用于在维护期间维护网络通信的方法及设备

摘要

一种通信方法，其被耦合到可编程逻辑控制器（PLC）的输入/输出（I/O）扫描仪使用，该通信方法包括将至少一个I/O模块与底板耦合并将维护模块与底板耦合。通信方法还包括通过启动在维护模块中的开关来选择性地启动和禁止在底板和至少一个I/O模块之间的通信，使得无论在底板和至少一个I/O模块之间的通信是否启动，网络通信都由网络接口保持。

说明书

技术领域

本文描述的实施例通常涉及可编程逻辑控制器（PLC）网络，更具体地，涉及用于与PLC网络一起使用的输入/输出（I/O）扫描仪。

背景技术

至少有一些已知的I/O扫描仪包括一个或多个I/O模块，其耦合到用于传送和接收数据的底板。此外，至少有一些已知的I/O扫描仪包括与诸如一个或多个PLC的其他网络点通信的网络接口。然而，为了服务至少一些已知的I/O扫描仪的I/O模块和/或底板，用户必须关闭I/O扫描仪，这导致网络连接性的丢失。如果这样的I/O扫描仪是线性拓扑或环形拓扑的网络的一部分，网络连接性的丢失将负面影响整个网络的网络性能。

发明内容

在一个方面，通信方法被设置为被耦合到可编程逻辑控制器（PLC）的输入/输出（I/O）扫描仪使用。该通信方法包括将至少一个I/O模块与底板耦合并将维护模块与底板耦合。通信方法还包括通过促动在维护模块中的开关来选择性地启动和禁止在底板和至少一个I/O模块之间的通信，使得无论在底板和至少一个I/O模块之间的通信是否启动，网络通信都由网络接口维护。

在另一个方面，提供了输入/输出（I/O）扫描仪，其包括至少一个I/O模块，配置为耦合到至少一个I/O模块的底板，以及配置为有选择性地启动和禁止在底板和至少一个I/O模块之间的通信的维护模块。

在另一个方面，输入/输出（I/O）扫描仪被设置为与可编程逻辑控制器（PLC）网络一起使用。I/O扫描仪包括电源，至少一个I/O模块，以及配置为耦合到至少一个I/O模块的底板。I/O扫描仪还包括：开关，其配置为有选择性地启动和禁止在底板和至少一个I/O模块之间的通信；耦合到电源和底板的至少一个电源电路，其中至少一个电源电路配置为基于在底板和至少一个I/O模块之间的通信是被启动或禁止来控制电源和底板之间的电流流动。

附图说明

通过参照在下面结合附图的说明，本文所描述的实施例可以更好地理解。

图1是示范性可编程逻辑控制器（PLC）网络的示意框图。

图2是可与图1所示的PLC网络一起使用的输入/输出（I/O）扫描仪的示范性电气架构的示意框图。

图3是可与图2所示的I/O扫描仪一起使用的维护模块的示范性电气架构的示意框图。

图4是一个流程图，其示出了由图2所示的I/O扫描仪使用的示范性通信方法。

具体实施方式

在上文描述了被输入/输出（I/O）扫描仪在启动PLC底板的服务和/或耦合到底板的一个或多个I/O模块的服务的维护模式下维护网络通信中使用的方法和设备的示范性实施例。本文描述的实施例便于在一个或多个节点或I/O扫描仪在维护模式下时维护诸如线形拓扑或环形拓扑的网络拓扑。

本文描述的方法和设备的示范性技术效果包括下面的至少一个：（a）以预选时间段促动开关;（b）响应促动，有选择性地启动和禁止在底板和一个或多个输入/输出（I/O）模块之间的通信以及通过电源对底板的供电;（c）经由网络接口维护与网络的通信能力，无论在底板和I/O模块之间的通信是启动还是禁止。

图1是在例如自动化系统中使用的示范性的可编程逻辑控制器（PLC）网络100的示意框图。然而，应该理解的是，PLC网络100可以在任何合适的系统中使用。

在示范性实施例中，PLC网络100包括至少一个PLC102，其包括处理器104和经由系统总线108耦合到处理器104的存储器106。在备选的实施例中，PLC 102可包括多个处理器104和/或多个存储器106。在示范性实施例中，PLC102还包括网络接口110，其耦合到系统总线108。网络接口110将PLC 102耦合到诸如自动化网络的网络112，以方便传送通信消息到其他网络节点（未示出）。网络112可以是任何合适类型的网络，包括但不限于只包括以太网、IEEE 802.11无线网络、反射性存储器网络和电力线网络。因此，网络接口110可以是方便经由选择的网络112传送通信消息的任何合适的类型的网络接口。

