CN116527580A - 用于工业通信网络中智能信号路由的***、装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于工业通信网络中智能信号路由的***、装置和方法。该***包括连接器设备，其包括信号混合器，该信号混合器被配置为将至少一个唯一ID叠加在至少一个现场信号上以生成混合信号。该***进一步包括现场信号编组设备，其包括第一输入‑输出通道，该第一输入‑输出通道被配置为向接线盒设备传输对与特定唯一ID相关联的特定现场信号的第一请求。接线盒设备包括第一处理单元，其被配置为确定特定唯一ID是否与混合信号中的至少一个唯一ID相匹配。第一处理单元进一步被配置为基于特定唯一ID与至少一个唯一ID相匹配的确定，将混合信号路由到第一输入‑输出通道。

Description

用于工业通信网络中智能信号路由的***、装置和方法

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程的工程领域，并且更特别地涉及用于工业通信网络中智能信号路由的***、装置和方法。

背景技术

一种技术设施包括多个现场设备和多个控制器，它们经由工业通信网络彼此通信耦合。该技术设施是工业制造厂、工业加工厂或工业发电厂中的至少一个。多个现场设备在该技术设施中一起运转，以实现技术设施的一个或多个目标。多个现场设备的示例包括服务器、机器人、开关、自动化设备、电机、阀门、泵、致动器、传感器和(一个或多个)其它工业装备。多个控制器包括可编程逻辑控制器(PLC)、人机接口(HMI)。工业通信网络的示例包括以太网、Modbus、Controlnet以及诸如此类。

多个现场设备和多个控制器经由工业通信网络的多个线缆彼此通信。多个线缆包括以太网线缆、机器人线缆、传感器线缆、多芯线缆以及诸如此类。多个线缆经由线缆工程过程实现。线缆工程过程包括与关联于工业通信网络中的多个线缆的线缆调度、线缆布线和线缆端接相关联的活动列表。

通常，技术设施包括成百上千的现场设备。对于调试工程师来说，手动实现多个现场设备中的每一个与多个控制器之间的多个基于线缆的通信通道是一项费力、耗时且困难的任务。另外，多个线缆中的几个线缆可能有故障。由于有故障的线缆导致计划外的停机时间，因此有故障的线缆必须由人类操作员经由在多个线缆中定期施行环路测试来标识。对于人类操作员来说，为多个线缆中的每一个手动施行环路测试是一项费力、耗时且困难的任务。此外，在多个线缆中标识有故障的线缆的情况下，难以在不需要大量停机时间的情况下用正常运转的线缆替换有故障的线缆。此外，通常，多个线缆没有被调试工程师正确端接。多个线缆的不正确端接导致计划外的停机时间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于工业通信网络中智能信号路由的***、装置和方法。

本发明的目的通过一种用于工业通信网络中智能信号路由的***来实现。工业通信网络互连技术设施中的多个现场设备和多个控制器。技术设施是工业制造厂、工业加工厂或工业发电厂中的至少一个。多个现场设备在该技术设施中一起运转，以实现技术设施的一个或多个目标。多个现场设备的示例包括服务器、机器人、开关、自动化设备、电机、阀门、泵、致动器、传感器和(一个或多个)其它工业装备。多个控制器包括可编程逻辑控制器(PLC)、人机接口(HMI)。工业通信网络的示例包括以太网、Modbus、Controlnet等。多个现场设备和多个控制器经由工业通信网络的多个线缆彼此通信。

多个线缆包括以太网线缆、机器人线缆、传感器线缆、多芯线缆以及诸如此类。在一个示例中，多个线缆中的每一个是多芯线缆。该***包括连接器设备、现场信号编组设备和接线盒设备。连接器设备是被配置为在现场设备和现场信号编组设备之间携带现场信号的设备。现场信号编组设备是被配置为将现场信号从连接器设备携带到接线盒设备的设备。接线盒设备被配置为将现场信号传输到可编程逻辑控制器。连接器设备经由多个线缆中的至少一个线缆与多个现场设备中的至少一个现场设备通信耦合。至少一个现场设备具有至少一个唯一标识号(ID)。唯一标识号是字母数字、十六进制或二进制代码中的至少一种，以标识至少一个现场设备。多个现场设备中的每一个具有一个或多个唯一ID。所述至少一个现场设备被配置为生成至少一个现场信号。连接器设备经由连接到至少一个现场设备的至少一个线缆接收至少一个现场信号。连接器设备进一步通信地耦合到接线盒设备。连接器设备是被配置为接收、处理和传输至少一个现场信号到接线盒设备的设备。

连接器设备包括信号混合器。信号混合器是有源混合器和无源混合器中的至少一个。信号混合器是平衡混合器和不平衡混合器中的至少一个。信号混合器被配置为从至少一个现场设备接收至少一个现场信号。信号混合器进一步被配置为将至少一个唯一ID叠加在所接收的至少一个现场信号上，以生成混合信号。在一个示例中，信号混合器通过将高频信号叠加在至少一个现场信号上，将至少一个唯一ID叠加在至少一个现场信号上。在这样的情况下，高频信号包括与至少一个唯一ID相关联的信息。

在优选实施例中，现场信号编组设备通信耦合到输入-输出模块和接线盒设备。输入输出模块连接到多个控制器中的一个或多个。多个控制器中的一个或多个生成对来自多个现场设备中的特定现场设备的特定现场信号的第一请求。第一请求包括关于与特定现场设备相关联的特定唯一ID的信息。现场信号编组设备被配置为从输入-输出模块接收第一请求。另外，现场信号编组设备被配置为经由接线盒设备接收由信号混合器生成的混合信号。现场信号编组设备经由多个线缆中的一个或多个连接到接线盒设备。

在优选实施例中，现场信号编组设备进一步包括第一输入-输出通道。在一个示例中，第一输入-输出通道在一端连接到多个线缆，并且在另一端连接到输入-输出模块。第一输入-输出通道被配置为向接线盒设备传输第一请求，该第一请求包括与特定现场信号相关联的特定唯一ID。第一输入-输出通道进一步被配置为将混合信号传输到输入-输出模块。

