用于增强的操作和维护的具有诊断、分析和远程配置的电源通信架构的制作方法

用于增强的操作和维护的具有诊断、分析和远程配置的电源通信架构


背景技术：

1.电源（power supply）的可靠运转和维护的容易性可能是关键的，诸如在维持诸如电力、油和气处理、废水和离散制造之类的工业设施的平滑操作中。电源在向分布式控制系统（dcs）和操作设施的可编程逻辑控制器（plc）提供清洁、安全和可靠的dc电力中起关键作用。电源的未知的损坏、故障或正常终结（expiration）可以无意地使控制系统失效，导致意外的停机和操作和输出的随后的损失，以及经济损失。
2.减轻电力损失的典型方式是使用冗余系统，其涉及两个或更多电源和冗余模块。例如，在具有两个电源的实现中，如果两个电源中的一个出故障，则单独剩余的电源仍然可以继续系统的不间断操作。并且，冗余模块可以将损坏的电源与工作系统隔离。
3.然而，这种系统可以出现各种问题。例如，这样的电源中的至少一个可以消耗控制柜内的空间，其中的大部分需要容纳传感器和控制设备以满足工业设施的正在进行的数字变换。此外，如果一个电源出故障，则依赖于较少的电源，并且尤其是依赖于仅一个电源，可以造成工厂停机的增加的风险。此后，可以需要计划外的维护动作来更换故障电源。总之，停机时间可以超过所期望的。此外，现有系统通常不提供理解电源之一的故障的根本原因的方式，并且现有系统可能不被配备成提供信息以促进该理解。例如，电源的可靠操作通常可以由多个因素来确定，诸如稳定的能量源、过载的不存在以及电源在其额定环境温度内操作，但是现有系统可能没有有效地提供这样的信息的方式，并且因此可能不给予用户关于如何改进其电源的整体可靠性的洞察。


技术实现要素：

4.为了解决现有电源系统的至少上述操作问题，本公开涉及用于增强的操作和维护的电源通信架构。
5.在一个方面中，描述了一种系统。该系统包括至少一个电源。系统还包括通信地耦合到至少一个电源的控制系统。系统还包括通信模块。系统还包括至少一个通道（channel），其将至少一个电源连接到通信模块并且被配置成支持根据特定通信协议的通信。通信模块被配置成经由至少一个通道与至少一个电源中的两个或更多电源对接。至少一个电源中的每个电源被配置成经由至少一个通道将与电源相关联的诊断数据传输到通信模块。
6.在另一方面中，描述了一种系统。该系统包括多个电源。系统还包括通信地耦合到多个电源的控制系统。系统还包括通信模块。系统还包括至少一个内集成电路（inter-integrated circuit）（i2c）通道，其将多个电源连接到通信模块。通信模块被配置成经由至少一个i2c通道与多个电源中的两个或更多电源对接。多个电源中的每个电源被配置成经由至少一个i2c通道将与电源相关联的诊断数据传输到通信模块。诊断数据包括实时参数（live parameter）、事件标志、事件计数、最小和最大参数以及预期服务寿命数据中的两个或更多。
7.在另一方面中，描述了一种方法。该方法包括由通信模块的处理器从多个电源中的每个并且通过将多个电源连接到通信模块的多个通道接收由电源的处理器基于来自电源的传感器的传感器数据确定的诊断数据，诊断数据包括（i）电源的实时参数、（ii）指示电源的一个或多个参数在预定义范围之外的事件标志、（iii）事件计数、（iv）最小和最大参数值、以及（v）预期服务寿命数据。方法还包括由通信模块的处理器控制多个电源中的每个以将诊断数据的至少一部分存储在电源的相应非易失性存储部件中。方法还包括由通信模块的处理器并且经由通信模块的显示设备生成和显示一个或多个图形用户接口，一个或多个图形用户接口包括诊断数据的视觉指示并且还包括可选择元素，当可选择元素被选择时，使得通信模块的用户能够改变多个电源中的至少一个的一个或多个操作设置。
8.通过阅读以下详细描述，在适当的情况下参考附图，这些以及其他方面、优势和替代对于本领域普通技术人员将变得清楚。
附图说明
9.图1描绘了根据示例实现的系统。
10.图2描绘了根据示例实现的具有到主机网络（host network）的连接的图1的系统。
11.图3描绘了根据示例实现的具有冗余模块和到主机网络的连接的图1的系统。
12.图4描绘了根据示例实现的支持输出电压的远程改变的图1的系统。
