22的分解透視圖。以下將詳細(xì)闡述基座觀上的總線觸點(diǎn)23。對(duì)于接線板30上的總線觸點(diǎn)23，圖3具體示出根據(jù)本實(shí)施例的具有雙插針叉狀形狀的接線板觸點(diǎn)33，其中，接線板觸點(diǎn)33被配置為與類似I/O裝置的相反側(cè)上的插孔或另一個(gè)叉狀部件配對(duì)。在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，接線板觸點(diǎn)33可包括一個(gè)或更多個(gè)插針70和相應(yīng)的插孔72。在操作中，從一個(gè)I/O裝置22的接線板30延伸的一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電插針70 可在一對(duì)相鄰插針或柔性部件之間滑動(dòng)，該一對(duì)相鄰插針或柔性部件定義另一 I/O裝置22的接線板30中的插孔72的一部分。在圖3和圖4所示的實(shí)施例中，接線板30是可移除的接線板，其可在組裝I/O裝置22期間物理地連接并電耦合至基座觀，而在拆卸(例如，為了維修)I/O裝置22期間物理地?cái)嚅_并電去耦合。所示出的接線板30的可移除性質(zhì)使得能夠在不需要重新布線的情況下替換I/O模塊32。另外，通過采用接線板30上的總線觸點(diǎn)23，可隨著組裝接線板30 而完成包括多個(gè)I/O裝置22的系統(tǒng)的裝置總線(包括用于每個(gè)I/O裝置或控制系統(tǒng)的部件的裝置總線)。實(shí)際上，本實(shí)施例可以包括位于可移除的接線板(諸如，圖3和圖4所示的接線板30)中的數(shù)據(jù)和電源總線觸點(diǎn)和/或現(xiàn)場電源觸點(diǎn)。通過將這樣的觸點(diǎn)設(shè)置在接線板30中而不是設(shè)置在模塊殼體中，相對(duì)于傳統(tǒng)布置，更利于I/O裝置22的組裝效率以及對(duì)裝置總線的使用。如上所述，在其他實(shí)施例中，接線板30可直接與基座觀集成，并且可利用根據(jù)本實(shí)施例的總線觸點(diǎn)特征(例如，三插針配對(duì)特征或彈簧加載球狀觸點(diǎn))。這樣的集成實(shí)施例例如在電連接的特定布置稍微復(fù)雜的過程自動(dòng)化控制應(yīng)用中是希望的，并且在維修期間保持這些電連接的能力具有更大的重要性。如所示，接線板30包括用于將現(xiàn)場裝置配線連接至接線板30的八個(gè)端子34 (即， 通道)。每個(gè)端子34被配置為與至現(xiàn)場裝置的特定輸入或來自現(xiàn)場裝置的輸出相關(guān)聯(lián)。如所示，每個(gè)端子34包括可插入電連接到現(xiàn)場裝置的被覆線的端子開口 36，以及附接激勵(lì)器 (例如，接線柱螺絲)38，其在被激勵(lì)(例如，上緊)時(shí)使得接線板30內(nèi)的夾具或其他電配線連接機(jī)構(gòu)在已插入相關(guān)聯(lián)端子開口 36中的被覆線的端部周圍上緊。如所示，每個(gè)端子34 在具有接線板連接器40的接線板30的背面處終止，其中，接線板連接器40可插入基座觀的接線板機(jī)架44正面的接線板連接器開口 42中，以物理地和通信地將接線板30與基座觀連接。在所示的實(shí)施例中，每個(gè)接線板連接器40包括兩個(gè)相對(duì)的電插針46，其在基座觀的接線板機(jī)架44的相應(yīng)接線板連接器開口 42中的單個(gè)電插針(未示出)周圍滑動(dòng)并與該單個(gè)電插針電連接。然而，在其他實(shí)施例中，其他類型的接線板連接器40可用于與基座觀的接線板機(jī)架44的相應(yīng)接線板連接器開口 42中的配對(duì)電連接器電連接。 I/O模塊32還可通過將I/O模塊32插入基座28的I/O模塊機(jī)架50中的配對(duì)槽 48中，物理地和通信地連接至基座28。