在优选实施例中，接线盒设备连接到连接器设备和现场信号编组设备。接线盒设备包括第一处理单元。如本文中使用的第一处理单元意指任何类型的计算电路，诸如但不限于微处理器单元、微控制器、复杂指令集计算微处理器单元、精简指令集计算微处理器单元、超长指令字微处理器单元、显式并行指令计算微处理器单元、图形处理单元、数字信号处理单元或任何其它类型的处理电路。第一处理单元还可以包括嵌入式控制器，诸如通用或可编程逻辑设备或阵列、专用集成电路、单片计算机以及诸如此类。第一处理单元被配置为接收来自现场信号编组设备的第一请求和来自信号混合器的混合信号。

在优选实施例中，第一处理单元进一步被配置为从混合信号提取至少一个现场设备的至少一个唯一ID。第一处理单元进一步被配置为将第一请求中的特定唯一ID与从混合信号提取的至少一个唯一ID进行比较。第一处理单元进一步被配置为确定特定唯一ID是否与混合信号中的至少一个唯一ID相匹配。第一处理单元进一步被配置为基于特定唯一ID与至少一个唯一ID相匹配的确定，将与至少一个唯一ID相关联的混合信号路由到第一输入-输出通道。有利的是，该***基于从输入-输出模块接收的第一请求，智能地将至少一个现场信号路由到第一输入-输出通道。因此，至少一个现场信号被自动路由到多个控制器，而无需用户干预。此外，减少了施行线缆工程和将多个现场设备硬连线到多个控制器所需的时间和精力。此外，该***使得调试工程师能够将至少一个现场设备重新路由到多个控制器中的不同控制器，而无需进行硬件改变。

在优选实施例中，该***进一步包括存储器。存储器可以是非暂时性易失性存储器和非易失性存储器。存储器可以被耦合用于与第一处理单元通信，第一处理单元诸如是计算机可读存储介质。第一处理单元可以执行存储在存储器中的机器可读指令和/或源代码。各种机器可读指令可以存储在存储器204中并从存储器204访问。存储器可以包括用于存储数据和机器可读指令的任何合适的元件，诸如只读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器、硬盘驱动器、用于处理致密盘、数字视频盘、磁盘、磁带盒、存储卡以及诸如此类的可移除介质驱动器。在本实施例中，存储器包括集成开发环境(IDE)。IDE包括以机器可读指令的形式存储在任何上述存储介质上的自动化模块，并且可以与第一处理单元通信并由第一处理单元执行。存储器进一步被配置为存储查找表。查找表包括与多个唯一ID和与连接到工业通信网络的多个现场设备相关联的现场信号编组设备的多个输入-输出通道之间的多个映射相关联的信息。查找表中的多个映射标示多个现场设备到多个输入-输出通道的正确映射。

在优选实施例中，第一处理单元进一步被配置为从多个现场设备中的现场设备和多个输入-输出通道中的第二输入-输出通道之间的活动通信通道捕获信号。在一个示例中，捕获的信号是由连接器设备的信号混合器生成的混合信号。

在优选实施例中，第一处理单元进一步被配置为从捕获自活动通信通道的信号提取唯一ID。在一个示例中，第一处理单元被配置为通过对捕获的信号应用至少一个信号处理滤波器来提取唯一ID。至少一个信号处理滤波器的示例包括高通滤波器和低通滤波器。在另一个示例中，第一处理单元被配置为通过对捕获的信号应用解密算法来提取唯一ID。

在优选实施例中，第一处理单元进一步被配置为将所提取的唯一ID与查找表中存在的多个唯一ID中的每一个进行比较。在所提取的唯一ID存在于查找表中的情况下，第一处理单元被配置为确定所提取的唯一ID是否被映射到多个输入-输出通道中的第二输入-输出通道。在查找表中确定所提取的唯一ID没有映射到第二输入-输出通道的情况下，第一处理单元进一步被配置为终止活动通信通道。有利的是，来自多个现场设备中未正确连接的现场设备的任何活动通信通道被自动终止。因此，保护多个现场设备免于不正确的端接。

另外，第一处理单元进一步被配置为分析查找表以确定多个输入-输出通道中的第三输入-输出通道是否被映射到所提取的唯一ID。第一处理单元进一步被配置为将所捕获的信号重新路由到多个输入-输出通道中的所确定的第三输入-输出通道。有利的是，多个现场设备和多个输入-输出通道之间的连接中的任何故障被自动纠正。因此，保护多个现场设备免于不正确的端接。

在优选实施例中，现场信号编组设备进一步包括第二处理单元。第二处理单元可以在结构和功能性上类似于第一处理单元。第二处理单元被配置为经由第一输入-输出通道向接线盒设备传输第二请求。第二请求是进行第一输入-输出通道的环路测试。第二处理单元进一步被配置为确定现场信号编组设备是否在指定的时间间隔内经由第一输入-输出通道从接线盒设备接收到对第二请求的响应。

第二处理单元进一步被配置为基于在特定时间间隔内没有接收到响应的确定来显示第一输入-输出通道有故障的通知。该通知显示在显示设备上。第二处理单元进一步被配置为经由多个输入-输出通道中的第二输入-输出通道向接线盒设备传输对环路测试的第二请求。

在优选实施例中，连接器设备进一步包括第三处理单元，其被配置为从查找表提取与至少一个现场设备相关联的至少一个唯一ID。第三处理单元进一步被配置为基于所提取的至少一个唯一ID生成高频信号。

本发明的目的通过一种用于工业通信网络中智能信号路由的装置来实现。用于工业通信网络中智能信号路由的装置包括信号混合器、第一处理单元和第一输入-输出通道。信号混合器进一步被配置为从至少一个现场设备接收至少一个现场信号。所述至少一个现场设备具有至少一个唯一ID。信号混合器进一步被配置为将至少一个唯一ID叠加在所接收的至少一个现场信号上，以生成混合信号。

