ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
1 Данное раскрытие изобретения относится в целом к системам управления технологическим процессом и, более конкретно, к способам и устройству для осуществления связи через удаленное терминальное устройство.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
2 Промышленные системы управления, например, системы управления, используемые в нефтегазодобывающей промышленности, часто содержат одно или более удаленных терминальных устройств (RTU) и/или управляющих потоком компьютеров в качестве ключевых компонентов в рабочей технологической установке системы управления (например, на приустьевой площадке для добычи нефти). RTU используют для взаимодействия хоста системы управления с полевыми устройствами (например, клапанами, позиционерами клапанов, переключателями, датчиками, передатчиками и т.д.), выполненными с возможностью осуществления функций управления, таких как открытие или закрытие клапанов и измерение технологических параметров. RTU позволяют использовать этот интерфейс путем передачи команд от хоста полевым устройствам и путем передачи данных, отправленных полевыми устройствами обратно на хост. Кроме того, RTU могут взаимодействовать с полевыми устройствами, независимыми от хоста, например, для заполнения буфера данными связи, обработки зависящих от времени заданий, вычисления и/или реализации управляющих действия и управления данными истории/динамики показателей. Такие связи могут быть реализованы посредством любой из аналоговых, цифровых или комбинированных аналоговых/цифровых шин с использованием любых требуемых коммуникационных средств (например, проводных, беспроводных и т.д.) и протоколов (например, Fieldbus, Profibus®, HART® и т.д.). Дополнительно или в качестве альтернативы, RTU могут выступать в качестве автономных устройств, которые реализуют управление процессом и архивирование данных независимо от команд, предоставляемых хостом (и или без подключения к хосту).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
3 Раскрыты способы и устройство для осуществления связи через удаленное терминальное устройство. Приведенное в качестве примера устройство содержит первый модуль центрального процессора, который предназначен для связи с хостом системы управления технологическим процессом. Приведенное в качестве примера устройство также содержит первую стойку, содержащую объединительную панель и множество щелевых разъемов. Множество щелевых разъемов содержит основной щелевой разъем для приема первого модуля центрального процессора. Объединительная панель должна соединять с возможностью связи первый модуль центрального процессора по меньшей мере с одним из первого модуля связи или первого модуля ввода-вывода, вставленного во второй из щелевых разъемов. Объединительная панель содержит первую коммуникационную шину для передачи данных ввода-вывода и вторую коммуникационную шину для передачи по меньшей мере одних из данных технического обслуживания, транзитных данных, данных c информацией о продукте, архивных данных, диагностических данных или данных настройки. Первая коммуникационная шина должна быть независимой от второй коммуникационной шины.
4 Шасси для удаленного терминального устройства содержит объединительную панель и множество щелевых разъемов для приема модулей, соответствующих по меньшей мере одному из модуля центрального процессора, модуля связи или модуля ввода-вывода. Приведенное в качестве примера шасси дополнительно содержит первую коммуникационную шину на объединительной панели для соединения с возможностью связи различных модулей, вставленных в различные щелевые разъемы. Первая коммуникационная шина предназначена для передачи данных ввода-вывода. Приведенное в качестве примера шасси также содержит вторую коммуникационную шину на объединительной панели для соединения с возможностью связи различных модулей, вставленных в различные щелевые разъемы, не зависящие от первой коммуникационной шины. Вторая коммуникационная шина предназначена для передачи по меньшей мере одних из данных технического обслуживания, транзитных данных, данных информации о продукте, архивных данных, диагностических данных или данных настройки.
5 Стойка для удаленного терминального устройства содержит объединительную панель, первый щелевой разъем, соединенный с возможностью связи с объединительной панелью для приема первого модуля, и второй щелевой разъем, соединенный с возможностью связи с объединительной панелью для приема второго модуля. Первый модуль соответствует основному модулю центрального процессора для удаленного терминального устройства. Второй модуль соответствует по меньшей мере одному из второго модуля центрального процессора, модуля связи или модуля ввода-вывода. Приведенная в качестве примера стойка дополнительно содержит первую коммуникационную шину на объединительной панели для соединения с возможностью связи с первым и вторым модулями при вставке в первый и второй щелевые разъемы. Первая коммуникационная шина должна быть реализована для передачи данных ввода-вывода. Приведенная в качестве примера стойка также содержит вторую коммуникационную шину на объединительной панели для соединения с возможностью связи с первым и вторым модулями, не зависящими от первой коммуникационной шины. Вторая коммуникационная шина должна быть реализована для передачи дополнительных данных, отличных от данных ввода-вывода.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
6 На фиг. 1 проиллюстрирована часть приведенной в качестве примера системы управления, в которой могут быть реализованы принципы данного раскрытия изобретения.
7 На фиг. 2 проиллюстрирована приведенная в качестве примера стойка или шасси для реализации приведенного в качестве примера RTU в соответствии с фиг. 1.
8 На фиг. 3 проиллюстрирована схема приведенной в качестве примера объединительной панели приведенной в качестве примера стойки в соответствии с фиг. 2.
9 На фиг. 4 проиллюстрирована схема приведенного в качестве примера устройства штыревого соединителя для каждого из щелевых разъемов приведенной в качестве примера стойки в соответствии с фиг. 2.
10 На фиг. 5 проиллюстрирована схема приведенных в качестве примера путей прохождения сигнала между штыревыми соединителями щелевых разъемов в приведенной в качестве примера стойке в соответствии с фиг. 2.
11 На фиг. 6 проиллюстрирован приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU в соответствии с фиг. 1 с использованием приведенной в качестве примера стойки в соответствии с фиг. 2 в режиме работы с резервированием.
12 На фиг. 7 проиллюстрирован другой приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU в соответствии с фиг. 1 с использованием приведенной в качестве примера стойки в соответствии с фиг. 2 в режиме работы без резервирования.
13 На фиг. 8 проиллюстрирован другой приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU в соответствии с фиг. 1 с использованием панели с множеством стоек в соответствии с фиг. 2.
14 На фиг. 9 проиллюстрирован приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU в соответствии с фиг. 1, с использованием панели с множеством стоек в соответствии с фиг. 2.
15 На фиг. 10 проиллюстрирована приведенная в качестве примера схема крепления для однозначной идентификации размещения каждой стойки в панели с множеством стоек.
16 На фиг. 11 представлена таблица, иллюстрирующая выступы крепления для каждого щелевого разъема в приведенной в качестве примера стойке в соответствии с фиг. 2 для однозначной идентификации местоположения каждого щелевого разъема внутри стойки.
17 На фиг. 12 проиллюстрирован другой приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU в соответствии с фиг. 1, с использованием панели с множеством стоек в соответствии с фиг. 2, соединенных с возможностью связи между собой через Ethernet.
18 На фиг. 13 проиллюстрирован другой приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU в соответствии с фиг. 1, с использованием множества панелей с множеством стоек в соответствии с фиг. 2, соединенных с возможностью связи между собой через Ethernet.
19 На фиг. 14 проиллюстрирована схема еще одной приведенной в качестве примера объединительной панели для приведенной в качестве примера стойки в соответствии с фиг. 2.
20 Фигуры изображены не в масштабе. Вместо этого, для более четкого представления множества слоев и областей толщины слоев могут быть поданы в графических материалах в увеличенном виде. Там, где это возможно, одни и те же ссылочные номера будут использоваться в графических материалах и сопроводительном письменном описании для обозначения тех же или подобных частей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
21 Удаленные терминальные устройства (RTU) и/или управляющие потоком компьютеры позволяют осуществлять передачу данными между полевыми устройствами и/или другими компонентами, а также системой диспетчерского управления и сбора данных (SCADA), распределенной системой управления (РСУ) или любой другой системой управления. Для удобства объяснения, в контексте данного документа, RTU относится либо к RTU, либо к управляющему потоком компьютеру. Кроме того, в контексте данного документа система SCADA, РСУ и система управления технологическим процессом используются взаимозаменяемо для обозначения любого типа системы управления. В системе управления технологическим процессом оператор и/или другой персонал могут наблюдать за и/или управлять различными технологическими процессами и/или другими аспектами системы управления через центральный хост. Чтобы дать возможность оператору наблюдать за и/или управлять системой управления таким образом, необходима передача данных между хостом и технологическими блоками и/или другими аспектами системы управления.
22 Часто RTU содержат объединительную панель для взаимного соединения с возможностью связи локального процессора с одной или более коммуникационными платами или модулями и/или платами или модулями ввода-вывода, которые, в свою очередь, соединены с возможностью связи с одним или более полевыми устройствами и/или другими компонентами. Между модулями и локальным процессором могут передаваться различные типы данных, включая, например, данные ввода-вывода, данные технического обслуживания, данные конфигурации или настройки, диагностические данные, данные информации о продукте и архивные данные. В прошлом эти разные типы данных передавались между модулями и локальным процессором по одной шине на объединительной панели. Кроме того, в последние годы были разработаны инструменты (например, программное обеспечение управления активами (AMS)), которые работают на стороне хоста системы управления, но могут и напрямую связываться с модулями и/или интеллектуальными полевыми устройствами (например, содержащими диагностические данные и/или дополнительную связанную с технологическим процессом информацию) путем связи через локальный процессор RTU. Хотя такие данные могут обходить локальный процессор, они, как правило, также передаются по шине объединительной панели, используемой для всех других типов данных.
23 Среди различных типов данных, которые могут передаваться по коммуникационной шине RTU, данные ввода-вывода часто являются наиболее важными по времени, поскольку данные в режиме реального времени или, по существу, данные в режиме реального времени (например, обновляемые примерно каждую секунду или за меньший промежуток времени) могут влияют на надежность условий управления технологическим процессом. Кроме того, самые последние данные ввода-вывода могут иметь решающее значение для точности расчетов скорости и/или расчетов потока (например, когда RTU работает в качестве управляющего потоком компьютера или в связи с управляющим потоком компьютером). Однако в связи со всеми другими типами данных, которые, возможно, также необходимо передавать, существует вероятность того, что сканирование линий ввода-вывода будет прерываться и/или задерживаться в определенные моменты времени, тем самым превращая систему управления с постоянными параметрами в систему управления с непостоянными параметрами, поскольку не может быть гарантировано планирование обновлений в режиме реального времени или обновлений, по существу, в режиме реального времени. В последние годы эта проблема стала еще более серьезной с распространением интеллектуальных модулей и цифрового ввода-вывода, когда требуется большая ширина полосы пропускания для диагностики и пригодности к эксплуатации. Кроме того, в связи с техническим обслуживанием, обновления устройств ввода-вывода могут быть эффективно отключены во время обновлений микропрограммного обеспечения.
24 Раскрытым в данном документе примеры не присущи вышеуказанные ограничения благодаря использованию шасси или стойки, которая содержит объединительную панель, имеющую отдельные коммуникационные шины. В некоторых примерах одна шина предназначена для передачи данных ввода-вывода, в то время как другие шины используются для передачи всех других типов данных. Таким образом, сканирование линий ввода-вывода и обновления ввода-вывода можно поддерживать на постоянной основе детерминированности, не беспокоясь о прерываниях, возникающих при передаче других типов данных в модули или из модулей, соединенных с объединительной панелью. Таким образом, в некоторых примерах загрузка шины ввода-вывода может быть точно определена на основании количества модулей и количества переменных технологического процесса на модуль, поскольку передача других данных осуществляется на других шинах. Например, в некоторых примерах предусмотрена вторая шина для передачи данных в связи с техническим обслуживанием (например, обновлений микропрограммного обеспечения) и/или транзитных данных (например, передача данных с центрального хоста непосредственно в конкретный модуль ввода-вывода). В качестве дополнительного или альтернативного варианта, в некоторых примерах для передачи данных в связи с конфигурацией и/или диагностикой предусмотрена третья шина. Не только разделение передачи данных между множеством разных шин повышает надежность обновлений ввода-вывода, но и множество шин существенно увеличивает общую пропускную способность системы. Например, при наличии трех отдельных коммуникационных шин общая пропускная способность возрастает фактически в три раза по сравнению с тем, если бы была только одна шина, по которой передавались бы все данные. В результате этого принципы, изложенные в данном раскрытии изобретения, дают возможность передавать пакеты данных либо через шины диагностики, либо через шины технического обслуживания, что позволяет выполнять функции регистрации данных на уровне модуля ввода-вывода. Кроме того, описанные в данном документе принципы могут быть реализованы для расширения технологии распределенного RTU (dRTU), чтобы обеспечить периодическую передачу блочных данных в таких системах при сохранении детерминированных обновлений ввода-вывода.