在示范性实施例中，PLC网络100还包括一个或多个输入/输出（I/O）扫描仪114。每个I/O扫描仪114包括维护模块116和从任何合适的数据源接收（输入）数据和将数据传送（输出）到任何合适的数据目的地的一个或多个I/O模块118。

图2是I/O扫描仪114的示范性电气架构200的示意框图。在示范性实施例中，I/O扫描仪114包括处理器202和经由系统总线206耦合到处理器202的存储器204。在备选实施例中，I/O扫描仪114可包括多个处理器202和/或多个存储器204。在示范性实施例中，I/O扫描仪114还包括耦合到系统总线206的网络接口208。网络接口208将I/O扫描仪114耦合到网络112，以方便传送通信消息给例如PLC 102（如图1所示）。在另一实施例中，I/O扫描仪114包括多个和/或冗余的网络接口208。 

此外，在示范性实施例中，每个I/O模块118耦合到底板210，底板210还经由系统总线206耦合到处理器202和存储器204。底板210在处理器202和I/O模块118之间传送和接收数据。此外，每个I/O模块118经由底板210从电源212接收电力。在操作期间，I/O扫描仪114诸如定期扫描地扫描I/O模块118以经由底板210传送和/或接收数据。在备选的实施例中，底板210和/或I/O模块118不是I/O扫描仪114的部件。相反，在这样的实施例中，底板210和/或I/O模块118外部耦合到I/O扫描仪114。

图3是示范性的维护模块116的电气架构300的示意框图。在示范性实施例中，维护模块116选择性地启动和禁止到底板210和/或I/O模块118的通信和电力（在图1和图2中示出），以方便提供到I/O模块118的访问，而I/O扫描仪114（在图1和2中示出）继续经由网络接口208接收和传送网络流量（在图2中示出）。

在示范性实施例中，维护模块116包括用户促动的开关302，其选择性地启动和禁止到底板210和I/O模块118的通信和电力。在示范性实施例中，开关302是按钮开关。然而，开关302可以是任何合适的类型的用户促动装置，包括但不限于只包括拨动开关、旋转开关、摇臂开关和触敏开关。开关302被用来将I/O扫描仪114从操作模式转换到维护模式，从而禁止到底板210和I/O模块118的通信和电力。此外，开关302被用来将I/O扫描仪114从维护模式转换到操作模式，从而启动到底板210和I/O模块118的通信和电力。在示范性实施例中，开关302被放置在I/O扫描仪114的壳体（未示出）中的门或盖（未示出）的后面，以防止意外的促动。此外，在示范性实施例中，开关302被放置在位于门或盖的下方的凹进面板（未示出）内以防止意外操作。

此外，在示范性实施例中，维护模块116包括指示开关302的位置的光装置304。更特别地，光装置304基于开关302的位置指示I/O扫描仪114是在操作模式还是维护模式。在示范性实施例中，光装置304是发光二极管（LED）。然而，光装置304可以是任何合适的类型的装置，其发出一种或多种光的颜色或光强度以指示开关302的位置。维护模块116还包括耦合到电源210和底板210的一个或多个电源电路306。当在操作模式和维护模式之间转换时，电源电路306控制在电源212和底板210之间的电流流动，以防止电源212需要给底板210提供比电源212所能提供的更多的电力。

在示范性实施例中，维护模块116还包括微处理器308，其确定促动开关302的时间段。微处理器308诸如定期比较地比较该时间段和预选时间段。如果开关302已促动了等于或大于预选时间段的时间段，维护模块116就转换到操作状态。例如，如果维护模块116在操作模式开始并且开关302被促动了例如三秒钟的预选时间段，维护模块116就转换到维护模式并禁止到底板210和I/O模块118的通信和电力。此外，维护模块116三态化在I/O模块118和底板210之间的通信。在备选实施例中，其中开关302是例如拨动开关或滑动开关，维护模块116仅基于开关302的位置来转换操作状态。例如，如果开关302是在第一位置并移动到第二位置，维护模块116就从操作模式转换到维护模式。类似地，如果开关302从第二位置移动到第一位置，维护模块116就从维护模式转换到操作模式。