第一输入-输出通道被配置为向信号混合器传输第一请求，该第一请求包括与特定现场信号相关联的特定唯一ID。第一输入-输出通道被配置为将混合信号传输到输入-输出模块。第一处理单元被配置为接收来自第一输入-输出通道的第一请求和来自信号混合器的混合信号。

第一处理单元进一步被配置为从混合信号提取至少一个唯一ID。第一处理单元进一步被配置为确定特定唯一ID是否与关联于至少一个现场设备的至少一个唯一ID相匹配。第一处理单元进一步被配置为基于特定唯一ID与关联于至少一个现场设备的至少一个唯一ID相匹配的确定，将关联于至少一个唯一ID的混合信号路由到第一输入-输出通道。

在优选实施例中，该装置进一步包括存储器，该存储器被配置为存储查找表。查找表包括与关联于工业通信网络中的多个现场设备的多个唯一ID之间的映射相关联的信息，以及现场信号编组设备的多个输入-输出通道。

在优选实施例中，第一处理单元进一步被配置为从多个现场设备中的现场设备和多个输入-输出通道中的第二输入-输出通道之间的活动通信通道捕获信号。第一处理单元进一步被配置为从捕获自活动通信通道的信号提取唯一ID。第一处理单元进一步被配置为分析查找表，以确定在查找表中所提取的唯一ID是否被映射到多个输入-输出通道中的第二输入-输出通道。第一处理单元进一步被配置为基于所提取的唯一ID没有映射到多个输入-输出通道中的第二输入-输出通道的确定来终止活动通信通道。

在优选实施例中，第一处理单元进一步被配置为分析查找表以确定多个输入-输出通道中所提取的唯一ID被映射到的第三输入-输出通道。第一处理单元进一步被配置为将所捕获的信号重新路由到多个输入-输出通道中的所确定的第三输入-输出通道。

在优选实施例中，该装置进一步包括第二输入-输出通道和第二处理单元。第二处理单元被配置为经由第一输入-输出通道向接线盒设备传输第二请求。第二请求是用于进行第一输入-输出通道的环路测试。第二处理单元进一步被配置为确定现场信号编组设备是否在指定的时间间隔内经由第一输入-输出通道从接线盒设备接收到对第二请求的响应。第二处理单元进一步被配置为基于在特定时间间隔内没有接收到响应的确定来显示第一输入-输出通道有故障的通知。第二处理单元进一步被配置为经由第二输入-输出通道向接线盒设备传输对环路测试的第二请求。

在优选实施例中，该装置进一步包括第三处理单元，其被配置为从查找表提取与至少一个现场设备相关联的至少一个唯一ID。第三处理单元进一步被配置为基于所提取的至少一个唯一ID生成高频信号，其中通过将高频信号与至少一个现场信号混合，将至少一个唯一ID叠加在至少一个现场信号上。

本发明的目的进一步通过一种用于工业通信网络中智能信号路由的方法来实现。工业通信网络中智能信号路由的方法在包括信号混合器、第一输入-输出通道和第一处理单元的***中执行。

在优选实施例中，该方法包括由信号混合器从至少一个现场设备接收至少一个现场信号。至少一个现场设备具有至少一个唯一ID。该方法进一步包括由信号混合器将至少一个唯一ID叠加在所接收的至少一个现场信号上，以生成混合信号。该方法进一步包括经由第一输入-输出通道向接线盒设备传输第一请求，该第一请求包括与特定现场信号相关联的特定唯一ID。该方法进一步包括由第一处理单元从混合信号提取至少一个唯一ID。该方法进一步包括由第一处理单元确定特定唯一ID是否与关联于至少一个现场设备的至少一个唯一ID相匹配。该方法进一步包括由第一处理单元基于特定唯一ID与关联于至少一个现场设备的至少一个唯一ID相匹配的确定，将关联于至少一个唯一ID的混合信号路由到第一输入-输出通道。

在优选实施例中，该方法进一步包括由第一处理单元从多个现场设备中的现场设备和多个输入-输出通道中的第二输入-输出通道之间的活动通信通道捕获信号。该方法进一步包括由第一处理单元从捕获自活动通信通道的信号提取唯一ID。

该方法进一步包括由第一处理单元分析查找表，以确定在查找表中所提取的唯一ID是否被映射到多个输入-输出通道中的第二输入-输出通道。该方法进一步包括由第一处理单元基于所提取的唯一ID没有映射到多个输入-输出通道中的第二输入-输出通道的确定来终止活动通信通道。

在优选实施例中，该方法进一步包括由第一处理单元分析查找表，以确定多个输入-输出通道中所提取的唯一ID被映射到的第三输入-输出通道。该方法进一步包括由第一处理单元将所捕获的信号重新路由到多个输入-输出通道中的所确定的第三输入-输出通道。

在优选实施例中，该方法进一步包括由第一处理单元经由第一输入-输出通道向接线盒设备传输第二请求。第二请求是用于进行第一输入-输出通道的环路测试。该方法进一步包括由第一处理单元确定现场信号编组设备是否在指定的时间间隔内经由第一输入-输出通道从接线盒设备接收到对第二请求的响应。

该方法进一步包括由第一处理单元基于在特定时间间隔内没有接收到响应的确定来显示第一输入-输出通道有故障的通知。该方法进一步包括由第一处理单元经由第二输入-输出通道向接线盒设备传输对环路测试的第二请求。

在优选实施例中，该方法进一步包括由第一处理单元从查找表提取与至少一个现场设备相关联的至少一个唯一ID。该方法进一步包括由第一处理单元基于所提取的至少一个唯一ID生成高频信号，其中通过将高频信号与至少一个现场信号混合，将至少一个唯一ID叠加在至少一个现场信号上。

