TW202218378A - 可配置輸入/輸出裝置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一種可配置輸入/輸出裝置，包括多個輸入/輸出端、路由模組與第一通用輸入/輸出通道。輸入/輸出端連接至多個現場裝置。輸入/輸出端從現場裝置接收多個輸入信號，並輸出多個輸出信號至現場裝置。輸入信號中至少兩個是不同的，輸出信號中至少兩個是不同的，且現場裝置的至少兩個是不同的。路由模組連接至輸入/輸出端。第一通用輸入/輸出通道連接至路由模組。路由模組控制第一通用輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接。路由模組也控制輸入信號與輸出信號的收發順序。

Description

可配置輸入/輸出裝置及其操作方法
本發明實施例關於一種輸入/輸出裝置，特別是關於一種可配置輸入/輸出裝置及其操作方法。
在各種工業應用中，需要高可靠性的冗餘設計。通常，為了獲得可靠的數據，多個輸入/輸出(input/output, I/O)通道將被連接至相同類型的現場裝置，以防止出現單點故障(single point of failure)，這意謂冗餘設計必然是昂貴的。因此，上述結構的設計仍有改善的空間。
本發明實施例提供一種可配置輸入/輸出裝置，包括多個輸入/輸出端、路由模組與第一通用輸入/輸出通道。輸入/輸出端連接至多個現場裝置。輸入/輸出端從現場裝置接收多個輸入信號。多個輸入/輸出端將多個輸出信號輸出至現場裝置，其中輸入信號的至少兩個是不同的，輸出信號的至少兩個是不同的，且現場裝置的至少兩個是不同的。路由模組連接至輸入/輸出端。第一通用輸入/輸出通道連接至路由模組。路由模組控制第一通用輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接。路由模組也控制輸入信號與輸出信號的收發順序。
本發明實施例另提供一種可配置輸入/輸出裝置的操作方法，包括下列步驟。提供多個輸入/輸出端連接至多個現場裝置，以從現場裝置接收多個輸入信號，以及將多個輸出信號輸出至現場裝置，其中輸入信號的至少兩個是不同的，輸出信號的至少兩的是不同的，且現場裝置的至少兩個是不同的。提供路由模組連接至輸入/輸出端。提供第一通用輸入/輸出通道連接至路由模組。透過路由模組，控制第一通用輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接以及輸入信號與輸出信號的收發順序。
本說明書的技術用語參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋以本說明書之說明或定義為準。本揭露之各個實施例分別具有一或多個技術特徵。在可能實施的前提下，本技術領域裡具有通常知識者可選擇性地實施任一實施例中部分或全部的技術特徵，或者選擇性地將這些實施例中部分或全部的技術特徵加以組合。
在以下所列舉的各實施例中，將以相同的標號代表相同或相似的元件或組件。
第1圖為依據本發明實施例中一個可配置輸入/輸出裝置的示意圖。請參考第1圖，可配置輸入/輸出(input/output, I/O)裝置100包括多個輸入/輸出端110_1~110_N、路由模組120與通用輸入/輸出通道130，其中N為大於1的正整數。
輸入/輸出端110_1~110_N連接至多個現場裝置(field device)150_1~150_N。舉例來說，輸入/輸出端110_1連接至現場裝置150_1、輸入/輸出端110_2連接至現場裝置150_2、…、輸入/輸出裝置110_N連接至現場裝置150_N。在本實施例中，輸入/輸出端110_1~110_N包括例如類比(analog)輸入/輸出端與數位(digital)輸入/輸出端。舉例來說，輸入/輸出端110_1可以是類比輸入/輸出端、輸入/輸出端110_2可以是數位輸入/輸出端、輸入/輸出端110_3可以是數位輸入/輸出端、…、輸入/輸出端110_N可以是類比輸入/輸出端，但本發明實施例不限於此。
輸入/輸出端110_1~110_N從現場裝置150_1~150_N接收多個輸入信號，以及輸出多個輸出信號至現場裝置150_1~150_N。在本實施例中，輸入信號的至少兩個是不同的。也就是說，由現場裝置150_1~150_N所產生之輸入信號的至少兩個是不同的。另外，輸入信號可以包括類比輸入信號與數位輸入信號。舉例來說，由現場裝置150_1所產生之輸入信號可以是類比輸入信號、由現場裝置150_2所產生之輸入信號可以是數位輸入信號、由現場裝置150_3所產生之輸入信號可以是數位輸入信號、…、由現場裝置150_N所產生之輸入信號可以是類比輸入信號，但本發明實施例不限於此。使用者可視其需求調整由現場裝置150_1~150_N所產生之輸入信號的類型。
在本實施例中，輸出信號的至少兩個是不同的。也就是說，輸出至現場裝置150_1~150_N之輸出信號的至少兩個是不同的。另外，輸出信號可以包括類比輸出信號與數位輸出信號。舉例來說，輸出至現場裝置150_1的輸出信號可以是類比輸出信號、輸出至現場裝置150_2的輸出信號可以是數位輸出信號、輸出至現場裝置150_3的輸出信號可以是數位輸出信號、…、輸出至現場裝置150_N的輸出信號可以是類比輸出信號，但本發明實施例不限於此。使用者可視其需求調整輸出至現場裝置150_1~150_N之輸出信號的類型。
在本實施例中，現場裝置150_1~150_N的至少兩個可以是不同的。另外，現場裝置150_1~150_N可選擇性地包括感測器(sensor)、致動器(actuator)或信號調節器(signal conditioner)，但本發明實施例不限於此。舉例來說，現場裝置150_1可以是感測器、現場裝置150_2可以是致動器、現場裝置150_3可以是信號調節器、…、現場裝置150_N可以是感測器，但本發明實施例不限於此。使用者可視其需求調整現場裝置150_1~150_N的類型。此外，信號調節器用以放大信號(amplify signal)、衰減信號(attenuate signal)、過濾信號(filter signal)、隔離信號(isolate signal)等。
