KR20160039290A

KR20160039290A - 산업 제어 시스템들에 대한 모듈 타입들을 통합하는 방법들

Info

Publication number: KR20160039290A
Application number: KR1020167005680A
Authority: KR
Inventors: 제임스 지. 캘빈; 알버트 루약커스
Original assignee: 베드락 오토메이션 플렛폼즈 인크.
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2016-04-08
Also published as: JP2016529616A; US20150309497A1; CN105593772A; US9838001B2; EP3030941A4; EP3030941B1; EP4057089A1; US20180219542A1; EP3030941A1; US9465379B2; EP4057089B1; JP6247761B2; US20170033781A1; WO2015020631A1; EP3486738A2; US11005470B2; CN105593772B; EP3486738A3; US20210351769A1; EP3486738B1

Abstract

프로그램가능 이산 입력 모듈이 설명된다. 하나 이상의 구현들에서, 프로그램가능 이산 입력 모듈은 입력 신호에 기초하여 펄스 폭 변조 신호를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 변조 모듈 및 복조된 펄스 폭 신호를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 복조 모듈을 포함한다. 아이솔레이터는 펄스 폭 변조 모듈 및 펄스 폭 복조 모듈을 분리하고 펄스 폭 복조 모듈이 복조된 펄스 폭 신호를 생성하기 위해 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 분리된 변조된 펄스 폭 신호를 생성하도록 구성된다. 프로그램가능 이산 입력 모듈은 또한 복조된 펄스 폭 신호를 각각의 프로그램가능 기준과 비교하는 제1 비교기 및 제2 비교기 및 이산 입력 신호를 생성하기 위해 제1 비교기 또는 제2 비교기에 의해 출력되는 비교 신호를 필터링하도록 구성되는 디지털 필터를 포함한다.

Description

산업 제어 시스템들에 대한 모듈 타입들을 통합하는 방법들{METHODS FOR CONSOLIDATING MODULE TYPES FOR INDUSTRIAL CONTROL SYSTEMS}

산업 제어 시스템(industrial control system)(ICS)들은 다양한 산업 환경들 및 중요 기반시설들에 사용되는 수개의 타입들의 산업 및 프로세스 제어 시스템들을 포함한다. 예시적 산업 제어 시스템(ICS)들은 감시 제어 및 데이터 취득(Supervisory Control and Data Acquisition)(SCADA) 시스템들, 분산 제어 시스템(Distributed Control System)(DCS)들, 및 예를 들어 프로그램가능 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller)(PLC)들을 사용하는 다른 제어 장비 등을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 산업 또는 기반시설 환경에서 원격 지국(remote station)들로부터 수집되는 정보를 사용하면, 자동화 및/또는 조작자 방식(operator-driven) 감독 명령들이 원격 지국 제어 디바이스들에 송신될 수 있다. 이들 제어 디바이스들은 밸브들 및 회로 차단기들을 개방 및/또는 폐쇄하는 것, 솔레노이드들을 동작시키는 것, 센서 시스템들로부터 데이터를 수집하는 것, 및 경보 조건들로부터 국부 환경을 감시하는 것과 같은 다양한 국부 동작들을 제어할 수 있다.

프로그램가능 이산 입력 모듈이 설명된다. 하나 이상의 실시예들에서, 프로그램가능 이산 입력 모듈은 입력 신호에 기초하여 펄스 폭 변조 신호를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 변조 모듈 및 복조된 펄스 폭 신호를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 복조 모듈을 포함한다. 아이솔레이터는 펄스 폭 변조 모듈 및 펄스 폭 복조 모듈을 분리하도록 구성된다. 아이솔레이터는 복조된 펄스 폭 신호를 생성하기 위해 펄스 폭 복조 모듈에 제공되는 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 분리된 변조된 펄스 폭 신호를 생성한다. 제1 비교기 및 제2 비교기는 복조된 펄스 폭 신호를 각각의 프로그램가능 기준과 비교한다. 디지털 필터는 이산 입력 신호(discrete input signal)를 생성하기 위해 제1 비교기 또는 제2 비교기에 의해 출력되는 비교 신호를 필터링한다.

본 요약은 이하 상세한 설명에 더 설명되는 개념들의 선택을 간략한 형태로 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구된 발명 대상의 중요 특징들 또는 본질적 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 청구된 발명 대상의 범위를 결정할 시의 원조로서 사용되도록 의도되지 않는다.

상세한 설명은 첨부 도면들과 관련하여 설명된다. 상세한 설명 및 도면들 내의 상이한 경우들에서 동일한 참조 번호들의 사용은 유사 또는 동일한 항목들을 표시할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 구현에 따른 산업 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 구현에 따른 프로그램가능 이산 출력 모듈(programmable discrete output module)을 예시하는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 특정 구현들에 따른 도 2에 도시된 프로그램가능 이산 출력 모듈을 예시하는 회로도들이다.
도 4는 본 개시의 예시적 구현에 따른 프로그램가능 이산 입력 모듈(programmable discrete input module)을 예시하는 블록도이다.
도 5는 본 개시의 특정 구현에 따른 도 4에 도시된 프로그램가능 이산 입력 모듈을 예시하는 회로도이다.
도 6은 본 개시의 예시적 구현에 따른 컴퓨팅 디바이스를 예시하는 블록도이며, 컴퓨팅 디바이스는 필드 프로그램가능 게이트 어레이 디바이스(field-programmable gate array device), 주문형 집적 회로 디바이스 등으로서 구현될 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적 구현에 따라 과전류 이벤트가 발생했는지에 대한 예시적 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 예시적 구현에 따라 이산 입력 신호를 생성하는 예시적 방법을 예시하는 흐름도이다.

개요

산업 제어 시스템들/프로세스 제어 시스템들은 전형적으로 입력 기구들과 인터페이스하거나, 명령들을 파워 백플레인을 통해 프로세스 또는 필드 내의 출력 기구들에 송신하도록 구성되는 입력/출력 모듈들을 포함한다. 예를 들어, 입력/출력 모듈은 산업 공정과 연관되는 특성을 측정하는 프로세스 센서와 인터페이스하기 위해 사용될 수 있다. 다른 경우에, 입력/출력 모듈은 모터의 동작을 제어하는 모터와 인터페이스하기 위해 사용될 수 있다. 그 결과, 다양한 입력/출력 모듈들은 시스템의 다양한 입력/출력 기기와 인터페이스하기 위해 요구될 수 있다. 예를 들어, 입력/출력 모듈들과 인터페이스하는 다양한 기구들은 상이한 전압 레벨들 또는 전압 타입들에서 동작할 수 있다. 따라서, 특정 기구는 전용 입력/출력 모듈을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 전용 입력/출력 모듈은 24 볼트(24 V)에서 동작하는 제1 기구(예를 들어, 센서)를 위해 요구될 수 있고 다른 전용 입력/출력 모듈은 240 볼트(240 V)에서 동작하는 제2 기구(예를 들어, 모터)를 위해 요구될 수 있다.

따라서, 프로그램가능 이산 출력 모듈이 개시된다. 하나 이상의 구현들에서, 프로그램가능 이산 출력 모듈은 전류 값을 표시하는 전류 감지 신호를 생성하는 전류 감지 회로를 포함한다. 예를 들어, 전류 감지 회로는 임피던스 소자와 병렬 연결되는 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 차동 증폭기는 임피던스 소자 양단의 전압 강하를 나타내는 출력 신호(예를 들어, 전류 감지 신호)를 생성하도록 구성되며, 출력 신호는 전류 감지 회로를 통한 전류 흐름을 표시한다. 프로그램가능 이산 출력 모듈은 또한 전류 감지 신호를 과전류 기준과 비교하도록 구성되는 비교기를 포함하고 과전류 이벤트가 발생했는지를 표시하는 비교 신호를 생성한다. 마이크로컨트롤러는 비교기에 전기적으로 연결되고 하나 이상의 프로그램가능 파라미터들에 기초하여 스위칭 소자를 제어(예를 들어, 거동으로 제어(behaviorally control))하도록 구성된다. 프로그램가능 파라미터들은 프로그램가능 이산 출력 모듈과 인터페이스하도록 구성되는 부하 및/또는 모듈 내의 전류 조건들에 기초하여 스위칭 소자의 동작을 지시할 수 있다. 실시예들에서, 프로그램가능 이산 출력 모듈은 갈바니 분리(galvanic isolation)를 프로그램가능 이산 출력 모듈에 제공하는 하나 이상의 아이솔레이터들을 포함한다.