13.图5描绘了根据示例实现的用于远程改变输出电压的图形用户接口。
14.图6描绘了根据示例实现的具有经由使用连接器的免受热交换（hotswapping）的保护的图1的系统的电源和通信模块。
15.图7描绘了根据示例实现的具有经由使用隔离缓冲器的免受热交换的保护的图1的系统的电源和通信模块。
16.图8描绘了根据示例实现的方法的流程图。
具体实施方式
17.本文描述了示例方法和系统。本文使用了词语“示例”、“示例性”和“说明性”意指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例”、描述为“示例性”或描述为“说明性”的任何实施例或特征不一定被解释为相对于其他实施例或特征是优选或有利的。本文描述的示例实施例并不意味着限制。应当容易理解，如本文中一般描述的以及在附图中示出的本公开的方面可以以各种各样的不同配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都被本文明确构思。
18.以下描述涉及用于增强的操作和维护的电源通信架构。更特别地，本文公开了一种装备电源以提供诊断数据的系统，所述诊断数据是诸如剩余服务寿命、电源电压、负载功率、温度和历史数据。系统的通信模块可以被配置成通过至少一个通道从电源接收这种诊断数据并使用该诊断数据来采取特定动作，诸如基于诊断数据警告其他设备采取动作。
19.现在将详细参考各种实施例，在附图中示出了这些实施例的示例。在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开和所描述的实施例的透彻理解。然而，本公开也可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、过程和部件以及电路，以免不必要地使实施例的各方面变得模糊。
20.图1描绘了根据示例实现的系统100。系统100包括电源102、通信模块104、将电源102连接到通信模块104的通道106、以及通信地耦合到电源102的控制系统108。
21.如所示，电源102包括处理器110、存储器112和传感器114。电源102除其他可能的部件之外也可以包括其他部件，诸如发光二极管（led）、开关、磁体（magnetics）、电阻器、电容器、散热器、绝缘体、底盘（chassis）和/或印刷电路板（pcb）。
22.处理器110可以是通用处理器或专用处理器（例如，数字信号处理器、专用集成电路等）。处理器110可以被配置成执行存储在存储器112中并且可执行以执行本文描述的各种操作的指令（例如，包括计算机可执行代码的计算机可读程序指令）（未示出）。作为示例，这样的操作可以包括从传感器114接收诊断数据，将诊断数据记录在存储器112中，以及经由通道106将诊断数据传输到通信模块104。诊断数据可以是或包括与电源102相关联的各种诊断数据，诸如实时参数（例如，除其他可能的信息之外的电压、电流、一个或多个led的状态、电源内部温度、以及输入的类型（即，ac或dc）、事件标志、事件计数、最小和最大参数值、预期剩余服务寿命数据、和/或与上述信息相关联的时间戳。本文后面讨论这种数据的更多详细示例。
23.存储器112可以采取可以由处理器110读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质的形式。计算机可读存储介质可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器（在下文中被称为易失性或非易失性存储部件），诸如寄存器存储器、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）（例如，电可擦除可编程只读存储器（eeprom））、光学、磁性、有机或其他存储器或盘存装置，其可以整体或部分地与处理器110集成。
24.传感器114可以是或包括被配置成监视本文所述的诊断数据（例如，实时参数）的至少一部分的任何传感器，诸如一个或多个温度传感器、一个或多个电流传感器和一个或多个电压传感器。
25.通道106被配置成支持根据特定通信协议的通信，所述特定通信协议诸如内集成电路（i2c）协议、通用异步接收器-发射器（uart）协议或串行外围接口（spi）协议。其他示例协议也是可能的。