25 Кроме того, некоторые приведенные в качестве примера стойки, раскрытые в данном документе, содержат входные и выходные соединители для соединения между собой с возможностью связи множества стоек (каждая из которых поддерживает несколько модулей), чтобы обеспечить расширение объединительной панели для дополнительных модулей связи и/или модулей ввода-вывода. В некоторых таких примерах множество коммуникационных шин проходит через входные и выходные соединители, так что модули на каждой взаимосвязанной стойке могут быть подключены и могут управляться одним основным локальным процессором (например, на основной стойке). В некоторых примерах дополнительные модули процессора (подчиненные основному локальному процессору) могут быть вставлены в любую из стоек, чтобы существенно увеличить вычислительную мощность подключенной системы. Кроме того, в соответствии с принципами данного раскрытия изобретения, посредством использования щелевого разъема и крепления стойки местоположение каждого модуля в каждой стойке и местоположение каждой стойки в ряде взаимосвязанных стеллажей можно определить непосредственно и автоматически, чтобы включить автоматическую адресацию каждого из модулей.
26 При подробном рассмотрении графических материалов фиг. 1 иллюстрирует часть приведенной в качестве примера системы 100 управления (например, системы SCADA), в которой могут быть реализованы принципы данного раскрытия изобретения. Приведенная в качестве примера система 100 содержит RTU 102. В проиллюстрированном примере RTU 102 связано с одним или более полевыми устройствами 104, 106, 108. Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 1, RTU 102 также связано с хостом 110 системы, связанным с приведенной в качестве примера системой 100. В проиллюстрированном примере связь между RTU 102 и хостом 110 системы может осуществляться с помощью любого подходящего устройства и/или среды связи. Например, RTU 102 может содержать беспроводную радиосвязь и/или подключаться к беспроводной радиосвязи. В контексте данного документа термин «радиосвязь» относится к любому из беспроводного передатчика или беспроводного приемника либо отдельно, либо в комбинации.
27 Приведенный в качестве примера хост 110 системы в соответствии с фиг. 1 позволяет оператору, инженеру и/или другому персоналу станции (любой из которых может упоминаться в данном документе как пользователь) просматривать и/или взаимодействовать с одним или более экранами дисплея оператора и/или приложениями, которые позволяют пользователю просматривать переменные, состояния, условия и/или аварийные сигналы системы, связанные с приведенной в качестве примера системой 100 управления; изменять настройки управления (например, заданные значения, рабочие состояния, сброс аварийных сигналов, аварийные сигналы отключения и т.д.) для приведенной в качестве примера системы 100 управления; конфигурировать и/или калибровать устройства в приведенной в качестве примера системе 100 управления; выполнять диагностику устройств в приведенной в качестве примера системе 100 управления; и/или иным образом взаимодействовать с устройствами в приведенной в качестве примера системе 100 управления.
28 Приведенный в качестве примера хост 110 системы в соответствии с фиг. 1 может быть реализован с помощью одной или более рабочих станций и/или любых других подходящих компьютерных систем и/или систем обработки данных. Например, хост 110 системы мог бы быть реализован с помощью однопроцессорных персональных компьютеров, одно- или многопроцессорных рабочих станций, портативного компактного персонального компьютера и т.д. Хост 110 может быть выполнен с одной или более прикладными станциями для реализации одного или более приложений информационных технологий, пользовательских интерактивных приложений и/или коммуникационных приложений. Например, прикладная станция может быть выполнена с возможностью выполнения в основном приложений, связанных с управлением технологическими процессами, в то время как другая прикладная станция может быть выполнена с возможностью выполнения в основном коммуникационных приложений, которые дают возможность системе 100 управления взаимодействовать с другими устройствами или системами, используя любые необходимые средства связи (например, беспроводные, проводные и т.д.) и протоколы (например, HTTP, SOAP и т.д.).
29 Как показано в проиллюстрированном примере по фиг. 1, RTU 102 содержит по меньшей мере одну стойку или шасси 112 с множеством портов, соединителей или щелевых разъемов 114 для размещения различных типов модулей, включая по меньшей мере один модуль 116 центрального процессора (ЦП), через который реализуются функциональные возможности RTU 102. В некоторых примерах другие из щелевых разъемов 114 содержат один или более модулей ввода-вывода 118 и/или модулей 120 связи, через которые RTU 102 взаимодействует с другими компонентами внутри системы 100 управления (например, полевыми устройствами 104, 106, 108). В некоторых примерах каждый из щелевых разъемов 114 (и соответствующих модулей 116, 118, 120, вставленных в них) сообщается с другими щелевыми разъемами через объединительную панель, сконструированную в стойке 112 RTU. Объединительная панель стойки более подробно описана ниже в связи с фиг. 3. Модуль 116 ЦП RTU 102 может сообщаться с хостом 110 системы через порт сетевой связи и протокол приведенной в качестве примера системы 100 управления (например, через беспроводную дальнюю радиосвязь, через сотовую сеть, через спутниковую линию связи и т.д.).
30 Как показано в проиллюстрированном примере, RTU 102 соединено с возможностью связи с одним или более полевыми устройствами 104, 106, 108. В некоторых примерах по меньшей мере некоторые из приведенных в качестве примера полевых устройств 104, 106, 108 могут быть интеллектуальными полевыми устройствами, такими как совместимые с промышленными шинами клапаны, исполнительные механизмы, датчики и т.п., и в этом случае интеллектуальные полевые устройства 104, 106, 108 взаимодействуют с RTU 102 через один из модулей ввода-вывода 118 с помощью хорошо известного протокола сетевой шины Foundation Fieldbus через любое проводное или беспроводное средство связи. Разумеется, вместо этого можно было бы использовать другие типы интеллектуальных полевых устройств и протоколов связи. Например, интеллектуальные полевые устройства 104, 106, 108 могли бы быть вместо этого устройствами, совместимыми с Profibus® и/или HART®, которые взаимодействуют с RTU 102 с помощью хорошо известных протоколов связи Profibus® и HART®. В качестве дополнительного или альтернативного варианта, в некоторых примерах полевые устройства 104, 106, 108 могут быть соединены с возможностью связи по локальной беспроводной сети в соответствии с протоколом WirelessHART™. В некоторых таких примерах RTU 102 может передавать информацию и/или данные от хоста 110 системы в интерфейсный модуль WirelessHART™ для связи с локальной беспроводной сетью полевых устройств. Кроме того, в других примерах по меньшей мере некоторые из полевых устройств 104, 106, 108 могут быть не интеллектуальными полевыми устройствами, такими как обычные устройства, рассчитанные на 4-20 миллиампер (мА) или на 0-24 В постоянного тока (Впст), которые взаимодействуют с RTU 102 через соответствующую проводную связь.
31 Хотя на фиг.1 проиллюстрирована приведенная в качестве примера система 100 управления технологическим процессом, в которой может быть реализовано RTU 102, описанное более подробно ниже, способы и устройство, описанные в данном документе, могут, при желании, быть выгодно применены в других системах SCADA и/или системах управления технологическим процессом большей или меньшей сложности (например, содержащих более одного RTU, содержащих другие контроллеры, содержащих больше полевых устройств и т.д.), чем пример, проиллюстрированный на фиг. 1.
32 На фиг. 2 проиллюстрирована приведенная в качестве примера стойка или шасси 200 (аналогично стойке 112 в соответствии с фиг. 1) для реализации приведенного в качестве примера RTU 102 в соответствии с фиг. 1. В некоторых примерах стойка 200 не имеет активных электронных приборов и может монтироваться внутри полевого корпуса, либо непосредственно на панель, либо через рейку DIN. Как показано в проиллюстрированном примере, стойка 200 содержит восемь щелевых разъемов 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208 для приема вплоть до восьми модулей. Кроме того, приведенная в качестве примера стойка 200 содержит два соединителя 210 входного питания, которые обеспечивают питание модулям, вставленным в щелевые разъемы 201-208. Кроме того, приведенная в качестве примера стойка 200 в соответствии с фиг. 2 содержит восемь терминальных блоков 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218 для соединения с возможностью связи с модулями в соответствующих щелевых разъемах из щелевых разъемов 201-208. В некоторых примерах терминальные блоки 211-218 являются раздельными и выполнены с возможностью съема со стойки 200, но, как проиллюстрировано, соединены с соответствующими терминальными щелевыми разъемами, аналогичными щелевым разъемам 201-208, которые должны принимать модули 116, 118, 120.
33 В некоторых примерах стойка 200 содержит объединительную панель (показанную и описанную более подробно ниже в связи с фиг. 3), чтобы обеспечить связь между различными модулями, установленными в разных щелевых разъемах из щелевых разъемов 201-208. В некоторых примерах объединительная панель и соответствующие соединители модулей одинаковы для каждого щелевого разъема, так что любой модуль может быть вставлен в любой щелевой разъем. В некоторых примерах функциональность того или иного модуля определяется его местоположением среди восьми щелевых разъемов 201-208. Например, в некоторых примерах щелевые разъемы 201-208 выполнены в виде четырех дублирующих пар 220, 222, 224, 226 с нечетными пронумерованными щелевыми разъемами (щелевые разъемы № 1, 3, 8 и 7), которые являются дублирующими соседние четные пронумерованные щелевые разъемы (щелевые разъемы № 2, 4, 6 и 8). В некоторых примерах нечетные пронумерованные щелевые разъемы являются активными щелевыми разъемами по умолчанию в дублирующих парах 220, 222, 224, 226, в то время как четные пронумерованные щелевые разъемы являются вспомогательными или резервными щелевыми разъемами по умолчанию, которые становятся активными, если происходит сбой модуля в соответствующем щелевом разъеме. Для целей данного раскрытия изобретения активный щелевой разъем по умолчанию в дублирующей паре щелевых разъемов упоминается в данном документе как первичный щелевой разъем, тогда как вспомогательный щелевой разъем по умолчанию в дублирующей паре упоминается как вторичный щелевой разъем. Таким образом, то, вставлен модуль в первичный щелевой разъем или во вторичный щелевой разъем дублирующей пары щелевых разъемов, может определить функциональность и/или рабочее состояние модуля. Для целей данного раскрытия изобретения модуль, вставленный в первичный щелевой разъем, упоминается как первичный модуль, тогда как дублирующий модуль, вставленный во вторичный щелевой разъем, упоминается как вторичный модуль. Хотя объединительная панель стойки 200 позволяет щелевым разъемам 201-208 быть выполненными в виде дублирующих пар 220, 222, 224, 226, щелевые разъемы 201-208 могут быть альтернативно реализованы без резервирования. То есть в некоторых примерах все восемь щелевых разъемов 201-208 могут содержать восемь различных модулей, все их которых являются активными.
