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CN106575108B - 具有通信母排和电力母排的工业控制系统 - Google Patents

具有通信母排和电力母排的工业控制系统 Download PDF

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Abstract

提供了一种具有通信母排和电力母排的工业控制系统。所述工业控制系统包括多个I/O模块；多个端子板；至少一条通信母排，其具有与控制器相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连；至少一条电力母排，其具有与电源相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连；其中每个I/O模块分别通过所述通信母排与一个相应的端子板通信。

Description

具有通信母排和电力母排的工业控制系统
技术领域
本公开的实施例一般地涉及一种工业控制系统，并且更特别地涉及具有通信母排和电力母排的工业控制系统。
背景技术
现在，在许多工业领域中经常使用工业控制系统。工业控制系统的主要目的在于自动控制现场中的装置。通常情况下，工业控制系统包括工程站、操作站、控制器、I/O站、端子板和现场中的装置。
在分布式控制系统(DCS)中，存在用于固定和安装DCS组件的机柜。控制器、I/O(输入/输出)站和端子板通常被安装在一个或多个机柜中。为了对控制系统供电，在机柜中将会存在多个电源。
为了在控制器与I/O站之间交换数据，将存在用于数据交换的通信线路。通信线路的物理结构可能根据不同的协议而有所不同。
基于以上情况，DCS机柜需要用以与电源相连的电力线缆和/或用以链接到通信线路的通信线缆。此类电力线缆和通信线缆存在使用错误的线缆或连接到错误端子板的一定风险，并且其可以对DCS系统造成某些损坏。
发明内容
为了解决上述及其它潜在问题，本公开的实施例提出了一种包括电力母排(powerbar)和/或通信母排(communication bar)的工业控制系统。
在一个方面中，本公开的实施例提供了一种工业控制系统，其包括：多个I/O模块；多个端子板；至少一条通信母排，其具有与控制器相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连；以及至少一条电力母排，其具有与电源相连的多个输入端和多个输出接口，其中，每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连；其中每个I/O模块分别地通过所述通信母排而与其相应端子板通信。
在一个实施例中，所述I/O模块或所述端子板被直接或通过连接器和短线缆而安装在所述电力母排或所述通信母排上。
在一个实施例中，所述通信母排包括由导电材料形成的至少两条导电路径。
在一个实施例中，所述通信母排和所述电力母排的输出接口具有不同尺寸、不同插入方向或不同形状。
在一个实施例中，每个I/O模块按可预置地址和协议而与一个相应端子板配对。
在一个实施例中，工业控制系统是分布式控制系统。
在另一方面中，本公开的实施例提供了一种工业控制系统，其包括：多个I/O模块；多个端子板；多条通信线缆，其将控制器连接到I/O模块，并分别将每个I/O模块连接到一个相应端子板；至少一条电力母排，其具有与电源相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连。
在一个实施例中，所述I/O模块或所述端子板被直接安装在所述电力母排上。
在一个实施例中，其中所述I/O模块或所述端子板通过连接器和短线缆而连接到所述电力母排。
在另一方面中，本公开的实施例提供了一种工业控制系统，其包括：多个I/O模块；多个端子板；至少一条通信母排，其具有与控制器相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连；多条电力线缆，其分别将电源与所述I/O模块和所述端子板相连，其中每个I/O模块分别地通过所述通信母排而与一个相应端子板通信。
在一个实施例中，其中所述I/O模块或所述端子板被直接安装在通信母排上。
在一个实施例中，其中所述I/O模块或端子板通过连接器和短线缆而连接到所述通信母排。
在一个实施例中，所述通信母排包括由导电材料形成的至少两条导电路径。
在一个实施例中，每个I/O模块按可预置地址和协议而与一个相应端子板配对。
根据本公开的实施例，可以显著地减少控制系统机柜中的线缆，这不仅能够降低安装误差的风险，而且节省工程时间。机柜空间还可以被完全用于I/O模块从而增加单个机柜的容量。
结合附图阅读时，根据针对特定实施例的以下描述，本公开的示例性实施例的其它特征和优点也将被理解，其中附图举例说明本发明的原理。
附图说明
将在示例的意义上给出本公开的实施例，并且在下文中参考附图来更详细地解释其优点，在所述附图中：
图1是示出现有技术中的工业控制系统的机柜的视图；
