Программируемый логический переключатель и система таких переключателей

Группа изобретений относится к программируемым логическим переключателям. Технический результат – возможность гибко настраивать систему, содержащую переключатели, не повышая ее сложности. Для этого предложен программируемый логический переключатель (1) для управления электрическими устройствами (3), который имеет несколько устройств управления (2) электрическими устройствами (3), последовательный интерфейс (5) для подключения переключателя (1) к электрической шине (6), к которой могут быть подключены другие переключатели (1). Последовательный интерфейс (5) выполнен с возможностью приема входных сигналов (7) от других переключателей (1) и передачи выходных сигналов (8) на другие переключатели (1). Переключатель (1) содержит выходное устройство (12), имеющее выходные каналы (13), подключаемые к электрическим устройствам (3) и выполненные отдельно по отношению к последовательному интерфейсу (5), и выполненное с возможностью выработки управляющих сигналов (14) электрических устройств (3) с обеспечением управления электрическими устройствами (3) как функции команд, выдаваемых пользователем, и программных данных. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области переключателей, которые предпочтительно устанавливаются внутри зданий (домах, офисах, шкафах и т.д.) для управления электрическими устройствами (лампами, двигателями, вентиляторами, кондиционерами, электромагнитными клапанами) и для приема сигналов, при их наличии, от внешних устройств, таких как фотоэлементы, таймеры, детекторы.

Эти переключатели предпочтительно (но не исключительно) устанавливаются в общие распределительные шкафы и соединены они между собой электрическими кабелями.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известные на сегодняшний день системы переключателей предусматривают, что после установки переключателей на стену и подключения при помощи электричества к соответствующим устройствам, которыми они управляют, уже невозможно изменить схему управления или управлять другими устройствами, которые не были изначально предусмотрены, без вмешательства в электропроводку, кладку и распределение питания в электрической системе.

Другие известные решения основаны на использовании так называемых систем «домашней автоматизации», в которых все элементы, включая переключатели и устройства, подключены по шине соединенной в свою очередь с центральным блоком управления. Центральный блок управления может быть запрограммирован пользователем, локально или удаленно, для настройки переключателей и соответствующих устройств, которые управляются этими переключателями.

Эта система весьма гибкая, но имеет несколько недостатков, связанных с тем, что:

- вся электрическая система должна быть спроектирована в соответствии с логической системой домашней автоматизации (следовательно, эта система не применима к уже установленным старым системам)

- необходимо использовать различные «умные» компоненты, что влечет за собой значительное увеличение расходов на этапе построения электрической системы. В US 2014/100854 A1 описан программируемый логический

переключатель для управления электрическими устройствами, включая одно или более устройств управления электрическими устройствами, которые могут быть использованы пользователем и настраиваются для выработки соответствующих сигналов управления, а также последовательный интерфейс для соединения переключателя с шиной, к которой могут быть подключены другие переключатели.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В контексте данного описания задачей настоящего изобретения является демонстрация программируемого логического переключателя 1 и системы 100 программируемых логических переключателей 1, которая преодолевает вышеуказанные проблемы. Программируемый логический переключатель 1 также называется переключателем 1 в нижеследующем описании.

В частности, задачей настоящего изобретения является обеспечение переключателя 1 и системы 100 переключателей 1, что позволяет гибко настраивать систему, не повышая ее сложности и не увеличивая значительно стоимость.

Указанные задачи обычно достигаются с помощью переключателя 1 и системы 100 переключателей 1, содержащей технические характеристики, изложенные в одном или более пунктах формулы изобретения, прилагаемой к настоящему описанию.

Настоящее изобретение относится к программируемому логическому переключателю 1 и системе 100 программируемых логических переключателей 1.

В частности, система 100 программируемых логических переключателей 1 позволяет локально и удаленно управлять и контролировать различные подключенные электрические устройства, расположенные внутри домов, офисов, шкафов и т.д., таким образом, что через программирование различных устройств управления можно определить, откуда и как управлять несколькими электрическими устройствами.

Последовательное перепрограммирование позволяет модифицировать и адаптировать первоначальные настройки к новым требованиям, которые могут возникнуть с течением времени, без необходимости вмешательства в электропроводку, или свести эти вмешательства к минимуму в случае их необходимости.

В частности, каждый программируемый логический переключатель 1 содержит одно или более устройств 2 управления электрическими устройствами 3, которые могут быть активированы пользователем, а также выполнены с возможностью выработки соответствующих командных сигналов 4.

Такие устройства 2 управления предпочтительно представляют собой кнопки/клавиши или сенсорные дисплеи, или другие устройства, не упомянутые здесь в явном виде.

