专利名称：用于插入式i/o模块的工业控制器接口的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及工业自动化及控制系统的领域，诸如用于工业和商业场合的那些系统。更具体地，本发明的实施例涉及被设计成与不同类型的插入式I/O模块相接口的工业控制器驱动器。
背景技术：
工业控制器是用于控制工厂自动化等的专用计算机。在存储的程序的指示下，工业控制器的处理器检查反映受控过程的状态的一系列输入并改变影响受控过程的控制的输出。所存储的控制程序可以在一系列执行周期内连续地执行、周期性地执行、或者基于事件执行。由工业控制器从受控过程接收的输入和由工业控制器向受控过程传送的输出通常通过一个或多个输入/输出(I/O)模块传递，该一个或多个I/O模块用作控制器与受控过程之间的电气接口。输入和输出被记录在存储器中的I/O数据表中。输入值可以由专用电路从受控过程异步地读取。输出数据由处理器直接写入I/O数据表并且然后由专用通信电路传送给受控过程。一些工业控制器可以提供另外的I/O模块(诸如插入式I/O模块)的连接，以向控制器添加输入和输入功能。例如，添加I/O模块可以使得工业控制器能够与特定类型的控制设备相接口。此外，插入式I/O模块可以提供不同的功能，诸如所添加的模拟输入和/ 或输出、数字输入和/或输出、温度控制和/或监控、以及电压控制和/或监控等。因此，插入式I/O模块可以具有不同的硬件结构，不同的硬件结构可能需要定制的驱动器和其他定制的软件以使得它们能够与工业控制器一起使用。例如，插入式I/O模块可以具有不同类型和/或数量的输入和输出。提供定制驱动器通常需要现场固件升级和测试。现在认识到， 这样增加了复杂性、成本以及开发时间。此外，提供定制软件可能涉及使用大的软件库，这可能导致在工业控制器的操作期间I/O扫描较慢。
发明内容
本发明提供了一种新的连接插入式I/O模块与工业控制器以及与工业控制器一起使用插入式I/O模块的方法，诸如用于控制或监控工业过程的控制/监控装置。具体地， 本发明提供一种用于控制/监控装置的接口，诸如公共驱动器，该装置使得能够将控制/监控装置连接至不同类型的插入式模块。接口包括若干机制(mechanism)，其可以通过控制逻辑、电路、和/或软件来实现，这些机制使得控制/监控装置能够与不同类型的插入式I/ 0模块协同操作。根据某些实施例，接口包括使得能够在插入式I/O模块与控制/监控装置之间开始通信的设置机制。例如，设置机制可以检测插入式I/O模块的连接、从连接的插入式I/O 模块请求标识数据、向连接的插入式I/O模块写入模块配置数据、以及从连接的I/O模块恢复(retrieve) I/O数据和特征数据。接口还可以包括易于在操作期间在插入式I/O模块与控制/监控装置之间通信的操作机制。例如，操作机制可以在控制/监控装置与连接的I/ 0模块之间传送操作模式数据，并且可以使得连接的I/O模块能够中断控制/监控装置的操作。接口还可以包括存储用于插入式I/O模块的数据的寄存器。
如果参照附图阅读以下详细说明，则本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相似的符号自始至终表示相似的部分，在附图中图1是根据本技术的包括与不同类型的插入式I/O模块兼容的控制/监控装置的示例性控制及监控系统的图解表示；图2是示出了根据本技术的图1的控制/监控装置的部件的框图；图3是根据本技术的图2的控制/监控装置与插入式I/O模块通信的接口的图解表示；以及图4是示出了根据本技术的用于图3的接口的寄存器地址的实施例的表。
具体实施例方式图1是采用控制/监控装置12的示例性控制及监控系统10的图解表示，该控制/ 监控装置12包括被设计成支持不同类型的插入式I/O模块16的公共接口 14。插入式I/ 0模块16可以由控制/监控装置12的制造商来生产或者由第三方提供商来准备。控制及监控系统10包括可以由控制/监控装置12控制和/或监控的过程部分(process) 18。过程部分18可以有很多形式并且可以包括用于实现很多各种个样目的的装置。例如，过程部分可以包括压缩机站、炼油厂、用于加工食品的分批操作、机械化的装配线等。因此，过程部分18可以包括用于无数制造、处理、和/或物料处理应用等的各种操作部件，诸如电动机、 阀、致动器、温度元件、压力传感器。根据某些实施例，通过使用某些网络策略可以易于控制和/或监控过程部分18。例如，可以采用工业标准网络，诸如设备网(DeviceNet)，以能够传输数据。网络可以允许根据预定协议来交换数据，并且可以为连网元件的操作提供电力。此外，过程部分18可以包括控制及监控设备，控制及监控设备用于通过自动化和 /或观察来调节过程变量。例如，示出的过程部分18包括传感器20和致动器22。