[发明专利]具有可编程的矩阵模块的自动化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有可编程的矩阵模块的自动化系统。

背景技术

自动化设备通常具有大量的输入模块和/或输出模块(EM)，该模块也简称为I/O模块。就此，在自动化设备中的电子处理单元(通常为程控处理器)优选地接收到技术工艺的测量信号或者设备的测量信号并且将调整信号或者控制指令输出到技术工艺的生产设备。为了在多数情况下通过过程电缆线路和现场总线将该I/O模块连接到这些技术生产设备上，例如连接到传感器和作动器上，而设置有例如可以集合到一个端子区域中的大量的端子。

自动化设备通常这样构成：直接的耦合，即一种从电子处理单元经过I/O模块直接到达端子区域的连接类型。其中，为每个I/O模块固定不变地分配一限定的端子，也就是说与该端子硬接线并且因此在功能方面线性地连接。因此，在自动化设备中限定了和固定不变地确定了在每个单独的端子与每个单独的I/O模块之间的顺序、对应关系和位置。这导致了，在I/O模块与端子之间的变换或者自由的、可选择的对应关系、或者在已经装配的设备中的扩展性在没有复杂的拆除连接、重新连接或者改装的情况下是不可能实现的。在有限的空间中，这种重新布置在个别情况下也是不可能的。

在DE 10 2004 010 003 A1中公开了一种自动化设备，该自动化设备具有：用于现场用仪表的接口；用于现场用仪表的供电组件和测量组件；以及连接单元，该单元用于自由选择地将现场用仪表接口与供电组件或测量组件的接口相连接。该自动化系统已经解决了在现场用仪表或者I/O模块和端子之间的固定的对应关系的缺点。虽然现在通过可编程的矩阵模块可以将该处理单元通过I/O模块与端子模块相连接，但是不能实现对于现有的I/O模块的最佳的使用。

发明内容

本发明的目的在于，进一步改进用于对技术工艺进行控制的上述类型的自动化系统，从而可以实现对于现有的I/O模块的最佳的使用。

该目的通过一种根据权利要求1所述的自动化系统来实现。

该自动化系统具有：电子处理单元；I/O模块，用于将工艺信号输入和/或输出到技术工艺的生产设备上、特别是到传感器和作动器上；端子模块，用于将设备的生产设备连接到I/O模块上；此外还设置有可编程的矩阵模块，处理单元利用该可编程的矩阵模块可以动态地将一个或多个I/O模块以电路连接的方式分配给一个或多个端子模块。该处理单元有利地设计为，可以借助于可编程的矩阵模块时间上控制地将多个端子模块以电路连接的方式分配给一个I/O模块，其中，每个端子模块都分配有一个时隙(Zeitschlitz)。通过这种设计方案获得了在I/O模块和端子模块之间的自由的、程序控制的对应关系。该处理单元例如可能在硬件池(该硬件池可以由多个I/O模块所组成)中发出询问，目前哪个硬件处于空闲状态，并且使其随后服务于新的任务，其中，必需的I/O模块被接通至端子模块。因此可能有利的是，例如一个单独的I/O模块例如以一个时间顺序分级地调查在各自的端子模块上的多个生产设备的工艺信号或者顺次地输出至该生产设备。

在一个有利的设计方案中，自动化系统在矩阵模块中具有多路复用器。在此，该多路复用器优选地设计为选择性切换网络(Selektionsschaltnetzwerk)，其中在多路复用器循环地运行的情况下，不同时隙中的几乎是并行的数据流转换为串行的数据流。因此，对不同的端子模块也就在时间上连续分级地(gestafelt)进行扫描并且它们的输入值和输出值通过I/O模块继续向处理单元发送。在这里作为特别的优点要指出的是，自动化任务可以通过该设计方案得以完成，其中首先需要多个I/O模块，并且现在同一个自动化任务可以利用一个唯一的I/O模块来完成。因此得出自动化设备的费用上的优点和结构尺寸上的优点，这是因为可以放弃完整的组件或者额外的I/O模块。

另一个为了提高灵活性的、用于自动化系统的设计方案可能性在于，处理单元进一步设计为，即I/O模块通过耦合总线激活。