34 Кроме того, в некоторых примерах первый из щелевых разъемов 201 (щелевой разъем № 1) обозначен как основной щелевой разъем для стойки 200. В некоторых таких примерах основной щелевой разъем 201 должен принимать модуль 116 ЦП для направления и управления функциональными возможностями RTU 102 и связи с модулями в других щелевых разъемах 202-208. Как указано выше, в некоторых примерах второй из щелевых разъемов 202 (щелевой разъем № 2) может быть вторичным или вспомогательным щелевым разъемом для первой (или основной) дублирующей пары 220 щелевых разъемов. Таким образом, в некоторых примерах второй щелевой разъем 202 может содержать отдельный модуль 116 ЦП, который может быть активирован в режиме работы с резервированием, если модуль 116 ЦП в первом щелевом разъеме 201 выходит из строя. В качестве альтернативного варианта, в некоторых примерах второй щелевой разъем 202 поддерживает COM-модуль 120 с прямым сообщением с модулем 116 ЦП, вставленным в основной щелевой разъем 201. Кроме того, в некоторых примерах второй щелевой разъем 202 поддерживает использование модуля 118 ввода-вывода (в режиме работы без резервирования). Остальные щелевые разъемы 203-208 (щелевые разъемы № 3-8) аналогичным образом поддерживают либо модули 118 ввода-вывода, либо COM-модули 120, выполненные либо как дублирующие пары, либо в конфигурации без резервирования. Кроме того, в некоторых примерах модуль 116 ЦП также может быть реализован в любых из щелевых разъемов 203-208, не связанных с основной парой 220. Однако в некоторых таких примерах модуль 116 ЦП в щелевых разъемах 203-208 функционирует аналогично модулю 118 ввода-вывода для целей связи в качестве устройства, подчиненного модулю 116 ЦП, в основном щелевом разъеме 201. Соответственно, для целей пояснения модуль ЦП, который размещен в основном щелевом разъеме 201 (щелевом разъеме 202 в режиме работы с резервированием), упоминается в данном документе как основной модуль ЦП, тогда как модуль 116 ЦП, который не размещен в основном щелевом разъеме 201 (или втором щелевом разъеме 202 в режиме работы с резервированием) упоминается в данном документе как модуль ввода-вывода ЦП, поскольку он включает в себя вычислительную мощность модуля ЦП, но функционирует подобно модулю ввода-вывода с целью связи на стойке 200.
35 В дополнение к связи между модулями, вставленными в щелевые разъемы 201-208, в некоторых примерах объединительная панель приведенной в качестве примера стойки 200 обеспечивает связь между щелевыми разъемами 201-208 и терминальными блоками 211-218. Таким образом, модули могут связываться с полевыми устройствами (например, полевыми устройствами 104, 106, 108), соединенными с возможностью связи с конкретными терминальными блоками из терминальных блоков 211-218.
36 Как показано на проиллюстрированном примере, стойка 200 содержит входной соединитель 228 и выходной соединитель 230 (обычно упоминаемые в данном документе как соединители между стойками), которые соединены между собой с возможностью связи посредством объединительной панели стойки 200. В некоторых примерах выходной соединитель 230 первой стойки 200 может быть соединен с входным соединителем 228 второй стойки 200. То есть в некоторых примерах множество стоек 200 могут быть соединены последовательно со связанными с ними объединительными панелями, соединенными между собой с возможностью связи, тем самым обеспечивая модулям на любой из стоек взаимодействие друг с другом. В контексте данного документа, две или более стоек 200, соединенные между собой с возможностью связи через входные и выходные соединители 228, 230, совместно упоминаются в данном документе как панель. В некоторых примерах один основной модуль ЦП управляет работой и функционированием всех модулей, вставленных в панель, независимо от конкретной стойки 200, в которую вставлен модуль. То есть в некоторых примерах модуль 116 ЦП, установленный в основном щелевом разъеме 201 стойки 200, тем не менее может функционировать как модуль ввода-вывода ЦП, который является подчиненным основному модулю ЦП, установленному в основном щелевом разъеме 201 другой стойки 200, соединенной с первой стойкой. В некоторых примерах то, какой модуль ЦП функционирует как основной модуль ЦП для всей панели, определяется на основании относительного размещения стоек, соединенных между собой для образования панели с множеством стоек, как будет объяснено более подробно ниже в связи с фиг. 8.
37 В некоторых примерах каждый из входных соединителей 210 питания содержит два положительных токовых вывода и два обычных токовых вывода. Таким образом, входные соединители 210 питания позволяют использовать резервные источники питания и возможность последовательного подключения средств питания для распределения мощности на другие устройства. В некоторых примерах на стойке (или терминальном блоке питания) для источников питания предусмотрены управление диодом и защита от полярности.
38 На фиг. 3 проиллюстрирована схема приведенной в качестве примера объединительной панели 300, соединяющей между собой с возможностью связи каждый из щелевых разъемов 201-208 приведенной в качестве примера стойки 200 в соответствии с фиг. 2. Как проиллюстрировано на фиг. 3, объединительная панель 300 обеспечивает локальную высокоскоростную последовательную (HSS) шину 302, которая является внутренней для стойки 200 (то есть локальная HSS шина 302 не проходит через входные и выходные соединители 228, 230 к другим подключенным стойкам). В некоторых примерах локальная HSS шина 302 представляет собой высокоскоростную полнодуплексную последовательную коммуникационную шину между каждым из щелевых разъемов 201-208, подключенных к объединительной панели 300. Локальная HSS шина 302 обеспечивает выделенный высокоскоростной путь от основного модуля ЦП (модуля 116 ЦП, вставленного в основной щелевой разъем 201) и всех других модулей на стойке 200 (включая другие модули 116 ЦП (в качестве модулей ввода-вывода ЦП), модулей 118 ввода-вывода и/или COM-модулей 120). Высокоскоростная связь, доступная через локальную HSS шину 302, позволяет реализовать расширенные порты связи и/или использовать последовательные модули ввода-вывода. В некоторых примерах при нормальной работе (например, когда в режиме работы с резервированием не произошло аварийного переключения на вторичный модуль) модуль 116 ЦП в основном щелевом разъеме 1 является ведущим локальной HSS шины 302. В некоторых таких примерах основной модуль ЦП запрашивает состояние ожидающих запросов через локальную HSS шину 302.
39 В дополнение к локальной HSS шине 302 приведенная в качестве примера объединительная панель 300 содержит три другие коммуникационные шины, включая шину 304 ввода-вывода, шину 306 информации, настройки и диагностики (ISD), а также шину 308 обслуживания и передачи (MPT). В отличие от локальной HSS шины 302, каждая из шины 304 ввода-вывода, шины 306 ISD и шины 308 MPT соединяется с входными и выходными соединителями 228, 230 так, что каждая из указанных шин может проходить через множество стоек 200, соединенных последовательно. Соответственно, шина 304 ввода-вывода, шина 306 ISD и шина 308 MPT в совокупности упоминаются в данном документе как коммуникационные шины между стойками.
40 В некоторых примерах шину 304 ввода-вывода используют для передачи динамических данных ввода и вывода, упомянутых в данном документе как данные ввода-вывода. В контексте данного документа, данные ввода-вывода соответствуют управляющим сигналам, посылаемым полевым устройствам 104, 106, 108 и/или обратной связи, получаемой от полевых устройств 104, 106, 108, связанных с работой системы 100 управления и управлением системой управления. Передача данных ввода-вывода часто критична по времени, имея необходимость в обновлениях в режиме реального времени или, по существу, в режиме реального времени. Соответственно, в некоторых примерах шина 304 ввода-вывода предназначена исключительно для передачи данных ввода-вывода, тогда как все другие типы передачи данных (обсуждаемые ниже) осуществляются с помощью других типов шин. Это увеличивает вероятность того, что всегда будет достаточная пропускная способность для обновления данных в режиме реального времени или, по существу, в режиме реального времени. В некоторых примерах шину 304 ввода-вывода могут использовать для передачи запросов о состоянии от каждого модуля, а не вместо локальной HSS шины или в дополнение к локальной HSS шине 302, как описано выше.
41 В некоторых примерах шина 304 ввода-вывода представляет собой высокоскоростную (например, 4 мегабит в секунду или выше) шину дифференциальной сигнализации низкого напряжения (LVDS). В некоторых примерах шину 304 ввода-вывода используют в полнодуплексном режиме. Таким образом, когда основной модуль ЦП получает сообщение от модуля, основной модуль ЦП может одновременно выполнять запись на другой модуль. В некоторых примерах этот метод может включать в себя реализацию архитектуры типа множественного доступа с временным разделением (МДВР) для дальнейшего повышения эффективности шины 304. В некоторых примерах, в то время как основной модуль ЦП взаимодействует с модулем, любой другой модуль на шине 304 ввода-вывода может прослушивать и выборочно использовать динамические данные без вмешательства основного модуля ЦП.
42 В некоторых примерах передача данных из модуля инициируется кратким запросом от основного модуля ЦП. В некоторых таких примерах конкретный контент передачи данных определяется при запуске (или при изменении конфигурации) с помощью шины 306 ISD для выбора динамических параметров, подлежащих передаче. Формат передачи данных может включать в себя адрес стойки (например, соответствующий местоположению стойки 200, когда последовательно соединено множество стоек), адрес модуля (например, соответствующий местоположению щелевого разъема модуля внутри стойки 200), состояние модуля, указание количества отправляемых пакетов, множество пакетов параметров/данных и контроль с использованием циклического избыточного кода (CRC). В некоторых примерах каждый пакет параметров/данных содержит восемь байтов, в том числе три - для идентификации параметров, один - для типа данных и четыре байта данных. Таким образом, числу с плавающей точкой двойной точности потребовалось бы два пакета.
43 В проиллюстрированном примере в соответствии с фиг. 3, шину 306 ISD используют для передачи информации, которая не является детерминировано критической по времени, включая данные конфигурации или настройки, диагностические данные, данные информации о продукте, архивные данные и/или другие типы данных, отличных от данных в режиме реального времени. В контексте данного документа данные конфигурации или настройки соответствуют данным, связанным с чтением и записью параметров конфигурации наряду с настройкой и/или просмотром назначений для передач по шине 304 ввода-вывода. В контексте данного документа диагностические данные соответствуют данным, связанным с просмотром журналов технического обслуживания и извлечению информации о тревоге и/или событии, когда запрашивается байт статуса передачи по шине 304 ввода-вывода. В контексте данного документа данные информации о продукте соответствуют заранее определенным и/или специальным производственным данным, связанным с модулями и/или подключенными полевыми устройствами, таким как, например, тип модуля, номер детали, дата изготовления, номер версии (например, версии аппаратного обеспечения и/или версия микропрограммного обеспечения), настройки продукта, описание функций и т.д. В контексте данного документа архивные данные соответствуют информации, хранящейся во внутренней базе данных модуля, включая назначение параметров и краткосрочных журналов хронологической регистрации событий, включая текущий статус (например, аварийные сигналы уровня модуля, частота ошибок связи, загрузка и т.д.).
44 В некоторых примерах шина 306 ISD представляет собой высокоскоростную (например, 4 мегабит в секунду или выше) шину дифференциальной сигнализации низкого напряжения (LVDS). В некоторых примерах шина 306 ISD представляет собой высокоскоростную шину RS485. Поскольку данные, переданные по шине 306 ISD, не являются детерминировано критическими по времени, в некоторых примерах шину 306 ISD используют в полудуплексном режиме, причем передачи данных происходят периодически (а не непрерывно и/или, по существу, в режиме реального времени). В некоторых примерах шина 306 ISD представляет собой шину запроса/ответа с запросом, посылаемым каждому модулю и содержащим адрес модуля, который определяется местоположением стойки (в пределах последовательности из множества стоек) и местоположением щелевого разъема модуля в пределах соответствующей стойки.