传感器 20可以包括适于提供与处理条件有关的信息的任意数量的装置。致动器22可以包括适于响应于输入信号来执行机械动作的任何数量的装置。如所示出的，传感器20和致动器22与控制/监控装置12通信以对过程部分18 内的设备进行控制和/或监控。例如，传感器20和致动器22可被用在由控制/监控装置 12和/或由监控站M监控和控制的过程回路中。根据某些实施例，监控站M可以包括使得用户能够观看控制/监控装置12的状态、对控制/监控装置12的某些部件进行编程、和 /或调整过程部分18和/或控制/监控装置12的操作参数的一个或多个个人计算机和/ 或显示器。例如，监控站对可以显示诸如过程部分18的操作参数的输出参数、由传感器20 感测到的温度和压力、致动器22的位置信息等。此外，监控站M可以(例如，经网络)连接至为插入式I/O模块16提供数据的数据库26。在其他实施例中，数据库沈可被存储在监控站M中。在某些实施例中，可以基于过程输入(例如来自传感器20的输入)或由通过监控站M接收到的操作员直接输入来激活过程回路。在监控站M可访问的控制/监控装置12 中，传感器20和致动器22可以被指定以特定的地址。根据某些实施例，传感器20和致动器22经由耦接至控制/监控装置12的一个或多个插入式I/O模块16与控制/监控装置 12通信。插入式I/O模块16可以在控制/监控装置12与受控的过程部分18之间传输输入和输出信号。根据一些实施例，控制/监控装置12可以是工业控制器，诸如可编程逻辑控制器和/或自动化控制器。可以经由接口 14的连接端口 27将插入式I/O模块16添加到控制/ 监控装置12或者从控制/监控装置12上移除插入式I/O模块16。例如，为了向控制/监控装置12添加功能，可以添加附加的插入式I/O模块16。例如，当添加新的传感器20或致动器22以控制过程部分18时，可以通过将附加的插入式I/O模块16耦接至连接端口 27 而向控制/监控装置12添加附加的插入式I/O模块16。根据某些实施例，连接端口 27可以被布置在控制/监控装置12的扩展槽或湾(bay)中并且可以包括用于与插入式I/O模块16的对应连接器配对的连接器，诸如公管脚连接器或母管脚连接器。插入式I/O模块16可以使得控制/监控装置12能够执行各种不同功能。例如，插入式I/O模块16可以包括使得控制/监控装置12能够与工业标准网络通信的通信模块， 诸如隔离的RS232/RS485模块或设备网模块。根据某些实施例，插入式I/O模块16可以包括从输入装置接收信号的输入模块，诸如光电传感器、接近开关、和温度传感器(例如热电偶和/或电阻温度检测器)；使用输出信号来激发继电器或启动电机的输出模块；和/或双向I/O模块，诸如运动控制模块，双向I/O模块可以指导运动装置以及接收位置或速度反馈。在一些实施例中，插入式I/O模块16可以在过程部分18的装置所使用的AC及DC模拟信号与控制/监控装置12所使用的+5伏DC逻辑信号之间转换。此外，一些插入式I/O 模块16可以向数字I/O装置提供数字信号并且接收来自数字I/O装置的数字信号。如下面根据图2进一步描述的，插入式I/O模块16可以被设计成满足以下标准， 该标准确保与接口 14的兼容性。根据某些实施例，公共接口 14包括一个或多个驱动器，驱动器被设计成对符合公共接口标准的不同类型的插入式I/O模块16中的每个模块的操作进行控制。因此，公共接口 14使得控制/监控装置12能够利用不同类型的插入式I/O模块起作用而无需固件升级或大的软件库。图2是示出了控制/监控装置12的部件的示例的框图。控制/监控装置12包括可以从存储器30读取以及向存储器30写入的微处理器观。存储器30保存由微处理器观执行以提供期望功能的程序以及执行这些程序所需的变量和数据。控制/监控装置12还包括网络接口 32以经由以上结合图1描述的网络来提供通信。此外，控制/监控装置12 包括集成到控制/监控装置12中的一个或多个嵌入的I/O模块34。嵌入的I/O模块34用作控制/监控装置12与过程部分18的部件之间的电气接口并且提供与插入式I/O模块16 类似的功能。然而，嵌入的I/O模块34被集成到控制/监控装置12中，而非作为如插入式 I/O模块16的可移除的部件存在。可以经由包括在控制/监控装置12中的一条或更多条数据总线36而在嵌入的I/O模块34与微处理器观之间传输I/O数据。接口 14也通过一条或更多条数据总线36通信地耦接至微处理器观。此外，接口 14可以通过连接38通信地耦接至插入式I/O模块16。根据某些实施例，可以通过将插入式I/O模块16的物理连接器连接至接口 14的对应端口(诸如连接端口 27(图1))来建立连接38。 根据某些实施例，连接38可以包括40管脚的硬件连接接口，该连接接口采用同步并行接口(SPI)在插入式I/O模块16与接口 14之间进行主要数据交换。