[发明专利]具有可热插拔I/O单元的灵活可扩展自动化装置

说明书

本发明关于灵活可扩展自动化装置，具有主控制单元，还具有至少两个I/O单元，I/O单元经由I/O总线而连接到主控制单元并彼此连接，I/O总线根据菊花链技术进行工作，其中I/O总线具有总线信号线和菊花链控制线，其中每个I/O单元具有菊花链控制IN端口以及菊花链控制OUT端口，菊花链控制IN端口配置成接收菊花链控制信号作为菊花链控制IN信号，菊花链控制OUT端口配置成将菊花链控制信号作为菊花链控制OUT信号传递到下一相邻I/O单元。每个I/O单元具有I/O模块载体和可插入且可拔出的I/O模块，其中菊花链控制IN端口和菊花链控制OUT端口是I/O模块载体的一部分，并且每个I/O模块载体具有热插拔控制单元，热插拔控制单元配置成在拔出的I/O模块的情况下自动桥接中断的菊花链。

技术领域

本发明关于一种灵活可扩展自动化装置，根据权利要求1的前序部分，其具有主控制单元，还具有至少两个I/O单元，所述I/O单元经由I/O总线而被连接到主控制单元并彼此连接，所述I/O总线根据菊花链技术（daisy-chain technique）进行工作，其中I/O总线具有总线信号线和菊花链控制线，其中每个I/O单元具有菊花链控制IN端口和菊花链控制OUT端口，所述菊花链控制IN端口被配置成接收菊花链控制信号作为菊花链控制IN信号，所述菊花链控制OUT端口被配置成向下一相邻I/O单元传递菊花链控制信号作为菊花链控制OUT信号。

背景技术

灵活可扩展自动化系统也称为可编程逻辑控制系统或简称为PLC系统。它们可适于各种各样的自动化任务，并且例如被用于工业自动化技术领域中以及被用于开关和控制技术领域中。PLC系统通常以模块化形式来构造，其具有中央子部件（也称为包括PLC控制器的主控制单元），还具有通信耦合器和扩展模块（例如输入/输出单元，或者简称为I/O单元）。

PLC系统的上下文中的I/O单元是使得PLC控制器能够接收来自真实世界现场装置（例如传感器、开关或编码器等）的信号的单元以用于解译这些真实世界现场装置，并且还使得PLC控制器能够实现对真实世界控制元件或致动器（例如螺线管、阀、马达等）的控制。这通常称为输入/输出或I/O能力。模块化PLC系统使用单独的I/O单元来提供定制的I/O能力。PLC系统的I/O单元有两种基本种类：数字的或模拟的。

在模块化PLC系统中，I/O模块通过I/O总线以链的形式而被连接到主控制单元并被彼此连接。这意味着，I/O模块中的第一个在其输入侧上被连接到主控制单元的输出侧，并且在其输出侧上被连接到下一相邻I/O单元的输入侧，并且第二个I/O单元在其输入侧与第一个I/O单元的输出侧相连接，并且在其输出侧与下一相邻I/O单元的输入侧相连接，等等。

在DE 10 2008 064 A1中示出了这种PLC系统的示例。

这种I/O总线的示范性示例是所谓的串行外围接口总线，简称为SPI总线，其已被设计成根据主从原理来连接电子电路。I/O总线受I/O总线主控器（I/O-bus master）所控制，所述I/O总线主控器可能位于主控制单元中。I/O总线根据菊花链技术来工作。正如在电气工程中已知的，菊花链是一种布线方案，其中多个装置按序而被布线在一起。

灵活可扩展自动化系统中的菊花链I/O总线由在菊花链控制线上传送的菊花链控制信号来补充。邻接于主控制单元的第一个I/O单元获得菊花链控制信号作为菊花链控制IN信号，连同在总线信号线上传送的信息信号的电报字节。在处理电报之后，第一个I/O单元将菊花链控制信号设置为菊花链控制OUT信号，以指示下一个要被寻址的I/O单元。因此，将电报字节从菊花链的一个成员按序传输到下一个成员。

如果链中的一个I/O单元是不可用的，则是因为它已被拔掉，或是因为它是错误的或有缺陷的，因此菊花链被中断，并且不再可能与菊花链的相邻成员进行通信。此外，在已知的菊花链I/O单元布置中，交换I/O单元的功能部分需要下电（power down）和系统复位，这既耗时又费力。