45 В проиллюстрированном примере в соответствии с фиг. 3, шину 308 MPT используют для передачи данных технического обслуживания, соответствующих передаче обновлений микропрограммного обеспечения и извлечению журналов регистрации операций по техническому обслуживанию. В некоторых примерах обновления микропрограммного обеспечения достигаются путем хранения самого последнего микропрограммного обеспечения всех типов модулей в файловой системе ЦП. В некоторых примерах обновления микропрограммного обеспечения модуля могут быть выполнены по мере необходимости без удаления модуля и без изменения скоростей обновления ввода-вывода, поскольку они предоставляются по отдельной шине. Кроме того, иллюстрированный пример позволяет удалять обновления и автоматически обновлять восстановительные/запасные модули, вставленные для замены ранее использованных модулей.
46 В качестве дополнительного или альтернативного варианта, шину 308 MPT используют для передачи транзитных данных, соответствующих данным, переданным прямо посредством (например, без вмешательства) основного модуля ЦП между хостом 110 системы и модулем в одном из других щелевых разъемов. Таким образом, оператор или другой персонал, удаленно находящийся на хосте 110 системы (или локально подключенный через отдельный ЦП), может воспользоваться преимуществами специфических для модулей инструментов, включая, например, инструменты настройки и диагностики WirelessHART, распределенные сетевые инструменты RTU (dRTU) и/или инструменты системы управления активами (AMS), которые напрямую взаимодействуют с тем или иным модулем. В некоторых примерах передача транзитных данных может включать в себя передачу данных непосредственно между хостом 110 системы и тем или иным полевым устройством (например, с использованием HART или WirelessHART). В некоторых примерах передача этих транзитных данных может быть реализована синхронно со сканированием линий ввода-вывода, поскольку она выполняется на отдельных шинах. В качестве дополнительного или альтернативного варианта, шину 308 MPT могут использовать для прямой связи с инструментами визуализации сети для улучшения инструментов настройки сети и мониторинга сети.
47 В некоторых примерах шина 308 MPT представляет собой высокоскоростную (например, 4 мегабит в секунду или выше) шину дифференциальной сигнализации низкого напряжения (LVDS). В некоторых примерах шина 308 MPT представляет собой высокоскоростную шину RS485. В некоторых примерах шину 308 MPT используют в полудуплексном режиме, причем передачи данных происходят периодически (например, по мере необходимости, а не непрерывно и/или, по существу, в режиме реального времени).
48 Одним из преимуществ наличия отдельных коммуникационных шин, как описано выше, является то, что шина 306 ISD и шина 308 MPT обеспечивают связь, не нарушая и иным образом не препятствуя сканированию операций ввода-вывода, осуществляемых по шине 304 ввода-вывода, которые часто являются наиболее зависимые по времени критическими передачами данных. То есть одно из назначений шины 306 ISD и шины 308 MPT заключается в том, чтобы держать неинтенсивный трафик подальше от шины 304 ввода-вывода, чтобы обеспечить достаточную пропускную способность для увеличения времени сканирования обновлений ввода-вывода. Таким образом, в некоторых примерах разделение конкретных типов данных, передаваемых по каждой из шины 306 ISD и шины 308 MPT, может отличаться от того, что описано выше. Кроме того, в некоторых примерах может быть только одна шина, отличная от шины 304 ввода-вывода, которая обслуживает все передачи данных как в случае шины 306 ISD, так и в случае шины 308 MPT, описанных выше. В других примерах может быть более трех коммуникационных шин между стойками.
49 В некоторых примерах любая из коммуникационных шин между стойками (например, шина 304 ввода-вывода, шина 306 ISD и шина 308 MPT) может выступать в качестве шины переключения при отказе для одной из других шин. Например, если выходит из строя шина 306 ISD, шина 308 MPT может брать на себя передачу данных, предназначенную для шины ISD в обычных операциях. Аналогичным образом, если выходит из строя шина 304 ввода-вывода, шина 306 ISD и/или шина 308 MPT могут использоваться для передачи данных ввода-вывода, обычно передаваемых по шине 304 ввода-вывода. Подобным образом, хотя шина 304 ввода-вывода предназначена исключительно для передачи данных ввода-вывода, в некоторых примерах шина 304 ввода-вывода может, по мере необходимости, передавать информацию, не связанную с обновлениями ввода-вывода.
50 Как показано в проиллюстрированном примере в соответствии с фиг. 3, в дополнение к различным коммуникационным шинам (например, локальной HSS шине 302, шине 304 ввода-вывода, шине 306 ISD и шине 308 MPT) объединительная панель 300 содержит шину 310 питания для распределения подводимого питания (от входных соединителей 210 питания на фиг. 2) на модули, вставленные в каждый из щелевых разъемов 201-208. В некоторых примерах подводимое питание колеблется от примерно 9 В постоянного тока до 36 В постоянного тока. В некоторых примерах объединительная панель 300 содержит множество положительных и общих штыревых разъемов в каждом щелевом разъеме для того, чтобы справляться с токами короткого замыкания и/или уменьшать полное сопротивление соединения. В некоторых примерах соединители в каждом из щелевых разъемов 201-208 и/или соответствующие соединители на модулях, которые должны быть вставлены в них, выполнены с возможностью установления соединения питания перед установлением сигнального соединения (например, на основании разных длин контактных разъемов), чтобы обеспечить горячее подключение модуля. В связи с этим, как проиллюстрировано на фиг. 3, приведенная в качестве примера объединительная панель 300 содержит шину 312 прерываний, которая является одной сигнальной шиной, которая подает сигнал (прерывание) на основной модуль 116 ЦП, когда модуль подключен при подаче питания. В качестве дополнительного или альтернативного варианта, в некоторых примерах сигнал прерывания также генерируется и передается через шину 312 прерываний, когда модуль удаляется из щелевого разъема при подаче питания. В некоторых примерах прерывание для удаления запускается на основании механического замка на модуле, который пользователь нажимает перед удалением модуля. Как показано в проиллюстрированном примере, шина 312 прерываний проходит через входные и выходные соединители 228, 230 стойки 200, так что сигнал прерывания может передаваться на основной модуль ЦП на стойке 200, отличной от стойки, на которой устанавливается модуль.
51 В некоторых примерах объединительная панель 300 обеспечивает связь модуля с модулем между резервными модулями, установленными в дублирующих парах 220, 222, 224, 226 щелевых разъемов 201-208 посредством межмодульной линии 314. В некоторых примерах такие передачи данных включают сигнал состояния, указывающий то, имеет ли управление (например, является активным) модуль в первичном щелевом разъеме (нечетном пронумерованном щелевом разъеме в проиллюстрированном примере) или вторичном щелевом разъеме (четном пронумерованном щелевом разъеме). В некоторых примерах значение «1» в строке состояния указывает на то, что первичный модуль имеет управление, а значение «0» указывает на то, что вторичный модуль имеет управление. В качестве дополнительного или альтернативного варианта, в некоторых примерах межмодульная линия 314 объединительной панели 300 реализована как соединение универсальной последовательной шины (USB), которое позволяет поддерживать синхронизацию резервных модулей. То есть в некоторых примерах динамические переменные и база данных модулей синхронизируются с помощью соединения USB. Кроме того, в некоторых примерах соединение USB используют для сравнения значений ввода-вывода дублирующей пары модулей, по существу, в режиме реального времени для обнаружения отклонений и/или предупреждения об отклонениях. Кроме того, вторичный модуль (например, резервный модуль во вторичном щелевом разъеме) может использовать соединение USB для контроля первичного модуля, чтобы определить, произошел ли сбой в работе первичного модуля и необходимо ли переключение.
52 Хотя это и не представлено на фиг. 3, в некоторых примерах объединительная панель 300 также обеспечивает связь между щелевыми разъемами 201-208, которые содержат модули, и соответствующими терминальными щелевыми разъемами, к которым могут быть подключены терминальные блоки 211-218.
53 На фиг. 4 проиллюстрирована схема приведенного в качестве примера устройства штыревого соединителя, связанного со щелевым разъемом 400 на приведенной в качестве примера стойке 200 в соответствии с фиг. 2. В некоторых примерах щелевой разъем 400 представляет собой устройство штыревого соединителя для каждого из щелевых разъемов 201-208 стойки 200 в соответствии с фиг. 2. То есть в некоторых примерах устройство штыревого соединителя каждого щелевого разъема на стойке 200 выполняют идентично каждому другому щелевому разъему, так что любой модуль может быть вставлен в любой щелевой разъем. Как показано в проиллюстрированном примере, щелевой разъем 400 содержит соединители 402 питания, сигнальные соединители 404 и терминальные соединители 406. Соединители 402 питания электрически соединяют вставленный модуль с шиной 310 питания объединительной панели 300, которая электрически соединена с входными соединителями 210 питания, которые обеспечивают подачу питания на стойку 200. Сигнальные соединители 404 содержат интерфейс между вставленным модулем и локальной HSS шиной 302, коммуникационными шинами 304, 306, 308 между стойками, шиной 312 прерываний, а также межмодульной линией 314 между дублирующими парами щелевых разъемов. Кроме того, сигнальные соединители 404 содержат штыревые соединители для щелевых разъемов и крепления стойки, так что вставленный модуль может автоматически определять свое местоположение на стойке и размещение стойки в пределах панели с множеством стоек, как описано более подробно ниже в связи с фиг. 10 и 11. Терминальные соединители 406 соединяют с возможностью связи вставленный модуль с соответствующим из терминальных блоков 211-218 для связи с соответствующими полевыми устройствами, подключенными к нему.
54 На фиг. 5 проиллюстрирована схема приведенных в качестве примера путей прохождения сигнала между штыревыми соединителями различных щелевых разъемов в пределах приведенной в качестве примера стойки 200 в соответствии с фиг. 2 при соединении с резервными источниками 502, 504 питания контроллера и резервными источниками 506, 508 промысловой мощности. В некоторых примерах первые источники 502, 506 питания контроллера и промысловой мощности электрически соединены с первым из входных соединителей 210 питания стойки 200, в то время как вторые источники 504, 508 питания контроллера и промысловой мощности электрически соединены со вторым из входных соединителей 210 питания. Резервирование между первым и вторым источниками 502, 504 питания контроллера осуществляется посредством реализации логической схемы диод-ИЛИ, как проиллюстрировано на фиг. 5, так что источник питания контроллера с потенциалом более высокого напряжения будет первичным или активным источником питания. Если первичный источник питания выходит из строя таким образом, что потенциал напряжения падает ниже потенциала, обеспечиваемого другим источником питания, другой источник питания включается автоматически. Аналогичным образом, резервирование между первым и вторым источниками 506, 508 промысловой мощности обеспечивается на основании логической схемы диод-ИЛИ.
55 Как показано в проиллюстрированном примере, положительный вход питания от каждого из источников 506, 508 промысловой мощности электрически соединен с линией 510 промысловой мощности на объединительной панели 300, которая взаимодействует со штыревым соединителем на каждом из щелевых разъемов 201-208 (щелевые разъемы от третьего до шестого 203-206 для ясности были опущены). Аналогичным образом, в проиллюстрированном примере положительный вход питания от каждого из источников 502, 504 питания контроллера электрически соединен с линией 512 питания контроллера на объединительной панели 300, которая взаимодействует со штыревым соединителем на каждом из щелевых разъемов 201-208. Отрицательные входы питания контроллера и источники 502, 504, 506, 508 питания электрически соединены с общей линией 514 на объединительной панели 300, которая взаимодействует со штыревыми соединителями на каждом из щелевых разъемов 201-208 и заземлена на стойке 200. В проиллюстрированных примерах каждая линия 510 промысловой мощности, линия 512 питания контроллера и общая линия 514 связаны с шиной 310 питания объединительной панели 300, проиллюстрированной на фиг. 3, которая распределяет питание на модули, установленные в щелевых разъемах 201-208. Кроме того, в некоторых примерах шина 310 питания объединительной панели 300 содержит линию 516 объединительной панели на 3,3 В, которая взаимодействует со штыревым соединителем на каждом из щелевых разъемов 201-208. В дополнение к линиям 510, 512, 514, 516, связанным с шиной 310 питания, в некоторых примерах, как проиллюстрировано на фиг. 5, каждый входной соединитель 210 питания содержит кнопочный элемент питания 518, который электрически соединен с резервной линией 520 ОЗУ на объединительной панели 300, которая взаимодействует с другим штыревым соединителем на каждом из щелевых разъемов 201-208.