프로그램가능 이산 출력 모듈 내의 구성요소들 중 하나 이상은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 이들의 조합들 등으로 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 프로그램가능 이산 출력 모듈은 24 볼트(24V), 48 볼트(48V), 120 볼트(120V), 또는 240 볼트(240V)의 스위칭 전압들에서 동작하는 모듈들을 포함하지만, 이들에 반드시 제한되는 것은 아닌 산업 제어 시스템 구성요소들과 인터페이스하도록 구성된다. 이들 구성요소들은 또한 교류(alternating current)(AC) 전압들 또는 직류(direct current)(DC) 전압들을 이용하여 동작할 수 있다. 따라서, 모듈은 전형적으로 다수의 독립 모듈들과 연관되는 기능성을 제공하고(예를 들어, 대략 8개의 출력 모듈들의 기능성을 1개의 출력 모듈로 대체함) 시간을 실질적으로 포함하는 것 없이 AC/DC 응답을 제공할 수 있다.

프로그램가능 이산 입력 모듈이 또한 설명된다. 하나 이상의 구현들에서, 프로그램가능 이산 입력 모듈은 입력 신호에 기초하여 펄스 폭 변조 신호를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 변조 모듈 및 복조된 펄스 폭 신호를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 복조 모듈을 포함한다. 아이솔레이터는 펄스 폭 변조 모듈 및 펄스 폭 복조 모듈을 분리하고 펄스 폭 복조 모듈이 복조된 펄스 폭 신호를 생성하기 위해 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 분리된 변조된 펄스 폭 신호를 생성하도록 구성된다. 프로그램가능 이산 입력 모듈은 또한 복조된 펄스 폭 신호를 각각의 프로그램가능 기준과 비교하는 제1 비교기 및 제2 비교기를 포함한다. 디지털 필터는 이산 입력 신호를 생성하기 위해 제1 비교기 또는 제2 비교기에 의해 출력되는 비교 신호를 필터링하도록 구성된다.

프로그램가능 이산 입력 모듈은 사용자가 프로그램가능 히스테리시스 뿐만 아니라 프로그램가능 기준들, 또는 설정점들을 선택하는 것을 허용하기 위해 기존 구성요소들을 이용할 수 있는데, 이는 다른 프로그램가능 이산 출력 모듈들과 비교하여 조작의 비용을 감소시킬 수 있다. 프로그램가능 이산 출력 모듈 내의 구성요소들 중 하나 이상은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 이들의 조합들 등으로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로그램가능 이산 입력 모듈은 24 볼트, 48 볼트, 120 볼트, 또는 240 볼트의 스위칭 전압들에서 동작하는 구성요소들을 포함하지만, 이들에 반드시 제한되는 것은 아닌 산업 제어 시스템 제어 구성요소들과 인터페이스하도록 구성된다. 이들 구성요소들은 또한 교류(AC) 전압들 또는 직류(DC) 전압들을 이용하여 동작할 수 있다. 따라서, 프로그램가능 이산 입력 모듈은 전형적으로 다수의 독립 프로그램가능 이산 입력 모듈들과 연관되는 기능을 제공하고(예를 들어, 대략 16개의 카드들의 기능성을 1개의 카드로 대체함) 시간을 실질적으로 포함하는 것 없이 AC/DC 응답을 제공할 수 있다.

예시적 산업 제어 시스템/프로세스 제어 시스템

도 1은 하나 이상의 산업 제어 시스템 구성요소들(예를 들어, 센서들, 모터들 등)을 제어하거나 동작시키는 산업 제어 시스템/프로세스 제어 시스템(100)을 예시한다. 실시예들에서, 산업 제어 시스템/프로세스 제어 시스템(100)은 프로세서(104) 및 메모리(106)를 포함하는 컴퓨팅 디바이스(102)를 포함한다. 프로세서(104)는 컴퓨팅 디바이스(102)를 위한 처리 기능성을 제공하고 임의의 수의 프로세서들, 마이크로컨트롤러들, 또는 다른 처리 시스템들, 및 컴퓨팅 디바이스(102)에 의해 액세스되거나 생성되는 데이터 및 다른 정보를 저장하는 상주 또는 외부 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서(104)는 본 명세서에 설명되는 기술들을 구현하는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들(예를 들어, 모듈들)을 실행할 수 있다.

메모리(106)는 컴퓨팅 디바이스(102)의 동작과 연관되는 다양한 데이터를 저장하는 저장 기능성, 본 명세서에 설명되는 소프트웨어 기능성, 또는 컴퓨팅 디바이스(102)의 프로세서(104) 및 다른 요소들에게 본 명세서에 설명되는 단계들을 수행하라고 명령하는 다른 데이터를 제공하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체의 일 예이다. 단일 메모리(106)가 컴퓨팅 디바이스(102) 내에 도시되지만, 메모리의 매우 다양한 타입들 및 조합들이 이용될 수 있다. 메모리(106)는 프로세서(104), 독립형 메모리, 또는 둘 다의 조합과 일체화될 수 있다. 메모리는 예를 들어, 제거식 및 비제거식 메모리 소자들, 예컨대, RAM, ROM, 플래시(예를 들어, SD 카드, 미니 SD 카드, 마이크로 SD 카드), 자기, 광, USB 메모리 디바이스들 등을 포함할 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(102)는 컴퓨팅 디바이스(102)에 포함되는 통신 모듈(112)을 통해 통신 네트워크(110)에 걸쳐 하나 이상의 입력/출력(input/output)(I/O) 모듈들(108)(즉, 필드 디바이스들, 프로그램가능 이산 입력/출력 디바이스들, 예컨대, 프로그램가능 이산 출력 모듈(200) 또는 프로그램가능 이산 입력 모듈(400))에 통신 결합된다. 본 개시의 특정 구현에서, 통신 네트워크(110)는 각각의 모듈들(200, 400)의 회로에 전원을 공급하고/하거나 회로와의 통신들을 제공하기 위해 사용되는 백플레인(113)을 포함한다. 다른 구현들에서, 통신 네트워크는 스위치 패브릭; 인터넷; 인트라넷; 위성 네트워크; 셀룰러 네트워크; 이동 데이터 네트워크; 유선 및/또는 무선 연결들 등을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 여러 가지 상이한 타입들의 네트워크들 및 연결들을 적어도 부분적으로 포함할 수 있다.

무선 네트워크들은 GSM(Global System for Mobile Communications), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), 고속 다운링크 패킷 접속(highspeed downlink packet access)(HSDPA), 광대역 코드 분할 다중 접속(wideband code division multiple access)(W-CDMA), 코드 분할 다중 접속(code division multiple access)(CDMA), 시간 분할 다중 접속(time division multiple access)(TDMA), 블루투스, 무선 충실도(Wireless Fidelity)(Wi-Fi)(예를 들어, IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g 및/또는 IEEE 802.11n), VoIP(voice over Internet Protocol), Wi-MAX, 이메일을 위한 프로토콜(예를 들어, IMAP(Internet message access protocol) 및/또는 POP(post office protocol)), 인스턴스 메시징(예를 들어, XMPP(extensible messaging and presence protocol)), SIMPLE(Session Initiation Protocol for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions), 및/또는 IMPS(Instant Messaging and Presence Service), 및/또는 SMS(Short Message Service), 또는 임의의 다른 적절한 통신 프로토콜을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 복수의 통신 표준들, 프로토콜들 및 기술들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.

I/O 모듈들(108)은 센서들 및/또는 모터들과 같은 하나 이상의 산업 제어 시스템 구성요소들(109)과 인터페이스하도록 구성된다. I/O 모듈들(108)은 입력 모듈들, 출력 모듈들, 및/또는 입력 및 출력 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력 모듈들은 프로세스 또는 필드 내의 입력 기구들로부터 정보를 수신하기 위해 사용될 수 있는 반면에, 출력 모듈들은 명령들을 필드 내의 출력 기구들에 송신하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, I/O 모듈들(108)은 가스 플랜트(gas plant), 정제 공장(refinery) 등에 대한 배관의 압력을 측정하는 프로세스 센서를 포함하는 산업 제어 시스템 구성요소(109)에 연결될 수 있다. 구현들에서, I/O 모듈들(108)은 제조, 생산, 전력 발생, 제작, 및 정제와 같은 산업 프로세스들; 물 처리 및 분배, 폐수 수집 및 처리, 오일 및 가스 배관들, 전력 송신 및 분배, 윈드 팜들(wind farms), 및 대형 통신 시스템들과 같은 기반시설 프로세스들; (예를 들어, HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning) 장비 및 에너지 소모를 감시하고 제어하기 위해) 건물들, 공항들, 배들, 및 우주 정거장들을 위한 시설 프로세스들; 오일 및 가스, 정제, 화학, 제약, 식품 및 음료, 물 및 폐수, 펄프 및 종이, 다목적 전력, 채광, 금속들과 같은 대규모 캠퍼스 산업 프로세스 플랜트들(large campus industrial process plants); 및/또는 중요 기반시설들을 포함하지만, 이들에 반드시 제한되는 것은 아닌 응용들에서 데이터를 수집하고 시스템들을 제어하기 위해 사용될 수 있다. I/O 모듈들(108)은 또한 모터를 포함하고 모터 속도, 모터 토크 등과 같은 모터의 하나 이상의 동작 특성들을 제어하도록 구성되는 산업 제어 시스템 구성요소(109)에 연결될 수 있다. 다른 구현들에서, 산업 제어 시스템 구성요소(109)는 밸브를 포함할 수 있고 I/O 모듈들(108)은 밸브를 개방 또는 폐쇄하는 것과 같은, 밸브의 하나 이상의 동작 특성들을 제어하도록 구성된다.