图2是示出根据本公开的实施例的工业控制系统的机柜的视图；
图3是示出根据本公开的实施例的工业控制系统的另一机柜的视图；以及
图4是示出根据本公开的实施例的工业控制系统的又一机柜的视图。
所有附图均是示意性地，并不一定按比例绘制，并且一般地仅示出了阐明本发明所需要的部分，其中可能省略或仅仅暗示了其它部分。
具体实施方式
在下文中，将参考说明性实施例来描述本公开的原理和精神。应理解的是，所有这些实施例仅仅是为了使本领域的技术人员更好地理解并进一步实施本公开而给出的，而不是用于限制本公开的范围。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以被用于另一实施例，以提供再一实施例。为了明了起见，在本说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。当然将认识到的是，在任何此类实际实施例的开发中，应进行许多实现特定的决策以实现开发者的特定目标，诸如符合对系统相关和商业相关约束，其对于不同的实现而言将是不同的。此外，将认识到的是，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但是无论如何对于受益于本公开的本领域技术人员而言将会是日常任务。
现在将参考附图来描述本公开主题。在图中仅仅出于说明的目的而示意性地描绘了各种结构、系统和装置，以便不会因对于本领域的技术人员而言众所周知的细节而使本描述含糊难懂。然而，包括附图是为了描述和解释公开主题的说明性示例。应将本文中所使用的单词和短语理解并解释成具有依照相关领域的技术人员对那些单词和短语的理解的意义。本文中的术语或短语的一致性使用并不意图暗示术语或短语的特殊定义，即与本领域的技术人员所理解的普通和惯用意义不同的定义。如果术语或短语意图具有特殊意义、即与技术人员所理解的不同的意义，在本说明书将以直接地且明确地提供用于术语或短语的该特殊意义的定义性方式，来明确地阐述此类特殊意义。
图1是示出现有技术中的工业控制系统的机柜的视图。如在图1中看到的，工业控制系统包括机柜100，其容纳控制器101、电源102、多个I/O模块(103a、103b、...、103h)和多个端子板(104a、104b、...、104h)。还存在许多电力线缆(被示为短划线)和通信线缆(被示为实线)。电力线缆将电源连接到控制器、I/O模块和端子板，以便对其供电。通信线缆将控制器连接到I/O模块，并进一步将每个I/O模块连接到相应端子板，诸如I/O模块103与端子板104a相连。端子板被用来连接到提供信号的信号线(未示出)，并且该信号将被经由端子板发送给相应I/O模块且然后由I/O模块传输到控制器。
在某些应用中，存在若干控制器和若干电源。I/O模块可以是相互独立的，或者通过通信线缆而串联地或并联地连接。换言之，I/O模块可以相互通信，或者不具有任何关系。电源可以分别对每个I/O模块和每个端子板供电，或者使用一个电力线缆来对串联连接的若干I/O模块(或端子板)供电。
对于现有技术中的布局，在一个机柜中存在许多线缆。对于工程师而言安装工业控制系统是很不方便的。此外，如果线缆被连接到错误位置，则存在损坏系统的必然风险。
图2是示出根据本公开的实施例的工业控制系统的机柜的视图。
如图2中所示，本公开的实施例提供了包括至少一条电力母排和至少一条通信母排的工业控制系统。根据本公开的实施例，多个I/O模块和端子板可以共享一条电力母排或通信母排。工业控制系统可以是CCS(集中式计算机控制系统)、DCS(分布式控制系统)、FCS(现场总线控制系统)等。
根据本公开的实施例，如图2中所示，工业控制系统包括机柜200，其容纳控制器101、电源102、多个I/O模块(103a、103b、...、103h)、多个端子板(104a、104b、...、104h)、两条电力母排201和203以及两条通信母排202和204。
每条通信母排具有与控制器相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连。每个电力母排具有与电源相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连。此外，每个I/O模块分别地通过通信母排与一个相应端子板通信，诸如I/O模块103a与端子板104a通信。在通信母排中存在用于在I/O模块与相应端子板之间传输信号的预置导电路径。该导电路径可以由导电材料(诸如铜)形成。在一个实施例中，在每个通信母排中存在至少两条导电路径。通信母排中被用于I/O模块和端子板中的每一个的输出接口可以是相同的，并且一个I/O模块及其相应端子板可以按照在I/O模块和端子板中可以预置的通信协议和物理地址而进行配对。例如，在将I/O模块和端子板与通信母排相连之后，每个I/O模块可以通过广播其类型或其它信息来而与其相应端子板配对。这样，不需要区别被用于I/O模块和端子板的接口，这将显著地简化工作。应理解的是，在通信母排中被用于I/O模块和端子板中的每一个的输出接口也可以是不同的。