56 Как показано в проиллюстрированном примере, стойка 200 содержит линию 522 связи на объединительной панели 300, которая взаимодействует с множеством различных штыревых соединителей на каждом из щелевых разъемов 201-208. Линия 522 связи связана с коммуникационными шинами 302, 304, 306, 308 объединительной панели, описанными выше в связи с фиг. 3. В некоторых примерах линия 522 связи содержит четыре порта, соответствующих каждой из коммуникационных шин между стойками (например, шине 304 ввода-вывода, шине 306 ISD и шине 308 MPT), а также локальной HSS шине 302. В некоторых примерах линия 522 связи реализована с использованием RS485/422. В некоторых примерах линия 522 связи реализована с использованием LVDS.
57 Как проиллюстрировано на фиг. 5, приведенная в качестве примера стойка 200 также содержит линию 524 прерывания на объединительной панели 300, которая взаимодействует с тремя различными штыревыми соединителями на каждом из щелевых разъемов 201-208. Линия 524 прерывания связана с шиной 312 прерывания. В некоторых примерах один штыревой соединитель предназначен для сигнала прерывания (который, например, генерируется, когда модуль вставлен или удален из щелевого разъема под напряжением), второй штыревой соединитель предназначен для сигнала сброса (например, для обозначения сброса настроек, когда модуль удален), а третий штыревой соединитель предназначен для сигнала синхронизации (например, для обозначения синхронизации недавно вставленного модуля).
58 Кроме того, приведенная в качестве примера стойка 200, показанная на проиллюстрированном примере в соответствии с фиг. 5, содержит линию 526 крепления стойки, сопрягаемую с тремя штыревыми соединителями, связанными с каждым из щелевых разъемов 201-208. В некоторых примерах линия 526 крепления стойки является типовой для путей прохождения сигнала, используемых для идентификации размещения стойки 200 при последовательном соединении с другими стойками. Например, как проиллюстрировано на фиг. 5, приведенная в качестве примера стойка 200 соединена на выходном соединителе 230 с входным соединителем 228 второй стойки 528. Таким образом, расположение штыревых соединителей и связанных с ними путей прохождения сигнала в пределах линии 526 крепления стойки служит для идентификации относительного местоположения левой стойки 200 по отношению к правой стойке 528 в проиллюстрированном примере. Кроме того, в некоторых примерах каждый щелевой разъем 201-208 связан с тремя дополнительными штыревыми соединителями 530, используемыми для крепления щелевых разъемов, чтобы однозначно идентифицировать местоположение или количество каждого щелевого разъема в той или иной стойке. Таким образом, конкретное расположение модуля, вставленного в любой щелевой разъем любой стойки, может быть однозначно идентифицировано и, следовательно, автоматически адресовано без крепления вручную или конфигурации. Более подробная информация относительно крепления стоек и щелевых разъемов приведена ниже в связи с фиг. 10 и 11.
59 Как показано в проиллюстрированном примере, каждая из линии 510 промысловой мощности, линии 512 питания контроллера, общей линии 514, линии 516 объединительной панели в 3,3 В, линии 522 связи, линии 524 прерывания и линии 526 крепления стойки сопрягается с соответствующими штыревыми соединителями, связанными с каждым из щелевых разъемов 201-208, и проходит через входные и выходные соединители 228, 230 стойки 200. В результате, когда вторая стойка (например, стойка 528, проиллюстрированная на фиг. 5), соединена с возможностью связи с первой стойкой 200 (для образования панели с множеством стоек), сигналы, передаваемые по линиям, проходят через все стойки (и связанные с ними щелевые разъемы), соединенные последовательно. В некоторых примерах входной соединитель 228 первой стойки 200 соединен с первым разъемом 532 терминатора, в то время как выходной соединитель 230 второй стойки 528 соединен со вторым разъемом 534 терминатора. Разъемы 532, 534 терминатора защищают открытые входные и выходные соединители 228, 230 на каждом конце ряда взаимосвязанных стоек. Кроме того, в некоторых примерах каждый из разъемов 532, 534 терминатора содержит резистор 536 (например, резистор на 100 Ом), который предназначен для выведения на зажимы каждого конца линии 522 связи, проходящей через всю панель с множеством стоек 200, 528. Как отмечено выше, в некоторых примерах только коммуникационные шины 304, 306, 308 между стойками проходят через входные и выходные соединители 228, 230. Таким образом, хотя линия 522 связи описана выше как содержащая локальную HSS шину 302, локальная HSS шина 302 выводится на зажимы отдельно и остается локальной для каждой конкретной стойки.
60 В некоторых примерах стойка 200 содержит межмодульную линию 538 на объединительной панели, которая взаимодействует с тремя штыревыми соединителями первого щелевого разъема 201 с тремя штыревыми соединителями второго щелевого разъема 202. В проиллюстрированном примере межмодульная линия 538 является типовой для канала связи для межмодульной линии 314, проиллюстрированной на фиг. 3. Как проиллюстрировано, в отличие от других линий 512, 514, 516, 522, 524, 526, рассмотренных выше, межмодульная линия 538 не проходит через входные и выходные соединители 228, 230 стойки 200. Кроме того, для каждой дублирующей пары щелевых разъемов предусмотрена отдельная межмодульная линия 538. То есть, как показано в проиллюстрированном примере, первые два щелевых разъема 201, 202 соединены с возможностью связи через объединительную панель 300 по соответствующей межмодульной линии 538, тогда как последние два щелевых разъема 207, 208 стойки 200 соединены с возможностью связи по отдельной соответствующей межмодульной линии 538.
61 В дополнение к коммуникационным шинам и различным путям прохождения сигнала, описанным выше в связи со схемой на фиг. 5, каждый из щелевых разъемов 201-208 содержит оконечный соединитель 540 модуля, связанный с соответствующим полевым оконечным соединителем 542. В проиллюстрированном примере оконечный соединитель 540 модуля содержит штыревые соединители, соответствующие клеммам 406 на фиг. 4, которые электрически соединены через объединительную панель 300 со штыревыми соединителями, которые взаимодействуют с клеммной колодкой (например, клеммными колодками 211-218 по фиг. 2), соединенными с полевым оконечным соединителем 542. В некоторых примерах каждый из оконечного соединителя 540 модуля и полевого оконечного соединителя 542 содержит 30 штыревых соединителей в схеме 3×10. В других примерах, как проиллюстрировано на фиг. 4, штыревые соединители могут быть расположены в схеме 2×15. Линия 544, проиллюстрированная на фиг. 5, представляет собой соединение пар «один к одному» соответствующих штыревых соединителей на каждом из оконечных соединителей 540 модуля и полевых оконечных соединителей 542.
62 Хотя некоторые из различных путей связи, предусмотренных через объединительную панель 300 приведенной в качестве примера стойки 200, были показаны и описаны в связи с фиг. 5, альтернативно могут быть реализованы и другие схемы. Например, другая схема штыревых соединителей и/или количество используемых штырей могут отличаться от показанного. Таким образом, хотя приведенная в качестве примера схема контактных соединителей, проиллюстрированная на фиг. 4, содержит две линии штыревых соединителей, приведенные в качестве примера штыревые соединители на фиг. 5 расположены рядами по три. Кроме того, хотя пути связи представлены на фиг. 5 с отдельными линиями, любая из линий в проиллюстрированном примере может представлять шины с множеством различных путей прохождения сигнала, так что изображенное на фиг. 5 следует понимать как упрощение с целью объяснения.
63 На фиг. 6 проиллюстрирован приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU 102 в соответствии с фиг. 1 с использованием одной стойки 200 в соответствии с фиг. 2. В проиллюстрированном примере терминальные блоки 211-218 не показаны с целью ясности (в некоторых примерах терминальные блоки могут быть не видны, поскольку находятся под защитным покрытием). В проиллюстрированном примере стойка 200 выполнена с возможностью режима работы с резервированием с модулями того же типа в каждой из дублирующих пар 220, 222, 224, 226 щелевых разъемов. В частности, ведущая пара 220 (соответствующая щелевым разъемам 1 и 2) на стойке содержит модули 116 ЦП. Как описано выше, в некоторых примерах модуль 116 ЦП в первом щелевом разъеме представляет собой основной модуль ЦП, который управляет стойкой 200. В проиллюстрированном примере модуль 116 ЦП во втором щелевом разъеме представляет собой резервный или вторичный модуль ЦП для основного модуля ЦП.
64 Как показано в проиллюстрированном примере, модули 116 ЦП содержат внешний порт 602 USB и порт 604 Ethernet для обеспечения связи и/или взаимодействия с внешними компонентами и/или другими модулями ЦП в других стойках, как будет описано более подробно ниже. В некоторых примерах модули 116 ЦП могут иметь более одного порта 602 USB и/или более одного порта 604 Ethernet. Хотя это не представлено на фиг. 6, в некоторых примерах либо модули 118 ввода-вывода, либо COM-модули 120 могут также иметь порты USB и/или порты Ethernet, аналогичные модулям 116 ЦП. Кроме того, в некоторых примерах любой из модулей может иметь другие типы внешних коммуникационных портов, таких как, например, антенные штекерные соединители для беспроводных модулей ввода-вывода.
65 Модули в каждом из щелевых разъемов с 3 по 8 проиллюстрированного примера могут быть любыми из модулей 116 ЦП, модулей 118 ввода-вывода или COM-модулей 120. Однако в проиллюстрированном примере на фиг. 6 каждый из щелевых разъемов с 3 по 8 содержит модуль 118 ввода-вывода. С целью пояснения на передней панели каждого модуля 118 ввода-вывода показаны символы для обозначения различных типов модулей (например, аналоговый модуль ввода-вывода, дискретный модуль ввода-вывода, комбинированный аналоговый/дискретный модуль, модуль дискретного ввода высокой плотности, последовательный модуль ввода-вывода, модуль RTD и т.д.). Как показано в проиллюстрированном примере, модуль того же типа находится в обоих щелевых разъемах, соответствующих тем же самых дублирующим парам 222, 224, 226, чтобы реализовать режим работы с резервированием. То есть щелевые разъемы 3 и 4 (вторая дублирующая пара 224) содержат модуль того же типа, который отличается от типа модуля, вставленного в щелевые разъемы 5 и 6 (третья дублирующая пара 224), которая отличается от типа модуля, вставленного в щелевые разъемы 7 и 8 (четвертая дублирующая пара 224). Как и в случае модулей 116 ЦП, в некоторых примерах модули 118 ввода-вывода, вставленные в нечетные пронумерованные щелевые разъемы (например, щелевые разъемы 3, 5 и 7), являются первичными модулями в режиме работы с резервированием, тогда как модули 118 ввода-вывода, вставленные в четные пронумерованные щелевые разъемы (например, 4, 6 и 8), являются вторичными модулями, обеспечивающими резервное копирование в режиме работы с резервированием в первичный модуль в соответствующих дублирующих парах 222, 224, 226.
