專(zhuān)利名稱(chēng)：電路監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別涉及一種用于監(jiān)測(cè)電路狀態(tài)的裝置、方法與系統(tǒng)。該裝置在安全管理系統(tǒng)、火警系統(tǒng)以及建筑物管理系統(tǒng)中特別有用，因此結(jié)合這些應(yīng)用實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明是很方便的。但是應(yīng)該明白，本發(fā)明是可以使用在更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合及用途中的。
背景技術(shù)：
安全管理系統(tǒng)通常被使用在比如監(jiān)獄那樣的懲戒設(shè)施、以及用作其他目的而又需要限制出入的建筑物中。這種系統(tǒng)的例子包括以Pegasus、Card key和Access的名義出售的那些系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，這些系統(tǒng)都是專(zhuān)用的，因此一個(gè)系統(tǒng)上的部件不能與其他系統(tǒng)的部件共同工作。另外，對(duì)硬件或軟件進(jìn)行任何改進(jìn)一般也必須由原始制造商完成。
在一種比較典型的已有技術(shù)的安全管理系統(tǒng)(SMS)中，許多場(chǎng)裝置(成百個(gè)甚至上千個(gè))通過(guò)各種電路與一個(gè)中央安全管理系統(tǒng)(SMS)控制單元相連。典型的場(chǎng)裝置包括紅外線運(yùn)動(dòng)探測(cè)器、門(mén)窗上的簧片開(kāi)關(guān)、窗戶上的玻璃破裂膠帶、煙霧或熱量探測(cè)器以及撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。這些場(chǎng)裝置各自包括一個(gè)可開(kāi)關(guān)元件，當(dāng)發(fā)生異常情況或某種特定情況時(shí)該開(kāi)關(guān)元件就會(huì)被觸發(fā)，例如簧片開(kāi)關(guān)能探測(cè)到一扇門(mén)被打開(kāi)，紅外線運(yùn)動(dòng)探測(cè)器能夠覺(jué)察到運(yùn)動(dòng)，而煙霧探測(cè)器能夠檢測(cè)到空氣中的煙霧。可開(kāi)關(guān)元件在正常情況下可以是開(kāi)路的(也就是說(shuō)，當(dāng)被觸發(fā)時(shí)閉合)，或者在正常情況下是閉合的(也就是說(shuō)，當(dāng)被觸發(fā)時(shí)打開(kāi))。
一般來(lái)說(shuō)，有一個(gè)第一阻性元件與可開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)，還有一個(gè)第二阻性元件(這里稱(chēng)為場(chǎng)電阻器)與可開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)。場(chǎng)電阻器一般在安裝時(shí)被跨接在場(chǎng)裝置的接線盒上。如果在某個(gè)特定電路中接有一個(gè)以上的場(chǎng)裝置，那么那些裝置上的可開(kāi)關(guān)元件就與場(chǎng)電阻器并聯(lián)。在這種結(jié)構(gòu)下，場(chǎng)電阻器被跨接在最后一個(gè)場(chǎng)裝置的可開(kāi)關(guān)元件上，而該場(chǎng)裝置位于從SMS控制單元延伸出來(lái)的一根線上。
圖1示出了連接到單個(gè)場(chǎng)裝置的可開(kāi)關(guān)元件SW1上的單線電路的典型實(shí)例。該電路包括一個(gè)與可開(kāi)關(guān)元件SW1串聯(lián)的第一阻性元件R1，以及一個(gè)與可開(kāi)關(guān)元件SW1并聯(lián)的第二阻性元件R2(場(chǎng)電阻器)。還可以向該電路中接入若干個(gè)場(chǎng)裝置，在那種情況下，那些場(chǎng)裝置的可開(kāi)關(guān)元件要與場(chǎng)電阻器R2并聯(lián)。實(shí)際上，場(chǎng)電阻器R2將被連接到離安全管理系統(tǒng)(SMS)控制單元的輸入接線端1、2最遠(yuǎn)的場(chǎng)裝置上。
考慮圖1中所示的電路，可以發(fā)現(xiàn)在SMS控制單元的輸入接線端1、2上所能測(cè)到的線上阻抗在開(kāi)關(guān)SW1閉合時(shí)會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)SW1處于開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，線上阻抗為R1加R2。當(dāng)SW1處于閉合狀態(tài)時(shí)，線上阻抗僅為R1。SMS控制單元通過(guò)連續(xù)測(cè)量連接到其輸入接線端1、2的線上阻抗來(lái)判斷開(kāi)關(guān)SW1的狀態(tài)(打開(kāi)或閉合)。