附图说明

现在将参考本发明的附图论述本发明的上述和其它特征。所图示实施例意图说明而不是限制本发明。

下文中参考附图中示出的所图示的实施例进一步描述本发明，其中：

图1是根据本发明实施例的用于工业通信网络中智能信号路由的***的框图；

图2是诸如图1中示出的***的框图，其中可以实现本发明的实施例；

图3是用于工业通信网络中智能信号路由的装置的框图，其中可以实现本发明的实施例；以及

图4是用于工业通信网络中智能信号路由的方法的流程图，其中可以实现本发明的实施例。

具体实施方式

参考附图描述了各种实施例，其中类似的附图标记用于指代附图，其中从始至终类似的附图标记用于指代类似的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多特定细节，以便提供对一个或多个实施例的透彻理解。可能显然的是，这样的实施例可以在没有这些特定细节的情况下实践。

图1是根据本发明实施例的用于工业通信网络100中智能信号路由的***102的框图。工业通信网络100将技术设施中的多个现场设备104A-D和多个控制器的输入-输出模块112互连。

技术设施是工业制造厂、工业加工厂或工业发电厂中的至少一个。多个现场设备104A-D在技术设施中一起运转，以实现技术设施的一个或多个目标。多个现场设备104A-D的示例包括服务器、机器人、开关、自动化设备、电机、阀门、泵、致动器、传感器和(一个或多个)其它工业装备。多个控制器包括可编程逻辑控制器(PLC)、人机接口(HMI)。工业通信网络100的示例包括以太网、Modbus、Controlnet以及诸如此类。多个现场设备104A-D和多个控制器经由工业通信网络100的多个线缆彼此通信。

多个线缆包括以太网线缆、机器人线缆、传感器线缆、多芯线缆以及诸如此类。在一个示例中，多个线缆中的每一个是多芯线缆。***102包括至少一个连接器设备106A-D、现场信号编组设备110和接线盒设备108。连接器设备106A-D经由多个线缆中的至少一个线缆与多个现场设备104A-D中的至少一个现场设备通信耦合。至少一个现场设备具有至少一个唯一标识号(ID)。唯一标识号是字母数字、十六进制或二进制代码中的至少一种，以标识至少一个现场设备。多个现场设备104A-D中的每一个具有一个或多个唯一ID。所述至少一个现场设备被配置为生成至少一个现场信号。连接器设备106A-D经由连接到至少一个现场设备的至少一个线缆接收至少一个现场信号。连接器设备106A-D进一步通信耦合到接线盒设备108。连接器设备106A-D是被配置为接收、处理和传输至少一个现场信号到接线盒设备108的设备。现场信号编组设备110通信耦合到输入输出模块112和接线盒设备108。输入输出模块112连接到多个控制器中的一个或多个。多个控制器中的一个或多个生成对来自多个现场设备104A-D中的特定现场设备的特定现场信号的第一请求。***102进一步包括存储器116。存储器116可以是非暂时性易失性存储器和非易失性存储器。

图2是诸如图1中示出的***的框图，其中可以实现本发明的实施例。结合图1的元件解释图2。

连接器设备106A-D包括信号混合器202。信号混合器202是有源混合器、无源混合器、平衡混合器或非平衡混合器中的至少一种。信号混合器202被配置为从多个现场设备(104A-D)中的至少一个现场设备(104A、104B、104C或104D)接收至少一个现场信号。信号混合器202进一步被配置为将至少一个唯一ID叠加在所接收的至少一个现场信号上，以生成混合信号。在一个示例中，信号混合器202通过将高频信号叠加在至少一个现场信号上，将至少一个唯一ID叠加在至少一个现场信号上。在这样的情况下，高频信号包括与至少一个唯一ID相关联的信息。

第一请求包括关于与特定现场设备相关联的特定唯一ID的信息。现场信号编组设备110被配置为从输入-输出模块112接收第一请求。另外，现场信号编组设备110被配置为经由接线盒设备108接收由信号混合器202生成的混合信号。现场信号编组设备110经由多个线缆中的一个或多个连接到接线盒设备108。

现场信号编组设备110进一步包括多个输入-输出通道114A-C中的第一输入-输出通道114A。在一个示例中，第一输入-输出通道114A在一端连接到多个线缆，并且在另一端连接到输入-输出模块112。第一输入-输出通道114A被配置为向接线盒设备108传输第一请求，该第一请求包括与特定现场信号相关联的特定唯一ID。第一输入-输出通道114A进一步被配置为将混合信号传输到输入-输出模块112。

接线盒设备108连接到连接器设备106A-D和现场信号编组设备110。接线盒设备108包括第一处理单元206。如本文中使用的第一处理单元206意指任何类型的计算电路，诸如但不限于微处理器单元、微控制器、复杂指令集计算微处理器单元、精简指令集计算微处理器单元、超长指令字微处理器单元、显式并行指令计算微处理器单元、图形处理单元、数字信号处理单元或任何其它类型的处理电路。第一处理单元206还可以包括嵌入式控制器，诸如通用或可编程逻辑设备或阵列、专用集成电路、单片计算机以及诸如此类。第一处理单元206被配置为接收来自现场信号编组设备110的第一请求和来自信号混合器202的混合信号。

第一处理单元206进一步被配置为从混合信号提取至少一个现场设备104A的至少一个唯一ID。第一处理单元206进一步被配置为将第一请求中的特定唯一ID与从混合信号提取的至少一个唯一ID进行比较。第一处理单元206进一步被配置为确定特定唯一ID是否与混合信号中的至少一个唯一ID相匹配。第一处理单元206进一步被配置为基于特定唯一ID与至少一个唯一ID相匹配的确定，将与至少一个唯一ID相关联的混合信号路由到第一输入-输出通道114A。有利的是，该***基于从输入-输出模块接收的第一请求，智能地将至少一个现场信号路由到第一输入-输出通道114A。因此，至少一个现场信号被自动路由到多个控制器，而无需用户干预。此外，减少了施行线缆工程和将多个现场设备104A-D硬连线到多个控制器所需的时间和精力。