26.通信模块104可以采用硬件组件的形式，其包括处理器116、存储器118、输入设备120和显示设备122。在示例中，处理器116和存储器118可以是微控制器的部分。此外，处理器116可以采用与上述处理器110相同或不同的形式，并且存储器118可以采用与上述存储器112相同或不同的形式。例如，存储器118和存储器112可以具有不同的存储容量或存储部件。
27.输入设备120可以采取被配置成接收用户输入的设备的形式，诸如键盘、麦克风或触摸屏。
28.显示设备122可以与输入设备120集成或者可以与输入设备120分离，并且可以采取被配置成向用户显示信息的设备的形式，诸如计算机监视器或触摸屏。
29.通信模块104的处理器116可以被配置成执行存储在存储器118中并且可执行以执行本文描述的各种操作的指令（未示出）。作为示例，这样的操作可以包括（
ⅰ
）生成并向电源102或其他连接的电源传输请求以向通信模块104发送诊断数据，（ii）响应于该请求接收诊断数据（例如，在通道106是i2c通道的情况下，以i2c数据的形式），（iii）将从电源102接收的诊断数据转换为其他通信协议，诸如一个或多个其他工业通信协议，（iv）存储转换的诊
断数据，（v）经由显示设备122托管并输出用户可以用来查看诊断数据的至少一部分的视觉指示并对电源102或其他连接的电源的设置做出改变的图形用户接口（gui）（例如，通信模块104中的嵌入式web服务器gui），以及（vi）向控制系统108传输诊断数据。另外或作为替代，通信模块104可经由在控制系统108中运行的资产管理软件的用户接口（未示出）提供对诊断数据的访问。其他示例操作也是可能的。
30.通信模块104可以被配置有对电源102的存储器112的读和写访问，以及对作为系统100的部分的任何其他电源的读和写访问。如本文稍后将更详细地讨论的，通信模块104可使用此功能性来使得电源102存储诊断数据的至少一部分，以及访问诊断数据并提供诊断数据以用于经由显示设备122进行显示。
31.此外，在示例中，通信模块104还可以包括存储器卡槽（例如，安全数字（sd）卡槽），其被配置成接收外部存储设备并扩展通信模块104的存储器118。
32.在进一步的示例中，通信模块104可以被配置成支持各种不同的协议，这取决于不同的用户/客户要求。例如，通信模块104可以被配置成经由诸如高速可寻址远程换能器（hart）协议之类的工业通信协议来支持油、气、电力和/或其他工业。在替代示例中，通信模块104可以被配置成经由基于以太网的协议支持分立的制造设施或其他设施，基于以太网的协议诸如是以太网/ip、modbus
®
传输控制协议（tcp）、profinet
®
。通过基于以太网的协议的固件设计，通信模块104可以用于对期望的工业协议寻址。其他示例也是可能的。
33.在替代实现中，通信模块104可以集成在电源102内。
34.控制系统108可以是或包括分布式控制系统（dcs）或可编程逻辑控制器（plc），例如可以由电源102和/或其他电源供电，并且可以至少与通信模块104直接或间接通信。在一些示例中，控制系统108可以采取移动手持计算系统的形式，或者可以采取其他形式。控制系统108可以被配置成支持多个不同的通信协议，包括但不限于上述那些。此外，控制系统108可以被配置成从通信模块104接收诊断数据并且响应地执行特定动作，诸如基于电源102和/或其他电源的操作条件警告其他设备采取动作。
35.图2描绘了系统100的示例实现，其中，系统100具有到主机网络124的连接。该连接可以是有线或无线连接。通信模块104可以被配置成通过根据诸如基于以太网的协议之类的一个或多个通信协议与主机网络124对接，作为直接与控制系统108对接的替代。这样，主机网络124可以从通信模块104接收诸如诊断数据之类的信息并且然后将这样的数据或与其相关的指令传输到控制系统108。这种与主机网络124的对接在存在现有以太网网络的工业设施中可以是有利的。
36.在示例中，用户可以使用通信模块104的显示设备122（图2中未示出）和输入设备120（图2中未示出）来在诊断数据被发送到控制系统108之前查看诊断数据，并且可能输入用于通信模块104的指令以将诊断数据发送到控制系统108或主机网络124。这可以帮助用户确保正被传输的诊断数据是如所期望的。