每個(gè)SMS設(shè)備制造商都會(huì)為要跨接到線上的最后場(chǎng)裝置上的場(chǎng)電阻器指定一個(gè)特定的值。常用的值可能是2kΩ、4.7kΩ或10kΩ。電纜自身的阻抗相對(duì)于電路中的阻性元件R1與R2而言是可以忽略的。在許多應(yīng)用場(chǎng)合，串聯(lián)電阻R1的值與場(chǎng)電阻器R2相等。在任何特定的配置中，其中所有的線路都被連接到一個(gè)SMS控制單元上，系統(tǒng)每條線路上的場(chǎng)電阻器R2都有相同的值。
某種特定配置中的各種不同的場(chǎng)裝置通常都會(huì)由其他制造商供應(yīng)，并且那些裝置一般都可以與任意的SMS控制單元共同使用。這是因?yàn)閳?chǎng)裝置中只含有一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，而且場(chǎng)電阻器是在系統(tǒng)的安裝過(guò)程中接上的。但是在某些情況下，SMS控制單元的供應(yīng)商同時(shí)也提供場(chǎng)裝置，而且在那種情況下，場(chǎng)電阻器可能被硬布線在裝置中，而不是在安裝時(shí)被外接在接線盒上。在那種情況下，場(chǎng)裝置只能與同一品牌的SMS控制單元共同使用了。
當(dāng)SMS系統(tǒng)的所有者需要升級(jí)或改進(jìn)他的系統(tǒng)時(shí)，這些因素會(huì)造成一些問(wèn)題。因?yàn)檫B接到系統(tǒng)上的每條線路都包括一個(gè)具有特定值的場(chǎng)電阻器，因此所有者不得不返回SMS的原始供應(yīng)商處以實(shí)現(xiàn)升級(jí)?；蛘?，系統(tǒng)所有者必須為連接到系統(tǒng)上的每條線路重新布線，并用一個(gè)不同值的電阻替代場(chǎng)電阻器，新的電阻值是由新的SMS控制單元的供應(yīng)商指定的。在電阻器被集成到場(chǎng)裝置中的情況下，該電阻不能被改變，系統(tǒng)所有者如果想要改用不同品牌的SMS控制單元，他也不得不替換每一個(gè)裝置。
典型的SMS系統(tǒng)包括一個(gè)操作員界面，該界面提供了受到監(jiān)視及控制的系統(tǒng)的圖形表示。界面中所使用的軟件是專(zhuān)有的，而且用戶不能改變。因此對(duì)于操作員界面的任何改進(jìn)都必須由原始供應(yīng)商完成，從而使得(系統(tǒng))所有者(的利益)受到供應(yīng)商額外維護(hù)費(fèi)用的損害。
在為消除這種對(duì)原始供應(yīng)商的依賴的努力中，本發(fā)明者過(guò)去已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種用于私有SMS系統(tǒng)的通用替代方案，它使用了一種標(biāo)準(zhǔn)可編程邏輯控制器(PLC)和模擬輸入卡。它提供了一種靈活的解決方案，該方案可以被編程來(lái)滿足多種場(chǎng)電阻器值。任何PLC都可以被用來(lái)替代私有系統(tǒng)，而不需改變場(chǎng)電阻器，從而節(jié)省了可觀的安裝時(shí)間。PLC的編程更加耗費(fèi)時(shí)間，因?yàn)樗械奶幚磉^(guò)程都在PLC的中央處理器中完成，并且需要使用傳統(tǒng)的分級(jí)邏輯進(jìn)行編程，但是總安裝時(shí)間就被縮減了。然而，在商業(yè)設(shè)備中使用該方法的主要問(wèn)題在于適合商用PLC的模擬輸入卡的高成本。這些卡的成本使得這種基于PLC的SMS形式對(duì)于大型設(shè)備來(lái)說(shuō)驚人的昂貴。
因此仍然需要一種靈活的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠重構(gòu)安全管理系統(tǒng)或類(lèi)似系統(tǒng)的功能，或是能夠結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的或常見(jiàn)的硬件與軟件共同提供必要功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明相應(yīng)地提供了一種根據(jù)電路的可測(cè)量參數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)電路狀態(tài)的裝置，該裝置包括測(cè)量裝置，用于測(cè)量電路參數(shù)；比較裝置，用來(lái)將測(cè)量值與至少一個(gè)閾值進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果指定一個(gè)狀態(tài)；以及輸出裝置，用來(lái)提供對(duì)指定狀態(tài)的指示。