Кроме того, программируемый логический переключатель 1 содержит последовательный интерфейс 5 для подключения переключателя 1 к электрической шине 6 (далее также упоминается как «сеть»), к которой подключены другие переключатели 1. Указанный последовательный интерфейс 5 выполнен с возможностью приема входных сигналов 7 от других переключателей 1, подключенных к электрической шине 6, и с возможностью передачи выходных сигналов 8 другим переключателям 1, подключенным к электрической шине 6. Указанный последовательный интерфейс 5 определяется двухпроводным последовательным соединением в соответствии со стандартом RS485 или аналогичным ему, или портом Ethernet. Кроме того, переключатель 1 содержит программный интерфейс 9, выполненный с возможностью выработки программных сигналов 10 как функции программных данных, заданных локально или удаленно. Программный интерфейс 9 может быть представлен микропереключателями 11 или кабелем, подключенным к электрической шине 6 и системе 100 для связи с локальной или веб-сетью для программирования.

Пользователь осуществляет программирование тех электрических устройств 3, которыми он хочет управлять с конкретного переключателя 1.

Кроме того, переключатель 1 содержит блок 24 управления, соединенный с последовательным интерфейсом 5 и программным интерфейсом 9, при этом блок 24 управления выполнен с возможностью: приема входных сигналов 7 от электрической шины 6, приема командных сигналов 4 от устройства 2 управления, приема программных сигналов 10, выработки выходного сигнала 8 как функции содержимого любой комбинации из входных сигналов 7, командных сигналов 4, программных сигналов 10 и других программных данных, содержащихся в блоке управления 24 (например, данные относящиеся к предыдущим программным операциям). Практически, таким образом, переключатель 1 посылает выходной сигнал 8 на шину 6, с тем чтобы данные, относящиеся к программированию и работе переключателя 1, также были доступны другим переключателям 1. Кроме того, переключатель 1 содержит выходное устройство 12 с выходными каналами 13, подключаемыми к электрическим устройствам 3, отдельными и независимыми друг от друга по отношению к последовательному интерфейсу 5. Другими словами, выходное устройство 12 соединяет электрическое устройство 3 с переключателем 1, который должен быть активирован или не активирован.

Более подробно, каждый выходной канал 13 содержит соответствующий встроенный защитный предохранитель 33. Следует также отметить, что выходные каналы 13 являются независимыми и могут иметь разные источники напряжения. Выходное устройство 12 подключается к блоку 24 управления и настраивается для выработки управляющих сигналов 14 электрических устройств 3 как функция содержимого любой комбинации командных сигналов 4, программных сигналов 10 и входных сигналов 7, таким образом, чтобы управлять электрическими устройствами 3 в зависимости от выполняемой пользователем команды, и как функция программных данных и, в результате, от входных сигналов 7, принятых от шины 6. Другими словами, электрические устройства 3 управляются как функция содержимого входных сигналов 7.

Устройство 2 управления выполнено с возможностью отправки командного сигнала 4 на последовательный интерфейс 5 по электрической шине 6 таким образом, чтобы он был доступен для всех переключателей 1.

Следует отметить, что в предпочтительном варианте реализации переключатель 1 также включает в себя входное устройство 15, имеющее входные каналы 16, соответственно подключаемые к внешним устройствам 17 (например, датчикам, детекторам, таймерам, ...) и разделенные по отношению к последовательному интерфейсу 5 и к выходному устройству 12. В случае нескольких входных каналов 16 предпочтительно, чтобы они были независимы друг от друга.

Более подробно, каждый входной канал 16 содержит соответствующий встроенный защитный предохранитель 33. Также следует отметить, что входные каналы 16 независимы друг от друга и могут иметь разные источники напряжения. Входное устройство 15 подключено к блоку 24 управления и выполнено с возможностью приема внешних сигналов 18 от внешних устройств 17 и их передачу на блок 24 управления. Блок 24 управления настраивается на выработку выходного сигнала 8 как функцию содержимого внешних сигналов 18. Таким образом, выходной сигнал 8 учитывает также состояние внешних устройств 17, которое распознается входным устройством 15.

Следует также отметить, что блок 24 управления может содержать блок 19 времени, программируемый как функция времени для изменения выходного сигнала 8 и управляющего сигнала 14 электрических устройств 3 в соответствии с заранее запрограммированным действием (например, ежедневное или еженедельное, или ежемесячное планирование и т.д.). В частности, блок 19 времени выполнен с возможностью исполнения нескольких программ одновременно, где каждая программа определяет логическую связь между одним или более операндами, которую можно выбрать в любой комбинации из входных сигналов 7, состояния входных каналов 16, командных сигналов 4, функций, содержащихся в блоке 19 времени, таким образом, чтобы изменить выходной сигнал 8 и управляющий сигнал 14 электрических устройств 3 как функцию времени и указанных логических связей между указанными выше операндами. Переключатель 1 может также автоматически активировать/деактивировать необходимые электрические устройства в соответствии с критериями, определенными через программный интерфейс 9, в соответствии с предопределенной логикой и взаимодействием между входами/выходами/таймерами и т.д. различных устройств управления, соединенных друг с другом в сети.