當(dāng)I/O模塊32插入基座28的I/O模塊機(jī)架50中的槽48中時(shí)，I/O模塊32經(jīng)由基座觀內(nèi)的內(nèi)部電路而電耦合至接線板30的端子34，其中，該內(nèi)部電路將接線板連接器開口 42中的電插針(或其他適合的電連接器)電連接至基座28的I/O模塊機(jī)架50正面的相應(yīng)電插座52。每個(gè)通道的電插座52繼而經(jīng)由相應(yīng)電連接器(未示出)電耦合至I/O模塊32，其中，在某些實(shí)施例中，該相應(yīng)電連接器從I/O模塊 32的背面延伸。這樣，接線板30、基座觀和I/O模塊32全部通信地電耦合在一起，使得至 I/O裝置22所連接的現(xiàn)場裝置的信號(hào)和來自該現(xiàn)場裝置的信號(hào)在接線板30、基座觀與I/ 0模塊32之間共享。另外，I/O裝置22還可經(jīng)由I/O裝置22的電耦合特征電耦合至電氣上游的I/O 適配器M和/或電氣上游或電氣下游的其他I/O裝置22。在某些實(shí)施例中，電耦合在I/O 裝置22的上游的部件是當(dāng)從正面觀看I/O裝置22時(shí)在I/O裝置22的左側(cè)M上的部件， 而電耦合在I/O裝置22的下游的部件是當(dāng)從正面觀看I/O裝置22時(shí)在I/O裝置22的右側(cè)56上的部件。然而，在其他實(shí)施例中，可不同地配置上游和下游電耦合特征。在某些實(shí)施例中，相鄰的I/O裝置22可經(jīng)由基座28的背面附近的I/O裝置22的一側(cè)(例如，所示的實(shí)施例的左側(cè)54)上的基座觀的一個(gè)或更多個(gè)連接特征(例如，槽)58 而彼此物理地附接。配對(duì)的連接特征諸如基座28的背面附近的I/O裝置22的基座28的相反側(cè)(例如，所示實(shí)施例的右側(cè)56)上的突起(未示出)。在某些實(shí)施例中，I/O裝置22 的連接特征可滑動(dòng)到相鄰I/O裝置22的配對(duì)連接特征中，從而物理地附接相鄰的I/O裝置 22。如上所述，本實(shí)施例可包括在根據(jù)本實(shí)施例的I/O裝置22的各種部件上的裝置總線觸點(diǎn)23。例如，數(shù)據(jù)和電源總線觸點(diǎn)和/或現(xiàn)場電源總線觸點(diǎn)可位于接線板30、模塊32 上或者位于基座28上。在所示的實(shí)施例中，基座28包括被稱為系統(tǒng)電觸點(diǎn)60和現(xiàn)場電觸點(diǎn)62的總線觸點(diǎn)23。當(dāng)相鄰的I/O裝置22物理地彼此附接時(shí)，基座觀的一側(cè)(例如，所示實(shí)施例的左側(cè)54)上的系統(tǒng)電觸點(diǎn)60與相鄰的I/O裝置22的相反側(cè)(例如，所示實(shí)施例的右側(cè)56)上的基座觀上的配對(duì)電觸點(diǎn)(未示出)對(duì)準(zhǔn)，并且電耦合至這些配對(duì)電觸點(diǎn)。 類似地，一側(cè)(例如，所示實(shí)施例的左側(cè)54)上的基座觀上的現(xiàn)場電觸點(diǎn)62與相鄰I/O裝置22的相反側(cè)(例如，所示實(shí)施例的右側(cè)56)上的基座觀上的配對(duì)電觸點(diǎn)(未示出)對(duì)準(zhǔn)，并且電耦合至這些配對(duì)電觸點(diǎn)。在所示實(shí)施例中，I/O裝置22包括五個(gè)系統(tǒng)電觸點(diǎn)60 和兩個(gè)現(xiàn)場電觸點(diǎn)62。根據(jù)本實(shí)施例，這些觸點(diǎn)60、62中的每個(gè)包括被配置為與對(duì)應(yīng)的雙插針叉狀部件配對(duì)的三插針叉狀部件或雙插針叉狀部件，如以下更詳細(xì)描述的。在諸如圖3所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)電源可通過系統(tǒng)電觸點(diǎn)60中的兩個(gè)經(jīng)由電連接的I/O裝置22和/或I/O適配器M電通信，同時(shí)三個(gè)其他系統(tǒng)電觸點(diǎn)60用于在電連接的 I/O裝置22和I/O適配器M之間傳送數(shù)據(jù)(例如，關(guān)于傳送至I/O裝置22所電連接的現(xiàn)場裝置以及從I/O裝置22所電連接的現(xiàn)場裝置傳送的信號(hào))。