該裝置可以被用來(lái)測(cè)量某個(gè)電路的電阻，并根據(jù)該測(cè)量(結(jié)果)提供傳統(tǒng)安全管理系統(tǒng)的功能。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述電路是一個(gè)含有至少一個(gè)可開(kāi)關(guān)元件的電路。這個(gè)可開(kāi)關(guān)元件可以被包含在上述類(lèi)型的場(chǎng)裝置中。該電路包括一個(gè)與可開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)的第一阻性元件和一個(gè)與可開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)的第二阻性元件，從而使得可開(kāi)關(guān)元件的狀態(tài)可以在電路阻抗中體現(xiàn)出來(lái)。
在一個(gè)實(shí)施例中，閾值可以由用戶調(diào)節(jié)。這樣該裝置就能夠?yàn)榈谝患暗诙栊栽峁┒喾N取值。這使得該裝置能夠作為改進(jìn)型被安裝到已有的SMS系統(tǒng)中，在該已有SMS系統(tǒng)中，電阻器是多年前安裝的并且不能夠方便地替換。
比較裝置中最好包括多個(gè)閾值，以便分配相應(yīng)數(shù)量的狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，包括下列的若干個(gè)狀態(tài)短路，警報(bào)2，正常警報(bào)1，以及開(kāi)路。
該裝置最好還包括通信裝置，用來(lái)向監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)信息。通信裝置最好使用一種開(kāi)放式的通信標(biāo)準(zhǔn)，比如由Open DeviceNetVendor Association公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的DeviceNetTM開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。DeviceNetTM是一種低成本通信鏈路，用來(lái)將工業(yè)設(shè)備(如限位開(kāi)關(guān)、光電傳感器、過(guò)程傳感器、顯示面板以及操作員界面)連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，從而避免使用昂貴的硬布線。設(shè)備間的直接連通提供了改善的通信以及重要的設(shè)備級(jí)診斷方法，這些是通過(guò)硬布線I/O接口很難實(shí)現(xiàn)的。DeviceNetTM是一種簡(jiǎn)單的聯(lián)網(wǎng)方案，它縮減了布線及安裝工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的成本和時(shí)間，同時(shí)還提供了來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的“類(lèi)似”元件的可交換性。對(duì)于DeviceNetTM標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)明可以在2000年7月的DeviceNetTMProduct catalogue by Open VendorAssociation，Inc.(Open Vendor協(xié)會(huì)的Device NetTM產(chǎn)品目錄)中找到。這里通過(guò)交叉引用將該產(chǎn)品目錄包含進(jìn)來(lái)。
本發(fā)明另一方面提供了一種包括上述類(lèi)型的電路監(jiān)測(cè)裝置在內(nèi)的安全管理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以使用標(biāo)準(zhǔn)可編程邏輯控制器硬件加上標(biāo)準(zhǔn)操作員界面軟件共同提供完整功能的安全管理系統(tǒng)。電路監(jiān)測(cè)裝置可以是獨(dú)立模塊的形式，并使用一個(gè)基于DeviceNetTM標(biāo)準(zhǔn)或其他合適的開(kāi)放式通信標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊將它連接到PLC上。
本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)在于它允許對(duì)已有的安全管理系統(tǒng)、火警系統(tǒng)以及建筑物管理系統(tǒng)進(jìn)行翻新改進(jìn)，同時(shí)還可以利用已有的電路布線，而不用顧及已有的阻抗值。翻新改進(jìn)的設(shè)備以及新的設(shè)備可以使用各種PLC和操作員界面，以及多種硬件與軟件，而不必受困于私有的硬件及軟件。