路由模組120連接至輸入/輸出端110_1~110_N。通用輸入/輸出通道130連接至路由模組120。另外，通用輸入/輸出通道130可以包括“數位至類比(digital to analog)”轉換與“類比至數位(analog to digital)”轉換的功能。在本實施例中，路由模組120可以控制通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1~110_N之間的連接以及從現場裝置150_1~150_N接收輸入信號和將輸出信號輸出至現場裝置150_1~150_N的時間順序。在本實施例中，路由模組120可使用例如分時多工(time division multiple access, TDMA)或類似技術以輸入信號與輸出信號。
在可配置輸入/輸出裝置100的操作中，路由模組120控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_1，使得由現場裝置150_1(例如類比感測器)所產生之輸入信號(例如類比輸入信號)可以透過輸入/輸出端110_1、路由模組120傳輸至通用輸入/輸出通道130，或是輸出至現場裝置150_1(例如類比致動器)的輸出信號(例如類比輸出信號)可以透過通用輸入/輸出通道130、路由模組120傳輸至輸入/輸出端110_1。
接著，路由模組120斷開通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1的連接，並控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_2，使得由現場裝置150_2(例如數位感測器)所產生之輸入信號(例如數位輸入信號)可以透過輸入/輸出端110_2、路由模組120傳輸至通用輸入/輸出通道130，或是輸出至現場裝置150_2(例如數位致動器)的輸出信號(例如數位輸出信號)可以透過通用輸入/輸出通道130、路由模組120傳輸至輸入/輸出端110_2。其餘通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸入信號與輸出信號的收發順序可以類似於如上實施例，故在此不再贅述。
如此一來，可配置輸入/輸出裝置100可以同時透過輸入/輸出端110_1~110_N連接至各種類型的現場裝置150_1~150_N，且輸入/輸出端110_1~110_N(現場裝置150_1~150_N)可以共用相同的通用輸入/輸出通道130，藉以降低電路設計的複雜度及增加使用上的便利性。
第2圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。請參考第2圖。可配置輸入/輸出裝置200類似於第1圖之可配置輸入/輸出裝置100。在第2圖中，輸入/輸出端110_1~110_N、通用輸入/輸出通道130和現場裝置150_1~150_N與第1圖之輸入/輸出端110_1~110_N、通用輸入/輸出通道130和現場裝置150_1~150_N相同或相似。據此，第2圖之輸入/輸出端110_1~110_N、通用輸入/輸出通道130和現場裝置150_1~150_N可參考第1圖之實施例，故在此不再贅述。
在本實施例中，路由模組120包括切換模組210與處理模組220。切換模組210連接至通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1~110_N。在本實施例中，切換單元210可以是例如多工器(multiplexer)，但本發明實施例不限於此。
處理模組220連接至切換模組210。在本實施例中，處理模組220可以是微處理器(micro-processer)或微控制器(micro-controller)，但本發明實施例不限於此。處理模組220可以接收設定信號，並依據設定信號產生控制信號，以控制切換模組210與輸入信號和輸出信號的收發順序，使得切換模組210可以切換通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1~110_N之間的連接。
在本實施例中，設定信號可例如包括對應於切換模組210的切換順序以及輸入信號與輸出信號的收發順序，但本發明實施例不限於此。在一些實施例中，設定信號可以由外部處理模組(圖未示)提供，例如處理模組220可以從外部處理模組接收設定信號，以產生控制信號。在一些實施例中，設定信號可以透過通用輸入/輸出通道130或其他傳輸線路(圖未示)提供，例如處理模組220可以從通用輸入/輸出通道或其他傳輸線路接收設定信號，以產生控制信號。在一些實施例中，處理模組220可以省略。且切換模組210可以受控於外部處理模組。
在路由模組120的操作中，處理模組220可以先斷開切換模組210與通用輸入/輸出通道130的連接。接著，處理模組220可以從通用輸入/輸出通道130接收設定信號，並依據設定信號產生控制信號。之後，處理模組220可以斷開與通用輸入/輸出通道130的連接。處理模組220可以將控制信號傳輸至切換模組210以控制切換模組210，使得切換模組210可以切換通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_110_N之間的連接，且輸入信號與輸出信號依序地透過通用輸入/輸出通道130、切換模組210及輸入/輸出端110_1~110_N進行收發。
在可配置輸入/輸出裝置200的操作中，切換模組210可以切換以將通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_1，使得由現場裝置150_1(例如類比感測器)所產生之輸入信號(例如類比輸入信號)可以透過輸入/輸出端110_1、切換模組210傳輸至通用輸入/輸出通道130，或是輸出至現場裝置150_1(例如類比致動器)的輸出信號(例如類比輸出信號)可以透過通用輸入/輸出通道130、切換模組210傳輸至輸入/輸出端110_1。
接著，切換模組210可以切換以斷開通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1的連接，並將通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_2，使得由現場裝置150_2(例如數位感測器)所產生之輸入信號(例如數位輸入信號)可以透過輸入/輸出端110_2、切換模組210傳輸至通用輸入/輸出通道130，或是輸出至現場裝置150_2(例如數位致動器)的輸出信號(例如數位輸出信號)可以透過通用輸入/輸出通道130、切換模組210傳輸至輸入/輸出端110_2。其餘通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸入信號與輸出信號的收發順序可以類似於如上實施例，故在此不再贅述。