类似地，如果维护模块116在维护模式下开始并且开关302被促动了例如三秒钟的预选时间段，维护模块116就转换到操作模式并启动到底板210和I/O模块118的通信和供电。此外，当开关302已被促动了预选的时间段时，微处理器308传送信号给光装置304。光装置304响应信号来指示操作状态的变化。例如，在维护模块116是操作模式时，光装置304不发光。相比之下，在维护模块116是维护模式时，光装置304发射稳定的光。备选地，在维护模块116是在维护模式时，光装置304可定期照亮。在一些实施例中，在开关302被释放后的诸如半秒的预选时间量之前，维护模块116不改变操作状态。此外，在一些实施例中，开关302的单次促动不会改变操作状态超过一次。

图4是示出了被诸如I/O扫描仪（如图2所示）的I/O扫描仪使用的示范性通信方法的流程图400。在示范性实施例中，一个或多个I/O模块118被耦合402到底板210（如图2所示）。此外，维护模块116（如图2所示）耦合404到底板210和电源212（如图2所示）。更具体地说，一个或多个电源电路306（如图3所示）被耦合到电源212和底板210，且开关302（如图3所示）被耦合到底板210。

在示范性实施例中，从工厂接收时，I/O扫描仪114在操作模式下加电406，其中电源212供电给底板212使I/O扫描仪114扫描（诸如定期地扫描）来自I/O模块118的数据。此外，在操作模式时，光装置304（如图3所示）是在诸如关闭状态的第一状态。

在操作期间，用户促动开关302以选择性地启动和禁止在底板210和I/O模块118之间的通信以及由电源212提供给底板210和I/O模块118的电力。特别地，用户以预选时间段促动408开关302以将维护模块116（如图2所示）转换到维护模式。微处理器308（如图3所示）确定促动的时间段并将该时间段和预选的时间段比较410。当转换到维护模式时，维护模块116禁止412或停止由电源212提供给底板210和I/O模块118的电力。此外，维护模块116禁止412在底板210和I/O模块118之间的通信。更特别地，维护模块116三态化在I/O模块118和底板114之间的通信。此外，光装置304经由例如稳态光或闪烁光来指示I/O扫描仪114是在维护模式下。在维护模式下时，I/O模块118可以被服务和/或更换，并且底板210可以被服务。此外，在维护模式下时，I/O扫描仪114经由网络接口208（如图2所示）维护到网络112（如图1所示）的连接。

一旦完成了任何服务任务，用户再次以预选时间段促动414开关302以将维护模块116转换到操作模式。微处理器308确定促动时间段并比较416该时间段和预选时间段。当转换到操作模式时，维护模块116启动418在底板210和I/O模块118之间的通信。此外，维护模块116启动418由电源212给底板210和I/O模块118提供电力。此外，光装置304指示I/O扫描仪114处于操作模式。

在示范性实施例中，当I/O扫描仪114是在维护模式下时，PLC 102（如图1所示）尝试（例如重复或定期地尝试）重新连接到任何移除的或电源中断的I/O模块118。当I/O扫描仪114转换到操作模式时，PLC 102又成功地连接到最近服务的或新的I/O模块118，并将重新配置I/O模块118。在备选实施例中，当维护模块116从维护模式转换到操作模式时，任何新增的I/O模块118不被I/O扫描仪114使用以前用过的配置文件进行配置。相反，I/O扫描仪114将与新增加的I/O模块118建立新的应用关系，并将基于新的应用关系来配置新增加的I/O模块118。

此外，在示范性实施例中，维护模块116在整个电源周期保持在电流模式。例如，如果I/O扫描仪114断电而维护模块116是在维护模式下，I/O扫描仪114就将利用在维护模式下的维护模块116加电。类似地，如果I/O扫描仪114断电而维护模块116是在操作模式下，I/O扫描仪114就用在操作模式下的维护模块116加电。