作為進(jìn)一步的選擇，電路監(jiān)測(cè)裝置可以被集成到一張卡中，該卡可以直接插入到個(gè)人電腦或是類(lèi)似裝置中。


下面將參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的安全管理系統(tǒng)中的電路；圖2示出了一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中包含了本發(fā)明的電路監(jiān)測(cè)裝置的三個(gè)實(shí)施例；圖3示出了用于本發(fā)明的電路監(jiān)測(cè)裝置的一個(gè)輸入端的電路框圖；圖4示出了依照本發(fā)明作出比較以確定狀態(tài)條件的圖表表示；
圖5示出了用于線路阻抗模塊末端的電路示意圖；圖6示出了用于閉環(huán)模塊的電路示意圖；以及圖7示出了用于符合本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的原型電路監(jiān)測(cè)裝置的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
附圖中的圖2示出了本發(fā)明的電路監(jiān)測(cè)裝置的一個(gè)應(yīng)用范例。在該應(yīng)用例中，多個(gè)電路監(jiān)測(cè)裝置被使用在一個(gè)安全管理系統(tǒng)(SMS)中以監(jiān)測(cè)各種包含場(chǎng)裝置的電路的狀態(tài)，比如運(yùn)動(dòng)探測(cè)器、門(mén)窗上的簧片開(kāi)關(guān)、煙霧探測(cè)器等等。具體地說(shuō)，一個(gè)中央SMS控制單元5與三個(gè)監(jiān)測(cè)裝置10、20和30進(jìn)行通信，以監(jiān)測(cè)三個(gè)單獨(dú)的電路，這三個(gè)電路在圖2中分別被標(biāo)示為A、B和C。
SMS控制單元5包括一個(gè)傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器(PLC)，比如Rockwell Automation生產(chǎn)的Allen Bradley型SLC 505，或是其他制造商如Siemens、Omron、Mitsubishi等生產(chǎn)的任何其他合適的型號(hào)。PLC包括一塊微處理器卡6，還可能包括各種輸入與輸出卡或是通信卡。
電路A包括一個(gè)與場(chǎng)裝置相聯(lián)的可開(kāi)關(guān)元件SWA、與可開(kāi)關(guān)元件SWA串聯(lián)的第一阻性元件R1，以及與可開(kāi)關(guān)元件SWA并聯(lián)的第二阻性元件R2。第二阻性元件R2通常在安裝時(shí)就被跨接在場(chǎng)裝置的接線盒上，并且常被稱(chēng)為場(chǎng)電阻器。
在該應(yīng)用例中，電路監(jiān)測(cè)裝置10可以被稱(chēng)為“線路末端阻抗模塊(EOL模塊)”，因?yàn)樗鼫y(cè)量的是電路A的線路末端阻抗。因此為了方便起見(jiàn)，以下將這樣稱(chēng)呼裝置10。
類(lèi)似于圖1中所示的傳統(tǒng)電路，電路A的線路末端阻抗在可開(kāi)關(guān)元件SWA閉合或打開(kāi)時(shí)會(huì)發(fā)生變化。因此測(cè)得的阻抗就可以被EOL模塊10用來(lái)判定開(kāi)關(guān)SWA是打開(kāi)還是閉合的。此外，EOL模塊10還能夠判斷是否存在故障狀態(tài)，比如開(kāi)路(無(wú)限阻抗)或短路(非常低的阻抗)。
EOL模塊10在電氣上與機(jī)械上被設(shè)計(jì)成能夠直接插入到PLC的背板中的。因此該模塊可以被制造成一種插入卡的形式，類(lèi)似于傳統(tǒng)的數(shù)字與模擬輸入輸出卡。PLC的微處理器6與EOL模塊10之間的通信要經(jīng)過(guò)PLC的背板。
圖2還示出了兩個(gè)遠(yuǎn)程EOL模塊20和30。一個(gè)掃描模塊被用來(lái)提供與遠(yuǎn)程模塊20及30的通信，該模塊是一塊通信卡。
EOL模塊20監(jiān)測(cè)電路B的阻抗，同時(shí)EOL模塊30監(jiān)測(cè)電路C的阻抗。電路B與電路A相同，但是EOL模塊20遠(yuǎn)離PLC。EOL模塊20利用DeviceNetTM標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)通信鏈路8以及插入到PLC背板中的DeviceNet通信卡7與PLC通信。