Переключатель 1 может также быть подключен и управляться персональным компьютером с помощью специального программного обеспечения, а значит, им также можно управлять через Интернет или электронную почту с любого устройства, подключенного к Интернету. В случае, если переключатель 1 подключен и управляется компьютером, задействован интерфейс 34 подключения (предпочтительно RS485 / Ethernet). Следует отметить, что с переключателем 1 можно взаимодействовать с помощью клавиш устройства 2 управления, а также с помощью пульта 20 дистанционного управления.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, программный интерфейс 9 может быть настроен в режиме "администратор", в котором программный интерфейс 9 принимает ввод новых программных данных, и в режиме "оператор", в котором программный интерфейс 9 не принимает ввод новых программных данных. Предпочтительно, программный интерфейс 9 может быть настроен в режиме "администратор", если сигнал разблокировки посылается через заранее определенную комбинацию (пароль) устройств 2 управления , которые подключены к программному интерфейсу 9, или через управление программным обеспечением персонального компьютера, подключённого к интерфейсу 34. Кроме того, выходное устройство 12 может быть настроено в "локальном" режиме, в котором оно вырабатывает управляющие сигналы 14 электрических устройств 3 только как функцию содержимого командных сигналов 4 и программных сигналов 10, но не входных сигналов 7, или в «дистанционном» режиме, в котором выходное устройство 12 вырабатывает управляющие сигналы 14 электрических устройств 3 также как функцию содержимого входных сигналов 7 и программных данных, содержащихся в блоке 24 управления. Кроме того, программный интерфейс 9 может быть настроен в «ассоциативном» режиме, в котором по существу предусмотрена ассоциативная связь между нажатием любой кнопки управляющего устройства 2 и управлением любого устройства 3.

«Ассоциативный» режим предусматривает, что при активации устройства 2 управления вырабатывается выходной сигнал 8, содержащий информацию об активированном устройстве 2 управления (нажатие клавиши), подлежащее ассоциативному связыванию, что позволяет оставшимся переключателям 1, подключенным к шине 6, принять соответствующий входной сигнал 7 и связать указанное устройство 2 управления со всеми его выходными каналами 13, которые в данный момент активны. Другими словами, «ассоциативный» режим позволяет, путём соответствующего программирования переключателя, ассоциировать клавиши, нажатые на самом переключателе, с выходными каналами, которые в данный момент активны на всех переключателях, подключённых к сети. Таким образом, в удаленном режиме ассоциированные клавиши будут управлять соответствующими ассоциированными выходными каналами.

Объектом настоящего изобретения является также система 100 программируемых логических переключателей 1, включающая множество описанных ранее программируемых логических переключателей 1, где указанные переключатели 1 соединены друг с другом по электрической шине 6.

Предпочтительно, система 100 включает по меньшей мере одно первое электрическое устройство 3, подключенное к выходному каналу 13 выходного устройства 12 первого переключателя 1. Входные сигналы 7 переключателя 1 соответствуют выходным сигналам 8 других переключателей 1, подключенных на электрической шине 6. Выходное устройство 12 первого переключателя 1 выполнено с возможностью выработки управляющего сигнала 14 указанного первого электрического устройства 3 как функции данных, содержащихся в выходном сигнале 8, принятом от одного или более различных переключателей 1, подключенных на электрической шине 6. Таким образом, можно управлять электрическими устройствами 3, электрически подключенными к переключателю 1 с помощью других переключателей 1, которые подключены на шине 6.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дальнейшие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятными из примерного и, следовательно, не ограничивающего описания предпочтительного, но не исключительного варианта реализации переключателя 1 и системы 100 переключателей 1, как это показано на сопроводительных чертежах, где:

На фигурах 1a, 1b, 1c, 1d показаны различные виды переключателя 1 в соответствии с настоящим изобретением;

На фигуре 2 представлен схематический вид системы 100 переключателей 1, соединенных по шине 6 в соответствии с настоящим изобретением;

На фигуре 3 представлен схематический вид примера установки системы 100 переключателей 1; и

Фигура 4а представляет собой схематическое изображение системы 100 переключателей 1, подключенных к электрической шине 6 в соответствии с функциональной логикой;

На фигуре 4b показан схематический вид системы 100 переключателей 1, подключенных к электрической шине 6, применяемый к некоторым устройствам.

В следующем описании одинаковые ссылочные позиции обозначают части, идентичные или соответствующие на разных изображениях.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система 100 состоит из переключателей 1, соединенных между собой шиной 6 (предпочтительно промышленная сеть с последовательным интерфейсом RS485). Эта сеть позволяет устройствам обмениваться данными даже на больших расстояниях. Каждое устройство имеет последовательный интерфейс 5 (RS485), три клавиши и несколько микропереключателей 11 для программирования, несколько светодиодов 22 и три входных канала 16 или выходных канала 13 входного устройства 15 или выходного устройства 12. Три светодиода 22 отображают состояние трех входных каналов 16 или выходных каналов 13. Каждое устройство должно питаться от источника питания 21 для блока 24 управления и для последовательного соединения. Каждый переключатель 1 должен быть запрограммирован со своим идентификационным адресом (узлом), чтобы иметь возможность обмениваться данными с другими переключателями 1 в последовательной сети. В одной и той же сети могут быть переключатели с одним и тем же "узлом" (псевдонимом), работа и поведение которого определяются в соответствии с заданным программированием. Такие переключатели «псевдонимы» выгодно позволяют тиражировать ключи второго переключателя 1, подключенного к той же сети, что и первый переключатель 1.