另外，兩個(gè)現(xiàn)場電觸點(diǎn)62用于將功率電傳送至I/O裝置22所電連接的現(xiàn)場裝置。然而，應(yīng)理解，系統(tǒng)電觸點(diǎn)60和現(xiàn)場電觸點(diǎn)62的具體數(shù)量可根據(jù)I/O裝置22的功率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笤趯?shí)施之間變化。另外， 接線板觸點(diǎn)33可補(bǔ)充這些功能或提供冗余。另外，應(yīng)該理解，在一些實(shí)施例中，附加接線板觸點(diǎn)33可設(shè)置在接線板30上以完全代替基座觀上的觸點(diǎn)60、62的功能，以使得可以排除觸點(diǎn)60、62。如圖3所示，在某些實(shí)施例中，I/O模塊32可包括在I/O模塊32正面上的狀態(tài)顯示器64，狀態(tài)顯示器64用于顯示I/O模塊32、基座28和接線板30的工作狀態(tài)信息。狀態(tài)顯示器64例如可包括與接線板30的每個(gè)端子34對(duì)應(yīng)的狀態(tài)發(fā)光二極管(LED)。另外，在某些實(shí)施例中，一旦接線板30和I/O模塊32物理地且通信地連接至I/O裝置22的基座28， 從接線板30延伸的閂鎖66或其他緊固裝置就可進(jìn)一步將接線板30附接于I/O模塊32，從而提供其他結(jié)構(gòu)支持并且穩(wěn)定接線板30、I/O模塊32和基座觀之間的電連接。圖5是根據(jù)本技術(shù)的被配置為要通過總線連接器23通信耦合的第一接線板80和第二接線板82的示意性截面圖。接線板80、82中的每個(gè)包括兩種不同類型的總線連接器 23，以使得第一接線板80的每個(gè)總線連接器23被配置為與第二接線板82的對(duì)應(yīng)總線連接器23耦合。如上所述，根據(jù)本技術(shù)，總線連接器23可包括各種不同的耦合或配對(duì)特征。在圖5所示的實(shí)施例中，總線連接器23包括彈簧加載連接器84和對(duì)應(yīng)的插孔86。具體地，彈簧加載連接器84包括彈簧加載球狀連接器88和彈簧加載插頭連接器90，并且插孔86包括凸起球座92和凹口 94。在其他實(shí)施例中，彈簧加載連接器84可被布置成與其他彈簧加載連接器84而不是與插孔86電耦合。圖5所示的全部總線連接器23包括通信地與構(gòu)成裝置總線的各段的對(duì)應(yīng)電路98耦合的導(dǎo)電材料。當(dāng)彈簧加載連接器84與插孔86嚙合時(shí)，耦合至每個(gè)連接器84和每個(gè)插孔86的電路98因而通信耦合至對(duì)應(yīng)的裝置總線并合并到對(duì)應(yīng)的裝置總線。如圖5所示，每個(gè)彈簧加載連接器84包括布置在通道104內(nèi)的彈簧100和導(dǎo)電構(gòu)件102。彈簧100被布置為使導(dǎo)電構(gòu)件102在通道104的一端處偏向開口 106。導(dǎo)電構(gòu)件 106因而能夠從開口 106中至少部分地延伸出并且伸超出制作有開口 106的殼體108的邊緣。通過保持特征防止了導(dǎo)電構(gòu)件102完全從通道104穿出。例如，在彈簧加載球狀連接器88中，導(dǎo)電構(gòu)件102是球狀構(gòu)件，其使彈簧100偏向球座120以使得球狀構(gòu)件的一部分和球座120起到保持特征的作用。因而，彈簧加載球狀連接器88的導(dǎo)電構(gòu)件102的一部分偏出第一接線板80的殼體108的邊緣，并且使得導(dǎo)電構(gòu)件102能夠通信耦合至第二接線板82 的凸起球座92。關(guān)于彈簧加載插頭連接器90，導(dǎo)電構(gòu)件102是具有延伸的脊部(ridge)lM 的插頭狀構(gòu)件，其中，彈簧100使延伸的脊部IM緊靠開口 106的壁架(ledge)U6而偏向通道104中。