EOL模塊30是阻抗模塊的閉環(huán)形式，它通過(guò)輸入端1、2以及輸入端3、4測(cè)量電路C的阻抗。在電路的某部分由于開(kāi)路或短路而發(fā)生故障時(shí)，該電路能提供額外的安全等級(jí)。EOL模塊30同樣根據(jù)DeviceNetTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作，并且通過(guò)通信鏈路8和9與PLC的通信卡7進(jìn)行通信。
圖3示出了一個(gè)范例輸入電路，該電路可以被使用在EOL模塊10、20或30的任何一個(gè)當(dāng)中。輸入電路包括一個(gè)運(yùn)算放大器(OPAMP)40、一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器41(A/D轉(zhuǎn)換器)、一個(gè)微處理器42以及一個(gè)通信模塊43。一個(gè)場(chǎng)電路—例如圖2中的電路A、B或C—被連接到OPAMP 40的輸入端上。OPAMP 40的模擬輸出被A/D轉(zhuǎn)換器41轉(zhuǎn)換為能代表其模擬輸入的計(jì)數(shù)值。該計(jì)數(shù)值就是場(chǎng)電路線路末端阻抗的數(shù)值表示。微處理器42將測(cè)得的阻抗值與多種閾值比較，以確定場(chǎng)電路以及場(chǎng)電路中任何可開(kāi)關(guān)元件的狀態(tài)。比較得到的結(jié)果被發(fā)送給一個(gè)中央監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖2中所示的SMS控制單元5。
在EOL模塊10(圖2)中，通信模塊43適合通過(guò)PLC的背板與微處理器6進(jìn)行通信。在EOL模塊20與30(圖2)中，通信模塊43是一個(gè)使用了DeviceNetTM通信標(biāo)準(zhǔn)的DeviceNetTM通信模塊。
為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，圖3示出了連接到單個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器以及通信模塊上的單個(gè)場(chǎng)電路。但是在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)EOL模塊可能包括多個(gè)輸入端，比如8或16個(gè)。在16輸入端EOL模塊的例子中，可能要使用十六個(gè)OPAMP，并且這些OPAMP可能分別被連接到16個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器上。但是來(lái)自十六個(gè)OPAMP的輸出也可以被復(fù)接到單個(gè)的A/D轉(zhuǎn)換器上?？梢杂脝蝹€(gè)微處理器讀取每個(gè)數(shù)字阻抗值，以便為每個(gè)場(chǎng)電路確定狀態(tài)條件。
圖7示出了用于原型電路監(jiān)測(cè)裝置的電路示意圖。該裝置提供了連接到八通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器上的八個(gè)輸入電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過(guò)I/O總線連接到一個(gè)中央處理單元(CPU)，而CPU又連接到DeviceNetTM通信模塊上。
圖4示出了微處理器42(圖3)為一個(gè)場(chǎng)電路所作的比較的圖表表示。該示例假定EOL模塊使用一個(gè)16比特A/D轉(zhuǎn)換器。這種轉(zhuǎn)換器能產(chǎn)生一個(gè)0到32767范圍內(nèi)的計(jì)數(shù)值。該計(jì)數(shù)值代表了測(cè)量得到的場(chǎng)電路線路末端阻抗。如圖所示，將該計(jì)數(shù)值與多個(gè)閾值進(jìn)行比較，以判定場(chǎng)電路的狀態(tài)。如果該計(jì)數(shù)值低于8000，那么就指定一個(gè)開(kāi)路狀態(tài)。如果計(jì)數(shù)值高于30000，那么就指定一個(gè)短路狀態(tài)。15000與16000之間的值被認(rèn)為是電路的正常工作范圍，從而指定一個(gè)正常狀態(tài)。8000與15000之間的值被指定為警報(bào)1狀態(tài)，而16000與30000之間的值被指定為警報(bào)2狀態(tài)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2中的電路A，并假定開(kāi)關(guān)SWA是一個(gè)在正常情況下打開(kāi)的開(kāi)關(guān)，那么該電路正常的線路末端阻抗應(yīng)該等于R1加R2的值。該阻抗值將產(chǎn)生一個(gè)圖4中15000與16000之間的計(jì)數(shù)值。這里指定了一定范圍的計(jì)數(shù)值，以容許電纜阻抗及接頭引起的電路阻抗變化。很明顯，阻抗會(huì)隨著延伸到場(chǎng)裝置的電纜長(zhǎng)度以及那些電纜的截面積而變化。