통신 모듈(112)은 하나 이상의 안테나들; 브라우저; 송신기 및/또는 수신기(예를 들어, 무선 주파수 회로); 무선 라디오; 데이터 포트들; 소프트웨어 인터페이스들 및 드라이버들; 네트워킹 인터페이스들; 데이터 처리 구성요소들 등을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 다양한 통신 구성요소들 및 기능성을 나타낼 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(102)는 시각 출력을 사용자(예를 들어, 산업 제어 시스템/프로세스 제어 시스템(100) 등의 조작자)에게 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이(114)에 통신 결합된다. 시각 출력은 그래픽스, 텍스트, 아이콘들, 비디오, 및 이들의 임의의 조합(집합적으로 "그래픽스"로 칭함)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 시각 출력의 일부 또는 전부는 사용자 인터페이스 객체들 등에 대응할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(102)는 사용자와 시스템(100) 사이에 통신 기능성을 제공하는 사용자 인터페이스 디바이스들(116)(예를 들어, 키패드, 키보드, 버튼들, 무선 입력 디바이스, 섬휠 입력 디바이스(thumbwheel input device), 트랙스틱 입력 디바이스(trackstick input device), 터치스크린 등)에 추가로 통신 결합될 수 있다. 사용자 인터페이스 디바이스들(116)은 또한 마이크로폰, 스피커들 등과 같은 하나 이상의 오디오 I/O 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 본 명세서에 더 상세히 설명되는 바와 같이 입력 파라미터들을 하나 이상의 프로그램가능 이산 입력 또는 프로그램가능 이산 출력 모듈들에 제공하기 위해 사용자 인터페이스 디바이스들(116)을 이용할 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(102)는 메모리(106)에 저장가능하고 프로세서(104)에 의해 실행가능한 산업 제어 시스템(ICS) 모듈(118)(예를 들어, 프로세서(108)에 의해 실행가능한 프로그램을 구체화하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체)을 포함한다. 본 명세서에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 산업 제어 시스템 모듈(118)은 사용자 선택 및/또는 사용자 정의 입력에 기초하여 동작 파라미터들을 제어하고/하거나 이 파라미터들을 I/O 모듈들(108)(예를 들어, 프로그램가능 이산 출력 모듈(200), 프로그램가능 이산 입력 모듈(400))에 제공할 뿐만 아니라, 컴퓨팅 디바이스(102)와 I/O 모듈들(108) 사이에서 통신의 교환을 용이하게 하는 기능성을 나타낸다.

예시적 프로그램가능 이산 출력 모듈들

도 2, 도 3a 및 도 3b는 본 개시의 예시적 구현들에 따른 예시적 프로그램가능 이산 출력 모듈들(200)을 예시한다. 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)은 산업 제어 시스템/프로세스 제어 시스템(100)에 대한 이산 통신 채널(discrete communication channel)을 나타낸다. 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)은 온도 센서들, 액체 탱크 센서들(liquid tank sensors), 압력 센서들 등을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는 하나 이상의 산업 시스템 제어 구성요소들과 인터페이스하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 일 구현에서, 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)은 펌프들, 모터 컨트롤러들, 밸브들 등과 같은 산업 제어 시스템 구성요소들을 동작시키도록 구성된다. 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)은 다양한 전압 레벨들, 또는 여기들(excitations)에서 동작한다. 예를 들어, 제1 ICS 구성요소(109)는 제1 전압 레벨에서 동작하도록 구성될 수 있고, 제2 ICS 구성요소(109)는 제2 전압 레벨에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이 예들에서, 동일한 모듈(200)은 하나 이상의 프로그램가능 파라미터들을 수신시에 어느 하나의 구성요소(109)와 인터페이스하도록 구성될 수 있다. 교류(AC) 전압 여기는 24 볼트, 48 볼트, 120 볼트, 또는 240 볼트일 수 있다. 다른 예에서, 전압 여기는 직류(DC) 전압 여기 또는 교류(AC) 전압 여기일 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)은 단자들(204A, 204B)에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 스위칭 소자(202)를 포함한다. 단자들(204A, 204B)은 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)을 수신하도록 구성되는 통신 네트워크(110), 예컨대 백플레인(113)과 인터페이스하도록 구성된다. 스위칭 소자(202)는 전기 경로(206)(예를 들어, 와이어, 트레이스 등와 같은 도체) 내에서 전류 흐름을 적어도 실질적으로 방지하는 개방 구성 및 전기 경로(206) 내에서 전류 흐름을 허용하는 폐쇄 구성을 갖는다. 하나 이상의 구현들에서, 스위칭 소자(202)는 하나 이상의 트랜지스터들, 예컨대, 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터들(metal-oxide-semiconductor field-effect transistors)(MOSFETs), 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터들, 전기기계식 릴레이 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 구현에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(202)는 드레인 단자(212), 소스 단자(214), 및 게이트 단자(216)를 포함하는 파워 트랜지스터(210)를 포함한다. 이러한 구현에서, 모듈(200)은 직류(DC) 여기 구성을 갖는 통신 네트워크(110)와 인터페이스하도록 구성된다. 다른 특정 구현에서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 스위치 소자(202)는 제1 파워 트랜지스터(210) 및 제2 파워 트랜지스터(218)를 포함한다. 제2 파워 트랜지스터(218)는 드레인 단자(220), 소스 단자(222), 및 게이트 단자(224)를 포함한다. 이러한 구현에서, 모듈(200)은 교류(AC) 여기 구성을 갖는 ICS 구성요소(109)와 인터페이스하도록 구성된다.

스위칭 소자(202)는 전기 경로(206)를 따라 전류 감지 회로(208)와 직렬로 배열된다. 전류 감지 회로(208)는 전류 감지 기능성을 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)에 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 전류 감지 회로(208)는 과전류 검출 기능성을 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)에 제공하도록 구성된다. 특정 구현에서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 전류 감지 회로(208)는 전기 경로(206) 내의 임피던스 소자(226) 및 임피던스 소자(226)와 전기적으로 병렬 연결되는 차동 증폭기(228)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 차동 증폭기(228)는 제1 입력 전압 단자(230), 제2 입력 전압 단자(232), 및 출력 단자(234)를 포함한다. 차동 증폭기(228)는 임피던스 소자(226)에 걸쳐 전압 강하를 증폭하고 증폭된 전압 강하를 나타내는 신호를 출력하도록 구성된다. 하나 이상의 구현들에서, 임피던스 소자(226)는 하나 이상의 저항기들, 공지된 저항을 갖는 전기 트레이스, 또는 하나 이상의 전계 효과 트랜지스터 디바이스들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현들에서, 차동 증폭기(228)는 차동 증폭기 기능성을 모듈(200)에 제공하도록 구성되는 연산 증폭기를 포함한다.

프로그램가능 이산 출력 모듈(200)은 또한 비교 기능성을 모듈(200)에 제공하도록 구성되는 비교기(236)를 포함한다. 비교기(236)는 제1 입력 단자(238), 제2 입력 단자(240), 및 출력 단자(242)를 포함한다. 제1 입력 단자(238)은 차동 증폭기(228)의 출력 단자(234)에 전기적으로 연결되고, 제2 입력 단자(240)는 기준 전압과 같은 기준 신호에 전기적으로 연결된다. 비교기(236)는 증폭된 전압 강하 신호를 기준 신호와 비교한다. 증폭된 전압 강하 신호가 기준 신호보다 더 클 때, 비교기는 출력 단자(242)에 로직 하이(예를 들어, 로직 "1") 신호와 같은 제1 신호를 출력하도록 구성된다. 역으로, 증폭된 전압 강하 신호가 기준 신호보다 더 작을 때, 비교기(236)는 로직 로우(예를 들어, 로직 "0") 신호와 같은 제2 신호를 출력하도록 구성된다. 따라서, 제1 신호는 임피던스 소자(226)에 걸쳐 측정되는 전류가 미리 정의된 임계값(예를 들어, 과전류 이벤트)을 초과한다는 조건을 나타낼 수 있고, 제2 신호는 임피던스 소자(226)에 걸쳐 측정되는 전류가 미리 정의된 임계값을 초과하지 않는다는 조건을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구현들에서, 비교기(236)는 하드웨어로(예를 들어, 디지털 비교기로서) 또는 소프트웨어로 구성된다(예를 들어, 프로세서는 프로세서가 비교 기능성을 제공하게 하도록 프로세서에 의해 실행가능한 명령들의 프로그램을 구체화하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 메모리를 가짐).