延伸的脊部IM和邊緣1 用作彈簧加載插頭連接器90的保持特征。如同彈簧加載球狀連接器88 —樣，彈簧加載插頭連接器90起到使導(dǎo)電構(gòu)件102的一部分偏向開口 106外的作用，以使得彈簧加載插頭連接器90的導(dǎo)電構(gòu)件102能夠與凹口 94嚙合，以建立包括第一接線板80和第二接線板82的電路98的裝置總線。應(yīng)該注意，在其他實(shí)施例中，接線板80、82可被不同的I/O裝置部件替代，諸如包括一個(gè)或更多個(gè)總線連接器23 (例如，彈簧加載球狀連接器88或彈簧加載插頭連接器90)的兩個(gè)I/O裝置基座。圖6示出根據(jù)本實(shí)施例的包括一對(duì)雙插針叉狀部件的總線觸點(diǎn)23的耦合特征。具體地，圖6示出耦合在一起的一對(duì)總線觸點(diǎn)23，其中，總線觸點(diǎn)23包括與第二雙插針叉狀部件204嚙合的第一雙插針叉狀部件202。這些叉狀部件202、204可從兩個(gè)分離的I/O裝置22的基座觀、接線板30、或I/O模塊32延伸，并且利于每個(gè)I/O裝置22中的裝置總線的通信耦合，以在兩個(gè)I/O裝置22之間形成統(tǒng)一的裝置總線。圖6中的叉狀部件202、204 中的每個(gè)包括一對(duì)具有向外張開的端部208的一對(duì)彎曲或傾斜的插針206以利于嚙合。然而，在其他實(shí)施例中，可采用不同形狀特征的插針206。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，插針一般可以是直的且是矩形的。另外，在圖6所示的實(shí)施例中，第一雙插針叉狀部件202的插針206 位于第二雙插針叉狀部件204的插針206外部，以使得第一雙插針叉狀部件202向內(nèi)按壓在第二雙插針叉狀部件202的外部，這提供了這兩個(gè)總線觸點(diǎn)202、204之間的物理和電嚙合。由于第二插針叉狀部件204稍小于第一雙插針叉狀部件202，因此，利于這樣的嚙合。 可通過將叉狀部件202、204垂直地或水平地一起滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)該嚙合。如上所述，圖6中所示的從I/O裝置部件的裝置總線延伸的叉狀部件202、204大小不同，以利于嚙合。然而，在其他實(shí)施例中，叉狀部件202、204可具有基本相同的幾何特征。即，叉狀部件202、204可具有大小和間隔相同的插針206。另外，可通過不同的插針特征和布置來利于不同的耦合配置。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，叉狀部件202、204的插針206可被配置為交錯(cuò)(interleave)。在又一實(shí)施例中，可添加另外的插針206，以改進(jìn)物理和/或電耦合。例如，如圖7所示，總線觸點(diǎn)可包括三插針叉狀部件210和雙插針叉狀部件212。 如圖7所示，三插針叉狀部件210包括一對(duì)彎曲的外部插針220和位于外部插針220之間的直的插針222。雙插針叉狀部件212包括一對(duì)彎曲的插針224。根據(jù)本實(shí)施例，圖7中的兩個(gè)叉狀部件210、212耦合在一起以在對(duì)應(yīng)I/O裝置之間提供物理和電耦合。具體地，雙插針叉狀部件212的插針2M位于直的插針222附近并且在三插針叉狀部件210的彎曲的外部插針220之間。這樣的布置可向叉狀部件210、212的物理耦合提供附加強(qiáng)度，并且為叉狀部件210、212的電耦合提供附加表面積或冗余觸點(diǎn)。盡管所示的實(shí)施例包括某些物理特征(例如，插針的曲率)，但是在其他實(shí)施例中，各種插針可具有不同的特征。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，插針可以是直的，并且被配置為靈活地楔合在一起。圖8是包括布置在I/O裝置模塊300的非側(cè)部表面上的總線觸點(diǎn)23的I/O裝置模塊300(例如，基座觀、接線板30或I/O模塊32)的透視圖。