當(dāng)開(kāi)關(guān)SWA閉合時(shí)，線路末端阻抗將會(huì)降至R1單獨(dú)的值。在圖4中，這會(huì)產(chǎn)生警報(bào)2狀態(tài)。在另一種情況下，如果開(kāi)關(guān)SWA在正常情況下是閉合的，那種狀態(tài)將被當(dāng)作“正常”，而打開(kāi)開(kāi)關(guān)SWA會(huì)導(dǎo)致線路末端阻抗升至R1加R2的值。這會(huì)產(chǎn)生圖4中的警報(bào)1狀態(tài)。因此，被當(dāng)作“正?！钡臓顟B(tài)取決于場(chǎng)電路中所使用的可開(kāi)關(guān)元件類(lèi)型。應(yīng)該明白，圖4中對(duì)于“高”和“低”的定義相對(duì)于剛才所述的情況是可以被倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的。
EOL模塊10也能夠檢測(cè)到故障狀態(tài)的存在，如開(kāi)路或短路。在短路情況下，線路末端阻抗下降到一個(gè)非常低的值，該值取決于電纜的阻抗以及電纜上發(fā)生短路的位置。在開(kāi)路的情況下，阻抗上升為一個(gè)非常高的值，該值取決于電纜的絕緣阻抗。這里需要使用一定的取值范圍以容許這種變化。
適用于圖3中所示的微處理器42的軟件可以由任何熟練的計(jì)算機(jī)程序員編寫(xiě)，因此這里不需要詳細(xì)說(shuō)明。這里所使用的語(yǔ)言可以是高級(jí)語(yǔ)言，或是適合EOL模塊中所使用的特定微處理器的低級(jí)機(jī)器語(yǔ)言。
圖4中所示的位于8000、15000、16000及30000的各個(gè)閾值最好被設(shè)置為變量，并且可以被設(shè)置成EOL模塊的參數(shù)。這樣，EOL模塊就可以與很寬取值范圍內(nèi)的場(chǎng)電阻器共同工作，從而使得EOL模塊能夠被更新改進(jìn)以適用于多種場(chǎng)電路，在這些場(chǎng)電路中串聯(lián)電阻與場(chǎng)電阻器(分別為R1、R2)已經(jīng)存在并且不能被改變。
在將測(cè)得的阻抗值與各個(gè)閾值進(jìn)行了比較之后，微處理器41(圖3)生成場(chǎng)電路(如圖2中的電路A、B或C)的一個(gè)狀態(tài)指示作為輸出。該輸出可以采用單獨(dú)的標(biāo)志或比特的形式，當(dāng)指定了一個(gè)特定的狀態(tài)時(shí)就將它們置起。例如，可以用五個(gè)輸出比特代表五個(gè)可能的狀態(tài)，即短路、警報(bào)2、正常、警報(bào)1以及開(kāi)路。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，EOL模塊測(cè)量場(chǎng)電路的線路末端阻抗，將測(cè)得的阻抗與多個(gè)閾值比較，并根據(jù)比較結(jié)果指定一個(gè)狀態(tài)。接著將該狀態(tài)以5個(gè)數(shù)字比特的形式作為輸出表示出來(lái)，這些數(shù)字比特可以被中央監(jiān)測(cè)系統(tǒng)讀取，或是被發(fā)送給中央監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該中央系統(tǒng)本身不需要關(guān)心線路末端阻抗的實(shí)際值，而只需要關(guān)心確定下來(lái)的電路狀態(tài)。這一點(diǎn)是非常重要的，因?yàn)檫@樣就只需要發(fā)送幾個(gè)比特的信息，而不是代表了模擬值的一個(gè)完整的字。在圖2中，PLC的微處理器6只需要通過(guò)通信模塊7讀取來(lái)自EOL模塊20的5個(gè)標(biāo)志或比特。微處理器6不關(guān)心、甚至完全不知道連接到EOL模塊20上的電路B的實(shí)際線路末端阻抗。通信模塊7作為PLC設(shè)備制造商所生產(chǎn)的傳統(tǒng)掃描模塊，它使用傳統(tǒng)的DeviceNetTM標(biāo)準(zhǔn)掃描EOL模塊20。
要設(shè)置一個(gè)特定的EOL模塊，如圖2中的模塊20，閾值是由模塊級(jí)的軟件進(jìn)行控制的。例如，使用Rockwell Automation生產(chǎn)的稱(chēng)為RS Networks(Rockwell Software Networks)的軟件，就能夠訪問(wèn)連接到PLC網(wǎng)絡(luò)中的任何特定模塊。RS Networks軟件顯示出每個(gè)模塊的參數(shù)，并且這些參數(shù)可以被改變。在本應(yīng)用例中，閾值(圖4中所示)可以被當(dāng)作DeviceNetTMEOL模塊20的參數(shù)進(jìn)行改變。一旦參數(shù)被設(shè)定，它們就被儲(chǔ)存在模塊20中，而不是PLC中，并被保留在那個(gè)模塊的非易失性存儲(chǔ)器里。