例如，可以经由 SPI交换信号，诸如地址、数据、读取、写入、芯片选择、中断和同位信号(parity signal)。在某些实施例中，SPI可以包括8位并行数据总线和11位地址总线。此外，连接38可以支持高达2千字节的寻址能力。连接38还向将电力从控制/监控装置12提供到插入式I/O模块16。例如，在某些实施例中，连接38可以向插入式I/O模块16提供3. 3伏和M伏的电力供应。根据某些实施例，插入式I/O模块16可以仅由控制/监控装置12来供电而可以不包括独立的电源。如以上根据图1所描述的，接口 14可以包括使得控制/监控装置12能够与不同类型的插入式I/O模块16相接口的一个或多个机制40。机制40可以包括控制逻辑、电路、 和/或软件。根据某些实施例，机制40可以包括一个或多个固件驱动器。根据某些实施例， 机制40可以被嵌在非暂时性机器可读介质上，诸如只读存储器、闪存、硬盘驱动器、或任何其他合适的光、磁、或固态计算机可读介质、及其组合。如以下根据图3进一步描述的，机制40可以使得能够在一个或多个插入式I/O模块16与控制/监控装置12之间交换数据。例如，机制40可以被设计成恢复设置数据，诸如与插入式I/O模块16有关的输入和输出的数量、插入式I/O模块16所使用的数据长度、以及插入式I/O模块16的类型等，并且机制40可以被设计成将设置数据存储在接口 14的寄存器42中。机制40还可以被设计成在控制/监控装置12的操作过程中交换操作数据，诸如控制/监控装置12的状态和插入式I/O模块16的状态等。操作数据也可以被存储在寄存器42中。根据某些实施例，寄存器42可以包括地址寄存器、存储寄存器、和/或通用寄存器。此外，在某些实施例中，插入式I/O模块16可以被设计成支持接口 14的主寄存器。图3是示出了接口 14与插入式I/O模块16之间的通信的图解表示。虽然图3中示出了一个插入式I/O模块16，然而接口 14可以与任意数量的插入式I/O模块16通信。 为了简洁，图3中仅示出了控制/监控装置12的接口 14 ；然而，应当理解，如以上根据图2 所讨论的，接口 14与控制/监控装置12的其他部件协同操作。插入式I/O模块16包括对插入式I/O模块16的操作进行管理的控制装置44。例如，如图1中所示，控制装置44可以使得插入式I/O模块16能够控制来自过程部分18的传感器20的输入和/或给过程部分18的致动器22的输出。根据某些实施例，控制装置44 可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，简称CPLD)和/或微处理器。控制装置44可以被设计成满足符合公共接口 14的标准，从而使得控制装置44和插入式I/O模块16与接口 14兼容。控制装置44还包括向指令和/或数据提供临时存储区的寄存器46。根据某些实施例，寄存器46可以包括一个或多个地址寄存器、存储寄存器、通用寄存器、累加器、或其组合。根据某些实施例，寄存器46可以被设计成存储用于与过程部分18相接口的输入和输出数据。插入式I/O模块16还包括提供数据的非暂时性存储的存储器48，诸如EPR0M。 例如，可以被接口 14用来在接口 14与插入式I/O模块16之间建立通信的数据可以被存储在存储器48中。在某些实施例中，存储器48可以被集成在控制装置44内。然而，在其他实施例中，存储器48可以是与控制装置44分离的部件。
可以在控制/监控装置12上电时开始接口 14与插入式I/O模块16之间的通信。 如以上根据图2所描述的，可以通过连接38进行通信。机制40可以开始与插入式I/O模块16的通信，从而使得插入式I/O模块16能够用作隶属装置。机制40包括与插入式I/O 模块16交换设置数据52的设置机制50以及与插入式I/O模块16交换操作数据56的操作控制机制M。设置数据52和操作数据56可以被存储在接口 14的指定寄存器42中。例如，每个机制40可以与存储该机制40所使用的数据的一个或多个指定寄存器42交互。机制40、微处理器观(图幻、和插入式I/O模块16可以采用存储在寄存器42中的数据来实施控制/监控装置12的操作。图4示出了可以被设计成接收用于各个机制40的数据的表示性的寄存器42的表。通过地址来标识每个寄存器并且每个寄存器存储机制40所采用的数据52和/或数据 56。数据52和数据56可以被存储在寄存器42的一位或更多位中。可以理解的是，图4仅是示例而并不意在限制。在其他实施例中，特定寄存器地址和/或所采用的寄存器地址的数量可以根据以下因素来改变，诸如被设计成与接口 14相接口的插入式I/O模块16的类型和/或控制/监控装置12的特定设计。返回图3，模块标识机制58可以轮询插入式I/O模块16以在控制/监控装置12 上电时恢复标识数据60。