具體地，I/O裝置模塊300 包括從模塊300的面304延伸的公接觸件302和布置在從面304偏移的延伸部308內(nèi)的母接觸件306，以使母接觸件306朝向模塊300的主體310打開。公接觸件302所位于的面 304可被認(rèn)為是正面面板，并且母接觸件306可被認(rèn)為位于朝后的面板上。延伸部308在所示實(shí)施例中從面304向外伸展，并且延伸部308的后部是朝后的面板。公接觸件302和母接觸件306的該布置利于位于I/O裝置模塊300附近的其他I/O裝置模塊的通信耦合。例如，圖9是根據(jù)實(shí)施例的耦合在一起的一對(duì)I/O裝置模塊300的頂視圖。如圖8和圖9所示，總線觸點(diǎn)23使得I/O裝置模塊300能夠在安裝I/O裝置模塊期間通過沿側(cè)面314將模塊滑動(dòng)到一起而耦合。實(shí)際上，I/O裝置模塊300可通過將I/O裝置模塊300安裝在母線或者將I/O裝置模塊300附接于其他I/O裝置部件時(shí)所涉及的相同運(yùn)動(dòng)(例如，與模塊300 的深度維度316平行的運(yùn)動(dòng))而耦合在一起。即，通過移動(dòng)I/O裝置模塊300以與母線或其他模塊部件嚙合(例如，將接線板滑動(dòng)到基座中)，相鄰模塊300的總線觸點(diǎn)23可變得耦合。通過使總線觸點(diǎn)23位于非側(cè)部表面上，總線觸點(diǎn)23的耦合或去耦合可能不需要I/ 0裝置模塊300的橫向移動(dòng)。應(yīng)該注意，在其他實(shí)施例中，公接觸件302和母接觸件306可由根據(jù)本實(shí)施例的其他類型的觸點(diǎn)(例如，雙插針叉狀部件、三插針叉狀部件、或彈簧加載連接器)替換。如同在其他實(shí)施例中一樣，公接觸件302和母接觸件306表示總線觸點(diǎn)23，這些總線觸點(diǎn)可用于聯(lián)結(jié)對(duì)應(yīng)的裝置總線以形成根據(jù)本實(shí)施例的單個(gè)裝置總線。實(shí)際上，公接觸件302和母接觸件306中的每個(gè)可與裝置總線電路耦合。因此，幾個(gè)I/O裝置模塊300 (和對(duì)應(yīng)的I/O裝置)可耦合在一起以建立單個(gè)裝置總線，其可包括用于控制系統(tǒng)的特征的電源總線或數(shù)據(jù)總線，包括現(xiàn)場部件。當(dāng)幾個(gè)I/O裝置模塊300耦合在一起時(shí)，至少一個(gè)公接觸件302或母接觸件306可保持不耦合。因此，如圖10中的系統(tǒng)400所示，本實(shí)施例可包括覆蓋物或擋板(blank) 402，其被配置為與其他方式暴露的公接觸件302和母接觸件306耦合。具體地，在所示的實(shí)施例中，擋板402與一個(gè)公接觸件302耦合。這可為公接觸件302 或母接觸件306提供保護(hù)性覆蓋，并且防止與這樣暴露的特征的不利電通信。應(yīng)該注意，圖 10示出I/O裝置模塊300(包括公接觸件302和母接觸件306)作為與基座406和接線板 408耦合的I/O模塊404。基座406與母線410嚙合，并且系統(tǒng)400包括控制器412。在其他實(shí)施例中，諸如公接觸件302和母接觸件306的總線觸點(diǎn)可布置在其他I/O裝置部件中一個(gè)或更多個(gè)上。盡管本文中僅示出并描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到多種變型和改變。因此，應(yīng)理解，所附權(quán)利要求覆蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神內(nèi)所有這樣的變型和改變。