Интерфейс RS485 обменивается информацией через собственный программный протокол (DOCprotocol).

Каждый переключатель 1 может быть помещен в распределительные шкафы 23 для общих механических переключателей, и не требует подключения к системе заземления.

Другими словами, каждый переключатель 1 выступает на передней части и имеет задний объем. Указанный задний объем таков, что может поместиться в распределительный шкаф 23, обычно используемый для известных переключателей. Фронтальные размеры соответствуют фронтальным размерам шкафа 23.

Из фигур также можно отметить, что каждый переключатель 1 содержит предохранители 33, каждый из которых связан с соответствующим входным/выходным каналом 16, 13. В частности, переключатель 1 имеет задние кожухи, подходящие для способствования вставке и удалению указанных предохранителей. Задний объем с предохранителями 33 таков, чтобы входить по размерам в известных распределительных шкафов. Каждый входной/выходной канал 16, 13 оптоизолирован от управляющей электроники и последовательного интерфейса RS485 и полностью независим и элекрически изолирован от всех остальных каналов. Таким образом, входной канал 16 может управлять, например, датчиком, находящимся под напряжением 12 В постоянного тока, а другой входной канал 16, находящийся на плате того же устройства, может управлять датчиком, находящимся под напряжением 24 В постоянного тока. То же самое относится и к выходным каналам 13 на плате выходного устройства 12.

Входные каналы 16 могут принимать информацию от других устройств, внешних по отношению к системе 100 (фотоэлементы, кнопки, переключатели 1, таймеры, датчики присутствия или движения, или контакты вообще от датчиков или других электронных устройств, внешних по отношению к системе 100).

Выходные каналы 13 управляют подключенными к ним электрическими устройствами 3 (лампы, двигатели, вентиляторы, электромагнитные клапаны, электрические замки, затворы, реле, пускатели или другие устройства). Каждый выходной канал 13 может быть запрограммирован таким образом, чтобы его можно было активировать/деактивировать по команде, постоянно или автоматически отключить по истечении заданного времени. Каждый выходной канал 13 может быть запрограммирован таким образом, что его активация блокируется, если другой выходной канал 13 на плате устройства уже активен (например, блокировка открытия/закрытия затвора). Некоторые выходные каналы 13 могут быть запрограммированы на автоматическое включение при активации другого выходного канала 13, на плате того же устройства, и на автоматическое выключение по истечении времени, которое может быть установлено при деактивации опорного канала (например, включение света и вентилятора в ванной комнате).

Выходные устройства каждого переключателя 1 могут быть запрограммированы (предпочтительно через интерфейс программирования) для управления выходными каналами 13 с помощью пароля, который можно ввести с помощью ключей устройства управления 2 (например, открытие электрического замка снаружи помещения) Переключатели 1, которые имеют выходные устройства, могут работать также по отдельности, без необходимости подключения к другим переключателям 1.

Переключатели 1 с входными устройствами 15 предназначены только для использования переключателей 1 с выходными устройствами и позволяют расширить возможности и функции программирования переключателей 1 с выходными устройствами. Фактически, в данном случае блок 24 управления выполнен с возможностью взаимосвязи состояния различных сигналов входных каналов 16 и выходных каналов 13, которыми обмениваются в сети, простой логикой И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, НЕ (AND, OR, XOR, NOT) и таймерами, таким образом, чтобы автоматически активировать/деактивировать выходные каналы 13 по отношению ко всем остальным переключателям 1, подключенным в сети, что значительно расширяет возможности применения всей системы 100 (например, активация по таймеру электромагнитных клапанов для полива).

На практике блок 24 управления имеет одну или более программ, выполняющихся параллельно и независимо друг от друга, в которых каждая из программ определяет заранее определенную связь в любой комбинации сигналов, выбранных среди входных сигналов 7, внешних сигналов 18, командных сигналов 4, программных сигналов 10, управляющих сигналов 14 электрических устройств 3, и таким образом, происходит выработка выходного сигнала 8, который, в свою очередь, принимают от других переключателей 1, подключенных к электрической шине 6, в качестве входного сигнала 7. Переключатели 1 могут быть запрограммированы с помощью соответствующего программного обеспечения, работающего на персональном компьютере, подключенном к последовательному интерфейсу RS485 системы 100 через интерфейс 34 подключения (Ethernet / RS485).