根据某些实施例，标识数据60可以被存储在存储器48中并且可以包括标识信息，诸如卖方标识号(例如标识模块制造商的号码)、模块版本号、模块序列号、模块类型(例如插入式I/O模块16是离散I/O模块还是多通道模拟模块等)和/或用于插入式I/O模块16的卖方特有的产品代码。然后，模块标识机制58可以将标识数据60 存储在接口 14的指定寄存器42中。例如，如图4中所示，标识数据60可以被存储在寄存器0000至0009中。在某些实施例中，标识数据60可以包括高位字节和低位字节值。如果没有接收到标识数据60，则接口 14可以认为没有插入式I/O模块16耦接至接口 14。在已经由模块标识机制58恢复标识数据60之后，模块配置机制62可以从插入式 I/O模块16恢复配置格式数据64。根据某些实施例，配置格式数据64可以被存储在存储器 48中。配置格式数据64可以包括以下数据，该数据标识插入式I/O模块16所使用的数据的格式。例如，配置格式数据64可以标识插入式I/O模块16所采用的数据长度。在某些实施例中，数据长度可以由高位字节和低位字节值来表示。此外，配置格式数据64可以包括偏移数，偏移数用于对配置数据应当在插入式I/O模块16中存储的开始地址进行标识。 根据某些实施例，偏移数可以表示从插入式I/O模块16的基地址偏移的量。在恢复配置格式数据64之后，模块配置机制62可以将配置格式数据64存储在寄存器42中。例如，如图 4所示，配置格式数据64可以被存储在寄存器000E、001D和OOlE中。 模块配置机制62可以使用配置格式数据64来恢复用于插入式I/O模块16的模块配置数据66。根据某些实施例，模块配置机制62可以从监控站M恢复模块配置数据66。 例如，模块配置机制62可以与微处理器28通信，然后微处理器28通过网络接口 32请求模块配置数据66，如图2中所示。根据某些实施例，监控站M可以从数据库沈恢复模块配置数据66。此外，在某些实施例中，模块配置机制62还可以使用标识数据60来恢复模块配置数据66。模块配置数据66可以限定插入式I/O模块16应当采用的操作参数，诸如电流输出水平和/或电压模式等。 模块配置机制62可以将模块配置数据66中的一些或全部数据存储在寄存器42中。在某些实施例中，模块配置机制62可以使用配置格式数据64来限定应当存储配置数据66的一个或多个寄存器42。例如，模块配置机制62可以使用被接收到的作为配置格式数据64的一部分的偏移数来分配应当存储配置数据66的寄存器42。模块配置机制62还可以将模块配置数据66写入插入式I/O模块16的控制装置44。然后，控制装置44可以将模块配置数据66存储在寄存器46中。对模块配置数据66的恢复和写入可以在控制/监控装置12上电时发生并且可以在插入式I/O模块16不包括其自己的电源(诸如电池)时特别有用，这可以用于在控制/监控装置12断电时保留数据。然后，接口 14可以通过模块I/O机制68确定用于插入式I/O模块16的输入/输出(I/O)信息。例如，模块I/O机制68可以从插入式I/O模块16请求I/O格式数据70。 根据某些实施例，I/O格式数据70可以被存储在存储器48中。I/O格式数据70可以表示插入式I/O模块16的I/O配置。例如，I/O格式数据70可以标识插入式I/O模块16中所包括的输入的数量和/或输出的数量。I/O格式数据70还可以标识用于输入寄存器和/或输出寄存器的开始地址偏移数。例如，偏移数可以标识从I/O模块16的基地址的偏移量，其中，输入数据和/或输出数据应当在寄存器46中存储在该基地址处。偏移数可以使得接口 14能够从插入式I/O模块 16的合适寄存器46恢复输入数据并且将输出数据传输至插入式I/O模块16的合适寄存器46。接着，模块I/O机制68可以将I/O格式数据70存储在寄存器42中。例如，如图4 中所示，I/O格式数据70可以被存储在寄存器000C、000D、0018和0019中。此外，模块I/O 机制68可以使用I/O格式数据70来限定接口 14的输入和输出寄存器42。例如，模块I/O 机制48可以使用存储在地址0018至0019中的开始地址偏移量来限定寄存器48的地址， 以限定与控制装置44所采用的寄存器46对应的寄存器42。接口 14还包括从插入式I/O模块16请求特征数据74的模块特征机制72。例如， 特征数据74可以限定包括在插入式I/O模块16中的特征，诸如是否存在用户中断功能、是否存储输入锁存机制、和/或是否存在输出应用机制。当用户中断功能被包括在插入式I/ 0模块16中时，用户能够对插入式I/O模块16编程以在出现特定输入事件(例如，通过传感器20接收到的温度、电压等的感测值)时中断控制/监控装置12。如果用户已经对用户中断事件编程，则特征数据74可以包括描述输入事件的数据，而接口 14可以向寄存器写入数据以表示已经对用户中断事件编程。