37.尽管在图1和2中没有明确示出其他电源，但是应当理解，系统100可以包括附加电源，每个附加电源以与电源102相同或相似的方式配置并且经由与通道106相同配置的相应通道连接到通信模块104。此外，无论多少电源连接到通信模块104，本文描述的通信模块104都可以被配置成通过相应的通道与两个或更多这样的电源对接，诸如以上述方式和/或如本文稍后讨论的方式。例如，通信模块104可被配置成通过i2c通道与多达32个电源对接。
其他示例也是可能的。
38.图3描绘了系统100的示例实现，其中，系统100包括两个电源102、126以及连接在控制系统108和电源102、126之间的冗余模块128。图3中所示的系统100还具有到主机网络124的连接。电源102和电源126中的每个分别经由相应的通道，即通道106和通道130，连接到通信模块104。通道130可以被配置成促进根据与通道106相同的通信协议（例如，i2c）的电源126和通信模块104之间的通信。冗余模块128可以被配置成在这样的电源被损坏的情况下将电源102或电源126与系统100的其余部分隔离，使得其余的电源可以继续不间断地操作。
39.在示例中，电源102、126可以被配置成对相同的负载赋能（energize），但是也能够对不同的负载赋能。此外，即使通信模块104被示出为具有到主机网络124的连接，但在替代实现中，通信模块104可以直接与控制系统108对接。
40.现在将更详细地描述系统100的附加有利特征。与以上讨论一致，由系统100的每个电源（例如，将被视为系统100的电源的代表的电源102）提供的诊断数据可以帮助确保这样的（一个或多个）电源的可靠操作和维护。
41.在系统100的实时操作期间，本文描述的每个类型的诊断数据可临时存储在存储器112的易失性存储部件中。然而，在电源102关闭时，临时存储在存储器112的易失性存储部件中的诊断数据可以丢失。如下面将讨论的，本文描述的诊断数据的至少一部分可以存储在通信模块104的存储器112的非易失性存储部件中和/或存储器118的非易失性存储部件中，使得其在关闭时不丢失。
42.诊断数据的一个示例类型是实时参数。电源102的处理器110监视并提供其实时参数的能力可以有效地给予用户关于电源102的操作条件的实时信息以及与其相关联的事件信息。如上所述，这种实时参数的示例包括电压输入、电压输出、电流输入、电流输出、一个或多个led的状态、电源内部温度、输入的类型（即，ac或dc）。在一些情况下，实时参数还可以包括通信模块104的环境温度，其可以由电源102的传感器114监测并且经由通信模块104被提供用于显示，因为这样的环境温度可能不受到电源耗散的热的影响。在其他情况下，通信模块104本身可以配备有用于监测环境温度的传感器（未示出）。当实时监视实时参数时，电源102可以将实时参数存储在存储器112的易失性存储部件中。这样，在电源102关闭时，实时参数丢失。
43.诊断数据还可以包括事件标志。事件标志可以指示电源102的一个或多个参数在预定义范围（例如，预期或期望的正常范围）之外，并且可以由此指示系统100的操作的现有中断或可能的即将到来的中断。与这样的事件标志相关联的一个或多个参数可以包括电源102的一个或多个电特性，诸如电流或电压。附加地或作为替代，一个或多个参数可以包括电源102的一个或多个温度特性，诸如电源102的内部温度。此外，在一些情况下，如果电源102与系统100的一个或多个其他部件之间的连接被切断或以其他方式丢失了，则可以确定并存储事件标志。当电源102的传感器114监视一个或多个参数时，处理器110可以检测任何给定参数何时在该参数的相应预定义范围之外并且作为响应存储事件标志。
44.事件标志与实时参数相似，因为它们通常也被存储在存储器112的易失性存储部件中，并且然后，如果电源102被关闭则丢失。电源102的存储器限制可以防止电源102自己存储事件标志。然而，假设电源102连接到通信模块104，电源102可以被配置成将事件标志
