[发明专利]用于程序控制向/从电缆导线输入/输出信号的系统

说明书

本申请为国际申请日为2006年12月5日，国际申请号为PCT/IB2006/004277的发明专利申请的分案申请。

本申请的母案是2005年1月25日提交的美国专利申请No.11/043,296的部分继续，该美国专利申请是2002年2月8日提交的美国专利申请No.10/071,870的部分继续，美国专利申请No.10/071,870要求2001年2月14日提交的美国临时申请No.60/269,129的利益。这些公开文件在这里列作参考予以引用。

技术领域

本发明一般地涉及电缆敷设和电缆敷设系统，具体地说，涉及一种通用的电缆敷设系统，其中在第一与第二设备之间的专用导线互连要求是通过使用用来接到第一设备上并将连接从第一设备引至连接到第二设备上的电缆的所选导线的可编程I/O模块实现的。

背景技术

复杂的电气/电子系统往往需要定制的电缆配置。对于具体的应用，电缆通常是专门配置的。即使在诸如家庭音频和小型计算机系统之类的比较简单的系统内，通常也需要许多不同的电缆。在诸如工业控制系统之类的较大应用中，定制电缆设计是大量的。在诸如管理机动车厂之类的工业控制系统中，需要在控制装置与传感器和致动器之间有交互作用。提供相应连接的装置将称为输入和输出系统。通过输出系统，控制系统可以开启灯、泵、阀门及其他设备。类似地，通过输入系统，控制系统可以得知按钮的状态、开关是接通还是断开、或者箱是否充满或轴转得有多快。

在诸如可编程逻辑控制器(PLC)之类的现有技术的控制系统中，控制系统的用户用各个导线连接器或者通过一些连接器化的线束将传感器和致动器连接到输入/输出系统上。将传感器和致动器接到工业控制系统上的普通方法是使用经由接线板的各个导线连接。接线板通常使用螺钉驱动的线夹。除去导线末端的绝缘材料，将裸线放在螺钉驱动的线夹下。然后拧紧螺钉，将导线固定在线夹下，实现导线与接线板的电连接。越来越多的是，用各种弹簧线夹来夹住导线，但是这些弹簧线夹基本上是与螺钉驱动的线夹相同的。图1示出了一根根导线10怎样通过一些与灯泡20、开关22和接近开关24这三个设备连接的接线板18接到PLC 16的输入和输出模块12、14上的情况。接近开关是可以检测是否存在通常是金属的物体和通过中断或传送电流给出指示的常见类型开关。

图1所示的方法的缺点是PLC 16的输入或输出模块上的终端26、28不一定方便安排成便于连接诸如灯泡或开关之类的负载。结果是，为了进行互连必须执行大量的定制手动布线。此外，接线板18上必须提供从电源30对诸如灯泡或接近传感器之类的某些致动器和传感器供电的电力，以便与灯泡或开关连接。通常，现有技术的输出模块12和14不向负载提供电源，而只是通断电源。图1所例示的定制布线的设计和实现显著地增大了系统的成本和尺寸。

将诸如PLC之类的工业控制系统与负载相连接的另一种方法是通过连接器化的线束或电缆进行连接。图2示出了PLC 36的一个输入模块32和一个输出模块34。输入/输出模块32和34分别配有可以用电缆42和44与各个传感器和致动器连接的连接器38和40。令人遗憾的是，从输入或输出模块出来的电缆通常不能直接接到传感器或致动器上，因为PLC 36上的连接器38和40很少配置成接受传感器信号或提供致动器功率。由于这个原因，在使用PLC上的连接器时最常见的将PLC与传感器或致动器连接的方法就如图3所示。在图3中，从PLC的输入模块32和输出模块34出来的电缆40接到含有用来与控制系统连接的接线板50的电路板46和48上。因此，即使使用连接器化的电缆，现有技术仍然需要使用各个诸如接线板之类的导线连接器进行连接。

不用各个导线连接器在PLC与传感器或致动器之间进行直接连接是有问题的。一个示例情况是在PLC必须与已经安装有连接器的设备连接时。要将PLC与这样的设备相连接是非常常见的。典型的设备是装有用来连接一些必须接到PLC上的信号的连接器的流量控制器。在这种情况下，由于PLC输出模块只含有输出端而PLC输入模块只含有输入端，但流量控制器连接器含有表示输入和输出的信号，从而使连接复杂化。更糟的是，信号中有些是通/断式的离散信号，而有些则是连续变化的模拟信号。此外，流量控制器还需要将电源电压和回线/地线加到流量控制器的连接器上。

通常，现有技术的方法和装置需要使用为将形式固定的PLC与形式变化的诸如流量控制器和电源之类的完全不同的设备连接而设计和构建的定制电缆线束。设计、制造和安装复杂的线束的困难是非常大的，以致于将PLC与传感器和致动器连接的主要方法还是通过各个导线连接和接线板进行连接。