如此一來，可配置輸入/輸出裝置100可以同時透過輸入/輸出端110_1~110_N連接至各種類型的現場裝置150_1~150_N，且輸入/輸出端110_1~110_N(現場裝置150_1~150_N)可以共用相同的通用輸入/輸出通道130，以降低電路設計的複雜度並增加使用上的便利性。
第3A圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。可配置輸入/輸出裝置300包括多個輸入/輸出端110_1~110_N、路由模組120、通用輸入/輸出通道130與通用輸入/輸出通道310。在本實施例中，輸入/輸出端110_1~110_N、通用輸入/輸出通道130和現場裝置150_1~150_N與第1圖之輸入/輸出端110_1~110_N、通用輸入/輸出通道130和現場裝置150_1~150_N相同或相似。據此，第3A圖之輸入/輸出端110_1~110_N、通用輸入/輸出通道130和現場裝置150_1~150_N可參考第1圖之實施例，故在此不再贅述。
通用輸入/輸出通道310連接至路由模組120。另外，通用輸入/輸出通道310也可以包括資料擷取、“數位至類比”轉換與“類比至數位”轉換的功能。路由模組120可以同時控制通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1~110_N端之間的連接以及通用輸入/輸出通道310與輸入/輸出端110_1~110_N之間的連接。
如第3B圖所示，假設現場裝置150_1、150_3、…、150_N-1為類比感測器，且現場裝置150_2、150_4、…、150_N為數位感測器。在此實施例中，路由模組120同時控制通用輸入/輸出通道130與通用輸入/輸出通道310連接至輸入/輸出端110_1，使得由現場裝置150_1(例如類比感測器)所產生之輸入信號(例如類比輸入信號)可以同時傳輸至通用輸入/輸出通道130與通用輸入/輸出通道310。
接著，路由模組120斷開通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310與輸入/輸出端110_1的連接，並同時控制通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310連接至輸入/輸出端110_2，使得由現場裝置150_2(例如數位感測器)所產生之輸入信號(例如數位輸入信號)可以同時傳輸至通用輸入/輸出通道130與通用輸入/輸出通道310。其餘通用輸入/輸出通道130和輸入/輸出通道310與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸入信號的傳輸順序可以類似於如上實施例，故在此不再贅述。
如此一來，通用輸入/輸出通道130與通用輸入/輸出通道310可以同時接收相同類型的輸入信號，使得可配置輸入/輸出裝置300可以達成冗餘功能(redundant function)。
如第3C圖所示，假設現場裝置150_1、150_3、…、150_N-1為類比致動器，且現場裝置150_2、150_4、…、150_N為數位致動器。在本實施例中，路由模組120可以進一步包括仲裁器330，且輸入/輸出端110_1~110_N可進一步包括閂鎖單元340_1~340_N。在此實施例中，路由模組120同時控制通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310連接至輸入/輸出端110_1，通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310可以同時將輸出信號(例如類比輸出信號)輸出至仲裁器330。接著，仲裁器330可以從通用輸入/輸出通道130或通用輸入/輸出通道310選擇輸出信號，並將輸出信號傳輸至現場裝置150_1(例如類比致動器)，以便驅動現場裝置150_1。
之後，路由模組120斷開通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310與輸入/輸出端110_1的連接，並同時控制通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310連接至輸入/輸出端110_2，通用輸入/輸出通道130與通用輸入/輸出通道310可以同時將輸出信號(例如數位輸出信號)輸出至仲裁器330。接著，仲裁器330可以從通用輸入/輸出通道130或通用輸入/輸出通道310選擇輸出信號，並將輸出信號傳輸至現場裝置150_2(例如數位致動器)，以便驅動現場裝置150_2。此時，由於輸入/輸出端110_1包括閂鎖單元340_1，則閂鎖單元340_1可以保持輸出至現場裝置150_1之輸出信號的輸出狀態。
其餘通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸出信號的傳輸順序可以類似於如上實施例，故在此不再贅述。如此一來，通用輸入/輸出通道130與通用輸入/輸出通道310可以同時傳輸相同類型的輸出信號，使得可配置輸入/輸出裝置300可以達成冗餘功能。
如第3D圖所示，假設現場裝置150_1、150_3、…、150_N-1為類比致動器，且現場裝置150_2、150_4、…、150_N為數位致動器。在此實施例中，路由模組120同時控制通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310連接至輸入/輸出端110_1。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成類比輸出通道，且通用輸入/輸出通道310可以轉換成類比輸入通道。接著，通用輸入/輸出通道130可以將輸出信號(例如類比輸出信號)輸出至現場裝置150_1(例如類比致動器)，以便驅動現場裝置150_1。同時地，通用輸入/輸出通道130也可以將輸出信號輸出至通用輸入/輸出通道310，使得通用輸入/輸出通道130的輸出信號可以透過通用輸入/輸出通道310進行診斷。
之後，路由模組120斷開通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310與輸入/輸出端110_1的連接，並同時控制通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310連接至輸入/輸出端110_2。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成數位輸出通道，且通用輸入/輸出通道310可以轉換成數位輸入通道。接著，通用輸入/輸出通道130可以將輸出信號(例如數位輸出信號)輸出至現場裝置150_2(例如數位致動器)，以便驅動現場裝置150_2。同時地，通用輸入/輸出通道130也可以將輸出信號輸出至通用輸入/輸出通道310，使得通用輸入/輸出通道130的輸出信號可以透過通用輸入/輸出通道310進行診斷。