例如，如图4中所示，接口 14可以向寄存器OOlC写入特征数据74。输入锁存机制和输出应用机制可以被设计成确保用于两字节数据通信的数据完整性，并且输入锁存机制和输出应用机制可被用于对插入式I/O模块16的输入和输出进行同步。接着，模块特征机制72可以将特征数据74存储在寄存器42中。例如，如图4中所示，模块特征数据74可以被存储在寄存器000F中。根据某些实施例，寄存器000F中的不同位可以表示插入式I/O模块16的不同特征。例如，一位可以用于表示是否存在用户中断功能，而另一位可以用于表示是否存在输入锁存机制，而又一位可以用于表示是否存在输出应用机制。模块特征机制72还可以将数据存储在某些寄存器42中，以指示如何基于插入式 I/O模块16中存在的特征来传送数据。由模块特征机制72向某些寄存器写入可以识别插入式I/O模块16中是否存在由特征化的数据74表示的特征。例如，如图4中所示，向寄存器OOlA写入特征数据74可以表示应当采用输入锁存。同样地，向寄存器OOlB写入表示应当采用输出锁存。在某些实施例中，如果没有向这些寄存器写入特征数据74，则可以忽略这些寄存器。模块标识机制50、模块配置机制62、模块I/O机制68、和模块特征机制72可以彼此同时或者以各种顺序操作以获得设置数据52。一旦设置机制50完成设置处理，则接口 14 就可以易于操作插入式I/O模块16，以控制和/或监控过程部分18(图1)。在操作期间， 接口 14可以从插入式I/O模块16接收输入数据76并向插入式I/O模块16提供输出数据 78。输入数据76可以由控制装置44从输入(诸如传感器20)接收，并且输入数据76可以被提供给接口 14以供控制/监控装置12使用。输出数据78可以由微处理器观传输给接口 14以传输给插入式I/O模块16，其中，控制装置44可以采用输出数据78来控制输出，诸如给致动器22的输出。输入数据76和输出数据78可以在接口 14中被存储在输入和输出寄存器42内，其中由模块I/O机制68基于从插入式I/O模块16接收的、作为I/O格式数据70的一部分的偏移数来限定。如以上根据图1所描述的，控制/监控装置12可以使用输入数据76和输出数据78来控制过程部分18。在控制/监控装置12的操作期间，操作控制机制M可以易于在插入式I/O模块 16与接口 14之间交换操作数据56。例如，模块控制机制M可以使得控制/监控装置12 和插入式I/O模块16能够知晓彼此的操作模式。根据某些实施例，接口 14可以连续地向插入式I/O模块16的控制装置44写入操作数据56和/或从插入式I/O模块16的控制装置44请求操作数据56。接口 14包括可以用于将控制器模式数据82传送给插入式I/O模块16的控制器模式机制80。控制器模式数据82可以表示控制/监控装置12的操作模式。例如，控制器模式数据可以表示是否已经出现错误并且如果出现错误则该错误是操作错误还是致命错误。 控制器模式机制80可以从寄存器42恢复控制器模式数据82并且可以将控制器模式数据 82传输给控制器装置44。例如，如图4中所示，控制器模式机制80可以从寄存器000B恢复控制器模式数据82。根据某些实施例，控制器模式寄存器000B中的不同位可以表示是否已经出现错误以及错误的类型。此外，控制器模式寄存器中的其他位可以表示控制/监控装置12的操作模式。例如，一位可以用于其中控制/监控装置12不提供输出的非运行模式；另一位可以用于表示运行模式。此外，控制器模式数据82还可以表示控制/监控装置12的电力状态。例如，寄存器000B中的一位表示电力水平是可接受的，而另一位可以表示已经触发了电力故障。根据某些实施例，控制装置44可以在接收到表示已经触发电力故障的控制器模式数据82时激活数据保留处理。例如，在某些实施例中，在接收到已经触发电力故障的指示时，控制装置 44可以从寄存器46向接口 14发送数据，以将数据存储在控制/监控装置12中。接口还包括可以用于控制插入式I/O模块16的操作模式的模块控制机制84。具体地，模块控制机制84可以向插入式I/O模块16的寄存器46写入模块设置数据86，以将插入式I/O模块16置于运行模式或非运行模式。根据某些实施例，模块控制机制84可以从寄存器42恢复模块设置数据86。例如，如图4中所示，模块控制机制84可以从寄存器0011 恢复模块设置数据86。根据某些实施例，在微处理器观(图幻希望将插入式I/O模块16 置于运行模式或者非运行模式时，微处理器观可以将模块设置数据86写入寄存器0011。