发送到通信模块104，通信模块104又被配置成对接收到的事件标志打时间戳并且将事件标志连同相关联的时间戳一起存储在存储器118的非易失性存储部件中。通信模块104还可以将事件标志和相关联的时间戳发送回到电源102，以便电源102然后存储在存储器112的非易失性存储部件中。使通信模块104实时地对事件标志打时间戳而不是电源102可以避免电源102的处理器110上的任何不必要的负担，尽管在替代的实现中，电源102的处理器110可以对事件标志打时间戳，诸如在存在可用于处理器110来实时地存储事件标志的足够的存储器的场景中。
45.在示例中，通信模块104可以被配置成响应于通信模块104确定一个或多个条件已经被满足，将事件标志和时间戳存储在电源102的存储器112的非易失性部件中。作为示例条件，通信模块104可以响应于确定电源102正在关闭而将这样的诊断数据存储在电源102的存储器112的非易失性部件中。在一些情况下，通信模块104可以被配置成仅响应于确定电源102正在关闭而将事件标志和时间戳存储在电源102的存储器112的非易失性部件中，从而不避免中断在正常服务中时由电源102执行的关键操作。为了促进这一点，电源102可以被配置成监视进入电源102的输入电压，并且一旦电源102检测到输入电压降到预定义的阈值水平以下，检测输入电压水平的电源102的电压传感器就可以向处理器110传输即将到来的关闭将发生的信号。并且，处理器110或电压传感器本身也可以向通信模块104传输相同的信号。在其他情况下，通信模块104可以被配置成在正常操作期间也将事件标志和时间戳存储在电源102的存储器112的非易失性部件中。
46.诊断数据还可以包括事件计数，其可以是另一条有利的信息，其可以给予用户关于如何改进系统100和避免计划外的关闭的洞察。为了促进这一点，电源102可以被配置成检测并且在存储器112的非易失性部件中存储标识已经由传感器114捕捉的事件的信息。电源102还可以被配置成对已经由传感器114捕捉的事件的数量进行计数（例如，经由处理器110可执行的计数算法）。在示例中，这样的事件可以包括以上关于事件标志描述的事件——即，电源102的参数在该参数的对应预定义范围之外的事件，诸如异常电压、电流或温度。在其他示例中，这样的事件可以包括电源102已经服务的总时间和/或电源102已经被打开或关闭的总次数。电源102可以在电源102的关闭期间将标识事件的类型以及事件计数的信息存储在存储器112的非易失性存储部件中，以避免在正常服务时中断由电源102执行的关键操作。即，电源102可以检测到发生了关闭并且作为响应，将事件计数存储在存储器112的非易失性存储部件中。在示例中，电源102可以被配置成仅响应于确定电源102正在关闭而这样做。
47.诊断数据还可以包括最小参数值、最大参数值以及记录这种最小和最大值的相关联时间戳。即，电源102可以被配置成记录由传感器114针对每个实时参数检测到的最高和最低值两者。该数据可能是重要的，因为在这些边界操作条件处发生许多电源故障。这还可以使得更容易理解与故障分析期间的推测相反的这种故障的根本原因。
48.另外，日志记录最大值和最小值的时间的时间戳（例如，以毫秒、秒、分钟和/或小时为单位）也由处理器110记录在电源102的存储器112的非易失性存储部件中。替代地，时间戳可由通信模块104记录并被发送回到电源102以被存储。在任一情况下，电源102可以被配置成在电源102的关闭期间将最小参数值、最大参数值和相关联的时间戳存储在存储器112的非易失性存储部件中，以避免中断在正常服务时由电源102执行的关键操作。即，电源
102可以检测到关闭正发生并且作为响应将最小参数值、最大参数值和相关联的时间戳存储在存储器112的非易失性存储部件中。并且，在示例中，电源102可以被配置成仅响应于确定电源102正在关闭而这样做。
49.在一些实现中，通信模块104可以被配置成按时间顺序存储事件标志、最小参数值、最大参数值和相关联的时间戳，使得它们可以被容易地访问和查看。例如，通信模块104可以经由显示设备122提供具有可选择按钮的gui，当选择该可选择按钮时，使得通信模块104从电源102的存储器112的非易失性存储部件下载所记录的诊断数据的至少一部分，诸如所有所记录的事件标志和相关联的时间戳。替代地，通信模块104可从主机网络124接收请求以下载并显示诊断数据或下载诊断数据并将诊断数据发送到别处。例如，打时间戳的事件标记的序列可以帮助用户标识趋势并给予用户对系统100的长期行为的洞察。