도 2에 도시된 바와 같이, 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)은 제1 아이솔레이터(244) 및 제2 아이솔레이터(246)를 포함한다. 아이솔레이터들(244, 246)은 갈바니 분리를 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)에 제공하도록 구성된다. 특정 구현에서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 아이솔레이터들(244, 246)은 각각의 광 송신기(248, 250) 및 대응하는 광 센서(예를 들어, 광 수신기)(252, 254)를 포함할 수 있다. 그러한 구현들에서, 광 송신기들(248, 250)은 제한된 파장들의 스펙트럼에서 전자기 방사선을 방출하도록 구성된다. 예를 들어, 광 송신기들(248, 250)은 비가시 광 스펙트럼(예를 들어, 적외선 스펙트럼, 무선 주파수 스펙트럼 등)에서 발생하는 전자기 방사선을 방출하거나 가시 광 스펙트럼에서 발생하는 전자기 방사선을 방출할 수 있다. 제1 아이솔레이터(244)의 광 센서(252)는 광 송신기(248)에 의해 방출되는 전자기 방사선을 검출하고 전자기 방사선을 비교기 신호를 나타내는 신호, 예를 들어 분리된 비교기 신호로 변환하도록 구성된다.

실시예들에서, 광 송신기들(248, 250)은 하나 이상의 발광 다이오드들, 하나 이상의 레이저 다이오드들 등을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다. 비교기(236)의 출력 신호는 제1 아이솔레이터(244)의 광 송신기(248)를 구동하도록 구성된다. 예를 들어, 광 송신기(248)는 비교기(236)의 출력 신호를 나타내는 제한된 파장들의 스펙트럼에서 전자기 방사선을 방출하도록 구성될 수 있다. 실시예들에서, 광 센서들(252, 254)은 검출된 전자기 방사선을 대응하는 전기 신호들로 변환하는, 광다이오드들, 광트랜지스터들 등과 같은 광검출기들을 포함한다.

프로그램가능 이산 출력 모듈(200)은 또한 아이솔레이터들(244, 246)에 전기적으로 연결되는 마이크로컨트롤러(256)를 포함한다. 마이크로컨트롤러(256)는 전용 처리 기능성을 모듈(200)에 제공할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 아이솔레이터(244)의 광 센서(252)는 마이크로컨트롤러(256)에 전기적으로 연결되고, 마이크로컨트롤러(256)는 제2 아이솔레이터(246)의 광 송신기(250)에 전기적으로 연결된다. 하나 이상의 구현들에서, 마이크로컨트롤러(256)는 처리 기능성을 마이크로컨트롤러(256)에 제공하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서에 의해 실행가능한 하나 이상의 모듈들(예를 들어, 컴퓨터 프로그램들)을 저장하도록 구성되는 메모리를 포함한다.

마이크로컨트롤러(256)는 분리된 비교기 신호에 기초하여 스위칭 소자(202)를 동작시킨다. 일 구현에서, 마이크로컨트롤러(256)는 하나 이상의 프로그램가능 파라미터들에 기초하여 스위칭 소자(202)의 스위칭 거동을 제어하도록 구성된다. 실시예들에서, 마이크로컨트롤러(256)는 프로그램가능 이산 출력 모듈(200)과 인터페이스하도록 구성되는, 부하, 또는 부하 타입에 대응하는 프로그램가능 파라미터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러(256)는 과전류 이벤트가 발생했던 것을 표시하는 신호를 수신할 때, 마이크로컨트롤러(256)는 스위칭 소자(202)가 개방 구성으로 전이되게 하기 위해 마이크로컨트롤러 신호를 출력하도록 구성된다. 이러한 예에서, 마이크로컨트롤러(256)는 광 송신기(250)를 구동하는 마이크로컨트롤러 신호를 생성하고 출력하며, 광 송신기는 마이크로컨트롤러 신호를 나타내는 제한된 파장들의 스펙트럼에서 전자기 방사선을 방출한다. 광 센서(254)는 마이크로컨트롤러 신호를 나타내는 제한된 파장들의 스펙트럼에서 전자기 방사선을 검출하고, 검출된 전자기 방사선에 기초하여 신호, 즉 분리된 마이크로컨트롤러 신호를 생성한다.

분리된 마이크로컨트롤러 신호는 스위칭 소자(202)가 폐쇄 구성으로부터 개방 구성으로 전이되게 한다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 광 센서(254)는 파워 트랜지스터(210)(및/또는 제2 파워 트랜지스터(218))의 게이트 단자(216)(및/또는 게이트 단자(224))에 전기적으로 연결된다. 과전류 이벤트가 발생하고 있을 때, 분리된 마이크로컨트롤러 신호는 파워 트랜지스터(210)(및/또는 파워 트랜지스터(218))가 전기 경로(206) 내에서 전류 흐름을 적어도 실질적으로 방지하기 위해 동작 상태(예를 들어, 활성 모드 또는 3극 모드)로부터 실질적인 비동작 상태(예를 들어, 컷오프 모드)로 전이되게 하도록 구성된다. 과전류 이벤트가 발생하지 않았을 때, 스위칭 소자(202)는 폐쇄 구성에서 유지될 수 있다.

마이크로컨트롤러(256)는 단자들(204A, 204B)과 인터페이스되는 부하 타입에 기초하여 스위칭 소자(202)의 스위칭 거동을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 사용자는 마이크로컨트롤러(256)에게 부하 타입(예를 들어, 유연하게 선택가능한 과전류 거동)에 기초하여 과전류 이벤트 동안에 어떻게 응답하라고 명령하는 하나 이상의 프로그램가능 파라미터들을 제공하거나, 선택할 수 있다. 따라서, 시스템(100)의 사용자는 모듈(200)의 부하에 대해 스위칭 소자(202)의 거동을 조정할 수 있다. 일 구현에서, 부하 타입에 기초하여, 마이크로컨트롤러(256)는 과전류 이벤트의 표시를 수신하는 것에 응답하여 스위칭 소자(202)가 폐쇄 구성으로 프로그램된 이산 시간 간격들로 프로그램된 시간량 동안 전이되게 할 수 있다. 다른 구현에서, 부하 타입에 따라, 마이크로컨트롤러(256)는 스위칭 소자(202)가 과전류 이벤트로 인해 폐쇄 구성으로 다시 전이되는 것을 방지하도록 구성된다.

산업 제어 시스템(100)은 통신 네트워크(110)(예를 들어, 백플레인(113))를 통해 컴퓨팅 디바이스(102)와 통신하도록 각각 구성되는 다수의 프로그램가능 이산 출력 모듈들(200)을 이용할 수 있다. 백플레인(113)은 모듈들(200)과 컴퓨팅 디바이스(102) 사이에 전력 및/또는 통신 신호 송신들을 제공한다. 하나 이상의 구현들에서, 각각의 채널들, 또는 각각의 모듈들(200)은 각각의 모듈(200)의 스위치 거동을 제어하기 위해 상이한 프로그램가능 파라미터들로 프로그램될 수 있다. 다른 구현에서, 각각의 채널은 각각의 모듈(200)의 스위치 거동을 제어하기 위해 동일한 프로그램가능 파라미터들로 프로그램될 수 있다. 따라서, 모듈들(200), 또는 채널들은 모듈(200)과 인터페이스하도록 부하 타입에 기초하여 각각 개별적으로 프로그램가능하다.

예시적 프로그램가능 이산 입력 모듈들

도 4 및 도 5는 본 개시의 예시적 구현들에 따른 예시적 프로그램가능 이산 입력 모듈들(400)을 예시한다. 프로그램가능 이산 입력 모듈(400)은 온도 센서들, 액체 탱크 센서들, 압력 센서들 등을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는 하나 이상의 산업 시스템 제어 구성요소들과 인터페이스하도록 구성되는 산업 제어 시스템(100)에 대한 이산 통신 채널을 나타낼 수 있다. 프로그램가능 이산 입력 모듈들(400)은 산업 제어 시스템(100)의 입력 파라미터를 나타내는 입력 단자들(402A, 402B)에서의 입력 신호들을 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 입력 신호는 산업 제어 시스템(100)과 연관되는 온도 센서에 의해 제공되는 온도 파라미터를 나타낼 수 있다. 다른 예에서, 입력 신호는 산업 제어 시스템(100)과 연관되는 액체 센서에 의해 제공되는 탱크 내의 액체 레벨을 나타낼 수 있다. 또 다른 예에서, 입력 신호는 산업 제어 시스템(100)과 연관되는 압력 센서에 의해 제공되는 압력 파라미터를 나타낼 수 있다. 모듈(400)은 모듈(400)에 제공되는 하나 이상의 프로그램가능 파라미터들에 기초하여 다른 전압 입력들(예를 들어, 전압 여기들)에서 동작하는 ICS 구성요소들과 인터페이스하도록 구성된다. 예를 들어, 교류(AC) 전압 여기는 24 볼트(24V), 48 볼트(48V), 120 볼트(120V), 또는 240 볼트(240V)일 수 있다. 전압 여기는 직류(DC) 전압 입력 또는 교류(AC) 전압 입력일 수 있다.