接口 14还包括使得插入式I/O模块16能够中断控制/监控装置12的操作的中断机制88。根据某些实施例，在出现错误时，插入式I/O模块16的控制装置44可以产生将中断数据90传输至接口 14的中断信号。根据某些实施例，可以响应于控制装置44检测总线奇偶校验故障或模块特定的中断来传输中断数据90。例如，根据某些实施例，控制装置 44可以被编程为基于来自过程部分18的传感器20的输入来产生中断信号。此外，在某些实施例中，控制装置44可以基于可以由用户通过例如监控站M编程的用户限定中断事件来产生中断信号。例如，如存储在地址OOlC(图4)中那样，用户限定的中断信号可以在插入式I/O模块16包括用户中断功能时存在。根据某些实施例，可以通过中断机制88将中断数据90放置在寄存器42之一中。 例如，如图4中所示，中断数据90可以被写入寄存器000A。根据某些实施例，该寄存器中的不同位可以用于标识中断信号的类型，例如，该中断是由于总线奇偶校验故障而产生的、是由于模块特有的中断而产生的、还是由于用户配置的中断而产生的。然后，微处理器观(图 2)可以从寄存器42读取中断信号并且可以中断控制/监控装置12的操作。根据某些实施例，在中断数据90已经被微处理器观读取之后，接口 14可以将中断寄存器000A的值设为零。接口 14还可以包括模块模式机制92，模块模式机制92为了模块模式数据94而周期性地轮询插入式I/O模块16。模块模式数据94可以表示插入式I/O模块16的操作模式。例如，模块模式数据94可以指示插入式I/O模块16为空闲、正在运行、已经收到错误、 或正忙。模块模式数据94还可以指示用户中断功能在插入式I/O模块16上已经启用还是停用。此外，模块模式数据94可以包括指示插入式I/O模块16中所出现的特定错误的错误数据96。模块模式机制92可以恢复模块模式数据94并且可以将模块模式数据94写入指定的寄存器42。例如，如图4中所示，模块模式机制92可以将模块模式数据94写入寄存器 0010。根据某些实施例，寄存器0010中的不同位可以用于表示模块操作模式、用户中断状态、和错误代码。微处理器观可以使用模块模式数据94而对控制/监控装置12的操作进行控制。此外，在某些实施例中，模块模式机制92可以将作为模块模式数据94的一部分的错误数据96发送给监控站24。接着，监控站M可以将表示错误数据96的错误代码显示在用户可用的显示器上，从而使得用户能够对错误寻址。虽然本文中仅示出和描述了本发明的一些特征，然而本领域普通技术人员将想到很多修改和变化。因此，应当理解的是，所附权利要求旨在覆盖所有这样落入本发明真正精神的范围内的修改和变化。附记附记1. 一种工业自动化装置，包括端口，所述端口被配置成容纳多个不同类型的插入式I/O模块；以及 接口，所述接口用于使得能够在所述工业自动化装置与所述多个不同类型的插入式I/O模块之间进行通信，其中，所述接口包括 一个或多个设置机制，所述一个或多个设置机制被配置成检测所述多个不同类型的插入式I/O模块中的一个通过所述端口连接至所述接口 ；向所连接的插入式I/O模块写入模块配置数据；并且从所连接的插入式I/O模块恢复I/O格式数据和特征数据；以及
一个或多个操作机制，所述一个或多个操作机制被配置成与所连接的插入式I/O 模块交换操作模式数据。附记2.根据附记1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个设置机制包括模块I/O机制，所述模块I/O机制被配置成从所连接的插入式I/O模块请求所述I/O格式数据并且将所述I/O格式数据存储在所述接口的指定寄存器中，其中，所述I/O格式数据包括用于所连接的插入式I/O模块的输入数量和输出数量。附记3.根据附记2所述的工业自动化装置，其中，所述I/O数据包括第一偏移值和第二偏移值，所述第一偏移值决定输入数据被存储在的、所连接的插入式I/O模块的第一地址，以及所述第二偏移值决定输出数据被存储在的、所连接的插入式I/O模块的第二地址。附记4.根据附记1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个设置机制包括模块特征机制，所述模块特征机制被配置成从所连接的插入式I/O模块请求所述特征数据并且将所述特征数据存储在所述接口的指定寄存器中，其中，所述特征数据包括输入锁存机制数据、输出锁存机制数据、或用户中断功能数据、或其组合。附记5.根据附记1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个设置机制包括模块配置机制，所述模块配置机制被配置成从所连接的插入式I/O模块请求格式数据并且基于所述格式数据恢复用于所述插入式I/O模块的所述模块配置数据。附记6.根据附记5所述的工业自动化装置，其中，所述格式数据包括用于所连接的插入式I/O模块的数据长度信息以及标识所连接的插入式I/O模块的配置数据地址的偏移数据。附记7.