其餘通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸出信號的傳輸順序可以類似於如上實施例，故在此不再贅述。可配置輸入/輸出裝置300可以達成診斷功能(diagnosed function)。
如第3E圖所示，假設現場裝置150_1、150_3、…、150_N-1為類比感測器或數位感測器，且現場裝置150_2、150_4、…、150_N為類比致動器或數位致動器。在此實施例中，路由模組120同時控制通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310連接至輸入/輸出端110_1。此時，通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310可以轉換成輸入通道(例如類比輸入通道或數位輸入通道)，使得由現場裝置150_1(例如類比感測器或數位感測器)所產生之輸入信號(例如類比輸入信號或數位輸入信號)可以同時傳輸至通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310。
之後，路由模組120斷開通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310與輸入/輸出端110_1的連接，並同時控制通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310連接至輸入/輸出端110_2。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成輸出通道(例如類比輸出通道或數位輸出通道)，且通用輸入/輸出通道310可以轉換成輸入通道(例如類比輸入通道或數位輸入通道)。接著，通用輸入/輸出通道130可以將輸出信號(例如類比輸出信號或數位輸出信號)輸出至現場裝置150_2(例如類比致動器或數位致動器)，以便驅動現場裝置150_2。同時地，通用輸入/輸出通道130也可以將輸出信號輸出至通用輸入/輸出通道310，使得通用輸入/輸出通道130的輸出信號可以透過通用輸入/輸出通道310進行診斷。
其餘通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸入信號與輸出信號的收發順序可以類似於如上實施例，故在此不再贅述。可配置輸入/輸出裝置300可達成診斷與冗餘功能。
如第3F圖所示，路由模組120控制通用輸入/輸出通道130連接至通用輸入/輸出通道310。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成輸出通道(例如類比輸出通道或數位輸出通道)，且通用輸入/輸出通道310可以轉換成輸入通道(例如類比輸入通道或數位輸入通道)。接著，通用輸入/輸出通道130可以將輸出信號(例如類比輸出信號或數位輸出信號)輸出至通用輸入/輸出通道310，使得通用輸入/輸出通道130的輸出信號可以透過通用輸入/輸出通道310進行診斷。
之後，通用輸入/輸出通道130可以轉換成輸入通道(例如類比輸入通道或數位輸入通道)，且通用輸入/輸出通道310可以轉換成輸出通道(例如類比輸出通道或數位輸出通道)。接著，通用輸入/輸出通道310可以將輸出信號(例如類比輸出信號或數位輸出信號)輸出至通用輸入/輸出通道130，使得通用輸入/輸出通道310的輸出信號可以透過通用輸入/輸出通道130進行診斷。
如此一來，在長時間不改變輸入狀態的情況下，通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310可以彼此進行診斷，使得可配置輸入/輸出裝置300可達成診斷功能。
在上述實施例中，可配置輸入/輸出裝置300包括兩個通用輸入/輸出通道(例如通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310)，但本發明實施例不限於此。在一些實施例中，可配置輸入/輸出裝置300可以包括三個或三個以上的通用輸入/輸出通道，三個或三個以上的通用輸入/輸出通道的實施方式可參考如上之通用輸入/輸出通道130和通用輸入/輸出通道310的實施例，故在此不再贅述。因此，也可達成相同的效果。
第4A圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。可配置輸入/輸出裝置400包括多個輸入/輸出端110_1~110_N、路由模組120、通用輸入/輸出通道130與多個輸入/輸出通道410_1~410_N。在本實施例中，輸入/輸出端110_1~110_N、通用輸入/輸出通道130和現場裝置150_1~150_N與第1圖之輸入/輸出端110_1~110_N、通用輸入/輸出通道130和現場裝置150_1~150_N相同或相似。據此，第4A圖之輸入/輸出端110_1~110_N、通用輸入/輸出通道130和現場裝置150_1~150_N可參考第1圖之實施例，故在此不再贅述。
輸入/輸出通道410_1~410_N連接至路由模組120且對應於輸入/輸出端110_1~110_N。舉例來說，輸入/輸出通道410_1對應於輸入/輸出端110_1，輸入/輸出通道410_2對應於輸入/輸出端110_2，輸入/輸出通道410_3對應於輸入/輸出端110_3，…，輸入/輸出通道410_N對應於輸入/輸出端110_N。在本實施例中，輸入/輸出通道410_1~410_N可以例如包括類比輸入/輸出通道與數位輸入/輸出通道。舉例來說，輸入/輸出通道410_1可以是類比輸入/輸出通道，輸入/輸出通道410_2可以是數位輸入/輸出通道，輸入/輸出通道410_3可以是數位輸入/輸出通道，…，輸入/輸出通道410_N可以是類比輸入/輸出通道，但本發明實施例不限於此。
路由模組120可以控制同時控制通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出通道410_1~410_N之間的連接以及輸入/輸出端110_1~110_N與輸入/輸出通道410_1~410_N之間的對應連接。