도시된 바와 같이, 프로그램가능 이산 입력 모듈(400)은 입력 단자(406) 및 출력 단자(408)를 갖는 펄스 폭 변조 모듈(404)을 포함한다. 펄스 폭 변조 모듈(404)은 입력 단자(406)에서의 입력 신호에 기초하여 펄스 폭 변조 신호를 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 펄스 폭 변조 모듈(404)은 전압 변환기(410)에 통신 연결된다. 그러한 실시예들에서, 전압 변환기(410)는 입력 단자들(402A, 402B)에 전기적으로 연결된다. 변환기(410)는 입력 단자들(402A, 402B)에서 아날로그 전류(analog current)(AC) 입력 신호(예를 들어, AC 전압 신호)를 수신하고 아날로그 전류(AC) 입력 신호를 대응하는 직류(DC) 출력 신호로 변환하도록 구성된다.

특정 구현에서, 변환기(410)는 브리지 정류기(412)를 포함한다. 브리지 정류기(412)는 브리지 구성(즉, 다이오드 브리지)으로 배열되는 적어도 4개의 다이오드들(414A, 414B, 414C, 414D)을 포함한다. 그러나, 다른 타입들의 전압 변환기 디바이스들은 브리지 정류기(412) 대신에 이용될 수 있다는 점이 생각된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 브리지 정류기(412)는 변환된 출력 신호를 전압 분할기(418)에 제공하는 출력 단자들(416A, 416B)을 포함한다. 전압 분할기(418)는 입력 신호(즉, 변환된 신호)의 일부인 출력 신호를 생성하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 전압 분할기(418)는 임피던스 소자 값들의 함수로서 입력 신호를 감쇠시키도록 구성되는 적어도 2개의 임피던스 소자들(420A, 420B)을 포함한다. 임피던스 소자 값들은 시스템(100)의 요건들에 따라 선택될 수 있다. 특정 구현에서, 임피던스 소자들(420, 422)은 저항기들이다. 전압 분할기(418)는 펄스 폭 변조 모듈(404)에 전기적으로 연결된다. 전술한 바와 같이, 펄스 폭 변조 모듈(404)은 입력 단자(406)에서 공급되는 신호(즉, 전압 분할기(418)에 의해 제공되는 신호)의 함수로서 출력 단자(408)에서 펄스 폭 변조 신호를 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 산업 제어 시스템(100)의 사용자(예를 들어, 조작자)는 모듈(400)에 대한 전압 입력(예를 들어, AC 전압 입력 신호 또는 DC 전압 입력 신호)의 타입에 기초하여 입력 전압 검출 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, ICS 모듈(118)은 프로세서(104)로 하여금 전압 타입의 그래픽 표현의 디스플레이가 모듈(400)에 입력되게 하도록 구성된다. 사용자는 모듈(118)로 하여금 모듈(400)이 감시하는 전압 입력을 선택하게 하기 위해 사용자 인터페이스 디바이스(116)를 이용할 수 있다. 선택에 기초하여, 모듈(118)은 프로세서(104)로 하여금 전압 입력이 AC일 때 변환기(410)의 동작을 인에이블하게 하거나 전압 입력 신호가 DC일 때 변환기(410)의 동작을 디스에이블하게 하도록 구성된다. 변환기(410)가 디스에이블될 때, 입력 단자들(402A, 402B)은 DC 전압 입력 신호가 펄스 폭 변조 모듈(404)에 직접 제공되도록 펄스 폭 변조 모듈(404)에 직접 연결된다. 프로세서(104)는 전압 입력이 AC일 때 스위치들(423A, 423B)이 입력 단자들(402A, 402B)(스위치들(423C, 423D)이 폐쇄 구성에 있음)과 모듈(404) 사이의 직접 연결을 방지하는 개방 구성에 있고 전압 입력이 DC일 때 스위치들(423A, 423B)이 입력 단자들(402A, 402B) 및 모듈(404)(스위치들(423C, 423D)이 개방 구성에 있음)을 직접 연결하는 폐쇄 구성에 있기 위해 스위치들(423A, 423B, 423C, 423D)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.

실시예들에서, 펄스 폭 변조 모듈(404)은 또한 입력 단자들(402A, 402B)과 직접 연결될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 펄스 폭 변조 모듈(404)은 AC 입력 신호를 수신하고 AC 신호를 디지털 필터링하여 펄스 폭 모듈(404)에 대한 직류 신호를 생성하도록 구성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 프로그램가능 이산 입력 모듈(400)은 갈바니 분리를 프로그램가능 이산 입력 모듈(400)에 제공하도록 구성되는 아이솔레이터(424)를 포함한다. 아이솔레이터(424)는 프로그램가능 이산 입력 모듈(400)의 제2 부분(428)으로부터 프로그램가능 이산 입력 모듈(400)의 제1 부분(426)을 분리한다. 도시된 바와 같이, 펄스 폭 변조 모듈(404)은 아이솔레이터(424)에 전기적으로 연결되고, 펄스 폭 변조 신호는 아이솔레이터(424)에 제공된다. 아이솔레이터(424)는 제1 부분(426)과 제2 부분(428) 사이에서 전기 에너지(예를 들어, 정보를 나타내는 전기 에너지, 데이터를 나타내는 전기 에너지)의 교환을 허용하도록 구성된다. 일 구현에서, 아이솔레이터(424)는 광 송신기(430) 및 광 센서(432)(예를 들어, 광 센서)를 포함한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 펄스 폭 변조 신호는 펄스 폭 변조 신호를 나타내는 제한된 파장들의 스펙트럼에서 전자기 방사선을 방출하도록 구성되는 광 송신기(430)를 구동한다. 예를 들어, 광 송신기(430)는 비가시 광 스펙트럼(예를 들어, 적외선 스펙트럼, 무선 주파수 스펙트럼 등)에서 발생하는 전자기 방사선을 방출하거나 가시 광 스펙트럼에서 발생하는 전자기 방사선을 방출하도록 구성된다. 광 송신기(430)는 하나 이상의 발광 다이오드들, 하나 이상의 레이저 다이오드들 등을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다.

광 센서(432)는 광 송신기(430)에 의해 방출되는 전자기 방사선을 검출하고 전자기 방사선을 펄스 폭 변조 신호를 나타내는 전기 신호와 같은 분리된 변조된 펄스 폭 신호로 변환하도록 구성된다. 하나 이상의 구현들에서, 광 센서(432)는 검출된 전자기 방사선을 분리된 변조 펄스 폭 전기 신호로 변환하는 광다이오드들, 광트랜지스터들 등과 같은 광검출기들을 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 프로그램가능 이산 입력 모듈(400)은 입력 단자(436) 및 출력 단자(438)를 갖는 펄스 폭 복조 모듈(434)을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 입력 단자(436)는 아이솔레이터(424)에 전기적으로 결합된다. 특정 구현에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 입력 단자(436)는 광 센서(432)에 전기적으로 연결된다. 펄스 폭 복조 모듈(434)은 입력 단자(436)에서의 분리된 변조된 펄스 폭 신호에 기초하여 펄스 폭 복조 신호를 생성하도록 구성된다.

프로그램가능 이산 입력 모듈(400)은 또한 적어도 제1 비교기(440) 및 제2 비교기(442)를 포함한다. 본 명세서에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 비교기들(440, 442)은 소프트웨어 설정가능하다. 예를 들어, 비교기들(440, 442)은 프로그램가능 임계값들(예를 들어, 기준점들) 및 프로그램가능 히스테리시스를 포함한다. 비교기들(440, 442)은 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 비교기들(440, 442)은 하드웨어(예를 들어, 디지털 비교기들)로 구현될 수 있다. 다른 예에서, 비교기들(440, 442)은 프로세서가 비교 기능성을 제공하게 하는 소프트웨어(예를 들어, 프로그램 실행가능 명령들)로 구현될 수 있다.