上面详细介绍了在维护模式下用于维护网络通信的方法和设备的示范性实施例。该方法和装置不仅限于所述的具体实施例，相反，系统和/或设备的方法的操作和/或部件可以用本文所述的其他操作和/或部件独立地和单独地进行。此外，所描述的操作和/或部件也可在其他的系统、方法和/或设备中进行定义或与其结合使用，并不限于仅用本文所述的系统、方法和存储介质来实现。

诸如本文所述的PLC或控制器包括至少一个处理器或处理单元和系统存储器。PLC或控制器典型地具有计算机可读介质的至少某种形式。以举例而不是限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据之类的信息的任何方法或技术来实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质。通信介质典型地将计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据嵌入诸如载波的调制数据信号或其他传输机制中，并包括任何信息传递介质。本领域技术人员熟悉调制数据信号，它以在信号中编码信息的方式设置或改变一个或多个特性。以上的任何组合也包括在计算机可读介质的范围内。

虽然结合示范性自动化系统环境描述了本发明，但本发明的实施例可与许多其他通用或专用自动化系统环境或配置一起操作。自动化系统环境无意于提出对本发明的任何方面的使用或功能性范围的任何限制。此外，自动化系统环境不应被解释为对与在示范性操作环境中示出的部件中的任何一个或组合有关的任何依赖或要求。可合适于与本发明的方面一起使用的广为人知的自动化系统、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型计算机装置、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程的消费类电子产品、移动电话、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括任何上述系统或装置的分布式计算环境等。

本发明的实施例可在诸如由一个或多个计算机或其他设备执行的诸如程序部件或模块的计算机可执行指令的一般上下文中描述。本发明的方面可用任何数目或结构的部件或模块实施。例如，本发明的方面不限于在附图中所示出的和在本文中所描述的特定的计算机可执行指令或特定组件或模块。本发明的备选实施例可包括具有比本文中所示出的和描述的功能性更多或更少的不同的计算机可执行指令或部件。

除非另有指定，在本文中示出和描述的本发明的实施例中的操作的执行顺序或性能不重要。也就是说，除非另有指定，操作可以以任何顺序执行，并且本发明的实施例可包括比本文所公开的操作更多或更少的操作。例如，预期到在另一个操作之前、与另一个操作同时和在另一个操作后执行或进行特定操作是在本发明的方面的范围内。

在一些实施例中，术语“处理器”和/或术语“微处理器”泛指任何可编程系统，其包括系统和微控制器、精简指令集计算机（RISC）、特定应用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）和任何其他的电路、处理器或能够执行本文所述的功能的控制器。以上示例仅是示范性的，因而无意于以任何方式限制术语“处理器”和/或术语“微处理器”的定义和/或意义。

在一些实施例中，术语“存储器”泛指任何计算机存储器模块，包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、基于盘的硬盘驱动、固态驱动（SSD）、可移除的存储器卡以及在本文中所描述的能够存储信息的其他设备。以上示例仅是示范性的，因而无意于以任何方式限制术语“存储器”的定义和/或意义。

在介绍本发明的方面或其实施例的元件时，词“一”、“一个”、“该”和“所述”意在指示有一个或多个元件。术语“包括”、“具有”和“有”意在是包容性的，并意味着除所列的元件外可以有额外的元件。

这个书面说明使用示例来公开本发明，包括最佳模式，也使任何本领域普通技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何纳入的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求所确定，并可包括本领域技术人员想到的其他的示例。如果这些其他的示例具有不异于权利要求的字面语言的结构元件或者如果它们包括带有与权利要求的字面语言无实质性差异的等同的结构元件，则这些其他的示例在本发明的权利要求范围内。

部件列表

100 PLC网络102PLC104处理器106存储器108系统总线110网络接口112网络114I/O扫描仪116维护模块118 I/O模块200电气架构202处理器204存储器206系统总线208网络接口210底板212电源300电气架构302开关304光装置306电源电路308微处理器400流程图402耦合至少一个I/O模块到I/O扫描仪的底板404将维护模块耦合到底板406对I/O扫描仪加电408促动开关410确定开关是否被促动了预选的时间412禁止在I/O模块和底板之间的通信，并且不给底板和I/O模块供电414促动开关416确定开关是否被促动了预选的时间318启动在I/O模块和底板之间的通信，并且给底板和I/O模块供电