如第4B圖所示，假設現場裝置150_1、150_3、…、150_N-1為類比感測器，且現場裝置150_2、150_4、…、150_N為數位感測器。輸入/輸出通道410_1~410_N分別透過路由模組120連接至輸入/輸出端110_1~110_N。在此實施例中，路由模組120控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_1。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成類比輸出通道。接著，由現場裝置150_1(例如類比感測器)所產生之輸入信號(例如類比輸入信號)可以同時傳輸至通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出通道410_1。
之後，路由模組120斷開通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1的連接，並控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_2。此時通用輸入/輸出通道130可以轉換成數位輸入通道。接著，由現場裝置150_2(例如數位感測器)所產生之輸入信號(例如數位輸入信號)可以同時傳輸至通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出通道410_2。
其餘通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸入信號的傳輸順序可以相似於如上實施例，故在此不再贅述。如此一來，通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出通道410_1~410_N的其中一個可以同時接收相同類型的輸入信號使得可配置輸入/輸出裝置400可以達成冗餘功能，並可增加使用上的便利性。
如第4C圖所示，假設現場裝置150_1、150_3、…、150_N-1為類比致動器，且現場裝置150_2、150_4、…、150_N為數位致動器。在本實施例中，路由模組120可以進一步包括仲裁器430。輸入/輸出通道410_1~410_N分別透過路由模組120連接至輸入/輸出端110_1~110_N。在此實施例中，路由模組120控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_1。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成類比輸出通道。接著，通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出通道410_1可以同時將輸出信號(例如類比輸出信號)輸出至仲裁器430。之後，仲裁器430可以從通用輸入/輸出通道130或輸入/輸出通道410_1選擇輸出信號，並將輸出信號傳輸至現場裝置150_1(例如類比致動器或類比信號調節器)，以便驅動現場裝置150_1。
接著，路由模組120斷開通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1的連接，並控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_2。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成數位輸出通道。接著，通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出通道410_2可以同時將輸出信號(例如數位輸出信號)輸出至仲裁器430。之後，仲裁器430可以從通用輸入/輸出通道130或輸入/輸出通道410_2選擇輸出信號，並將輸出信號傳輸至現場裝置150_2(例如數位致動器)，以便驅動現場裝置150_2。
其餘通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸出信號的傳輸順序可以相似於如上實施例，故在此不再贅述。如此一來，通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出通道410_1~410_N的其中一個可以同時傳輸相同類型的輸出信號，使得可配置輸入/輸出裝置400可以達成冗餘功能。
如第4D圖所示，假設現場裝置150_1、150_3、…、150_N-1為類比致動器，且現場裝置150_2、150_4、、…、150_N為數位致動器。輸入/輸出通道410_1~410_N分別透過路由模組120連接至輸入/輸出端110_1~110_N。在此實施例中，路由模組120控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_1。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成類比輸入通道。接著，輸入/輸出通道410_1可以將輸出信號(例如類比輸出信號)輸出至現場裝置150_1(例如類比致動器)，以便驅動現場裝置150_1。同時地，輸入/輸出通道410_1也可以將輸出信號輸出至通用輸入/輸出通道130，使得輸入/輸出通道410_1的輸出信號可以透過通用輸入/輸出通道130進行診斷。
之後，路由模組120斷開通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1的連接，並控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_2。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成數位輸入通道。接著，輸入/輸出通道410_2可以將輸出信號(例如數位輸出信號)輸出至現場裝置150_2(例如數位致動器)，以便驅動現場裝置150_2。同時地，輸入/輸出通道410_2也可以將輸出信號輸出至通用輸入/輸出通道130，使得輸入/輸出通道410_2的輸出信號可以透過通用輸入/輸出通道130進行診斷。
其餘通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸出信號的傳輸順序可以相似於如上實施例，故在此不再贅述。可配置輸入/輸出裝置400可以達成診斷與冗餘功能。