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括輸入/輸出裝置的接線板；所述接線板內(nèi)的裝置總線；第一總線觸點(diǎn)，其在所述接線板的第一側(cè)上并且與所述裝置總線的第一端通信耦合；以及第二總線觸點(diǎn)，其在所述接線板的第二側(cè)上并且與所述裝置總線的第二端通信耦合， 其中，所述第二側(cè)大體面向與所述第一側(cè)相反的方向，并且其中所述接線板被配置為經(jīng)由所述第一總線觸點(diǎn)和所述第二總線觸點(diǎn)與位于所述接線板的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)上的附加接線板耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一總線觸點(diǎn)包括第一雙插針配對(duì)部件，而所述第二總線觸點(diǎn)包括第二雙插針配對(duì)部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一雙插針配對(duì)部件的大小適合楔入所述第二雙插針配對(duì)部件的插針之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一雙插針配對(duì)部件和所述第二雙插針配對(duì)部件中的每個(gè)的插針是彎曲的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一雙插針配對(duì)部件和所述第二雙插針配對(duì)部件中的至少一個(gè)的插針包括向外張開的端部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一總線觸點(diǎn)包括三插針配對(duì)部件，所述三插針配對(duì)部件包括一對(duì)外部插針和布置在所述外部插針之間的中心插針。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述外部插針是彎曲的，而所述中心插針是直的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第二總線觸點(diǎn)包括雙插針配對(duì)部件，并且所述雙插針配對(duì)部件的插針被配置為布置在所述中心插針附近且在所述外部插針之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一總線觸點(diǎn)和所述第二總線觸點(diǎn)中的一個(gè)或兩個(gè)包括彈簧加載連接器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括附加輸入/輸出裝置的附加接線板， 其中，所述接線板的所述第一總線觸點(diǎn)和所述第二總線觸點(diǎn)與所述附加接線板上的相對(duì)總線觸點(diǎn)耦合。
11.一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括輸入/出裝置模塊；所述輸入/輸出裝置模塊內(nèi)的裝置總線；第一總線觸點(diǎn)，其在所述輸入/輸出裝置模塊的第一側(cè)上并且與所述裝置總線的第一端通信耦合；以及第二總線觸點(diǎn)，其在所述輸入/輸出裝置模塊的第二側(cè)上并且與所述裝置總線的第二端通信耦合，其中，所述第二側(cè)大體面向與所述第一側(cè)相反的方向，并且其中所述輸入/輸出裝置模塊被配置為經(jīng)由所述第一總線觸點(diǎn)和所述第二總線觸點(diǎn)與位于所述輸入/輸出裝置模塊的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)上的附加輸入/輸出裝置模塊耦合；其中，所述第一總線觸點(diǎn)和所述第二總線觸點(diǎn)位于所述輸入/輸出裝置模塊的非側(cè)部表面上，所述第一總線觸點(diǎn)和所述第二總線觸點(diǎn)包括彈簧加載連接器，所述第一總線觸點(diǎn)和所述第二總線觸點(diǎn)包括雙插針叉狀部件或三插針叉狀部件，或者所述輸入/輸出裝置是接線板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一側(cè)是所述輸入/輸出裝置模塊的面，而所述第二側(cè)是從所述面偏移的延伸部的背部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一總線觸點(diǎn)是公配對(duì)部件， 而所述第二總線觸點(diǎn)是母配對(duì)部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一總線觸點(diǎn)是三插針叉狀部件，而所述第二總線觸點(diǎn)是雙插針叉狀部件。