在实施例中，通信母排和电力母排的输出接口可以具有不同尺寸、不同取向、不同形状等，以避免错误插入。在一个实施例中，通信母排的输出接口在形状方面是圆形的，而电力母排的输出接口在形状方面是椭圆形的。在另一实施例中，通信母排的输出接口小于或大于电力母排的输出接口。在另一实施例中，通信母排的输出接口可以在一个方向(诸如通信母排的左侧)上定向，而电力母排的输出接口可以在另一方向(诸如电力母排的右侧)上定向。应理解的是，上述通信母排和电力母排的输出接口的实施方式仅仅是举例说明而并非限制。此外，通信母排和电力母排的输出接口可以具有其它不同形状，诸如一个是矩形的，并且另一个是梯形的。
一旦电力母排的输入端被连接，则可以为控制器、I/O模块和端子板进行配电。在通信母排的输入端被连接到同时，还可以在I/O模块与端子板之间或者在控制器与I/O模块之间建立通信。
可以分别地根据各种应用来确定控制器、电源、I/O模块和端子板的数目。图2中所示的控制器、电源、I/O模块和端子板的数目仅仅是举例说明而并非限制。
在本申请的实施例中，不存在单独的电力线缆或通信线缆。替代地，电力母排和通信母排被安装在机柜中以提供电力和用于数据交换和链接模块。通信母排连同电力母排一起的使用可以减少线缆成本和工程时间两者。同时，较少的线缆还意味着较低的安装误差风险。
在一个实施例中，所述I/O模块或所述端子板被直接安装在电力母排或通信母排上。
在另一实施例中，所述I/O模块或端子板被通过连接器和短线缆而连接到电力母排或通信母排。
图3是示出根据本公开的实施例的工业控制系统的另一机柜的视图。
根据本公开的实施例，如图3中所示，工业控制系统包括机柜300，其容纳控制器101、电源102、多个I/O模块(103a、103b、...、103h)、多个端子板(104a、104b、...、104h)、两条电力母排302和304以及多条通信线缆。
每条电力母排具有与电源相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连。此外，通信线缆将控制器连接到I/O模块，并且此外分别将每个I/O模块连接到一个相应端子板。
在本申请的实施例中，电力母排被安装在机柜中以提供电力。一旦电力母排的输入端被连接，则可以为控制器、I/O模块和端子板进行配电。图3中所示的控制器、电源、I/O模块和端子板的数目仅仅是举例说明而并非限制。
使用电力母排在机柜内进行配电可以减少电力线缆的使用。
在一个实施例中，所述I/O模块或所述端子板被直接安装在电力母排上。
在一个实施例中，其中，所述I/O模块或端子板通过连接器和短线缆连接到电力母排。
图4是示出根据本公开的实施例的工业控制系统的又一机柜的视图。
根据本公开的实施例，如图4中所示，工业控制系统包括机柜400，其容纳控制器101、电源102、多个I/O模块(103a、103b、...、103h)、多个端子板(104a、104b、...、104h)、两个通信母排402和404以及多条电力线缆。
每条通信母排具有与控制器相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连。此外，其分别将电源与所述I/O模块和所述端子板相连。其中每个I/O模块分别地通过通信母排与一个相应端子板通信。
在通信母排中存在用于传输信号的预置导电路径。该导电路径可以由导电材料(诸如铜)形成。在一个实施例中，存在至少两条导电路径。
在通信母排中被用于I/O模块和端子板中的每一个的输出接口可以是相同的，并且一个I/O模块及其相应端子板可以按照在I/O模块端子板中可以预置的通信协议和物理地址而进行配对。例如，在将I/O模块和端子板与通信母排相连之后，每个I/O模块可以通过广播其类型或其它信息来与其相应端子板配对。这样，不需要区别用于I/O模块和端子板的接口，这将显著地简化工作。应理解的是，被在通信母排中用于I/O模块和端子板中的每一个的输出接口也可以是不同的。
在本申请的实施例中，通信母排被安装在机柜中而形成通信路径。一旦通信母排的输入端被连接，还可以在I/O模块与端子板之间或者在控制器与I/O模块之间建立通信。图4中所示的控制器、电源、I/O模块和端子板的数目仅仅是举例说明而并非限制。
使用通信母排来建立用于数据交换的内部总线可以一个机柜内部提供公用的通信信道。
在一个实施例中，其中所述I/O模块或所述端子板被直接安装在通信母排上。
在一个实施例中，其中所述I/O模块或所述端子板被通过连接器和短线缆连接到通信母排。
还应注意的是，给出了上述实施例以便本发明描述而不是限制本发明，并且应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行修改和变更，这容易为本领域的技术人员所理解。此类修改和变更被视为在本发明和所附权利要求的范围内。本发明的保护范围由所附权利要求定义。另外，不应将权利要求中的任何参考数字解释为对权利要求的限制。动词“包括”及其变化的使用并不排除除了在权利要求中叙述的那些之外的元件或步骤的存在。在元件或步骤前面的不定冠词“一”或“一个”不排除多个此类元件或步骤的存在。