제1 비교기(440) 및 제2 비교기(442)는 비교 기능성을 시스템(100)에 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 비교기(440)는 펄스 폭 복조 모듈(434)의 제1 출력 단자(438)에 전기적으로 연결된다. 유사하게, 제2 비교기(442)는 펄스 폭 복조 모듈(434)의 제2 출력 단자(440)에 전기적으로 연결된다. 제1 비교기(440) 및 제2 비교기(442)는 또한 백플레인(113)을 통해 프로세서(104)와 동작적으로 연결된다. 예를 들어, 제1 비교기(440)는 입력 단자(446)를 통해 백플레인(113)에 연결되고, 제2 비교기(442)는 입력 단자(448)를 통해 통신 네트워크(110)에 연결된다. 본 개시의 일 구현에서, 시스템(100)은 프로그램가능 기준, 또는 설정점을 제1 비교기들(440) 및 제2 비교기(442)에 제공하도록 구성된다. 사용자, 또는 조작자는 제1 비교기(440)에 대한 제1 프로그램가능 기준을 선택할 수 있다. 유사하게, 사용자는 제2 비교기(442)에 대한 제2 프로그램가능 기준을 선택할 수 있다. 예를 들어, ICS 모듈(118)(예를 들어, 컴퓨터 판독가능 프로그램)은 프로세서(104)로 하여금 사용자가 선택할 수 있는 디스플레이(114)에 한 세트의 프로그램가능 기준들(즉, 시스템(100) 및 프로그램가능 이산 입력 모듈의 설계에 따른 미리 정의된 프로그램가능 기준들)의 디스플레이를 초래하게 하도록 구성된다.

사용자는 한 세트의 프로그램가능 기준들로부터 프로그램가능 기준들(예를 들어, 제1 프로그램가능 설정점, 또는 임계값, 및 제2 프로그램가능 설정점, 또는 임계값)을 선택하기 위해 사용자 인터페이스 디바이스(116)를 이용할 수 있다. 사용자 선택들에 응답하여, 모듈(118)은 프로세서(104)가 대응하는 비교기(440, 442)의 프로그램가능 기준들을 설정하게 하도록 구성된다. 일 구현에서, 제1 프로그램가능 기준의 설정은 제2 프로그램가능 기준의 설정과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로그램가능 기준은 높은 설정점을 나타낼 수 있고, 제2 프로그램가능 기준은 낮은 설정점을 나타낼 수 있다. 프로그램가능 기준 값들은 입력 단자들(402A, 402B)에서의 전압 여기 값(즉, 24 볼트(24V), 48 볼트(48V), 120 볼트(120V), 또는 240 볼트(240V))의 타입에 기초(즉, 대응)할 수 있다.

비교기들(440, 442)은 대응하는 단자들(438, 440)에서의 복조된 펄스 폭 신호를 각각의 프로그램가능 기준(즉, 각각의 설정점)과 비교하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 비교기(440)는 복조된 펄스 폭 신호를 제1 프로그램가능 기준과 비교하도록 구성된다. 복조된 펄스 폭 신호가 제1 프로그램가능 기준보다 더 클 때, 제1 비교기(440)는 입력 단자들(402A, 402B)에서의 입력 신호가 단자들(402A, 402B)에서의 이전 입력 신호보다 더 큰 것을 나타내는 제1 신호(예를 들어, 로직 하이 신호)를 출력하도록 구성된다. 이전 입력 신호는 이전 이산 시간 기간 동안에 시스템(100)과 연관되는 산업 환경의 파라미터(예를 들어, 온도, 액체 레벨, 압력 등)를 나타낼 수 있다. 복조된 펄스 폭 신호가 제1 프로그램가능 기준보다 더 작을 때, 제1 비교기는 입력 단자들(402A, 402B)에서의 입력 신호가 단자들(402A, 402B)에서의 이전 입력 신호와 적어도 거의 동일한 것을 나타내는 제2 신호(예를 들어, 로직 로우 신호)를 출력하도록 구성된다.

제2 비교기(442)는 복조된 펄스 폭 신호를 제2 프로그램가능 기준과 비교하도록 구성된다. 복조된 펄스 폭 신호가 제2 프로그램가능 기준보다 더 클 때, 제2 비교기(442)는 입력 단자들(402A, 402B)에서의 입력 신호가 단자들(402A, 402B)에서의 이전 입력 신호와 적어도 거의 동일한 것을 나타내는 제3 신호(예를 들어, 로직 하이 신호)를 출력하도록 구성된다. 복조된 펄스 폭 신호가 제2 프로그램가능 기준보다 더 작을 때, 제2 비교기(442)는 입력 단자들(402A, 402B)에서의 입력 신호가 단자들(402A, 402B)에서의 이전 입력 신호보다 더 작은 것을 나타내는 제4 신호(예를 들어, 로직 로우 신호)를 출력하도록 구성된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 프로그램가능 이산 입력 모듈(400)은 입력 단자들(450, 452) 및 출력 단자(454)를 갖는 디지털 필터(448)를 포함한다. 디지털 필터(448)는 디지털 필터 기능성을 모듈(400)에 제공하도록 구성된다. 디지털 필터(448)는 각각의 비교기(440, 442)의 출력 단자들(444, 446)에 전기적으로 연결된다. 디지털 필터(448)는 비교기들(440, 442)에 의해 수신되는 신호들을 디지털 필터링하고 이산 입력 신호를 생성한다. 이산 입력 신호는 시스템(100)에 제공되고 단자들(402A, 402B)에서의 입력 신호가 단자들(402A, 402B)에서의 이전에 샘플링된 입력 신호보다 더 크거나, 이 신호와 적어도 거의 동일하거나, 이 신호보다 더 작은지를 나타낸다. 예를 들어, 이산 입력 신호는 산업 제어 시스템(100)과 연관되는 환경이 시간 간격에 따라 변경되었는지를 나타낸다. 하나 이상의 구현들에서, 출력 단자(454)는 산업 제어 시스템 절차들의 요건들에 따라 이산 입력 신호를 이용하는 통신 네트워크(110)를 통해 프로세서(104)에 통신 연결된다.

하나 이상의 구현들에서, 시스템(100)은 통신 네트워크(110)를 통해 컴퓨팅 디바이스(102)와 통신하도록 각각 구성되는 다수의 프로그램가능 이산 입력 모듈들(400)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크(110)는 프로그램가능 이산 입력 모듈들(400)과 인터페이스하도록 구성되는 백플레인(예를 들어, 파워 백플레인)을 포함할 수 있다. 각각의 프로그램가능 입력 디바이스들(400)은 시스템(100) 내의 채널들을 나타낸다. 백플레인은 디바이스들(400)과 컴퓨팅 디바이스(102) 사이에 전력 및/또는 통신 신호 송신들을 제공하도록 구성된다. 디바이스들(400)은 시스템(100)과 연관되는 다양한 모듈들(109)로부터 수집되는 데이터를 나타내는 입력 신호들을 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 모듈(400)(예를 들어, 제1 채널)은 탱크 내의 온도를 나타내는 입력 신호들을 수신할 수 있다. 유사하게, 제2 모듈(400)(예를 들어, 제2 채널)은 탱크 내의 유체 레벨을 나타내는 입력 신호들을 수신할 수 있다. 이러한 예에서, 제1 모듈(400)은 제1 여기 레벨(예를 들어, 48 볼트(48V))에서 발생하는 입력 신호들을 수신할 수 있는 반면에, 제2 모듈(400)은 제2 여기 레벨(예를 들어, 240 볼트(240V))에서 발생하는 입력 신호를 수신할 수 있다. 디바이스들(400)(예를 들어, 채널들)은 사용자로부터 소프트웨어 선택가능 파라미터들(즉, 프로그램가능 임계값들, 프로그램가능 히스테리시스)을 수신하도록 구성된다. 따라서, 사용자는 시스템(100)의 환경 감시 요건들에 따라, 소프트웨어 선택가능 파라미터들을 각각의 디바이스, 또는 각각의 채널에 제공할 수 있다.

도 6은 본 개시의 예시적 구현에 따른 컴퓨팅 디바이스(600)를 예시한다. 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(600)는 상기 설명된 프로세서(104), 메모리(106), 및 통신 모듈(112)과 적어도 동일한 기능성을 제공하도록 구성되는 프로세서(602) 및 메모리(604), 및 통신 모듈(606)을 포함한다. 예를 들어, 메모리(604)는 프로세서(602)가 본 명세서에 설명되는 바와 같이 하나 이상의 프로세스들을 수행하게 하기 위해 프로세서(602)에 의해 실행가능한 프로그램을 구체화하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 본 개시의 일 구현에서, 컴퓨팅 디바이스(600)는 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 마이크로컨트롤러, 주문형 집적 회로 디바이스, 이들의 조합들 등을 나타낸다.