15.一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括輸入/輸出裝置模塊；所述輸入/輸出裝置模塊內(nèi)的裝置總線；第一總線觸點(diǎn)，其與所述裝置總線的一端通信耦合，所述第一總線觸點(diǎn)位于所述輸入/ 輸出裝置模塊的正面面板上；以及第二總線觸點(diǎn)，其與所述裝置總線的第二端通信耦合，所述第二總線觸點(diǎn)位于從所述正面面板偏移的延伸部的背面面板上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述輸入/輸出裝置模塊包括基座、接線板或輸入/輸出模塊，并且其中所述第一總線觸點(diǎn)包括彈簧加載連接器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述彈簧加載連接器包括彈簧加載球狀連接器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括擋板，所述擋板經(jīng)由所述第一總線觸點(diǎn)或所述第二總線觸點(diǎn)與所述輸入/輸出模塊通信耦合。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一總線觸點(diǎn)包括公配對(duì)部件，而所述第二總線觸點(diǎn)包括母配對(duì)部件。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一總線觸點(diǎn)包括第一雙插針配對(duì)部件，而所述第二總線觸點(diǎn)包括第二雙插針配對(duì)部件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一雙插針配對(duì)部件的大小適合楔入所述第二雙插針配對(duì)部件的插針之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中，所述第一觸點(diǎn)包括三插針配對(duì)部件，所述三插針配對(duì)部件包括一對(duì)外部插針和布置在所述外部插針之間的中心插針。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括經(jīng)由所述第一總線觸點(diǎn)或所述第二總線觸點(diǎn)與所述輸入/輸出模塊通信耦合的控制器或適配器。
全文摘要
一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括其中有裝置總線的輸入/輸出裝置模塊。輸入/輸出模塊還包括第一總線觸點(diǎn)和第二總線觸點(diǎn)，第一總線觸點(diǎn)在輸入/輸出裝置模塊的第一側(cè)上且與裝置總線的第一端通信耦合，而第二總線觸點(diǎn)在輸入/輸出裝置模塊的第二側(cè)上且與裝置總線的第二端通信耦合。第二側(cè)大體面向與第一側(cè)相反的方向，并且輸入/輸出裝置模塊被配置為經(jīng)由第一和第二總線觸點(diǎn)與位于輸入/輸出裝置模塊的第一側(cè)和第二側(cè)上的附加輸入/輸出裝置模塊耦合。另外，第一和第二總線觸點(diǎn)位于輸入/輸出裝置模塊的非側(cè)部表面上，第一和第二觸點(diǎn)包括彈簧加載連接器，第一和第二觸點(diǎn)包括雙插針叉狀部件或三插針叉狀部件，或者輸入/輸出裝置模塊是接線板。
文檔編號(hào)G06F13/40GK102591833SQ20111024546
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者納森·J·莫爾納, 道格拉斯·R·博德曼 申請(qǐng)人:洛克威爾自動(dòng)控制技術(shù)股份有限公司