在某一種形式中，可以為一個(gè)多輸入模塊的每個(gè)輸入端單獨(dú)設(shè)置參數(shù)。但是更多的情況下，模塊每個(gè)輸入端的參數(shù)都是相同的，而且至少最初每個(gè)輸入端都是用相同的參數(shù)設(shè)置的。在為整個(gè)模塊設(shè)置了默認(rèn)參數(shù)之后還可以進(jìn)行單獨(dú)的改變。
在制造時(shí)可以用默認(rèn)的閾值對(duì)EOL模塊進(jìn)行編程。例如，閾值可以被設(shè)置在適合使用了4.7kΩ場(chǎng)電阻器的場(chǎng)電路的等級(jí)上。這樣，EOL模塊就可以被使用在基于PLC的更新改進(jìn)中，它可以對(duì)使用阻值為4.7kΩ的場(chǎng)電阻器的傳統(tǒng)安全管理系統(tǒng)進(jìn)行更新，而完全不需要對(duì)EOL模塊進(jìn)行編程。如果被替換的系統(tǒng)使用具有不同阻值的場(chǎng)電阻器，那么可以根據(jù)那個(gè)不同的阻值重新對(duì)EOL模塊編程。
圖5和圖6分別示出了圖2中的電路B和C的延長(zhǎng)版本。在圖5與圖6中，有多個(gè)場(chǎng)裝置被連接到電路中。圖5與圖6中使用相似的附圖標(biāo)記來(lái)表示圖2中類(lèi)似的元件。場(chǎng)裝置可以是煙霧探測(cè)器、簧片開(kāi)關(guān)或是其他形式的探測(cè)器。
一個(gè)基于PLC的安全管理系統(tǒng)最好帶有一個(gè)操作員界面，該界面可以采用一個(gè)可視化顯示裝置加一個(gè)輸入裝置的形式，如計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)。受監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的直觀表示將被呈現(xiàn)在圖像顯示器上。有許多標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集(SCADA)軟件包可以被運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)硬件上。一些實(shí)例包括intellution的FIX、CI Technologies的Citec。另外，也可以利用圖形編程工具，如Active X、VisualBasic或Visual C++，開(kāi)發(fā)自定制的用戶界面。個(gè)人電腦可以與一個(gè)或多個(gè)PLC聯(lián)網(wǎng)，以提供一個(gè)完整的安全管理系統(tǒng)。
類(lèi)似的PC及PLC硬件與軟件可以被用來(lái)創(chuàng)建功能完整的火警系統(tǒng)或建筑物管理系統(tǒng)。
本發(fā)明所述的這種基于PC/PLC的系統(tǒng)使用了EOL模塊，該系統(tǒng)可以更新改進(jìn)已有系統(tǒng)，同時(shí)利用了原有的電路布線，而不必顧及現(xiàn)有的阻抗值。以這種方式構(gòu)建的系統(tǒng)，不論是原始設(shè)備還是改進(jìn)更新后的設(shè)備，都能夠提供一種靈活而相對(duì)便宜的選擇，它能消除對(duì)于私有硬件及軟件的依賴。
使用了本發(fā)明的系統(tǒng)能提供多種選擇，包括·線路末端阻抗(如圖5中所示)；·閉環(huán)阻抗(如圖6中所示)；·雙冗余，線路末端或閉環(huán)(見(jiàn)下文)；·內(nèi)在安全(見(jiàn)下文)。
可以在各種層次上提供雙冗余。例如，在PLC中的通信掃描模塊與遠(yuǎn)程EOL模塊間提供兩條通信線路。如果一條線路發(fā)生了故障，那么另一條就可以繼續(xù)工作。作為另一種方案，或是額外地可以在PLC中提供兩個(gè)掃描模塊。另外，在某些關(guān)鍵的應(yīng)用場(chǎng)合可以在PLC中提供兩個(gè)微處理器。這種雙冗余系統(tǒng)一般需要用在專(zhuān)用的火警系統(tǒng)中。
在危險(xiǎn)場(chǎng)合往往需要使用內(nèi)在安全系統(tǒng)。這可以通過(guò)使用一個(gè)內(nèi)在安全屏障或模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種屏障或模塊是很常見(jiàn)的，也可以通過(guò)使EOL模塊本身安全來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣能夠節(jié)省附加布線以及額外硬件成本，但是會(huì)使得模塊本身的成本提高。