如第4E圖所示，假設現場裝置150_1、150_3、…、150_N-1為類比感測器或數位感測器，且現場裝置150_2、150_4、…、150_N為類比致動器或數位致動器。輸入/輸出通道410_1~410_N分別透過路由模組120連接至輸入/輸出端110_1~110N。在此實施例中，路由模組120控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_1。此時，通用輸入/輸出通道130可以轉換成輸入通道(例如類比輸入通道或數位輸入通道)。接著，由現場裝置150_1(例如類比感測器或數位感測器)所產生之輸入信號(例如類比輸入信號或數位輸入信號)可以同時傳輸至通用輸入/輸出通道130和輸入/輸出通道410_1。
之後，路由模組120斷開通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_1的連接，控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出端110_2。此時，通用輸入/輸出通道130也可以是輸入通道(例如類比輸入通道或數位輸出通道)。接著，輸入/輸出通道410_2可以將輸出信號(例如類比輸出信號或數位輸出信號)輸出至現場裝置150_2(例如類比致動器或數位致動器)，以便驅動現場裝置150_2。同時地，輸入/輸出通道410_2也可以將輸出信號輸出至通用輸入/輸出通道130，使得輸入/輸出通道410_2的輸出信號可以透過通用輸入/輸出通道130進行診斷。
其餘通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出端110_3~110_N之間的連接以及輸入信號與輸出信號的收發順序可以相似於如上實施例，故在此不再贅述。可配置輸入/輸出裝置400可達成診斷與冗餘功能。
請參考第4F圖與第4G圖。如第4F圖所示，路由模組120控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出通道410_1，並斷開輸入/輸出通道410_1與輸入/輸出端110_1的連接。此時，假設輸入/輸出通道410_1是輸入通道(例如類比輸入通道或數位輸入通道)，通用輸入/輸出通道130可以轉換成輸出通道(例如類比輸出通道或數位輸出通道)。接著，輸入/輸出通道410_1可以從通用輸入/輸出通道130將輸入信號(例如類比輸入信號或數位輸入信號)輸入，使得輸入/輸出通道410_1的輸入信號可以透過通用輸入/輸出通道130進行診斷。或者，假設輸入/輸出通道410_1是輸出通道(例如類比輸出通道或數位輸出通道)，通用輸入/輸出通道130可以轉換成輸入通道(例如類比輸入通道或類比輸入通道)。接著，通用輸入/輸出通道130可以從輸入/輸出通道410_1將輸入信號(例如類比輸入信號或數位輸入信號)輸入，使得通用輸入/輸出通道130的輸入信號可以透過輸入/輸出通道410_1進行診斷。
之後，如第4G圖所示，路由模組120連接至輸入/輸出端110_1，路由模組120控制通用輸入/輸出通道130連接至輸入/輸出通道410_2，並斷開輸入/輸出通道410_2與輸入/輸出端110_2的連接。此時，假設輸入/輸出通道410_2是輸入通道(例如類比輸入通道或數位輸入通道)，通用輸入/輸出通道130可以轉換成輸出通道(例如類比輸出通道或數位輸出通道)。接著，輸入/輸出通道410_2可以從通用輸入/輸出通道130將輸入信號(例如類比輸入信號或數位輸入信號)輸入，使得輸入/輸出通道410_2的輸入信號可以透過通用輸入/輸出通道130進行診斷。或者，假設輸入/輸出通道410_2是輸出通道(例如類比輸出通道或數位輸出通道)，通用輸入/輸出通道130可以轉換成輸入通道(例如類比輸入通道或類比輸入通道)。接著，通用輸入/輸出通道130可以從輸入/輸出通道410_2將輸入信號(例如類比輸入信號或數位輸入信號)輸入，使得通用輸入/輸出通道130的輸入信號可以透過輸入/輸出通道410_2進行診斷。
其餘通用輸入/輸出通道130與輸入/輸出通道410_3~410_N之間的連接以及輸出信號的傳輸順序可以相似於如上第4F圖與第4G圖之實施例，故在此不再贅述。如此一來，在長時間不改變輸入狀態的情況下，輸入/輸出通道410_1~410_N的其中一個可以透過通用輸入/輸出通道130進行診斷，使得可配置輸入/輸出裝置400可達成診斷功能。
第5圖為依據本發明之一實施例之可配置輸入/輸出裝置的操作方法的流程圖。在步驟S502中，提供多個輸入/輸出端連接至多個現場裝置，以從現場裝置接收多個輸入信號以及將多個輸出信號輸出至現場裝置，其中輸入信號的至少兩個是不同的，輸出信號的至少兩個是不同的，且現場裝置的至少兩個是不同的。在步驟S504中，提供路由模組連接至輸入/輸出端。在步驟S506中，提供第一通用輸入/輸出通道連接至路由模組。在步驟S508中，透過路由模組，控制第一通用輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接以及輸入信號與輸出信號的收發順序。另外，路由模組包括切換模組與處理模組，且步驟S508可以包括透過處理模組，接收設定信號，並依據設定信號產生控制信號，以控制切換模組以及輸入信號與輸出信號的收發順序，使得切換模組切換第一通用輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接。
第6圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的操作方法的流程圖。在本實施例中，第6圖之步驟S502~S506與第5圖之步驟S502~S506相同，可參考第5圖之實施例的說明，故在此不再贅述。
在步驟S602中，提供第二輸入/輸出通道連接至路由模組。在步驟S604中，透過路由模組，同時控制第一輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接以及第二輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接。
另外，路由模組可以更包括仲裁器，且第6圖可以更包括步驟S606。在步驟S606中，當第一通用輸入/輸出通道與第二通用輸入/輸出通道同時提供輸出信號時，透過仲裁器從第一通用輸入/輸出通道或第二通用輸入/輸出通道選擇輸出信號，並將輸出信號傳輸至現場裝置的其中之一。此外，每一輸入/輸出端可以包括閂鎖單元，且第6圖可以更包括步驟S608。在步驟S608中，當路由模組斷開輸入/輸出端與第一通用輸入/輸出通道和第二通用輸入/輸出通道的連接時，透過閂鎖單元維持輸出至現場裝置之輸出信號的輸出狀態。