66 На фиг. 7 проиллюстрирован еще один приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU 102 в соответствии с фиг. 1 с использованием одной стойки 200 в соответствии с фиг. 2 в режиме работы без резервирования. В отличие от приведенного в качестве примера варианта реализации, проиллюстрированного на фиг. 6, приведенная в качестве примера стойка 200, проиллюстрированная на фиг. 7, содержит различные типы модулей, вставленных в соответствующие дублирующие пары 220, 222, 224, 226 щелевых разъемов. То есть, хотя модуль в щелевом разъеме 2 является таким же, как модуль в щелевом разъеме 3, в проиллюстрированном примере они не обеспечивают резервирование, поскольку они вставлены в разные дублирующие пары щелевых разъемов. Кроме того, хотя модули в щелевых разъемах 7 и 8 (соответствующие четвертой дублирующей паре 226) одинаковы, в проиллюстрированном примере они не являются резервными, поскольку они выполнены с возможностью раздельного функционирования. То есть, даже в случае, когда модули одного и того же типа вставляются в соседние щелевые разъемы, соответствующие дублирующей паре, они могут быть резервными только при условии, что они выполнены с возможностью функционирования как таковые. В некоторых примерах резервирование может автоматически приниматься, когда соседние щелевые разъемы, соответствующие дублирующей паре, включают модуль одного и того же типа для облегчения эффективной конфигурации модулей. В некоторых примерах некоторые из дублирующих пар щелевых разъемов внутри стойке 200 могут быть выполнены с возможностью функционирования в режиме работы с резервированием, тогда как другие пары щелевых разъемов функционируют в режиме работы без резервирования.
67 На фиг. 8 проиллюстрирован еще один приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU 102 в соответствии с фиг. 1 с использованием панели 800 с множеством стоек 200, описанных выше, в связи с фиг. 2. Как описано выше, панель в данном случае используется для обозначения двух или более стоек 200, соединенных между собой с возможностью связи через входные и выходные соединители 228, 230. Приведенная в качестве примера панель 800 содержит первую стойку 802, вторую стойку 804, третью стойку 806 и четвертую стойку 808. В некоторых примерах стойка, которая не подключена к каким-либо другим стойкам на своем входном соединителе 228 (например, первая стойка 802 на фиг. 8), обозначена в данном случае как основная или базовая стойка для панели. Любая стойка, которая соединена с возможностью связи с выходным соединителем 230 базовой стойки, обозначена в данном случае как стойка расширения. Хотя показано, что приведенная в качестве примера панель 800 ориентирована по горизонтали, панель 800 может быть ориентирована в другом направлении (например, вертикально вверх или вертикально вниз) по необходимости, исходя из пространства, доступного в пределах раскрытия поля, и/или по любой другой причине. В некоторых примерах стойки 200 панели 800 смонтированы на месте с помощью реек DIN.
68 Как показано в проиллюстрированном примере, модуль 116 ЦП вставлен в первый щелевой разъем каждой стойки 802, 804, 806, 808, соответствующий щелевым разъемам 1, 9, 17 и 25 панели 800. Дополнительный модуль 116 ЦП вставлен в щелевой разъем 16 панели 800 (соответствующий щелевому разъему 8 второй стойки 804). В некоторых примерах модуль 116 ЦП в щелевом разъеме 1 базовой стойки 802 автоматически назначается в качестве основного модуля 810 ЦП для всей панели 800. В результате этого в примере, проиллюстрированном на фиг. 8, все другие модули 116 ЦП (в щелевых разъемах 9, 16, 17 и 25 панели 800) являются модулями 812 ввода-вывода ЦП, которые функционируют как устройства, подчиненные основному модулю 810 ЦП в первой (базовой или основной) стойке 802. Однако основной модуль 810 ЦП на первой стойке 802 панели 800 не имеет прямого доступа к локальной HSS шине 302 на рейках 804, 806, 808 расширения и, таким образом, не может управлять локальными (специфичными для стойки) связями по локальной HSS шине 302. Соответственно, в некоторых примерах, в то время как модули 812 ввода-вывода ЦП в щелевых разъемах 9, 17 и 25 панели 800 являются подчиненными основному модулю ЦП в щелевом разъеме 1 панели 800 по отношению к коммуникационным шинам между стойками (шине 304 ввода-вывода, шине 306 ISD и шине 308 MPT), модули 812 ввода-вывода ЦП в щелевых разъемах 9, 17 и 25, тем не менее, функционируют как ведущие по отношению к локальной HSS шине 302 на соответствующих стойках 804, 806, 808 расширения. Использование модулей ввода-вывода ЦП в этой функции обеспечивает прямую высокоскоростную связь с каждым модулем на соответствующей стойке, включая, например, передачу переменных ввода-вывода для локального использования на стойке без ограничения высокоскоростных обновлений динамических переменных через шину 304 ввода-вывода (управляемую основным процессором 810 ЦП в первой стойке), которая охватывает всю панель 800. В противоположность этому, модуль 812 ввода-вывода ЦП, установленный в щелевом разъеме 16 панели 800 (щелевом разъеме 8 второй стойки 804), является подчиненным основному модулю 812 ЦП в первой стойке 802 по отношению к коммуникационным шинам между стойками и подчиненным модулю 812 ввода-вывода ЦП, установленному в щелевом разъеме 9 панели 800 по отношению к локальной HSS шине 304 на второй стойке 802 панели 800.
69 Использование модулей 812 ввода-вывода ЦП в дополнение к основному модулю 810 ЦП на панели, как показано в проиллюстрированном примере на фиг. 8, может значительно увеличить вычислительную мощность панели. Кроме того, в некоторых примерах модули ввода-вывода ЦП могут использоваться для обеспечения быстрой функции регистрации, не обременяя при этом основной модуль ЦП. Например, модули ввода-вывода ЦП могут контролировать шину 304 ввода-вывода в отношении данных и быстро регистрировать любую точку данных ввода-вывода в системе управления независимо от основного модуля ЦП. Кроме того, такие зарегистрированные данные могут быть получены с помощью порта 604 Ethernet, встроенного в модуль 812 ввода-вывода ЦП, чтобы не влиять на производительность основной системы.
70 Еще одним преимуществом использования модулей 812 ввода-вывода ЦП является реализация распределенных баз данных. В некоторых примерах база данных модулей 812 ввода-вывода ЦП может быть синхронизирована и считываться с помощью коммуникационных шин между стойками, чтобы обеспечить гораздо большую базу данных, чем это было бы возможно только с единственным модулем 116 ЦП (то есть с основным модулем 810 ЦП). В некоторых таких примерах шина 306 ISD используется для синхронизации базы данных, а шина 308 MPT используется для считывания базы данных с хоста (например, хоста 110 системы в соответствии с фиг. 1).
71 На фиг. 9 проиллюстрирован еще один приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU 102 в соответствии с фиг. 1 с использованием панели 900 с четырьмя стойками, последовательно соединенными между собой с возможностью связи. Четыре стойки включают базовую стойку 902 и три стойки 904, 906, 908 расширения. Приведенная в качестве примера панель 900 в соответствии с фиг. 11 содержит один модуль 116 ЦП в щелевом разъеме 1 панели, который функционирует как основной модуль ЦП для всей панели. В проиллюстрированном примере щелевые разъемы с 2-го по 32-й панели содержат модули 118 ввода-вывода и/или COM-модули 120 в щелевых разъемах. В отличие от приведенной в качестве примера панели 800 в соответствии с фиг. 8, приведенная в качестве примера панель 900 в соответствии с фиг. 9 не содержит модуль ЦП в стойках 904, 906, 908 расширения. Таким образом, хотя модуль 116 ЦП в щелевом разъеме 1 панели выступает в качестве ведущего устройства для коммуникационных шин между стойками, которые проходят через всю панель, нет ведущего устройства (например, нет устройства управления) для локальной HSS шины 302 на стойках 904, 906, 908 расширения.
72 Одна из причин использования множества стоек 200 для образования панели, как проиллюстрировано на фиг. 8 и 9, заключается в том, чтобы включить расширение ввода-вывода. Например, в примере, проиллюстрированном на фиг. 9, панель 900 имеет пространство для 32 модулей (исходя из наличия четырех стоек 902, 904, 906, 908). Если предположить, что имеется максимум 16 точек ввода-вывода на модуль ввода-вывода и 31 модуль ввода-вывода, установленный на панели 900 (и один модуль 116 ЦП), максимальное количество точек ввода-вывода для панели 900, проиллюстрированной на фиг. 9, составляет 496. Большее расширение модулей ввода-вывода может быть возможным, если дополнительные стойки 200 соединены между собой последовательно. Однако могут быть практические верхние пределы количества стоек 200, которые могут быть соединены между собой, такие, например, как ограниченное пространство в полевом корпусе, вычислительные возможности основного модуля ЦП, требуемая скорость сканирования линий ввода-вывода и т.д.
73 В некоторых примерах четыре стойки устанавливаются как верхний предел для одной панели из-за крепления стойки, встроенного в объединительную панель каждой стойки, посредством чего модули, вставленные в щелевые разъемы конкретной стойки, могут автоматически идентифицировать размещение стойки внутри панели (например, является ли стойка базовой стойкой или стойкой расширения). На фиг. 10 проиллюстрирована приведенная в качестве примера схема крепления для панели 1000 с четырьмя стойками 1002, 1004, 1006, 1008, последовательно соединенными между собой с возможностью связи для идентификации размещения каждой стойки в панели с множеством стоек. В проиллюстрированном примере каждая стойка использует три сигнала и фиксированное заземление, чтобы идентифицировать свое размещение внутри панели. Более конкретно, как показано в проиллюстрированном примере в соответствии с фиг. 10, каждая из четырех стоек 1002, 1004, 1006, 1008 включает трехлинейный каскадный сигнал, который проходит от стойки к стойке таким образом, что крепление идентификатора стойки представляет собой другой трехбитовый кодированный двоичный адрес для каждой стойки. Как проиллюстрировано, первая (основная) стойка 1002 имеет крепление двоичного идентификатора стойки 1-1-1 (адрес десятичного значения 7), вторая стойка 1004 имеет крепление двоичного идентификатора стойки 1-1-0 (адрес десятичного значения 6), третья стойка 1006 имеет крепление двоичного идентификатора стойки 1-0-0 (адрес десятичного значения 4), а четвертая стойка 1008 имеет крепление двоичного идентификатора стойки 0-0-0 (адрес десятичного значения 0). Таким образом, каждая стойка и ее соответствующее размещение внутри панели по отношению к другим стойкам могут быть однозначно и автоматически идентифицированы. В примерах, в которых должно быть соединено между собой более четырех стоек, каждая из стоек может использовать дополнительные сигналы на дополнительных линиях, в соответствии с приведенной в качестве примера схемой, проиллюстрированной на фиг. 10. В более широком смысле, чтобы запустить эту схему автоматической идентификации стоек, общее количество стоек, которые могут быть соединены друг с другом, больше, чем общее количество сигналов крепления стойки, встроенных в объединительную панель каждой стойки.
74 В дополнение к креплению стойки, в некоторых примерах каждый щелевой разъем на объединительной панели каждой стойки содержит крепление для идентификации конкретного щелевого разъема для вставленного в него модуля. Более конкретно, в некоторых примерах объединительная панель для каждого щелевого разъема содержит три линии, которые либо заземлены, либо выведены на плюс, для определения восьми однозначных 3-битовых выходных значений крепления, как показано в таблице на фиг. 11. Как показано в проиллюстрированной таблице, щелевой разъем 1 (основной щелевой разъем) содержит три линии, которые заземлены (0-0-0), что дает щелевому разъему десятичное значение адреса 0, для щелевого разъема 2 первые две линии заземлены, а третья линия выведена на плюс (0-0-1), что дает щелевому разъему десятичное значение адреса 1, и так далее. В некоторых примерах, когда модуль подключен к щелевому разъему, модуль считывает крепление щелевого разъема, чтобы автоматически определить, к какому щелевому разъему подключен модуль.