根据附记1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个操作机制包括控制器模式机制，所述控制器模式机制被配置成向所述接口的指定寄存器写入控制器模式数据并且将所述控制器模式数据传输给所连接的插入式I/O模块，其中，所述控制器模块数据包括错误数据、运行数据、或电力数据、或其组合。附记8.根据附记1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个操作机制包括模块控制机制，所述模块控制机制被配置成将所连接的插入式I/O模块设置成运行模式和设置成非运行模式。附记9.根据附记1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个操作机制包括中断机制，所述中断机制被配置成使得所连接的插入式I/O模块能够中断所述工业自动化装置的操作。附记10.根据附记9所述的工业自动化装置，其中，所述中断机制被配置成从所连接的插入式I/O模块接收中断数据并且将所述中断数据存储在所述接口的指定寄存器中。附记11.根据附记1所述的工业自动化装置，其中，所述多个不同类型的I/O模块包括通信模块、模拟模块和数字模块中的至少一个。附记12.根据附记1所述的工业自动化装置，其中，所述端口包括40管脚的连接器，所述40管脚的连接器被配置成经由异步并行接口传输数据。附记13. —种非暂时性计算机可读存储介质，包括用于以下操作的指令检测不同类型的插入式I/O模块与工业自动化装置的连接；恢复用于所述不同类型的插入式I/O模块的插入式I/O模块配置数据，并且将所述插入式I/O模块配置数据写入所述不同类型的插入式I/O模块；从所述不同类型的插入式I/O模块请求插入式I/O模块输入数量和插入式I/O模块输出数量，并且将所述插入式I/O模块输入数量和所述插入式I/O模块输出数量存储在指定寄存器中；以及从所述不同类型的插入式I/O模块请求特征数据，并且将所述特征数据存储在附加的指定寄存器中，其中，所述特征数据包括输入锁存机制数据、输出锁存机制数据、或用户中断功能数据、或其组合。附记14.根据附记13所述的非暂时性计算机可读存储介质，包括用于从所述不同类型的插入式I/O模块恢复标识数据的指令。附记15.根据附记13所述的非暂时性计算机可读存储介质，包括用于将所述不同类型的插入式I/O模块设置成运行模式以及设置成非运行模式的指令。附记16.根据附记13所述的非暂时性计算机可读存储介质，包括用于向所述不同类型的插入式I/O模块传输控制器模式数据的指令，其中，所述控制器模式数据包括错误数据、运行数据、或电力数据、或其组合。附记17. —种工业自动化控制及监控系统，包括工业自动化装置，所述工业自动化装置被配置成对过程部分进行控制和/或监控；插入式I/O模块，所述插入式I/O模块通过所述工业自动化装置的被设计为容纳不同类型的插入式I/O模块的端口连接至所述工业自动化装置；以及所述工业自动化装置的接口，所述接口用于使得能够在所述工业自动化装置与所述插入式I/O模块之间进行通信，其中，所述接口包括模块标识机制，所述模块标识机制被配置成检测所述不同类型的插入式I/O模块中的一个通过所述端口连接至所述接口 ；以及模块I/O机制，所述模块I/O被配置成从所述插入式I/O模块请求输入数量和输出数量并且将来自所述插入式I/O模块的所述输入数量和所述输出数量存储在所述接口的指定寄存器中。附记18.根据附记17所述的工业自动化控制及监控系统，其中，所述插入式I/O 模块包括被配置成对所述插入式I/O模块的操作进行控制的控制装置，其中，所述控制装置包括被配置成存储用于所述插入式I/O模块的输入数据和输出数据的插入式I/O模块寄存器。附记19.根据附记18所述的工业自动化控制及监控系统，其中，所述接口被配置成将所述输入数据和所述输出数据存储在所述接口的附加指定寄存器中，所述附加寄存器与所述插入式I/O模块寄存器对应。附记20.根据附记17所述的工业自动化控制及监控系统，其中，所述插入式I/O 模块包括包含有用于所述插入式I/O模块的标识数据的存储器，其中，所述模块标识机制被配置成在所述工业自动化装置上电时从所述插入式I/O模块恢复所述标识数据。
权利要求
1.一种工业自动化装置，包括端口，所述端口被配置成容纳多个不同类型的插入式I/O模块；以及接口，所述接口用于使得能够在所述工业自动化装置与所述多个不同类型的插入式I/ 0模块之间进行通信，其中，所述接口包括一个或多个设置机制，所述一个或多个设置机制被配置成检测所述多个不同类型的插入式I/O模块中的一个通过所述端口连接至所述接口 ；向所连接的插入式I/O模块写入模块配置数据；并且从所连接的插入式I/O模块恢复I/O格式数据和特征数据；以及一个或多个操作机制，所述一个或多个操作机制被配置成与所连接的插入式I/O模块交换操作模式数据。