盡管這里詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是那些精通本技術(shù)的人可以理解，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改動(dòng)不會(huì)偏離本發(fā)明的主要思想或是經(jīng)修改后的權(quán)利要求的范圍。例如，這里引用DeviceNetTM標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提供遠(yuǎn)程EOL模塊與PLC通信掃描模塊之間的通信鏈路。但是還有多種同樣有效的通信網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于所述系統(tǒng)進(jìn)行這樣的改動(dòng)被認(rèn)為是在附帶權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)電路的可測(cè)量參數(shù)監(jiān)測(cè)電路狀態(tài)的裝置，該裝置包括測(cè)量裝置，用于測(cè)量電路參數(shù)；比較裝置，用來(lái)將測(cè)得的參數(shù)與至少一個(gè)閾值進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果指定一個(gè)狀態(tài)；以及輸出裝置，用來(lái)提供所給定狀態(tài)的指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的電路是包含至少一個(gè)可開(kāi)關(guān)元件的電子電路，該電路包括一個(gè)與可開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)的第一阻性元件，以及一個(gè)與可開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)的第二阻性元件，從而可開(kāi)關(guān)元件的狀態(tài)可以被反映在電路阻抗中，并且其中所述的可測(cè)量參數(shù)是電路阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的裝置，其中所述的閾值可以由用戶調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述的閾值可以靠配置軟件來(lái)調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述的閾值被保存在所述裝置的非易失性存儲(chǔ)器中。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一條所述的裝置，其中所述的比較裝置包括多個(gè)閾值，用以指定相應(yīng)的多個(gè)狀態(tài)環(huán)境。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述的多個(gè)狀態(tài)環(huán)境包括以下幾個(gè)短路，警報(bào)2，正常，警報(bào)1，開(kāi)路。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一條所述的裝置，其中還包括通信裝置，用來(lái)將狀態(tài)發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述的通信裝置使用DeviceNetTM開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一條所述的裝置，其中所述的輸出裝置包括一個(gè)數(shù)字輸出，其中包含了代表各個(gè)可能的狀態(tài)環(huán)境的離散比特。
11.一種安全管理或建筑物管理系統(tǒng)，其中包括了權(quán)利要求1至10中所述的裝置。
12.一種火警系統(tǒng)，其中包括了權(quán)利要求1至10中所述的裝置。
13.一種根據(jù)電路的可測(cè)量參數(shù)確定電路狀態(tài)的方法，該方法包括下列步驟測(cè)量電路的參數(shù)；將測(cè)得的參數(shù)與至少一個(gè)閾值進(jìn)行比較；以及根據(jù)比較結(jié)果指定一個(gè)狀態(tài)。
全文摘要
本文中公開(kāi)了一種電路監(jiān)測(cè)裝置。該裝置可用于監(jiān)測(cè)電路阻抗。由于這里觸發(fā)了可配置的閾值數(shù)字標(biāo)志，因此該裝置可以被用作安全/建筑物管理系統(tǒng)。該裝置使用開(kāi)放式技術(shù)，完全可升級(jí)，并且允許使用可編程邏輯控制器作為安全管理系統(tǒng)。當(dāng)使用軟邏輯選項(xiàng)時(shí)，可用PC替代PLC。
文檔編號(hào)G08B25/01GK1488075SQ01822420
公開(kāi)日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2001年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月4日
發(fā)明者埃里奇·布爾莫, 埃里奇 布爾莫 申請(qǐng)人:埃里奇·布爾莫, 埃里奇 布爾莫