75 В некоторых примерах крепление стойки и крепление щелевого разъема используются в сочетании, чтобы автоматически определять адрес для каждого модуля в панели, содержащей множество стоек. Таким образом, модуль 116 ЦП, вставленный в любой щелевой разъем, может автоматически определять, будет ли он функционировать как основной модуль ЦП (если он установлен в щелевом разъеме 1 первой стойки) и когда он будет функционировать как модуль ввода-вывода (когда он установлен в любой стойке, отличной от базовой стойки, или в любом щелевом разъеме, отличном от первого щелевого разъема базовой стойки). Кроме того, основной модуль ЦП может использовать эту схему адресации для управления связью по коммуникационным шинам объединительной панели 300 с каждым конкретным модулем. Кроме того, в некоторых примерах основной модуль ЦП циклически проходит через каждый адрес (каждый щелевой разъем каждой стойки) для идентификации модулей, установленных в каждом щелевом разъеме.
76 На фиг. 12 проиллюстрирован еще один приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU 102 в соответствии с фиг. 1 с панелью 1200, соединенной с Ethernet, из четырех стоек 1202, 1204, 1206, 1208. Приведенная в качестве примера панель 1200 аналогична приведенной в качестве примера панели 800, в соответствии с фиг. 8, причем модуль 116 ЦП вставлен в первый щелевой разъем каждой стойки 1202, 1204, 1206, 1208, первый модуль 116 ЦП обозначен как основной модуль 1210 ЦП, а другие модули 116 ЦП работают в качестве модулей 1212 ввода-вывода ЦП. Однако панель 1200 в соответствии с фиг. 12 отличается от приведенной в качестве примера панели 800 в соответствии с фиг. 8, потому что модули ЦП подключены с возможностью связи к внешней сети Ethernet. В некоторых примерах, как проиллюстрировано на фиг. 12, каждый из модулей 116 ЦП в каждой стойке 1202, 1204, 1206, 1208 подключен с возможностью связи к сетевому серверу 1214 через сетевой концентратор 1216. В некоторых примерах, как проиллюстрировано на фиг. 12, сетевой сервер 1214 является локальным для RTU 102. В других примерах сетевой сервер 1214 может быть расположен удаленно от RTU (например, расположен и/или связан с хостом 110 системы в соответствии с фиг. 1). В некоторых примерах в такой сети используются кабели 1218 Ethernet, которые проходят между сетевым концентратором 1216 и портом 604 Ethernet, предусмотренным на каждом модуле 116 ЦП, подключенном к сети. Таким образом, в некоторых примерах модули 116 ЦП могут взаимодействовать по коммуникационным шинам между стойками, как описано выше, или независимо от таких шин по сети Ethernet. Реализации внешней сети Ethernet таким образом позволяет осуществлять довольно высокоскоростную синхронизацию баз данных, а также обеспечивает удаленный доступ непосредственно к каждому модулю 116 ЦП в системе (например, без необходимости прохождения через основной модуль 1210 ЦП в первой стойке 1202).
77 В качестве дополнительного или альтернативного варианта, в некоторых примерах основной модуль 1210 ЦП в первой стойке 1202 может быть непосредственно подключен к сетевому серверу 1214 (например, через кабель 1220 Ethernet) для обеспечения прямой связи между панелью 1200 и сервером 1214. Таким образом, множество стоек 1202, 1204, 1206, 1208, причем каждая имеет соответствующий модуль 116 ЦП, могут рассматриваться как одна система (например, они могут иметь один IP-адрес) с точки зрения сервера 1214. Следовательно, в некоторых примерах сетевой сервер 1214 Ethernet может выступать в качестве шлюза для изоляции IP-сети, которая поступает на хост 110 системы из отдельной полевой IP-сети, которая поступает в поле. Другими словами, такая реализация обеспечивает наличие подсети Ethernet и может улучшить ИТ-безопасность, изолируя отдельные сети.
78 Как отмечено выше, множество стоек могут быть соединены друг с другом, чтобы образовать единую панель для увеличения количества доступных портов ввода-вывода. В некоторых примерах, когда требуется большее расширение линий ввода-вывода и/или когда требуется удаленный монтаж больших блоков ввода-вывода, множество панелей (каждая с множеством стоек) могут быть подключены с возможностью связи через Ethernet, как проиллюстрировано на фиг. 13. В частности, на фиг. 13 проиллюстрирован еще один приведенный в качестве примера вариант реализации приведенного в качестве примера RTU 102 в соответствии с фиг. 1, с использованием множества различных панелей 1300, 1302, соединенных между собой через сетевой концентратор 1304 Ethernet. То есть, в то время как разные панели 1300, 1302 физически отделены (например, входные и выходные соединители не соединены между собой), связь между модулями на каждой панели осуществляется через сеть Ethernet. Хотя в проиллюстрированном примере показаны только две панели 1300, 1302, аналогичным образом больше панелей могут быть подключены с возможностью связи. Максимальное количество панелей может быть ограничено практическими соображениями и конструктивными ограничениями, такими как размер базы данных, учет распределенных баз данных, скорость обновления между панелями, системная адресация и т.д. В некоторых примерах доступ к данным для RTU с множеством панелей осуществляется через централизованную база данных. В других примерах доступ к данным обеспечивается через Ethernet-доступ к распределенной базе данных. В обоих подходах результат заключается в том, что все данные в системе с множеством панелей доступны любому приложению, находящемуся на любом модуле в системе с множеством панелей.
79 На фиг. 14 проиллюстрирована еще одна приведенная в качестве примера объединительная панель 1400 для приведенной в качестве примера стойки 200 в соответствии с фиг. 2. В примере, проиллюстрированном на фиг. 14, объединительная панель 1400 аналогична объединительной панели 300 в соответствии с фиг. 3 для соединения между собой с возможностью связи восьми щелевых разъемов 1401, 1402, 1403, 1404, 1405, 1406, 1407, 1408 через локальную HSS шину 302. Кроме того, как показано в проиллюстрированном примере, объединительная панель 1400 обеспечивает связь модуля с модулем между резервными модулями, установленными в дублирующих парах 1410, 1412, 1414, 1416 щелевых разъемов через межмодульную линию 314. В качестве дополнительного варианта, как и в случае с объединительной панелью 300 в соответствии с фиг. 3, приведенная в качестве примера объединительная панель 1400 в соответствии с фиг. 14 предусмотрена с аналогичными коммуникационными шинами между стойками (включая шину 304 ввода-вывода, шину 306 ISD и шину 308 MPT), шиной 310 питания и шиной 312 прерывания.
80 Однако, в отличие от приведенной в качестве примера объединительной панели 300 в соответствии с фиг. 3, как показано в проиллюстрированном примере, коммуникационные шины 304, 306, 308 между стойками объединительной панели 1400 в соответствии с фиг. 14 проходят через объединительную панель 1400 между входным соединителем 228 и выходным соединителем 230 без соединения с щелевыми разъемами, не связанными с основной парой 1410, связанной с первыми двумя щелевыми разъемами 1401, 1402. Кроме того, как показано на проиллюстрированном примере, среди коммуникационных шин между стойками только шина 308 MPT соединена с возможностью связи со щелевыми разъемами 1401, 1402 основной пары 1410. Таким образом, стойка 200 с приведенной в качестве примера объединительной панелью 1400 в соответствии с фиг. 14 может быть соединена с другими стойками 200, имеющими объединительную панель 300 в соответствии с фиг. 3, чтобы образовать панель, которая обеспечивает согласованную структуру шины через множество стоек при изоляции модулей, вставленных в щелевые разъемы 1401-1408 стойки, с объединительной панелью 1400, как проиллюстрировано на фиг. 14. В результате этого внутри системы можно создать изолированную систему. Одно из применений этой конфигурации заключается в том, чтобы обеспечить создание системы с полнотой безопасности (SIL) без использования всей системы более высокого уровня SIL. В проиллюстрированном примере единственным подключением к связи между стойками, предназначенной для системы более высокого уровня, является модуль ЦП, вставленный в основной щелевой разъем 1401 (или резервный основной щелевой разъем 1402), взаимодействующий по шине 308 MPT. Хотя, как проиллюстрировано, шина 310 питания проходит через входные и выходные соединители 228, 230 в соответствии с фиг. 14 для передачи питания через стойку 200 в каждый из щелевых разъемов 1401-1408, в других примерах щелевые разъемы 1401-1408 сообщаются с отдельной шиной питания, которая изолирована от конкретной стойки 1400, чтобы обеспечить независимое питание для вставленных в нее модулей.
81 Из вышесказанного следует понимать, что раскрытые выше способы, устройство и изделия предусматривают единую конструкцию объединительной панели/стойки, которая может быть соединена с возможностью связи с аналогичными стойками для образования панели с множеством стоек, тем самым уменьшая количество необходимых деталей и количество требуемых запасных частей. Кроме того, каждый из щелевых разъемов модуля в стойке и его соединение с объединительной панелью идентичны каждому другому щелевому разъему, так что в любой щелевой разъем могут быть вставлены разные модули (с разной функциональностью). Местоположение щелевого разъема определяет, является ли щелевой разъем ведущим или подчиненным на локальной шине и является ли связанный с ним модуль первичным модулем (по умолчанию активным) или вторичным модулем (по умолчанию в режиме ожидания) в дублирующей паре. К тому же, крепление щелевого разъема позволяет автоматически идентифицировать местоположение каждого щелевого разъема, в который вставлен модуль. Кроме того, крепление щелевого разъема может использоваться в сочетании с креплением стойки, чтобы обеспечить автоматическую адресацию модулей в панели (с множеством стоек) без необходимости установки пользователем перемычек или переключателей.
82 Кроме того, приведенная в качестве примера конструкция объединительной панели/стойки, раскрытая в данном документе, предусматривает множество высокоскоростных шин для разделения связей ввода-вывода, связей диагностики и/или конфигурации, а также связей функций технического обслуживания. Такой подход увеличивает детерминированную передачу переменных ввода-вывода путем устранения перерывов в передаче таких данных об операциях технического обслуживания и диагностики. То есть передача данных о диагностике и/или конфигурациях (например, диагностике интеллектуальных полевых устройств (таких как устройства HART) и переменных конфигурации изменения/обновления/регистрации) могут быть детализированы с помощью запросов, не влияя на скорости работы шины ввода-вывода, поскольку они реализованы на отдельной шине. Аналогичным образом, обновления микропрограммного обеспечения могут осуществляться без нарушения сканирования линий ввода-вывода, поскольку такие обновления реализуются на отдельной шине для обновлений ввода-вывода.
83 Кроме того, возможность добавления стоек расширения к базовым стойкам, поддерживающих множество отдельных модулей ЦП, позволяет увеличить возможности по обработке данных. Эта увеличенная мощность обработки данных позволяет увеличить регистрацию и анализ данных (включая распознавание образов и отклонения от образцов), а также возможность создания и передачи стандартных типов файлов (например, JPEG) для создания приложений оптимизации высокого уровня либо на уровне RTU, либо на уровне SCADA.
84 Хотя в данном документе раскрыты некоторые приведенные в качестве примера способы, устройства и изделия, объем притязаний данной патентной заявки не ограничивается ими. В противоположность этому, данный патент включает все способы, устройства и изделия, явно входящие в объем формулы изобретения по данному патенту.
Изобретение относится к области вычислительной техники для осуществления связи через удаленное терминальное устройство. Технический результат заключается в улучшении инструментов настройки сети и мониторинга сети. Приведенное в качестве примера устройство содержит первый модуль центрального процессора, который предназначен для связи с хостом системы управления технологическим процессом. Приведенное в качестве примера устройство также содержит первую стойку, содержащую объединительную панель и множество щелевых разъемов. Множество щелевых разъемов содержит основной щелевой разъем для приема первого модуля центрального процессора. Объединительная панель соединяет с возможностью связи первый модуль центрального процессора по меньшей мере с одним из первого модуля связи или первого модуля ввода-вывода, вставленного во второй из щелевых разъемов. Объединительная панель содержит первую коммуникационную шину для передачи данных ввода-вывода и вторую коммуникационную шину для передачи по меньшей мере одних из данных технического обслуживания, транзитных данных, данных с информацией о продукте, архивных данных, диагностических данных или данных настройки. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 14 ил.