2.根据权利要求1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个设置机制包括模块 I/O机制，所述模块I/O机制被配置成从所连接的插入式I/O模块请求所述I/O格式数据并且将所述I/O格式数据存储在所述接口的指定寄存器中，其中，所述I/O格式数据包括用于所连接的插入式I/O模块的输入数量和输出数量。
3.根据权利要求2所述的工业自动化装置，其中，所述I/O数据包括第一偏移值和第二偏移值，所述第一偏移值决定输入数据被存储在的、所连接的插入式I/O模块的第一地址， 以及所述第二偏移值决定输出数据被存储在的、所连接的插入式I/O模块的第二地址。
4.根据权利要求1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个设置机制包括模块特征机制，所述模块特征机制被配置成从所连接的插入式I/O模块请求所述特征数据并且将所述特征数据存储在所述接口的指定寄存器中，其中，所述特征数据包括输入锁存机制数据、输出锁存机制数据、或用户中断功能数据、或其组合。
5.根据权利要求1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个设置机制包括模块配置机制，所述模块配置机制被配置成从所连接的插入式I/O模块请求格式数据并且基于所述格式数据恢复用于所述插入式I/O模块的所述模块配置数据。
6.根据权利要求5所述的工业自动化装置，其中，所述格式数据包括用于所连接的插入式I/O模块的数据长度信息以及标识所连接的插入式I/O模块的配置数据地址的偏移数据。
7.根据权利要求1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个操作机制包括控制器模式机制，所述控制器模式机制被配置成向所述接口的指定寄存器写入控制器模式数据并且将所述控制器模式数据传输给所连接的插入式I/O模块，其中，所述控制器模块数据包括错误数据、运行数据、或电力数据、或其组合。
8.根据权利要求1所述的工业自动化装置，其中，所述一个或多个操作机制包括模块控制机制，所述模块控制机制被配置成将所连接的插入式I/O模块设置成运行模式和设置成非运行模式。
9.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括用于以下操作的指令检测不同类型的插入式I/O模块与工业自动化装置的连接；恢复用于所述不同类型的插入式I/O模块的插入式I/O模块配置数据，并且将所述插入式I/O模块配置数据写入所述不同类型的插入式I/O模块；从所述不同类型的插入式I/O模块请求插入式I/O模块输入数量和插入式I/O模块输出数量，并且将所述插入式I/O模块输入数量和所述插入式I/O模块输出数量存储在指定寄存器中；以及从所述不同类型的插入式I/O模块请求特征数据，并且将所述特征数据存储在附加的指定寄存器中，其中，所述特征数据包括输入锁存机制数据、输出锁存机制数据、或用户中断功能数据、或其组合。
10. 一种工业自动化控制及监控系统，包括工业自动化装置，所述工业自动化装置被配置成对过程部分进行控制和/或监控； 插入式I/O模块，所述插入式I/O模块通过所述工业自动化装置的被设计为容纳不同类型的插入式I/O模块的端口连接至所述工业自动化装置；以及所述工业自动化装置的接口，所述接口用于使得能够在所述工业自动化装置与所述插入式I/O模块之间进行通信，其中，所述接口包括模块标识机制，所述模块标识机制被配置成检测所述不同类型的插入式I/O模块中的一个通过所述端口连接至所述接口 ；以及模块I/O机制，所述模块I/O被配置成从所述插入式I/O模块请求输入数量和输出数量并且将来自所述插入式I/O模块的所述输入数量和所述输出数量存储在所述接口的指定寄存器中。
全文摘要
本发明涉及用于插入式I/O模块的工业控制器接口。提供了一种用于工业控制器的接口，该接口使得能够将不同类型的插入式I/O模块连接至不同的工业控制器。接口包括若干机制，其可以通过控制逻辑、电路和/或软件来实现，若干机制使得控制/监控装置能够与不同类型的插入式I/O模块协同操作。根据某些实施例，接口包括使得能够在插入式I/O模块与控制/监控装置之间开始通信的设置机制。接口还可以包括易于在操作期间在插入式I/O模块与控制/监控装置之间通信的操作机制。接口还可以包括存储用于插入式I/O模块的数据的寄存器。
文档编号G05B19/04GK102455668SQ20111034974
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月31日 优先权日2010年10月29日
发明者张跃, 李焕泓 申请人:洛克威尔自动控制亚太业务中心有限公司, 洛克威尔自动控制技术股份有限公司