在一个示例中，接线盒设备108进一步包括解复用器208。在这样的情况下，处理单元206被配置为通过使用解复用器208来路由混合信号。

存储器可以被耦合用于与第一处理单元206通信，第一处理单元206诸如是计算机可读存储介质。第一处理单元206可以执行存储在存储器中的机器可读指令和/或源代码。各种机器可读指令可以存储在存储器116中并从存储器116访问。存储器可以包括用于存储数据和机器可读指令的任何合适的元件，诸如只读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器、硬盘驱动器、用于处理致密盘、数字视频盘、磁盘、磁带盒、存储卡以及诸如此类的可移除介质驱动器。在本实施例中，存储器包括集成开发环境(IDE)。IDE包括以机器可读指令的形式存储在任何上述存储介质上的自动化模块，并且可以与第一处理单元206通信并由第一处理单元206执行。存储器进一步被配置为存储查找表。查找表包括与多个唯一ID和与连接到工业通信网络100的多个现场设备104A-D相关联的现场信号编组设备110的多个输入-输出通道114A-C之间的多个映射相关联的信息。查找表中的多个映射标示多个现场设备104A-D到多个输入-输出通道114A-C的正确映射。

第一处理单元206进一步被配置为从多个现场设备104A-D中的现场设备(诸如第一现场设备104A)和多个输入-输出通道114A-D中的第二输入-输出通道114B之间的活动通信通道捕获信号。在一个示例中，捕获的信号是由连接器设备106A-D的信号混合器202生成的混合信号。

第一处理单元206进一步被配置为从捕获自活动通信通道的信号提取唯一ID。在一个示例中，第一处理单元206被配置为通过对捕获的信号应用至少一个信号处理滤波器来提取唯一ID。至少一个信号处理滤波器的示例包括高通滤波器和低通滤波器。在另一个示例中，第一处理单元206被配置为通过对捕获的信号应用解密算法来提取唯一ID。

第一处理单元206进一步被配置为将所提取的唯一ID与查找表中存在的多个唯一ID中的每一个进行比较。在查找表中存在所提取的唯一ID的情况下，第一处理单元206被配置为确定所提取的唯一ID是否被映射到多个输入-输出通道114A-C中的第二输入-输出通道114B。在查找表中确定所提取的唯一ID没有被映射到第二输入-输出通道114B的情况下，第一处理单元202被进一步配置为终止活动通信通道。有利的是，来自多个现场设备104A-D的不正确连接的现场设备的任何活动通信通道被自动终止。因此，保护多个现场设备104A-D免于不正确的端接。此外，***102使得调试工程师能够通过简单地修改查找表来将至少一个现场信号重新路由到不同的控制器。

另外，第一处理单元206进一步被配置为分析查找表以确定多个输入-输出通道114A-C中的第三输入-输出通道114C是否被映射到所提取的唯一ID。第一处理单元206进一步被配置为将所捕获的信号重新路由到多个输入-输出通道114A-C中所确定的第三输入-输出通道114C。有利的是，多个现场设备104A-D与多个输入-输出通道114A-C之间的连接中的任何故障被自动纠正。因此，保护多个现场设备104A-D免于不正确的端接。

现场信号编组设备110进一步包括第二处理单元210。第二处理单元210可以在结构和功能性上类似于第一处理单元206。第二处理单元210被配置为经由第一输入-输出通道114A向接线盒设备传输第二请求。第二请求是进行第一输入-输出通道114A的环路测试。第二处理单元210进一步被配置为确定现场信号编组设备110是否在指定的时间间隔内经由第一输入-输出通道114A从接线盒设备108接收到对第二请求的响应。

第二处理单元210进一步被配置为基于在特定时间间隔内没有接收到响应的确定来显示第一输入-输出通道114A有故障的通知。该通知显示在显示设备212上。在一个示例中，显示设备是液晶显示设备。第二处理单元210进一步被配置为经由多个输入-输出通道114A-C中的第二输入-输出通道114B向接线盒设备108传输对环路测试的第二请求。

连接器设备106A-D进一步包括第三处理单元204，其被配置为从查找表提取与至少一个现场设备相关联的至少一个唯一ID。第三处理单元204进一步被配置为基于所提取的至少一个唯一ID生成高频信号。

图3是用于工业通信网络100中智能信号路由的装置300的框图，其中可以实现本发明的实施例。

用于工业通信网络100中智能信号路由的装置300包括信号混合器302、处理单元304和多个输入-输出通道114A-C。信号混合器302进一步被配置为从多个现场设备104A-D中的至少一个现场设备104A接收至少一个现场信号。至少一个现场设备具有至少一个唯一ID。信号混合器302进一步被配置为将至少一个唯一ID叠加在所接收的至少一个现场信号上，以生成混合信号。

第一输入-输出通道114A被配置为向信号混合器302传输第一请求，该第一请求包括与特定现场信号相关联的特定唯一ID。第一输入-输出通道进一步被配置为将混合信号传输到输入-输出模块112。第一处理单元304被配置为接收来自第一输入-输出通道114A的第一请求和来自信号混合器302的混合信号。

第一处理单元304进一步被配置为从混合信号提取至少一个唯一ID。第一处理单元304进一步被配置为确定特定唯一ID是否与关联于至少一个现场设备104A的至少一个唯一ID相匹配。第一处理单元304进一步被配置为基于特定唯一ID与关联于至少一个现场设备104A的至少一个唯一ID相匹配的确定，将关联于至少一个唯一ID的混合信号路由到第一输入-输出通道114A。

装置300进一步包括存储器116，其被配置为存储查找表。该查找表包括与在与工业通信网络100中的多个现场设备104A-D相关联的多个唯一ID和多个输入-输出通道114A-C之间的映射相关联的信息。

第一处理单元304进一步被配置为从多个现场设备104A-D中的现场设备104A和多个输入-输出通道114A-C中的第二输入-输出通道114B之间的活动通信通道捕获信号。第一处理单元304进一步被配置为从捕获自活动通信通道的信号提取唯一ID。第一处理单元304进一步被配置为分析查找表以确定在查找表中所提取的唯一ID是否被映射到多个输入-输出通道114A-C中的第二输入-输出通道114B。第一处理单元304进一步被配置为基于所提取的唯一ID没有被映射到多个输入-输出通道114A-C中的第二输入-输出通道114B的确定来终止活动通信通道。