В качестве альтернативы, переключатели 1 могут быть полностью запрограммированы локально с помощью клавиш, микропереключателей 11 и светодиодов, расположенных на плате самих устройств. Комбинация микропереключателей 11 определяет программируемую функцию; клавиши используются для программирования различных конфигураций выбранной функции. Некоторые светодиоды показывают выполненную настройку. Каждый переключатель 1 после установки внутрь распределительной коробки оснащен крышкой (фиг. la), которая помещается на передней панели переключателя 1. Эта крышка выполнена с возможностью взаимодействия с системой 100, позволяя удобно нажимать на клавиши. Эта крышка монтируется заподлицо со шкафом при закрытии (желательно по стыку).

Источник питания переключателя

Предпочтительно, чтобы на каждый переключатель 1 подавалось напряжение постоянного тока, а клеммы двухпроводной шины 6 последовательного интерфейса RS485 были подключены параллельно со всеми переключателями 1, подключенными к сети, как показано на Фигуре 2. На Фигуре 2 также показан переключатель 1, интерфейс 34 подключения (Ethernet / RS485) и приемник для дистанционного управления. Последовательный обмен данными по шине 6 между всеми подключенными переключателями 1 предпочтительнее всего представляет собой обмен типа «мультимастер».

Режим работы

Каждый переключатель 1 имеет три режима работы: «администратор», «локальный» и «удаленный». Режим «администратор» используется для доступа к программированию переключателя 1. В этом случае микровыключатели 11 позволяют настроить функцию, которую необходимо запрограммировать. Выбранная функция настраивается с помощью клавиш и светодиодов на плате переключателя 1. Программирование переключателя 1 может также осуществляться через интерфейс RS485 с помощью специального программного обеспечения, запущенного на ПК (ПК должен быть подключен к переключателю 1 через интерфейс Ethernet / RS485). «Локальный» режим используется для управления отдельными выходными каналами 13 переключателя 1, путем нажатия кнопок на плате переключателя 1. В «локальном» режиме переключатель 1 не переключает выходные каналы 13 выходного устройства 12 как функции сигналов, получаемых по шине 6. «Локальный» режим также служит для ассоциативной связи клавиш переключателя 1 с выходными каналами 13 всех переключателей 1, подключенных в сети. Режим «удалённый» позволяет управлять выходными каналами 13 переключателей 1, подключённых к сети, в зависимости от нажатия клавиш и состояния входных/выходных каналов 16, 13 любого другого переключателя 1, также подключённого в интерфейс RS485, по правилам, запрограммированным в различных переключателях 1. Для передачи данных в «удаленном» режиме каждый переключатель 1 должен иметь сетевой адрес (узел).

Несколько переключателей 1 могут быть установлены с одним и тем же идентификационным адресом (псевдонимы переключателей 1), так чтобы увеличить максимальное количество переключателей 1, которые могут быть подключены к одной и той же сети, а также для воспроизведения функций кнопок переключателя 1 с одним и тем же узлом. Несколько сетей могут быть объединены вместе с помощью ПК и интерфейса 34 подключения . В этом случае программное обеспечение, работающее на ПК, может связать ключевые сигналы и состояние выходных каналов 13 и входных каналов 16 переключателей 1 одной сети с другой сетью, с тем чтобы управлять выходными каналами 13 переключателей 1 обеих сетей RS485.

С помощью соответствующего программного обеспечения на ПК можно также отслеживать и записывать на диск всю сетевую активность подключенных переключателей 1, а также планировать действия по наступлению определенных событий (например, ПК можно запрограммировать на отправку электронной почты при активации датчика присутствия или движения).

Переключатели 1 с выходными каналами 13, при работе в «удаленном» режиме, могут активировать/деактивировать свои выходные каналы 13 автономно, даже не подключаясь к сети, путем программирования клавиш на плате переключателя 1 и режимов работы, установленных для его выходных каналов 13.

Работа выходных каналов выходного устройства

Каждый выходной канал 13 может быть запрограммирован на работу различными способами, в зависимости от типа подключенного электрического устройства 3 Комбинация микропереключателей 11 программного интерфейса 9 определяет возможные настройки для каждого канала. Для каждого выходного канала 13 можно привязать пароль, который позволяет активировать и деактивировать подключенное электрическое устройство 3, если переключатель 1 находится в «удаленном» режиме, когда заданный код вводится с помощью клавиш. Выходной канал 13 включается/выключается в соответствии с установленным режимом работы. Если, например, выходной канал 13 настроен на импульсный режим работы, путем ввода условного пароля, пока переключатель 1 находится в «удаленном» режиме, канал будет активирован на запрограммированное импульсное время (например, для управления электрическим замком снаружи помещения).

В «удаленном» и «ассоциативном» режиме каждый раз при нажатии одной из клавиш (если ни одному из выходных каналов 13 переключателя 1 не присвоен пароль), переключатель 1 подает сигнал в сеть, где указывается собственный адрес и нажатая клавиша. Если микропереключатели 11 передающего переключателя 1 установлены с заранее заданным кодом, а переключатель 1 находится в «ассоциативном» режиме, то передаваемый сигнал содержит информацию, необходимую для того, чтобы определить, что клавиша, указанная в сообщении, должна быть связана с выходными каналами 13 в то время, когда она активна на переключателе 1 или на переключателях 1 приемника.