1. Устройство для осуществления связи через удаленное терминальное устройство, содержащее:
первый модуль центрального процессора, который предназначен для связи с хостом системы управления технологическим процессом; и
первую стойку, содержащую объединительную панель и множество щелевых разъемов, причем множество щелевых разъемов содержит основной щелевой разъем для приема первого модуля центрального процессора, объединительная панель соединяет с возможностью связи первый модуль центрального процессора по меньшей мере с одним из первого модуля связи или первого модуля ввода-вывода, вставленного во второй из щелевых разъемов, причем объединительная панель содержит первую коммуникационную шину для передачи данных ввода-вывода и вторую коммуникационную шину для передачи по меньшей мере одних из данных технического обслуживания, транзитных данных, данных с информацией о продукте, архивных данных, диагностических данных или данных настройки, причем первая коммуникационная шина зависит от второй коммуникационной шины,
при этом первая стойка содержит первую систему питания и вторую систему питания, причем первая и вторая системы питания выполнены с возможностью электрического соединения с объединительной панелью с использованием варианта реализации схемы таким образом, что вторая система питания служит в качестве резервной системы для первой системы питания.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая коммуникационная шина должна быть предназначена исключительно для передачи данных ввода-вывода.
3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что объединительная панель содержит третью коммуникационную шину, независимую от первой и второй коммуникационных шин, причем вторая коммуникационная шина предназначена для передачи по меньшей мере одних из данных технического обслуживания или транзитных данных, а третья коммуникационная шина предназначена для передачи по меньшей мере одних из данных с информацией о продукте, архивных данных, диагностических данных или данных настройки.
4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что первая коммуникационная шина должна использоваться для передачи по меньшей мере одних из данных технического обслуживания, транзитных данных, данных с информацией о продукте, архивных данных, диагностических данных или данных настройки, когда вторая коммуникационная шина выходит из строя, и вторая коммуникационная шина должна использоваться для передачи данных ввода-вывода, когда первая коммуникационная шина выходит из строя.
5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что щелевые разъемы расположены в дублирующих парах, содержащих первичный щелевой разъем и вторичный щелевой разъем, при этом связь с первым модулем в основном щелевом разъеме первой дублирующей пары щелевых разъемов заключается в переключении при сбое на второй модуль во втором щелевом разъеме первой дублирующей пары щелевых разъемов, когда первый модуль является модулем того же типа, что и второй модуль.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что отдельные передачи данных должны быть реализованы с помощью каждого из первого и второго модулей, когда второй модуль является по меньшей мере одним из модулей другого типа, чем второй модуль, или выполнен с возможностью функционирования в режиме работы без резервирования с первым модулем.
7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вариант реализации схемы включает вариант реализации логической схемы диод-ИЛИ.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая система питания содержит первый соединитель питания и первый источник питания, причем первый соединитель питания электрически подключает первый источник питания к объединительной панели, а вторая система питания содержит второй соединитель питания и второй источник питания, причем второй соединитель питания электрически подключает второй источник питания к объединительной панели.
9. Устройство для осуществления связи через удаленное терминальное устройство, содержащее:
первый модуль центрального процессора, который предназначен для связи с хостом системы управления технологическим процессом;
и первую стойку, содержащую объединительную панель и множество щелевых разъемов, причем множество щелевых разъемов содержит основной щелевой разъем для приема первого модуля центрального процессора, объединительная панель соединяет с возможностью связи первый модуль центрального процессора по меньшей мере с одним из первого модуля связи или первого модуля ввода-вывода, вставленного во второй из щелевых разъемов, причем объединительная панель содержит первую коммуникационную шину для передачи данных ввода-вывода и вторую коммуникационную шину для передачи по меньшей мере одних из данных технического обслуживания, транзитных данных, данных с информацией о продукте, архивных данных, диагностических данных или данных настройки, причем первая коммуникационная шина зависит от второй коммуникационной шины,
при этом первая стойка содержит входной соединитель и выходной соединитель, причем выходной соединитель первой стойки подключен с возможностью связи ко второму входному соединителю второй стойки для размещения первой и второй коммуникационных шин первой стойки, сообщающихся с первой и второй коммуникационными шинами второй стойки.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что первая и вторая стойки содержат каскадные штыревые соединители для автоматической идентификации размещения стойки каждой из первой и второй стоек, причем каждый из щелевых разъемов в первой и второй стойках, включая крепление, автоматически обозначают местоположение щелевого разъема на каждой из первой и второй стоек, а адрес для модуля, установленного на одной из первой или второй стоек, должен автоматически назначаться на основании соответствующего размещения стойки и местоположения щелевого разъема.
11. Устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что основной щелевой разъем второй стойки предназначен для приема по меньшей мере одного из второго модуля связи или второго модуля ввода-вывода, причем первый модуль центрального процессора на первой стойке должен управлять по меньшей мере одним из второго модуля связи или второго модуля ввода-вывода на второй стойке.
12. Устройство по любому из пп. 9-11, отличающееся тем, что основной щелевой разъем второй стойки предназначен для приема второго модуля центрального процессора, причем необходимо предотвратить, чтобы второй модуль управлял передачей данных по первой и второй коммуникационным шинам первой и второй стоек.
13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что первая локальная коммуникационная шина на объединительной панели первой стойки не зависит от второй локальной коммуникационной шины на объединительной панели второй стойки, причем первый модуль центрального процессора должен управлять передачей данных по первой локальной коммуникационной шине первой стойки и второй модуль центрального процессора должен управлять передачей данных по второй локальной коммуникационной шине второй стойки.
14. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что первый и второй модули центрального процессора подключены с возможностью связи через сеть Ethernet, внешним образом к первой и второй стойкам.
15. Устройство по любому из пп. 9-14, отличающееся тем, что первый модуль центрального процессора предназначен для подключения с возможностью связи ко второму модулю центрального процессора во второй стойке через сеть Ethernet, причем вторая стойка должна быть физически отделена от первой стойки.
16. Устройство по любому из пп. 9-15, отличающееся тем, что первая коммуникационная шина на второй стойке проходит через вторую стойку, не соединяясь по меньшей мере с некоторыми щелевыми разъемами на второй стойке.
17. Шасси для удаленного терминального устройства, содержащее:
объединительную панель;
множество щелевых разъемов для приема модулей, соответствующих по меньшей мере одному из модуля центрального процессора, модуля связи или модуля ввода-вывода;
первую коммуникационную шину на объединительной панели для подключения с возможностью связи разных модулей, вставленных в разные щелевые разъемы, причем первая коммуникационная шина предназначена для передачи данных ввода-вывода;
вторую коммуникационную шину на объединительной панели для подключения с возможностью связи разных модулей, вставленных в разные щелевые разъемы, не зависящие от первой коммуникационной шины, причем вторая коммуникационная шина предназначена для передачи по меньшей мере одних из данных технического обслуживания, транзитных данных, данных с информацией о продукте, архивных данных, диагностических данных или данных настройки;
входной соединитель, и
выходной соединитель, причем выходной соединитель предназначен для соединения с возможностью связи со вторым входным соединителем второго шасси, и первая и вторая коммуникационные шины проходят через первое и второе шасси посредством выходного соединителя первого шасси и второго входного соединителя второго шасси.
18. Шасси по п. 17, отличающееся тем, что множество щелевых разъемов включает основной щелевой разъем для приема основного модуля центрального процессора, причем основной модуль центрального процессора предназначен для управления связью по первой и второй коммуникационным шинам и сообщается с хостом системы управления технологическим процессом.
19. Шасси по п. 17 или 18, дополнительно содержащее третью коммуникационную шину на объединительной панели, причем третья коммуникационная шина не зависит от первой и второй коммуникационных шин, и все передачи данных, отличных от данных ввода-вывода, должны осуществляться по меньшей мере по одной из второй коммуникационной шины или третьей коммуникационной шины.
20. Шасси по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что первая коммуникационная шина предназначена для передачи данных, обычно передаваемых по второй коммуникационной шине, когда вторая коммуникационная шина выходит из строя, причем вторая коммуникационная шина предназначена для передачи данных, обычно передаваемых по первой коммуникационной шине, когда первая коммуникационная шина выходит из строя.
21. Шасси по любому из пп. 17-20, дополнительно имеющее межмодульную связь на объединительной панели между дублирующими парами щелевых разъемов для обеспечения межмодульной связи между двумя из модулей, вставленных в два из щелевых разъемов, связанных с первой дублирующей парой, причем указанные два модуля включают первичный модуль, который должен находиться в активном состоянии, и вторичный модуль, который должен находиться в состоянии ожидания.
22. Шасси по любому из пп. 17-21, дополнительно содержащее первую локальную коммуникационную шину на объединительной панели, отдельную от первой и второй коммуникационных шин, причем первая локальная коммуникационная шина соединяет между собой с возможностью связи множество щелевых разъемов на шасси без прохождения через входной и выходной соединители.
23. Стойка для удаленного терминального устройства, содержащая:
объединительную панель;
первый щелевой разъем, подключенный с возможностью связи к объединительной панели для приема первого модуля;
второй щелевой разъем, подключенный с возможностью связи к объединительной панели для приема второго модуля;
третий щелевой разъем, подключенный с возможностью связи к объединительной панели для приема третьего модуля;
четвертый щелевой разъем, подключенный с возможностью связи к объединительной панели для приема четвертого модуля;
первую коммуникационную шину на объединительной панели для подключения с возможностью связи к первому, второму, третьему и четвертому модулям при вставке в первый, второй, третий и четвертый щелевые разъемы, соответственно, причем первая коммуникационная шина должна быть реализована для передачи данных ввода-вывода;
вторую коммуникационную шину на объединительной панели для подключения с возможностью связи к первому. второму, третьему и четвертому модулям, не зависящим от первой коммуникационной шины, причем вторая коммуникационная шина должна быть реализована для передачи дополнительных данных, отличных от данных ввода-вывода;
первую межмодульную линию на объединительной панели для обеспечения связи между первым и вторым модулями, когда первый и второй модули вставлены в соответствующие первый и второй щелевые разъемы; и
вторую межмодульную линию на объединительной панели, отличную от первой межмодульной линии, для обеспечения связи между третьим и четвертым модулями, когда третий и четвертый модули вставлены в соответствующие третий и четвертый щелевые разъемы, при этом первая и вторая межмодульные линии отделены от первой и второй коммуникационных шин.
24. Стойка по п. 23, отличающаяся тем, что дополнительные данные соответствуют по меньшей мере одним из данных технического обслуживания, транзитных данных, данных с информацией о продукте, архивных данных, диагностических данных или данных настройки.
25. Стойка по п. 23 или 24, дополнительно содержащая межстоечный соединитель для соединения указанной стойки со второй стойкой, причем межстоечный соединитель соединяет между собой с возможностью связи первую и вторую коммуникационные шины на объединительной панели с соответствующими шинами на второй объединительной панели второй стойки.
26. Стойка по любому из пп. 23-25, отличающаяся тем, что первый модуль соответствует основному модулю центрального процессора для удаленного терминального устройства, и основной модуль центрального процессора управляет передачей данных по первой и второй коммуникационным шинам, причем пятый модуль вставлен в пятый щелевой разъем во второй стойке.
27. Стойка по любому из пп. 23-26, дополнительно содержащая локальную коммуникационную шину на объединительной панели для подключения с возможностью связи первого и второго модулей, не зависящих от первой и второй коммуникационных шин, причем локальная коммуникационная шина отделена в отношении связи от межстоечного соединителя.
| Пломбировальные щипцы | 1923 |
|
SU2006A1 |
| US 7102893 B1, 05.09.2006 | |||
| US 6862644 B1, 01.03.2005 | |||
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| RU 2013100976 A, 20.07.2014. | |||