第一处理单元304进一步被配置为分析查找表以确定多个输入-输出通道114A-C中所提取的唯一ID被映射到的第三输入-输出通道114C。第一处理单元304进一步被配置为将所捕获的信号重新路由到多个输入-输出通道114A-C中所确定的第三输入-输出通道114C。

装置300进一步包括第二处理单元308，该第二处理单元308进一步被配置为向第一输入-输出通道114A传输第二请求，以用于进行第一输入-输出通道114A的环路测试。第二处理单元308进一步被配置为确定第一输入-输出通道是否在指定的时间间隔内接收到来自第一处理单元304的响应。第二处理单元308进一步被配置为基于在特定时间间隔内没有接收到响应的确定来显示第一输入-输出通道114A有故障的通知。第二处理单元308进一步被配置为经由第二输入-输出通道114B向第一处理单元304传输对环路测试的第二请求。

第一处理单元304进一步被配置为从查找表提取与至少一个现场设备相关联的至少一个唯一ID。第三处理单元进一步被配置为基于所提取的至少一个唯一ID生成高频信号，其中通过将高频信号与至少一个现场信号混合，将至少一个唯一ID叠加在至少一个现场信号上。

图4A-C是用于工业通信网络100中智能信号路由的方法400的流程图，其中可以实现本发明的实施例。结合图1、2和3解释图4A-C。

在步骤402处，信号混合器202从多个现场设备(104A-D)中的至少一个现场设备(104A、104B、104C或104D)接收至少一个现场信号。在步骤404处，信号混合器202将至少一个唯一ID叠加在所接收的至少一个现场信号上，以生成混合信号。在一个示例中，信号混合器202通过将高频信号叠加在至少一个现场信号上，将至少一个唯一ID叠加在至少一个现场信号上。高频信号是叠加在至少一个现场信号上的模拟或数字信号之一。在这样的情况下，高频信号包括与至少一个唯一ID相关联的信息。

第一请求包括关于与特定现场设备相关联的特定唯一ID的信息。在步骤406处，现场信号编组设备110从输入-输出模块112接收第一请求。在步骤408处，现场信号编组设备110经由接线盒设备108接收由信号混合器202生成的混合信号。现场信号编组设备110经由多个线缆中的一个或多个连接到接线盒设备108。

在步骤410处，第一输入-输出通道114A向接线盒设备108传输第一请求，该第一请求包括与特定现场信号相关联的特定唯一ID。在步骤412处，第一输入-输出通道114A将混合信号传输到输入-输出模块112。

接线盒设备108连接到连接器设备106A-D和现场信号编组设备110。接线盒设备108包括第一处理单元206。在步骤414处，第一处理单元206接收来自现场信号编组设备110的第一请求和来自信号混合器202的混合信号。

在步骤412处，第一处理单元206从混合信号提取至少一个现场设备104A的至少一个唯一ID。第一处理单元206进一步被配置为将第一请求中的特定唯一ID与从混合信号提取的至少一个唯一ID进行比较。在414处，第一处理单元206确定特定唯一ID是否与混合信号中的至少一个唯一ID相匹配。在416处，第一处理单元206基于特定唯一ID与至少一个唯一ID相匹配的确定，将与至少一个唯一ID相关联的混合信号路由到第一输入-输出通道114A。有利的是，***102基于从输入-输出模块接收的第一请求，智能地将至少一个现场信号路由到第一输入-输出通道114A。因此，至少一个现场信号被自动路由到多个控制器，而无需用户干预。此外，减少了施行线缆工程和将多个现场设备104A-D硬连线到多个控制器所需的时间和精力。

在416处，第一处理单元206从多个现场设备104A-D中的现场设备(诸如第一现场设备104A)和多个输入-输出通道114A-D中的第二输入-输出通道114B之间的活动通信通道捕获信号。在一个示例中，捕获的信号是由连接器设备106A-D的信号混合器202生成的混合信号。

在418处，第一处理单元206从捕获自活动通信通道的信号提取唯一ID。在一个示例中，第一处理单元206被配置为通过对捕获的信号应用至少一个信号处理滤波器来提取唯一ID。至少一个信号处理滤波器的示例包括高通滤波器和低通滤波器。在另一个示例中，第一处理单元206被配置为通过对捕获的信号应用解密算法来提取唯一ID。

在420处，第一处理单元206将所提取的唯一ID与查找表中存在的多个唯一ID中的每一个进行比较。在查找表中存在所提取的唯一ID的情况下，第一处理单元206被配置为确定所提取的唯一ID是否被映射到多个输入-输出通道114A-C中的第二输入-输出通道114B。在查找表中确定所提取的唯一ID没有被映射到第二输入-输出通道114B的情况下，第一处理单元202被进一步配置为终止活动通信通道。有利的是，来自多个现场设备104A-D的不正确连接的现场设备的任何活动通信通道被自动终止。因此，保护多个现场设备104A-D免于不正确的端接。此外，***102使得调试工程师能够通过简单地修改查找表来将至少一个现场信号重新路由到不同的控制器。

在422处，第一处理单元206分析查找表以确定多个输入-输出通道114A-C中的第三输入-输出通道114C是否映射到所提取的唯一ID。在424处，第一处理单元206将所捕获的信号重新路由到多个输入-输出通道114A-C中所确定的第三输入-输出通道114C。有利的是，多个现场设备104A-D和多个输入-输出通道114A-C之间的连接中的任何故障被自动纠正。因此，保护多个现场设备104A-D免于不正确的端接。

在步骤426处，第二处理单元210经由第一输入-输出通道114A向接线盒设备108传输第二请求。第二请求是进行第一输入-输出通道114A的环路测试。第二处理单元210进一步被配置为确定现场信号编组设备110是否在指定的时间间隔内经由第一输入-输出通道114A从接线盒设备108接收到对第二请求的响应。