상기 설명된 디바이스들 중 하나 이상은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 이들의 조합들 등으로 구현될 수 있다는 점이 생각된다. 예를 들어, 펄스 폭 변조 모듈(404)은 펄스 폭 변조 기능성을 제공하도록 구성되는 단일의 이산 집적 회로 디바이스(즉, 마이크로컨트롤러) 내에 구체화되는 컴퓨팅 디바이스(600)로서 구현될 수 있다. 다른 경우에, 펄스 폭 복조 모듈(434), 비교기들(440, 442), 및/또는 디지털 필터(448)는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭 복조 모듈(434), 비교기들(440, 442), 및/또는 디지털 필터(448)는 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들(600) 내에서 구현(즉, 주문형 집적 회로 디바이스, 마이크로컨트롤러, 또는 다수의 집적 회로 디바이스들로 구현)될 수 있다. 다른 예에서, 펄스 폭 복조 모듈(434), 비교기들(440, 442), 및/또는 디지털 필터(448)의 기능성은 소프트웨어에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭 복조 모듈(434), 비교기들(440, 442), 및/또는 디지털 필터(448)의 기능성은 프로그램 실행가능 명령들로서 구현될 수 있으며, 이 명령들은 메모리(604)와 같은 유형의 매체에 저장될 수 있고, 프로세서(602)가 대응하는 구성요소들(펄스 폭 복조 모듈(434), 비교기들(440, 442), 또는 디지털 필터(448))의 각각의 기능을 제공하게 한다.

예시적 방법들

도 7은 과전류 이벤트가 발생했는지를 판단하는 예시적 방법(700)을 예시한다. 예시된 방법(700)에서, 전류 값(예를 들어, 전압 강하)을 나타내는 신호는 전류 감지 회로에서 생성된다(블록 702). 하나 이상의 구현들에서, 전류 감지 회로(208)는 전기 경로(206)를 따라 전류를 감지하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 차동 증폭기(228)는 임피던스 소자(226)에 걸쳐 전압 강하를 증폭하고 증폭된 전압 강하를 나타내는 신호를 출력하도록 구성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 증폭된 전압 강하를 나타내는 신호는 과전류 기준과 비교된다(블록 704). 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 비교기(236)는 증폭된 전압 강하 신호를 과전류 기준(즉, 전압 기준)과 비교하도록 구성된다. 증폭된 전압 강하 신호가 과전류 기준보다 더 크면, 비교기(236)는 과전류 이벤트가 발생했던 것을 표시하는 신호를 출력하도록 구성된다. 증폭된 전압 강하 신호가 과전류 기준보다 더 작으면, 비교기(236)는 과전류 기준이 발생하지 않았던 것을 표시하는 신호를 출력하도록 구성된다.

스위칭 소자의 스위칭 거동은 마이크로컨트롤러에 의해 제어된다(블록 706). 전술한 바와 같이, 마이크로컨트롤러(256)는 스위칭 소자(202)의 동작(즉, 스위칭 거동)을 제어하도록 구성된다. 마이크로컨트롤러(256)는 과전류 이벤트가 발생했던 것을 표시하는 신호를 수신할 때, 마이크로컨트롤러(256)는 스위칭 소자(202)의 동작을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러(256)는 전기 경로(206)를 통해 전류의 흐름을 방지하기 위해 스위칭 소자(202)가 폐쇄 구성으로부터 개방 구성으로 전이되게 하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 마이크로컨트롤러(256)는 마이크로컨트롤러(256)에게 하나 이상의 부하 파라미터들에 기초하여 기능하라고 명령하는 프로그램가능 파라미터들을 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 과전류 이벤트를 표시하는 신호를 수신하는 것에 응답하여, 마이크로컨트롤러는 스위칭 소자가 개방 구성으로부터 폐쇄 구성으로 프로그램된 이산 시간 간격들로 프로그램된 시간량 동안 전이되게 하도록 구성된다(블록 708). 예를 들어, 모듈(200)과 인터페이스되는 부하 타입에 따라, 마이크로컨트롤러(256)는 과전류 이벤트의 표시를 수신하는 것에 응답하여 스위칭 소자(202)가 폐쇄 구성으로 프로그램된 이산 시간 간격들로 프로그램된 시간량 동안 전이되게 하도록 구성된다. 다른 예들에서, 부하 타입에 따라, 마이크로컨트롤러(256)는 스위칭 소자(202)가 과전류 이벤트로 인해 폐쇄 구성으로 다시 전이되는 것을 방지하도록 구성된다.

도 8은 상기 설명된 프로그램가능 이산 입력 모듈(200)을 이용하는 이산 입력 신호를 생성하는 방법(800)을 예시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 입력 신호가 수신된다(블록 802). 모듈(200)은 산업 제어 시스템 환경 내의 센서들(109)과 같은 하나 이상의 I/O 모듈들(108)과 인터페이스되도록 구성된다. 입력 신호에 기초한 펄스 폭 변조 신호는 펄스 폭 변조 모듈에서 생성된다(블록 804). 전술한 바와 같이, 펄스 폭 변조 모듈(204)은 입력 신호에 기초하여 펄스 폭 변조 신호를 생성하도록 구성된다.

펄스 폭 변조 신호에 기초한 분리된 펄스 폭 변조 신호가 아이솔레이터에 의해 생성된다(블록 806). 아이솔레이터(424)는 펄스 폭 복조 모듈에 의한 복조를 위한 분리된 신호를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 광 송신기(430)는 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 제한된 파장들의 스펙트럼 내에서 전자기 방사선을 방출하도록 구성된다. 광 센서는 전자기 방사선을 검출하고 검출된 전자기 방사선에 기초하여 분리된 신호를 생성하도록 구성된다.

분리된 펄스 폭 변조 신호에 기초한 복조된 펄스 폭 신호가 생성된다(블록 808). 전술한 바와 같이, 분리된 신호는 펄스 폭 복조 모듈(434)에 의해 복조된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 비교 신호는 제1 프로그램가능 기준과 복조된 펄스 폭 신호의 비교에 기초하여 생성되고(블록 810), 제2 비교 신호는 제2 프로그램가능 기준과 복조된 펄스 폭 신호의 비교에 기초하여 생성된다(블록 812). 제1 비교 신호 및 제2 비교 신호는 대응하는 제1 프로그램가능 기준 및 제2 프로그램가능 기준의 비교에 기초하여, 제1 비교기 및 제2 비교기 각각에 의해 생성된다. 제1 프로그램가능 기준 및 제2 프로그램가능 기준은 사용자가 설정점을 선택할 수 있도록 사용자 선택가능할 수 있다. 설정점은 모듈(200)과 연관되는 전압 여기에 기초할 수 있다. 제1 비교 신호 또는 제2 비교 신호 중 적어도 하나는 이산 입력 신호를 생성하기 위해 디지털 필터로 필터링된다(블록 814). 전술한 바와 같이, 디지털 필터는 시스템(100)을 위한 이산 입력 신호를 생성하기 위해 제1 비교 신호 또는 제2 비교 신호를 필터링한다.

결론

본 발명 대상이 구조적 특징들 및/또는 프로세스 동작들에 특정한 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 정의되는 본 발명 대상은 반드시 상기 설명된 특정 특징들 또는 행동들에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 오히려, 상기 설명된 특정 특징들 및 행동들은 청구범위를 구현하는 예시적 형태들로서 개시된다.