第7圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的操作方法的流程圖。在本實施例中，第7圖之步驟S502~S506與第5圖之步驟S502~S506相同，可參考第5圖之實施例的說明，故在此不再贅述。
在步驟S702中，提供多個輸入/輸出通道連接至路由模組且對應於輸入/輸出端。在步驟S704中，透過路由模組，控制第一通用輸入/輸出通道、輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接。
值得注意的是，第5圖、第6圖及第7圖之步驟的順序僅用以作為說明之目的，不用於限制本發明實施例之步驟的順序，且上述步驟之順序可由使用者視其需求而改變。並且，在不脫離本發明之精神以及範圍內，可增加額外之步驟或者使用更少之步驟。
綜上所述，本發明實施例所揭露之可配置輸入/輸出裝置及其操作方法，透過多個輸入/輸出端連接至多個現場裝置，從現場裝置接收多個輸入信號及將多個輸出信號輸出至現場裝置，路由模組連接於第一通用輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間，且路由模組可以控制第一通用輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接以及輸入信號與輸出信號的收發順序。如此一來，可配置通用輸入/輸出裝置可以同時透過輸入/輸出端連接至各種類型的現場裝置，且輸入/輸出端(現場裝置)可以共用相同的通用輸入/輸出通道以傳輸輸入信號或輸出信號，藉以降低電路設計的複雜度及增加使用上的便利性。
另外，在一實施例中，可配置通用輸入/輸出裝置可以進一步包括第二通用輸入/輸出通道，且第一通用輸入/輸出通道與第二通用輸入/輸出通道可以同時傳輸相同類型的輸入信號或輸出信號，使得可配置輸入/輸出裝置可以達成冗餘功能，並可有效地降低冗餘的成本。或者，在另一實施例中，可配置輸入/輸出裝置可進一步包括多個輸入/輸出通道，且路由模組可以控制第一通用輸入/輸出通道與輸入/輸出通道之間的連接，或是控制模組進一步同時控制第一通用輸入/輸出通道與輸入/輸出端之間的連接以及輸入/輸出端與輸入/輸出通道之間的連接，使得可配置通用輸入/輸出裝置也可以達成診斷及/或冗餘功能，並可有效地降低冗餘的成本。
本發明雖以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100,200,300,400:可配置輸入/輸出裝置 110_1~110_N:輸入/輸出端 120:路由模組 130,310:輸入/輸出通道 150_1~150_N:現場裝置 210:切換模組 220:處理模組 330,430:仲裁器 340_1~340_N:閂鎖單元 410_1~410_N:輸入/輸出通道 S502~S508,S602~S608,S702~S704:步驟
第1圖為依據本發明之一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第2圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第3A圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第3B圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第3C圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第3D圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第3E圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第3F圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第4A圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第4B圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第4C圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第4D圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第4E圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第4F圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第4G圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的示意圖。 第5圖為依據本發明之一實施例之可配置輸入/輸出裝置的操作方法的流程圖。 第6圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的操作方法的流程圖。 第7圖為依據本發明之另一實施例之可配置輸入/輸出裝置的操作方法的流程圖。
100:可配置輸入/輸出裝置
110_1~110_N:輸入/輸出端
120:路由模組
130:通用輸入/輸出通道
150_1~150_N:現場裝置

Claims (16)

  1. 一種可配置輸入/輸出裝置，包括： 多個輸入/輸出端，連接至多個現場裝置，並從該些現場裝置接收多個輸入信號及輸出多個輸出信號至該些現場裝置，其中該些輸入信號的至少兩個是不同的，該些輸出信號的至少兩個是不同的，該些現場裝置的至少兩個是不同的； 一路由模組，連接至該些輸入/輸出端；以及 一第一通用輸入/輸出通道，連接至該路由模組； 其中，該路由模組控制第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接以及該些輸入信號與該些輸出信號的收發順序。
  2. 如請求項1所述之可配置輸入/輸出裝置，其中該路由模組包括： 一切換模組，連接至該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端；以及 一處理模組，連接至該切換模組； 其中，該處理模組接收一設定信號，並依據該設定信號產生一控制信號，以控制該切換模組以及該些輸入信號與該些輸出信號的該收發順序，使得該切換模組切換該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接。
