專利名稱：具有射頻無線接口的可編程控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于可編程控制器的通信模件，該可編程控制器習(xí)慣用于控制工業(yè)匯編應(yīng)用程序。特別地，本發(fā)明涉及應(yīng)用射頻識別(RFID)技術(shù)的接口模件，以便于該可編程控制器和其他器件之間的無線通信，而不管這些器件在該控制器內(nèi)和在其之外。
背景技術(shù)：
在可編程邏輯控制器(PLC)領(lǐng)域中，在一個PLC和其他器件，例如外部器件之間的通信一般是通過底板或在該P(yáng)LC上的固定連接器由機(jī)電裝置來完成的。例如，PLC傳統(tǒng)地通過附著到該P(yáng)LC主體上的編程端的一根電纜由傳輸信息編程的。這樣的附加可以是麻煩的，不可靠的，和相對昂貴的。
在某些例子中，現(xiàn)有技術(shù)已使用調(diào)制解調(diào)器從遠(yuǎn)程位置控制監(jiān)視器和測試/調(diào)試PLC。該調(diào)制解調(diào)器器件一般也通過底板或在該P(yáng)LC上的固定連接器連接到PLC。
射頻識別(“RFID”)技術(shù)已用在各種領(lǐng)域作為識別物品的工具。RFID技術(shù)已用于識別小包，行李，和其他的用具。一個RFID系統(tǒng)通常由一天線；一個發(fā)射機(jī)/接收機(jī)和；用唯一識別信息電編程的一個應(yīng)答器(稱為RF芯片裝置或終端)所組成。天線發(fā)射起動RFID終端并寫入數(shù)據(jù)到RFID終端并從其讀出數(shù)據(jù)的無線電信號。例如，一個安裝在收費(fèi)所上的天線可以通過將RF信號發(fā)送到安裝在每個通過汽車的一個RF終端監(jiān)視各個方面的交通情況。
RFID終端可按許多不同的尺寸/形狀得到，并且一般的特征是無源的或有源的。有源終端是內(nèi)部供電，并且一般是可讀的和可寫的。有源終端具有相對大的存儲器量。無源終端工作無內(nèi)部電源。無源終端獲得從讀出器產(chǎn)生的操作功率。無源終端一般只能讀。RFID系統(tǒng)通過許多部件提供無線通信。RFID終端也可高速讀出。
在一個例子中，RFID技術(shù)是通過具有一個PROM的集成芯片裝置實(shí)施的，以便編程識別(ID)代碼。該RFID芯片裝置放置在一物品上，而ID代碼可傳送到該RFID芯片和儲存在RFID芯片中。之后該ID代碼可由一個發(fā)射機(jī)/接收機(jī)掃描。該RFID芯片是無源的，并使用發(fā)射信號的功率激勵RFID線圈并返回包括該ID代碼或確認(rèn)該ID代碼的一個信號。
RFID技術(shù)的使用已基本地被限制到識別應(yīng)用程序并已不被實(shí)施為用于在機(jī)器中傳送數(shù)據(jù)的一個裝置，例如PLC?？赡苓€是有優(yōu)點(diǎn)的地方是具有無線RFID接口作為該P(yáng)LC的整體部分，從而消除了通過底板和電纜進(jìn)行通信的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有一個無線通信接口的可編程邏輯控制器。該控制器一般包括容納一或多塊電路板的外殼。該外殼一般儲存一個輸入模件，一個中央處理單元，和一個輸出模件。該控制器還包括一個接口裝置，用于通過射頻傳輸提供同所說可編程邏輯控制器無線通信。該接口裝置安裝到并接觸在該控制器中一塊或多塊電路板上的集成電路的有源元件。例如，一個射頻識別芯片裝置(或終端)被安裝到并接觸在該控制器的中央處理單元中的一個或多個電路板。該芯片裝置提供該控制器和該P(yáng)LC內(nèi)或外的其它部件之間的射頻通信。
芯片裝置(Chip Set)可以由標(biāo)準(zhǔn)的表面固定件，通孔安裝器，或板上芯片(Chip-On-Board)安裝器安裝到電路板。任何安裝器必須將該芯片裝置連接到電路板上集成電路的有源元件上。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該芯片裝置實(shí)際上可包含到該集成電路的簡圖部分中。該射頻芯片裝置的天線可用膠粘方式附著到電路板，或更優(yōu)選地通過蝕刻該天線直接附著到該板。
在一個具體實(shí)施例中，在該控制器中的兩個或多個電路板包括該芯片裝置，而這些板能彼此進(jìn)行射頻通信。在另一實(shí)施例中，該通信接口是用來由射頻通信提供傳送編程指令到中央處理單元。
這種無線接口的射頻通信可引起對該控制器的操作的干擾。為減小這種可能性，芯片裝置可以屏蔽起來，或可配置得工作在控制器工作頻率之外的一個頻率范圍內(nèi)。