Claims (11)

1.一种工业控制系统，包括：
多个I/O模块；
多个端子板；
至少一条通信母排，其具有与控制器相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连；以及
至少一条电力母排，其具有与电源相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连；
其中每个I/O模块分别通过所述通信母排与其相应的端子板通信。
2.根据权利要求1所述的工业控制系统，其中所述I/O模块或所述端子板被直接或通过连接器和短线缆而安装在所述电力母排或所述通信母排上。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的工业控制系统，其中所述通信母排包括由导电材料形成的至少两条导电路径。
4.根据权利要求3所述的工业控制系统，其中所述通信母排和所述电力母排的所述输出接口具有不同尺寸、不同插入方向或不同形状。
5.根据权利要求1-2中的任一项所述的工业控制系统，其中每个I/O模块按可预置地址和协议而与一个相应端子板配对。
6.根据权利要求4所述的工业控制系统，其中所述工业控制系统是分布式控制系统。
7.一种工业控制系统，包括：
多个I/O模块；
多个端子板；
至少一条通信母排，其具有与控制器相连的输入端和多个输出接口，其中每个输出接口与一个I/O模块或一个端子板相连；以及
多条电力线缆，其分别将电源与所述I/O模块和所述端子板相连；
其中每个I/O模块分别通过所述通信母排而与一个相应端子板通信。
8.根据权利要求7所述的工业控制系统，其中所述I/O模块或所述端子板被直接安装在所述通信母排上。
9.根据权利要求7所述的工业控制系统，其中所述I/O模块或所述端子板通过连接器和短线缆而连接到所述通信母排。
10.根据权利要求7-9中的任一项所述的工业控制系统，其中所述通信母排包括由导电材料形成的至少两条导电路径。
11.根据权利要求7-9中的任一项所述的工业控制系统，其中每个I/O模块按可预置地址和协议而与相应端子板配对。
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