Каждый переключатель 1 с выходными каналами 13 хранит во внутренней памяти для каждого выходного канала 13 все связанные с ним клавиши для всех переключателей 1, подключенных к сети.

Блокировка выходных каналов

Каждый выходной канал 13 может быть настроен как неактивный, если другие выходные каналы 13 на том же переключателе 1 уже активны, или если с момента их деактивации прошло предварительно установленное время.

Функция и время блокировки могут быть активированы для каждого отдельного выходного канала 13. Блокировка работает только между выходными каналами 13, на плате одного и того же переключателя 1, для которых функция блокировки включена. Эта функция применима, например, для активации блокировки между открытием и закрытием жалюзи. Таймер блокировки канала запускается при выключении канала. Остальные каналы не смогут активироваться до истечения указанного времени.

Пример применения системы программируемых логических переключателей

На Фигуре 3 показан план гипотетического дома/офиса/мастерской с некоторыми помещениями, в которых установлены электрические устройства 3 (лампы, жалюзи, электрический замок, вентиляторы), которые управляются системой 100 программируемых логических переключателей 1 (PLS), соединенных между собой по сети.

Схематически показаны различные проводки, источники питания, сетевое соединение между различными переключателями 1, сетевые адреса переключателей 1 и относительные номенклатуры электрических устройств 3 в соответствии с их подключением к переключателям 1

Путем программирования ассоциативной связи выходных каналов 13 с клавишами переключателей 1, а также настройки режима работы выходных каналов 13, можно определять управление электрическими устройствами 3 различными способами.

Например, выходной канал 13 вентилятора 1A.L3 в ванной запрограммирован на автоматическое включение при включении лампы 1A.L1 и на автоматическое выключение через пять минут после выключения лампы 1A.LI.

Таким же образом, электрический замок IB.LI входной двери управляется снаружи дома, с помощью переключателя 2B, выходной канал 13 которого настроен на импульсное действие с временем импульса 0,2 секунды, а также с помощью пароля, который можно ввести с помощью кнопок переключателя 2B.

Сигналы светодиодов

Как показано на Фигуре 4b, переключатель 1 содержит светодиоды 22, связанные с входными каналами 16 и выходными каналами 13, которые всегда указывают на «активное» или «неактивное» состояние соответствующего канала.

В частности, они горят непрерывным светом, если соответствующий канал в активном состоянии, или не горят, если соответствующий канал не активен. Два других светодиода 22 показывают посредством включения или мигания, что функция активна в любое время, или что функция запрограммирована или ее значение.

Программирование

Каждый переключатель 1 с входными каналами 16 имеет несколько «недельных календарей» (Фигура 4a), используемых для управления и синхронизации настраиваемых программ, которые позволяют посылать команды другим переключателям 1 через сетевое соединение. Для каждого «недельного календаря» можно настроить дату и время активации, а также дату и время деактивации.

Кроме того, каждый переключатель 1 с входными каналами 16 имеет часы, применяемые для включения/выключения «недельных календарей». Другими словами, периодические календари определяют дополнительные входные переменные, которые включаются в программируемые сигналы для обработки, выполняемой блоком 24 управления. На практике календари являются дополнительными операндами программ, которые обрабатываются блоком 24 управления. Каждый переключатель 1 с входными каналами 16 имеет несколько конфигурируемых программ, которые позволяют расширить функциональные возможности всей установленной системы 100 программируемых логических переключателей 1.

С помощью этих программ переключатели 1, подключенные друг к другу в сети, могут обмениваться информацией о состоянии входов и выходов всей системы 100, и соотносить их друг с другом посредством простых двоичных операций И, ИЛИ, исключающее ИЛИ и НЕ (AND, OR, XOR and NOT), таким образом, чтобы иметь возможность автоматически активировать/деактивировать выходные каналы 13, доступные во всей системе 100, в зависимости от реализуемой логической схемы. Сравнение традиционной процессорной системы с системой 100 программируемых логических переключателей 1 в соответствии с настоящим изобретением. В традиционной процессорной системе данные лежат внутри самой системы, а инструкции выполняются одна за другой в соответствии с реализованным потоком управления; даже в случае нескольких традиционных подключенных между собой в сети процессоров, каждый процессор будет выполнять инструкции последовательно, в соответствии с запрограммированным потоком управления. В системе 100 программируемых логических переключателей 1 в соответствии с настоящим изобретением каждая программа каждого переключателя 1 может рассматриваться как единая инструкция традиционного процессора. Эти инструкции (программы) больше не следуют предопределенному и последовательному потоку управления, а выполняются параллельно и независимо друг от друга в соответствии с временными рамками и событиями, определенными для каждой из них.

Такие события, как нажатие клавиш, состояние фотоэлемента или выходные каналы и т.д., которые обусловливают выполнение отдельных инструкций (программ), составляют данные системы 100, и распределяются, разделяются между различными переключателями 1, и оказываются доступными всем инструкциям (программам) через сеть, к которой подключены все переключатели 1, образующие всю систему 100.