  3. 如請求項2所述之可配置輸入/輸出裝置，其中該處理模組斷開該切換模組與該第一通用輸入/輸出通道的連接，該處理模組從該第一通用輸入/輸出通道接收該設定信號，該處理模組斷開與該第一通用輸入/輸出通道的連接，且該處理模組依據該設定信號產生該控制信號以控制該切換模組，使得該切換模組切換該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接，且該些輸入信號與該些輸出信號依序地透過該第一輸入/輸出通道、該切換模組與該些輸入/輸出端進行收發。
  4. 如請求項2所述之可配置輸入/輸出裝置，更包括： 一第二通用輸入/輸出通道，連接至該路由模組； 其中該路由模組同時控制該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接以及該第二通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接。
  5. 如請求項4所述之可配置輸入/輸出裝置，其中該第一通用輸入/輸出通道與該第二通用輸入/輸出通道同時提供該些輸出信號，則該路由模組更包括： 一仲裁器，從該第一通用輸入/輸出通道或該第二通用輸入/輸出通道選擇該輸出信號，並將該輸出信號傳輸至該些現場裝置的其中之一。
  6. 如請求項5所述之可配置輸入/輸出裝置，其中每一該些輸入/輸出端包括： 一閂鎖單元，當該路由模組斷開該輸入/輸出端與該第一通用輸入/輸出通道和該第二通用輸入/輸出通道的連接時，該閂鎖單元維持輸出至該現場裝置之該輸出信號的輸出狀態。
  7. 如請求項1所述之可配置輸入/輸出裝置，更包括： 多個輸入/輸出通道，連接至該路由模組，且對應該些輸入/輸出端； 其中，該路由模組控制第一通用輸入/輸出通道、該些輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接。
  8. 如請求項7所述之可配置輸入/輸出裝置，其中當該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出通道的其中之一為輸入通道時，該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出通道的其中之一是冗餘的，以及當該第一通用輸入/輸出通道為輸入通道且該些輸入/輸出通道的其中之一為輸出通道時，該些輸入/輸出通道的其中之一透過該第一通用輸入/輸出通道進行診斷。
  9. 一種可配置輸入/輸出裝置的操作方法，包括： 提供多個輸入/輸出端連接至多個現場裝置，以從該些現場裝置接收多個輸入信號以及將多個輸出信號輸出至該些現場裝置，其中該些輸入信號的至少兩個是不同的，該些輸出信號的至少兩個是不同的，且該些現場裝置的至少兩個是不同的； 提供一路由模組連接至該些輸入/輸出端； 提供一第一通用輸入/輸出通道連接至該路由模組；以及 透過該路由模組，控制該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接以及該些輸入信號與該些輸出信號的一收發順序。
  10. 如請求項9所述之可配置輸入/輸出裝置的操作方法，其中該路由模組包括一切換模組與一處理模組，且透過路由模組，控制該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接以及該些輸入信號與該些輸出信號的該收發順序的步驟包括： 透過該處理模組，接收一設定信號，並依據該設定信號產生一控制信號，以控制該切換模組以及該些輸入信號與該些輸出信號的該收發順序，使得該切換模組切換該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接。
  11. 如請求項10所述之可配置輸入/輸出裝置的操作方法，其中該處理模組斷開該切換模組與該第一通用輸入/輸出通道的連接，該處理模組從該第一通用輸入/輸出通道接收該設定信號，該處理模組斷開與該第一通用輸入/輸出通道的連接，且該處理模組依據該設定信號產生該控制信號以控制該切換模組，使得該切換模組切換該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接，且該些輸入信號與該些輸出信號依序地透過該第一輸入/輸出通道、該切換模組與該些輸入/輸出端進行收發。
  12. 如請求項10所述之可配置輸入/輸出裝置的操作方法，更包括： 提供一第二輸入/輸出通道連接至該路由模組；以及 透過該路由模組，同時控制該第一輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接以及該第二輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接。
  13. 如請求項12所述之可配置輸入/輸出裝置的操作方法，其中該路由模組更包括一仲裁器，且該操作方法更包括： 當該第一通用輸入/輸出通道與該第二通用輸入/輸出通道同時提供該些輸出信號時，透過該仲裁器從該第一通用輸入/輸出通道或該第二通用輸入/輸出通道選擇該輸出信號，並將該輸出信號傳輸至該些現場裝置的其中之一。
  14. 如請求項13所述之可配置輸入/輸出裝置的操作方法，其中每一該些輸入/輸出端包括一閂鎖單元，且該操作方法更包括： 當該路由模組斷開該輸入/輸出端與該第一通用輸入/輸出通道和該第二通用輸入/輸出通道的連接時，透過該閂鎖單元維持輸出至該現場裝置之該輸出信號的輸出狀態。
  15. 如請求項9所述之可配置輸入/輸出裝置的操作方法，更包括： 提供多個輸入/輸出通道連接至該路由模組且對應於該些輸入/輸出端；以及 透過該路由模組，控制該第一通用輸入/輸出通道、該些輸入/輸出通道與該些輸入/輸出端之間的連接。
  16. 如請求項15所述之可配置輸入/輸出裝置的操作方法，其中當該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出通道的其中之一為輸入通道時，該第一通用輸入/輸出通道與該些輸入/輸出通道的其中之一是冗餘的，以及當該第一通用輸入/輸出通道為輸入通道且該些輸入/輸出通道的其中之一為輸出通道時，該些輸入/輸出通道的其中之一透過該第一通用輸入/輸出通道進行診斷。
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