本發(fā)明還提供了一種與一個PLC進(jìn)行無線通信的方法。該方法是通過將該RFID芯片裝置安裝到該P(yáng)LC的外殼中的至少一塊電路板并在一遠(yuǎn)程位置提供一個天線以使得在該芯片裝置和該天線之間能夠進(jìn)行無線信息通信來實(shí)施的。本發(fā)明的方法能使編程指令無線傳播到該控制器，或者能使來自該控制器的出錯通知信號無線傳播到一個遠(yuǎn)程位置。


圖1表示一個PLC的一般結(jié)構(gòu)，該P(yáng)LC可實(shí)施按本發(fā)明的無線通信接口。
圖2表示包含按本發(fā)明的一個無線通信接口的PLC的一塊電路板。
圖3表示圖2的電路板在各種使用情況中，其應(yīng)用了由本發(fā)明實(shí)施的無線通信特征。
具體實(shí)施例方式
圖1表示本發(fā)明的包含無線通信接口的PLC。該P(yáng)LC包括一個外殼2，其容納一個輸入模件4，一個中心處理單元7和一個輸出模件9。該P(yáng)LC包括一塊或多塊電路板11(參見圖2)。
此外，一個網(wǎng)絡(luò)接口12可供連接該P(yáng)LC到一個網(wǎng)絡(luò)，例如一個在線網(wǎng)絡(luò)，如一個局域網(wǎng)或因特網(wǎng)。因此接收或儲存在該芯片上的信息可以在該網(wǎng)上傳播。網(wǎng)絡(luò)通信專業(yè)技術(shù)人員，特別是TCP/IP技術(shù)人員容易理解如何實(shí)施這樣的通信。
如圖2所示，該無線接口15安裝在容納在該P(yáng)LC的外殼2中的一塊電路板11上。該無線接口應(yīng)用一個標(biāo)準(zhǔn)的RFID芯片裝置，例如得克薩斯(Texas)儀器Tagit。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該RFID是一個無源接收機(jī)/發(fā)射機(jī)。按本發(fā)明，該RFID芯片裝置15是安裝到該可編程控制器的電路板11的一個集成電路。這將允許通過無線連接分隔通信中的集成電路。該RFID芯片裝置15可以通過標(biāo)準(zhǔn)表面固定件，通孔安裝器，或板上芯片安裝器接觸集成電路的有源元件。該RFID芯片裝置15也可以是該集成電路的簡圖部分。
此外，備有在一電路板上的無線接口的集成電路能方便于該P(yáng)LC和其他器件例如計(jì)算機(jī)中的任何部件之間的通信。這樣，該電路板可使用射頻與配備類似的RFID芯片裝置的其他的電路板進(jìn)行無線通信，而不要求通過連接器19通信。
如圖3所示，用這樣一種經(jīng)改進(jìn)的設(shè)備，備有RFID芯片裝置的PLC可以同例如一個卡和機(jī)柜系統(tǒng)22；一個可編程器例如手持編程器27；或一臺計(jì)算機(jī)31這樣的遠(yuǎn)程放置的模件進(jìn)行無線通信。該概念還可以擴(kuò)展到一般性的自動處理和可以進(jìn)一步應(yīng)用到其他的工業(yè)應(yīng)用。例如期待本發(fā)明可應(yīng)用到自動診斷。在這種情況下，本發(fā)明可以同一輛車中的不同區(qū)域通信，或者可在車輛中的不同設(shè)備之間進(jìn)行通信。
如在圖3中所示的，在制造處理期間，本發(fā)明可應(yīng)用來執(zhí)行來自一個操作員的終端35的無線測試，或在操作期間傳播無線出錯代碼消息到一個遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)31。該技術(shù)能夠快速檢修。在具有許多模件的一個PLC中，該技術(shù)能快速定位有問題的模件，特別是在模件的分布使檢修困難的一個大的系統(tǒng)中。
傳統(tǒng)地，使用一根電纜來編程一個PLC(例如S7-200或S7-300，西門子能量&自動學(xué)，Johnson城，TN)。消除對電纜的依賴，使得本領(lǐng)域的編程人員不需要煩惱關(guān)于硬件兼容問題。PLC可以通過本發(fā)明的無線接口進(jìn)行編程。
通過合適的屏蔽能減輕隨PLC運(yùn)行由靠RFID芯片裝置15通信的射頻特性所引起的任何干擾的可能性。解決該問題的另一方法是限制該RFID芯片裝置頻率范圍在標(biāo)準(zhǔn)的PLC工作頻率之外。其他的途徑是限制在模件上該RFID 15彼此靠近。
使用無線接口還可產(chǎn)生依照FCC和CE(EU)規(guī)則的問題。該問題可通過限制該接口的作用范圍加以克服?？梢酝ㄟ^使用屏蔽或減小功率輸出完成對作用范圍的限制。