Инструкции (программы) системы 100, считывая и изменяя данные всех переключателей 1 через сетевое соединение, определяют интенсивность трафика данных, который время от времени вырабатывается в системе 100.

Описанные выше переключатели 1 и система 100 позволяют достичь поставленных целей.

Преимущество системы 100 заключается в том, что она позволяет управлять электрическими устройствами, которые подключены к любому из переключателей 1 по шине, через любой другой переключатель 1, подключенный по шине, после программирования соответствующим образом.

В частности, система 100 программируемых логических переключателей 1 сконструирована таким образом, чтобы быть экономичной, гибкой и простой в установке, позволяя чрезвычайно легко и быстро определить и настроить, с каких станций производить управление различными электрическими устройствами 3, расположенными внутри домов, офисов, навесов, шкафов и т.д., без необходимости вмешательства в электропроводку, или с минимальными вмешательствами при необходимости; система 100 является расширяемой и позволяет добавлять другие функциональные возможности, которые позволяют автоматизировать настраиваемым способом и без дополнительных затрат управление и использование различных подключенных электрических устройств 3. Настройки и программы, доступные в переключателях 1, отсутствуют в современных системах домашней автоматизации и позволяют пользователю избавиться от проводки. Сетевое соединение между переключателями 1, позволяет управлять электрическими устройствами 3, также расположенными на больших расстояниях между ними. Кроме того, оптоизолированные входные 16 и выходные 13 каналы позволяют подключать внешние устройства 17 и электрические устройства 3 с разным источником напряжения.

Уменьшенные габариты переключателей 1 позволяют производить установку в распределительные шкафы обычных механических переключателей, а также позволяют оперативно заменить блок известных механических переключателей переключателем 1 в соответствии с настоящим изобретением.

Кроме того, других распределительных шкафов не требуется, достаточно просто вставить и подключить источник питания в основной шкаф электрической системы.

Переключатели 1 с выходными каналами 13 могут быть выполнены с возможностью независимой работы или соединения с несколькими переключателями 1 через сеть.

Система 100 может быть полностью запрограммирована с помощью клавиш и светодиодов на плате самих переключателей 1.

Системы в соответствии с настоящим изобретением позволяют также управлять электрическими устройствами 3 с различными уровнями безопасности путем ввода паролей.

Таким образом, системы программируемых логических переключателей 1 сочетают в себе типичные особенности домашней автоматизации с гибкостью PLC (программируемых логических контроллеров), используемых в промышленности, и совместно с ключевыми связями и программами, работающими параллельно на различных переключателях 1, позволяют реализовать множество конфигураций автоматизации, а также экономичным и быстрым способом удовлетворить все потребности, которые могут возникать время от времени, без необходимости привлечения специалистов по программированию.

1. Программируемый логический переключатель (1) для управления электрическими устройствами (3), содержащий:

- одно или более устройств (2) управления электрическими устройствами (3), выполненных с возможностью активации пользователем, а также с возможностью выработки соответствующих командных сигналов (4);

- последовательный интерфейс (5) для подключения переключателя (1) к электрической шине (6), выполненной с возможностью подключения других переключателей (1), отличающийся тем, что последовательный интерфейс (5) выполнен с возможностью приема одного или более входных сигналов (7) от других переключателей (1), подключенных к электрической шине (6), и с возможностью передачи одного или более выходных сигналов (8) на другие переключатели (1), подключенные к электрической шине (6); причем переключатель (1) также содержит:

- программный интерфейс (9), выполненный с возможностью выработки одного или более программных сигналов (10) как функции программных данных, введенных локально или удаленно;

- блок (24) управления, соединенный с последовательным интерфейсом (5) и с программным интерфейсом (9), выполненным с возможностью: приема входных сигналов (7) от электрической шины, приема командных сигналов (4) от устройства (2) управления, приема программных сигналов (10),

- входное устройство (15) и выходное устройство (12), имеющие один или более входных каналов (16) и один или более выходных каналов (13), соответственно подключаемых к внешним устройствам (17) и электрическим устройствам (3), и выполненные отдельно в отношении последовательного интерфейса (5); при этом указанные входное устройство (15) и выходное устройство (12) подключены к блоку (24) управления и выполнены с возможностью выработки одного или более управляющих сигналов (14) электронных устройств (3) или с возможностью приема одного или более внешних сигналов (18) от внешних устройств (17); причем указанный блок (24) управления выполнен с возможностью выработки выходного сигнала (8) как функции содержимого любой комбинации входных сигналов (7), командных сигналов (4), программных сигналов (10), управляющих сигналов (14) и внешних сигналов (18).

2. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что блок (24) управления также выполнен с возможностью выработки выходного сигнала (8) как функции содержимого одного или более входных сигналов (7), которые поступают от других переключателей (1), присутствующих на электрической шине (6).

3. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что устройство (2) управления выполнено с возможностью отправки командного сигнала (4) на последовательный интерфейс (5) для передачи в электрическую шину (6).

4. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что указанное выходное устройство (12) соединено с блоком (24) управления и выполнено с возможностью выработки указанного сигнала (14) управления электрическими устройствами (3) по меньшей мере как функции содержимого командного сигнала (4), программного сигнала (10) и/или входного сигнала (7) с обеспечением управления электрическими устройствами (3) по меньшей мере как функции команд, выдаваемых пользователем, и как функции программных данных.

5. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что указанное входное устройство (15) соединено с блоком (24) управления и выполнено с возможностью приема одного или более внешних сигналов (18) от внешних устройств (17) и с возможностью отправки внешних сигналов (18) на блок (24) управления; при этом указанный блок (24) управления также выполнен с возможностью выработки выходного сигнала (8) как функции содержимого внешних сигналов (18), командного сигнала (4), программного сигнала (10) и/или входного сигнала (7).

6. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что блок (24) управления содержит блок (19) времени, программируемый как функция времени и выполненный с возможностью изменения выходного сигнала (8) и/или сигнала управления (14) электрическими устройствами (3) как функции предварительного программирования.

7. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что программный интерфейс (9) выполнен настраиваемым в режим «администратор», в котором программный интерфейс (9) выполнен с возможностью приема ввода новых программных данных, и в «рабочий» режим, в котором программный интерфейс (9) не принимает новых программных данных.

8. Переключатель (1) по п. 7, отличающийся тем, что программный интерфейс (9) выполнен настраиваемым в режим «администратор», если сигнал разблокировки посылается через предопределенную комбинацию устройств (2) управления, которые подключены к программному интерфейсу (9), или если такой сигнал разблокировки посылается через внешний компьютер, подключенный к переключателю (1) по электрической шине (6).

9. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что выходное устройство (12) выполнено настраиваемым в «локальный» режим, в котором выходное устройство (12) выполнено с возможностью выработки управляющих сигналов (14) электрических устройств (3) только как функции содержимого командных сигналов (4) и программного сигнала (10), но не входного сигнала (7), или в «удаленный» режим, в котором выходное устройство (12) выполнено с возможностью выработки управляющих сигналов (14) электрических устройств (3) также как функции содержимого входного сигнала (7).

10. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что выполнен настраиваемым в режим «ассоциативная связь», в котором блок управления (24) настраивают для выработки выходного сигнала (8), содержащего информацию об активированном устройстве управления (2), выполненном с возможностью связи с выходными каналами (13), активными в данный момент на других переключателях (1), подключенных к электрической шине (6).

11. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что указанные устройства (2) управления расположены «в поле зрения» в соответствии с установочной поверхностью и где последовательный интерфейс (5), программный интерфейс (9), блок (24) управления, выходное устройство (12) и входное устройство (15) расположены сзади по отношению к указанным устройствам (2) управления с образованием заднего объема переключателя (1); причем указанный задний объем меньше, чем полость, образованная внутри общего распределительного шкафа, что позволяет размещать в ней задний объем.

12. Переключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что блок (24) управления имеет одну или более программ, выполняющихся параллельно и независимо друг от друга, где каждая из программ определяет предопределенную связь между любой комбинацией сигналов, выбранных среди входных сигналов (7), внешних сигналов (18), командных сигналов (4), программных сигналов (10), управляющих сигналов (14) электрических устройств (3) таким образом, чтобы вырабатывать указанный выходной сигнал (8), который при использовании принимается другими переключателями (1), соединенными с электрической шиной (6), в качестве входного сигнала (7).

13. Система (100) программируемых логических переключателей (1), содержащая:

- множество программируемых логических переключателей (1), при этом указанные переключатели (1) соединены друг с другом по электрической шине (6); и каждый переключатель (1) идентифицирован по собственному идентификационному адресу на электрической шине (6);

- по меньшей мере первое электрическое устройство (3), подключенное к выходному каналу (13) выходного устройства (12); при этом: входные сигналы (7) переключателя (1), соответствующие выходным сигналам (8) других переключателей (1), соединены по электрической шине (6); указанные входные сигналы (7) содержат информацию, относящуюся к идентификационному адресу на электрической шине (6) переключателя (1), с которого была отправлена информация; и указанные выходные сигналы (8) содержат информацию, относящуюся к идентификационному адресу на электрической шине (6) переключателя (1), с которого была отправлена информация.

14. Система (100) по п. 13, отличающаяся тем, что выходное устройство (12) первого переключателя (1) выполнено с возможностью выработки управляющего сигнала (14) указанного первого электрического устройства (3) как функции данных, содержащихся в выходном сигнале (8), принятом от одного или более различных переключателей (1), соединенных по электрической шине (6).

15. Система (100) по п. 13, отличающаяся тем, что любой переключатель (1), соединенный с электрической шиной (6), установленный с тем же самым идентификационным адресом (псевдопереключатель 1), что и второй переключатель (1), увеличивает максимальное количество переключателей (1), соединенных с той же сетью, и воспроизводит функции устройств (2) управления указанного второго переключателя (1) с тем же идентификационным адресом.