Claims

프로그램가능 이산 입력 모듈(programmable discrete input module)로서,
입력 신호에 기초하여 펄스 폭 변조 신호(pulse width modulated signal)를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 변조 모듈;
복조된 펄스 폭 신호를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 복조 모듈;
상기 펄스 폭 변조 모듈 및 상기 펄스 폭 복조 모듈을 적어도 실질적으로 분리하도록 구성되는 아이솔레이터(isolator) - 상기 아이솔레이터는 상기 펄스 폭 복조 모듈이 상기 복조된 펄스 폭 신호를 생성하기 위해 상기 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 분리된 변조된 펄스 폭 신호(isolated modulated pulse width signal)를 생성하도록 구성됨 -;
상기 펄스 폭 복조 모듈에 통신 결합되는(communicatively coupled) 제1 비교기 - 상기 제1 비교기는 상기 복조된 펄스 폭 신호를 제1 프로그램가능 기준과 비교하도록 구성되고, 상기 제1 비교기는 상기 비교에 기초하여 제1 비교기 출력 신호를 출력하도록 구성됨 -;
상기 펄스 폭 복조 모듈에 통신 결합되는 제2 비교기 - 상기 제2 비교기는 상기 복조된 펄스 폭 신호를 제2 프로그램가능 기준과 비교하도록 구성되고, 상기 제2 비교기는 상기 비교에 기초하여 제2 비교기 출력 신호를 출력하도록 구성됨 -; 및
상기 제1 비교기 및 상기 제2 비교기에 통신 결합되는 디지털 필터 - 상기 디지털 필터는 이산 입력 신호를 생성하기 위해 상기 제1 비교기 출력 신호 또는 상기 제2 비교기 출력 신호 중 적어도 하나를 디지털 필터링하도록 구성됨 -
를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 디지털 필터는 프로세서가 디지털 필터 기능성(digital filter functionality)을 제공하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 구체화하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체(tangible computer-readable medium)를 갖는 메모리와 결합되는 상기 프로세서를 포함하는 마이크로컨트롤러를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 디지털 필터는 디지털 필터 기능성을 제공하도록 구성되는 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field-programmable gate array)를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 디지털 필터는 디지털 필터 기능성을 제공하도록 구성되는 이산 회로(discrete circuitry)를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 펄스 폭 변조 모듈은 프로세서가 펄스 폭 변조 기능성을 제공하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 구체화하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 갖는 메모리와 결합되는 상기 프로세서를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 펄스 폭 변조 모듈은 펄스 폭 변조 기능성을 제공하도록 구성되는 필드 프로그램가능 게이트 어레이를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 펄스 폭 변조 모듈은 펄스 폭 변조 기능성을 제공하도록 구성되는 주문형 집적 회로를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 제1 비교기 또는 상기 제2 비교기 중 적어도 하나는 디지털 비교기를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 제1 비교기 또는 상기 제2 비교기 중 적어도 하나는 프로세서가 비교 기능성을 제공하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 구체화하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 갖는 메모리와 결합되는 상기 프로세서를 더 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 제1 프로그램가능 기준 또는 상기 제2 프로그램가능 기준 중 적어도 하나는 상기 제1 프로그램가능 기준 또는 상기 제2 프로그램가능 기준 중 상기 적어도 하나와 연관되는 설정점(set point)을 선택하기 위해 사용자에 의해 프로그램되도록 구성되는 사용자 선택가능 프로그램가능 기준을 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 아이솔레이터는 상기 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 제한된 파장들의 스펙트럼에서 전자기 방사선을 방출하도록 구성되는 광 송신기, 및 제한된 파장들의 스펙트럼에서 상기 전자기 방사선을 검출하도록 구성되고 그에 응답하여 아이솔레이터 신호를 생성하도록 구성되는 광 센서를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제1항에 있어서, 입력 단자 및 출력 단자를 갖는 전압 변환기를 더 포함하며, 상기 출력 단자는 상기 펄스 폭 변조 모듈에 통신 결합되고, 상기 전압 변환기는 상기 입력 단자에서의 아날로그 전압 신호를 상기 출력 단자에서의 직류 신호로 변환하도록 구성되고, 상기 직류 신호는 상기 입력 신호를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제12항에 있어서, 상기 전압 변환기는 브리지 정류기(bridge rectifier)를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
프로그램가능 이산 입력 모듈로서,
교류 입력 신호를 직류 입력 신호로 변환하도록 구성되는 전압 변환기;
디지털 입력 신호에 기초하여 펄스 폭 변조 신호를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 변조 모듈;
복조된 펄스 폭 신호를 생성하도록 구성되는 펄스 폭 복조 모듈;
상기 펄스 폭 변조 모듈 및 상기 펄스 폭 복조 모듈을 적어도 실질적으로 분리하도록 구성되는 아이솔레이터 - 상기 아이솔레이터는 상기 펄스 폭 복조 모듈이 상기 복조된 펄스 폭 신호를 생성하기 위해 상기 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 분리된 펄스 폭 변조 신호(isolated pulse width modulated signal)를 생성하도록 구성됨 -;
상기 펄스 폭 복조 모듈에 통신 결합되는 제1 비교기 - 상기 제1 비교기는 상기 복조된 펄스 폭 신호를 제1 프로그램가능 기준과 비교하도록 구성되고, 상기 제1 비교기는 상기 비교에 기초하여 제1 비교기 출력 신호를 출력하도록 구성됨 -;
상기 펄스 폭 복조 모듈에 통신 결합되는 제2 비교기 - 상기 제2 비교기는 상기 복조된 펄스 폭 신호를 제2 프로그램가능 기준과 비교하도록 구성되고, 상기 제2 비교기는 상기 비교에 기초하여 제2 비교기 출력 신호를 출력하도록 구성됨 -; 및
상기 제1 비교기 및 상기 제2 비교기에 통신 결합되는 디지털 필터 - 상기 디지털 필터는 이산 입력 신호를 생성하기 위해 상기 제1 비교기 출력 신호 또는 상기 제2 비교기 출력 신호 중 적어도 하나를 디지털 필터링하도록 구성됨 -
를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 디지털 필터는 프로세서가 디지털 필터 기능성을 제공하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 구체화하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 갖는 메모리와 결합되는 상기 프로세서를 포함하는 마이크로컨트롤러를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 디지털 필터는 디지털 필터 기능성을 제공하도록 구성되는 필드 프로그램가능 게이트 어레이를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 디지털 필터는 디지털 필터 기능성을 제공하도록 구성되는 이산 회로를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 펄스 폭 변조 모듈은 프로세서가 펄스 폭 변조 기능성을 제공하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 구체화하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 갖는 메모리와 결합되는 상기 프로세서를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 펄스 폭 변조 모듈은 펄스 폭 변조 기능성을 제공하도록 구성되는 필드 프로그램가능 게이트 어레이를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 펄스 폭 변조 모듈은 펄스 폭 변조 기능성을 제공하도록 구성되는 주문형 집적 회로를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 제1 비교기 또는 상기 제2 비교기 중 적어도 하나는 디지털 비교기를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 제1 비교기 또는 상기 제2 비교기 중 적어도 하나는 프로세서가 비교 기능성을 제공하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 구체화하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 갖는 메모리와 결합되는 상기 프로세서를 더 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 제1 프로그램가능 기준 또는 상기 제2 프로그램가능 기준 중 적어도 하나는 상기 제1 프로그램가능 기준 또는 상기 제2 프로그램가능 기준 중 상기 적어도 하나와 연관되는 설정점을 선택하기 위해 사용자에 의해 프로그램되도록 구성되는 사용자 선택가능 프로그램가능 기준을 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 상기 아이솔레이터는 상기 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 제한된 파장들의 스펙트럼에서 전자기 방사선을 방출하도록 구성되는 광 송신기, 및 제한된 파장들의 스펙트럼에서 상기 전자기 방사선을 검출하도록 구성되고 그에 응답하여 아이솔레이터 신호를 생성하도록 구성되는 광 센서를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제14항에 있어서, 입력 단자 및 출력 단자를 갖는 전압 변환기를 더 포함하며, 상기 출력 단자는 상기 펄스 폭 변조 모듈에 통신 결합되고, 상기 전압 변환기는 상기 입력 단자에서의 아날로그 전압 신호를 상기 출력 단자에서의 직류 신호로 변환하도록 구성되고, 상기 직류 신호는 상기 입력 신호를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
제25항에 있어서, 상기 전압 변환기는 브리지 정류기를 포함하는 프로그램가능 이산 입력 모듈.
이산 입력 신호를 생성하는 방법으로서,
입력 신호를 수신하는 단계;
펄스 폭 변조 모듈에서 상기 입력 신호에 기초하여 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계;
펄스 폭 복조 모듈에 의한 복조를 위해 아이솔레이터에서 상기 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 분리된 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계 - 상기 아이솔레이터는 상기 펄스 폭 변조 모듈 및 상기 펄스 폭 복조 모듈을 분리하도록 구성됨 -;
상기 분리된 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 상기 펄스 폭 복조 모듈에서 복조된 펄스 폭 신호를 생성하는 단계;
제1 비교기에서 상기 펄스 폭 복조 신호와 제1 프로그램가능 기준의 비교에 기초하여 제1 비교 신호를 생성하는 단계;
제2 비교기에서 상기 펄스 폭 복조 신호와 제2 프로그램가능 기준의 비교에 기초하여 제2 비교 신호를 생성하는 단계 - 상기 제1 프로그램가능 기준은 상기 제2 프로그램가능 기준과 상이함 -; 및
이산 입력 신호를 생성하기 위해 디지털 필터에서 상기 제1 비교 신호 또는 상기 제2 비교 신호 중 적어도 하나를 필터링하는 단계
를 포함하는 방법.
제27항에 있어서, 상기 제1 프로그램가능 기준에 대한 제1 설정점을 정의하는 것 또는 상기 제2 프로그램가능 기준에 대한 제2 설정점을 정의하는 것 중 적어도 하나에 대한 사용자 선택을 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
제27항에 있어서, 아이솔레이터 신호를 생성하는 단계는 상기 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 제한된 파장들의 스펙트럼에서 전자기 방사선을 방출하는 단계; 및 광 센서로 제한된 파장들의 스펙트럼에서 상기 전자기 방사선을 검출하는 단계 - 상기 광 센서는 그에 응답하여 상기 아이솔레이터 신호를 생성하도록 구성됨 - 를 포함하는 방법.