此外，本發(fā)明可連接到一個微芯片或電路，RFID芯片裝置15可以蝕刻到該電路板上，而不是如目前情況那樣粘在一個標(biāo)記上。該RFID芯片裝置15相當(dāng)便宜并可減輕在PLC的底板中用插件式連接器共同出現(xiàn)的連接缺陷。該RFID應(yīng)提供一種更可靠的連接。
那些本專業(yè)的技術(shù)人員將意識到借助以上技術(shù)和實(shí)施例有可能對本發(fā)明作多種修改和變化。因此本發(fā)明不應(yīng)限制到任一上述實(shí)施例，而是應(yīng)受限在附加的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一個具無線通信接口的可編程邏輯控制器包括一個外殼；至少一塊在該控制器外殼中的電路板，該板包括用于執(zhí)行控制器功能的電路；以及一個射頻識別芯片裝置，安裝到至少一塊板上，并連接到在該至少一塊板上的電路，該芯片裝置用于提供射頻通信。
2.按權(quán)利要求1的可編程邏輯控制器，其中射頻芯片裝置天線蝕刻到電路板。
3.按權(quán)利要求1的可編程邏輯控制器，還包括一個芯片裝置固定件用于將芯片裝置安裝到板上。
4.按權(quán)利要求3的可編程邏輯控制器，其中芯片裝置固定件包括一個標(biāo)準(zhǔn)表面固定件。
5.按權(quán)利要求3的可編程邏輯控制器，其中芯片裝置固定件包括一通孔安裝器件。
6.按權(quán)利要求3的可編程邏輯控制器，其中芯片裝置固定件包括一板上芯片安裝器件。
7.按權(quán)利要求1的可編程邏輯控制器，其中芯片裝置包括集成電路簡圖的部分。
8.按權(quán)利要求1的可編程邏輯控制器，其中控制器內(nèi)的兩個或多個電路板包括芯片裝置和該板適合于彼此射頻通信。
9.按權(quán)利要求1的可編程邏輯控制器，其中該控制器包括一處理器，該處理器接收攜帶由處理器執(zhí)行的編程指令的RF信號。
10.按權(quán)利要求1的可編程邏輯控制器，其中芯片裝置被屏蔽以便阻止與接口的射頻通信干擾控制器的工作。
11.按權(quán)利要求1的可編程邏輯控制器，其中芯片裝置工作在控制器操作所在的頻率之外的頻率范圍以便阻止與接口的射頻通信干擾控制器的工作。
12.按權(quán)利要求1的可編程邏輯控制器，其中接口承載表示無線測試的指令的信號。
13.按權(quán)利要求12的可編程控制器，其中在制造過程中在制造控制器處理期間接口承載測試信號。
14.按權(quán)利要求1的可編程邏輯控制器，還包括一個網(wǎng)絡(luò)接口用于將可編程邏輯控制器連接到網(wǎng)絡(luò)。
15.按權(quán)利要求14的可編程邏輯控制器，其中所說網(wǎng)絡(luò)接口傳播經(jīng)所說網(wǎng)絡(luò)由所說識別芯片接收的信息。
16.按權(quán)利要求15的可編程邏輯控制器，其中所說網(wǎng)絡(luò)接口連接到因特網(wǎng)。
17.一個具有無線通信接口的可編程邏輯控制器包括一個外殼；至少在該控制器中的一塊電路板包括用于執(zhí)行控制功能的電路；以及接口裝置，用于通過射頻傳輸提供同所說可編程邏輯控制器無線通信，所說接口裝置安裝到至少一塊電路板并與其相接觸。
18.一種用于提供與一個可編程邏輯控制器無線通信的方法，該方法包括提供通過射頻信號發(fā)射信息的一個射頻識別芯片裝置；將所說芯片裝置按接觸配置方式安裝到在該可編程邏輯控制器中的至少一塊電路板上的一個集成電路的有源元件；以及提供一個天線用于傳播信息到該芯片裝置和從其傳播信息。
19.按權(quán)利要求15的方法，其中信息包括對控制器的編程指令。
20.按權(quán)利要求15的方法，其中信息包括當(dāng)控制器存在問題時指示的出錯通知信號。
全文摘要
一個可編程邏輯控制器具有一個無線通信接口。在該可編程控制器中一個射頻識別芯片裝置安裝到在一個或多個電路板上的一個集成電路的有源元件，并同這些元件保持通信。該芯片裝置提供該控制器和其他部件之間的射頻通信，不管這些部件是在該控制器內(nèi)和在該控制器外。記錄在該芯片上的識別信息可以在一個網(wǎng)絡(luò)上接口，特別地，在一個在線網(wǎng)絡(luò)例如因特網(wǎng)上接口。
文檔編號G05B19/05GK1407418SQ0213182
公開日2003年4月2日 申請日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月7日
發(fā)明者H·J·利希特 申請人:西門子能量及自動化公司