在步骤428处，基于在特定时间间隔内没有接收到响应的确定，第二处理单元210显示第一输入-输出通道114A有故障的通知。该通知显示在显示设备212上。第二处理单元210进一步被配置为经由多个输入-输出通道114A-C中的第二输入-输出通道114B向接线盒设备108传输对环路测试的第二请求。

在步骤430处，第三处理单元204从查找表提取与至少一个现场设备相关联的至少一个唯一ID。第三处理单元204进一步被配置为基于所提取的至少一个唯一ID生成高频信号。

本发明可以采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品包括从存储程序代码的计算机可用或计算机可读介质可访问的程序模块，该程序代码由一个或多个计算机、处理器或指令执行***使用或与其结合使用。出于本描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是可能包含、存储、通信、传播或传送由指令执行***、装置或设备使用或与其结合使用的程序的任何装置。介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体***(或装置或设备)或传播介质，其中和其本身作为信号载体不包括在物理计算机可读介质的定义中，物理计算机可读介质包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘，诸如致密盘只读存储器(CD-ROM)、致密盘读/写和DVD。如本领域技术人员所知，用于实现该技术的每个方面的处理器和程序代码两者可以是集中式的或分布式的(或其组合)。

虽然已经参考某些实施例详细描述了本发明，但是应当领会，本发明不限于那些实施例。鉴于本公开，对于本领域的技术人员来说，在不脱离如本文中所描述的本发明的各种实施例的范围的情况下，许多修改和变型本身将是存在的。因此，本发明的范围由以下权利要求而不是前面的描述来指示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变、修改和变型都被认为在其范围内。方法权利要求中要求保护的所有有利实施例也可以应用于***/装置权利要求。

Claims (15)

1.一种用于工业通信网络(100)中智能信号路由的***(102)，所述***(102)包括：

连接器设备(106A-D)，包括信号混合器(202)，其中信号混合器(202)被配置为：

从所述至少一个现场设备(104A)接收至少一个现场信号，其中所述至少一个现场设备(104A)具有至少一个唯一标识号(ID)；和

将所述至少一个唯一ID叠加在所接收的至少一个现场信号上，以生成混合信号；

现场信号编组设备(110)，包括第一输入-输出通道(114A)，其中所述第一输入-输出通道(114A)被配置为：

向接线盒设备(108)传输第一请求，所述第一请求包括与特定现场信号相关联的特定唯一ID；和

将混合信号传输到输入-输出模块(112)；以及

接线盒设备(108)，包括第一处理单元(206)，其中所述第一处理单元(206)被配置为：

接收来自现场信号编组设备(110)的第一请求和来自信号混合器(202)的混合信号；

确定特定唯一ID是否与混合信号中的所述至少一个唯一ID相匹配；和

基于特定唯一ID与所述至少一个唯一ID相匹配的确定，将与所述至少一个唯一ID相关联的混合信号路由到第一输入-输出通道(114A)。

2.根据权利要求1所述的***(102)，进一步包括被配置为存储查找表的存储器(116)，

其中所述查找表包括与以下各项之间的多个映射相关联的信息：

与连接到工业通信网络(100)的多个现场设备(104A-D)相关联的多个唯一ID，和

现场信号编组设备(110)的多个输入-输出通道(114A-C)，并且其中所述第一处理单元(206)进一步被配置为：

从多个现场设备(104A-D)中的现场设备(104A)和多个输入-输出通道(114A-C)中的第二输入-输出通道(114B)之间的活动通信通道捕获信号；

从捕获自活动通信通道的信号提取唯一ID；

分析查找表中的多个映射，以确定所提取的唯一ID是否映射到多个输入-输出通道(114A-C)中的第二输入-输出通道(114B)；和

基于所提取的唯一ID没有映射到多个输入-输出通道(114A-C)中的第二输入-输出通道(114B)的确定来终止活动通信通道。

3.根据权利要求2所述的***(102)，其中所述第一处理单元(206)进一步被配置为：

分析查找表的多个映射，以确定多个输入-输出通道(114C)中映射到所提取的唯一ID的第三输入-输出通道(114C)；和

将所捕获的信号重新路由到多个输入-输出通道(114A-C)中所确定的第三输入-输出通道(114C)。

4.根据权利要求1至3所述的***(102)，其中所述现场信号编组设备(110)进一步包括第二处理单元(210)，其中所述第二处理单元(210)被配置为：

经由第一输入-输出通道(114A)向接线盒设备(108)传输第二请求，其中所述第二请求是用于第一输入-输出通道(114A)的环路测试；

确定现场信号编组设备(110)是否在指定的时间间隔内经由第一输入-输出通道(114A)从接线盒设备(108)接收到对第二请求的响应；和

基于在特定时间间隔内没有接收到响应的确定来显示第一输入-输出通道(114A)有故障的通知；和

经由多个输入-输出通道(114A-C)中的第二输入-输出通道(114B)向接线盒设备(108)传输对环路测试的第二请求。

5.根据权利要求2至4所述的***(102)，

其中所述连接器设备(106A-D)进一步包括第三处理单元(204)，所述第三处理单元(204)被配置为：

从查找表提取与所述至少一个现场设备相关联的所述至少一个唯一ID；和

基于所提取的至少一个唯一ID生成高频信号；并且

其中通过将高频信号与所述至少一个现场信号混合，将所述至少一个唯一ID叠加在所述至少一个现场信号上。

6.一种用于工业通信网络(100)中智能信号路由的装置(300)，所述装置(300)包括：

信号混合器(302)，被配置为：

从所述至少一个现场设备接收至少一个现场信号，其中所述至少一个现场设备具有至少一个唯一ID；

将所述至少一个唯一ID叠加在所接收的至少一个现场信号上，以生成混合信号；

第一输入-输出通道(114A)，被配置为：

向信号混合器(302)传输第一请求，所述第一请求包括与特定现场信号相关联的特定唯一ID；和

将混合信号传输到输入-输出模块；和

第一处理单元(304)，被配置为：

接收来自第一输入-输出通道(114A)的第一请求和来自信号混合器(304)的混合信号；

从混合信号提取所述至少一个唯一ID；

确定特定唯一ID是否与关联于所述至少一个现场设备(104A)的所述至少一个唯一ID相匹配；和

基于特定唯一ID与关联于所述至少一个现场设备(104A)的所述至少一个唯一ID相匹配的确定，将关联于所述至少一个唯一ID的混合信号路由到第一输入-输出通道(114A)。

7.根据权利要求6所述的装置，进一步包括包含查找表的存储器(116)，

其中所述查找表包括与以下各项之间的映射相关联的信息：

与工业通信网络(100)中的多个现场设备(104A-D)相关联的多个唯一ID，以及

现场信号编组设备(110)的多个输入-输出通道(114A-C)，并且其中所述第一处理单元(304)进一步被配置为：

从多个现场设备(104A-D)中的现场设备(104A)和多个输入-输出通道(114A-C)中的第二输入-输出通道(114B)之间的活动通信通道捕获信号；

从捕获自活动通信通道的信号提取唯一ID；

分析查找表以确定在查找表中所提取的唯一ID是否被映射到多个输入-输出通道(114A-C)中的第二输入-输出通道(114B)；和

基于所提取的唯一ID没有映射到多个输入-输出通道(114A-C)中的第二输入-输出通道(114B)的确定来终止活动通信通道。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其中所述第一处理单元(304)进一步被配置为：

分析查找表以确定多个输入-输出通道(114A-C)中所提取的唯一ID被映射到的第三输入-输出通道(114C)；和

将所捕获的信号重新路由到多个输入-输出通道(114A-C)中所确定的第三输入-输出通道(114C)。

9.根据权利要求6至8所述的装置，进一步包括第二处理单元(308)，其中所述第二处理单元(308)被配置为：

经由第一输入-输出通道(114A)向第一处理单元(304)传输第二请求，其中所述第二请求是用于进行第一输入-输出通道(114A)的环路测试；

确定第一输入-输出通道(114A)是否在指定的时间间隔内经由第一输入-输出通道(114A)从第一处理单元(304)接收到对第二请求的响应；和

基于在特定时间间隔内没有接收到响应的确定来显示第一输入-输出通道(114A)有故障的通知；和

经由第二输入-输出通道(114B)向第一处理单元(304)传输对环路测试的第二请求。

10.根据权利要求6至9所述的装置，进一步包括第三处理单元，所述第三处理单元被配置为：

从查找表提取与所述至少一个现场设备相关联的所述至少一个唯一ID；和

基于所提取的至少一个唯一ID生成高频信号，其中通过将高频信号与所述至少一个现场信号混合，将所述至少一个唯一ID叠加在所述至少一个现场信号上。

11.一种在工业通信网络(100)中智能信号路由的方法(400)，所述方法(400)包括：

在包括信号混合器(202)、第一输入-输出通道(114A)和第一处理单元(206)的***(102)中：

由信号混合器(202)从所述至少一个现场设备接收至少一个现场信号，其中所述至少一个现场设备具有至少一个唯一ID；

由信号混合器(202)将所述至少一个唯一ID叠加在所接收的至少一个现场信号上，以生成混合信号；

经由第一输入-输出通道(114A)向接线盒设备(108)传输第一请求，所述第一请求包括与特定现场信号相关联的特定唯一ID；

由第一处理单元(206)从混合信号提取所述至少一个唯一ID；

由第一处理单元(206)确定特定唯一ID是否与关联于所述至少一个现场设备的所述至少一个唯一ID相匹配；和

由第一处理单元(206)基于特定唯一ID与关联于所述至少一个现场设备的所述至少一个唯一ID相匹配的确定，将关联于所述至少一个唯一ID的混合信号路由到第一输入-输出通道(114A)。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

由第一处理单元(206)从多个现场设备(104A-D)中的现场设备和多个输入-输出通道(114A-C)中的第二输入-输出通道(114B)之间的活动通信通道捕获信号；

由第一处理单元(206)从捕获自活动通信通道的信号提取唯一ID；

由第一处理单元(206)分析查找表，以确定在查找表中所提取的唯一ID是否被映射到多个输入输出通道(114A-C)中的第二输入输出通道(114B)；和

由第一处理单元(206)基于所提取的唯一ID没有映射到多个输入-输出通道(114A-C)中的第二输入-输出通道(114B)的确定来终止活动通信通道。

13.根据权利要求11或12所述的方法，进一步包括：

由第一处理单元(206)分析查找表以确定多个输入-输出通道(114A-C)中被映射到所提取的唯一ID的第三输入-输出通道(114C)；和

由第一处理单元206将所捕获的信号重新路由到多个输入-输出通道(114A-C)中所确定的第三输入-输出通道(114C)。

14.根据权利要求11至13所述的方法，进一步包括：

由第一处理单元(206)经由第一输入-输出通道(114A)向接线盒设备(108)传输第二请求，其中所述第二请求是用于第一输入-输出通道(114A)的环路测试；

由第一处理单元(206)确定现场信号编组设备(110)是否在指定的时间间隔内经由第一输入-输出通道(114A)从接线盒设备(108)接收到对第二请求的响应；和

由第一处理单元(206)基于在特定时间间隔内没有接收到响应的确定来显示第一输入-输出通道(114A)有故障的通知；和

由第一处理单元(206)经由第二输入-输出通道(114B)向接线盒设备(108)传输对环路测试的第二请求。

15.根据权利要求12至14所述的方法，进一步包括：

由第一处理单元(206)从查找表提取与所述至少一个现场设备相关联的所述至少一个唯一ID；

由第一处理单元(206)基于所提取的至少一个唯一ID生成高频信号，其中通过将高频信号与所述至少一个现场信号混合，将所述至少一个唯一ID叠加在所述至少一个现场信号上。