50.在一些情况下，存储器112的非易失性存储部件可以被限制并且可以被配置成仅存储多达最大数量的事件标志，诸如50到80个事件（例如，64个事件）。这种存储容量可以通过sd卡或另一外部存储设备来扩展。
51.在一些实现中，通信模块104可以包括与电源102的传感器114的至少一部分类似地配置的传感器。这样，通信模块104可以监视、存储（例如，在存储器118中）其自己的诊断数据，包括上述诊断数据的类型的任何一个或多个示例（例如，与异常电压、电流或温度相关的事件标志，在通信模块104中已经发生的参数的最高值和最低值，以及与事件相关联的各种时间戳）。通过能够监视系统100的电源和通信模块104的诊断数据，可以获得附加的洞察以在避免异常事件、计划外的关闭等中使用。
52.通信模块104可能被默认配置成当电源102和/或通信模块104的某些参数落在预期范围之外时警告用户。但是在一些实现中，通信模块104也可以被配置成使得用户可以覆写（overwrite）任何默认警报并且设置新的警报。为了促进这一点，通信模块104可以接收（例如，经由输入设备120）用户输入，该用户输入标识（i）诊断数据（例如，电源电压或电流，或温度）的一部分、（ii）阈值、以及（iii）通信模块104相对于阈值监测诊断数据的该部分的指令。在警报是针对温度的情况下，用户还可以提供温度的单位（摄氏度或华氏度）。
53.基于该指令，通信模块104然后可以响应于检测到诊断数据的该部分已经落到阈值以下、满足或超过阈值，这取决于阈值的类型和阈值涉及的诊断数据的类型，而输出警报（例如，经由显示设备122或诸如扬声器之类的其他输出设备）。在示例中，这样的警报可以是音频警报、视觉警报、触觉反馈警报或其组合。在其他示例中，警报的输出可以采取通信模块104向控制系统108传输指示警报和什么触发了警报的消息的形式，使得控制系统108可以相应地自动地以校正动作或其他动作进行响应，或者用户可以手动地以这样的动作进行响应。
54.在存在两个或更多电源的实施例中，用户可以设置冗余警报，通信模块104可以响应于通信模块104检测到来自电源的输出电流的和（例如，来自电源102和电源126的输出电流的和）超过电源中的任一个的单独电源输出额定值而输出该冗余警报，从而指示冗余外（out-of-redundancy）条件。控制系统108和/或用户然后可以通过减少电源的负载以将系统100带回到冗余操作来响应该警报。例如，考虑电源102和电源126中的每个具有240瓦特的单独电源额定值（在该情况下，它们的冗余额定值也是240瓦特）并且系统100的总负载是300瓦特的情况。在该情况下，如果电源之一耗尽（die out），则另一电源可以由于电过载
（overstress）而耗尽或由于300瓦特负载大于该剩余电源的240瓦特额定值而禁用自身。因此，通知用户总系统负载是否大于冗余额定值可以是重要的。
55.可以设置和输出的另一个警报是“剩余服务寿命低”警报——即，其中，剩余服务寿命已经下降到特定的预定义阈值以下。在一些示例中，剩余服务寿命可以以百分比的形式表示，尽管在其他情况下，其可以以剩余服务小时的形式来表示，如本文稍后更详细地描述的。
56.实际上，电源102可以基于各种因素来计算其剩余服务寿命，各种因素诸如是电源102的内部温度，其与电源102的电解电容器的温度成正比。替代地，通信模块104可以执行计算。电源102和/或通信模块104因此可以被配置成以由上述因素定义的速率从100%服务寿命倒计数。作为示例计算，剩余服务寿命可以由下面的等式1表示，其中，k是电容器的衰减系数，t是电容器温度，并且r是电源102的当前运行时间。剩余服务寿命（以年为单位）=ꢀꢀꢀꢀꢀ（等式1）。
57.一旦电源102和/或通信模块104已经检测到剩余服务寿命已经下降到特定的预定义阈值（例如，20%）以下，通信模块104就可以输出电源102需要被更换的警报（或者，电源102可以向通信模块104传输警报消息，然后其又输出警报）以便避免计划外关闭。在一些情况下，可能期望将预定义阈值设置得更高，从而有更多时间来响应，因此进一步改进系统100的可靠性。
58.在一些实现中，电源102可以被配置成计算并向通信模块104发送剩余服务小时形式的其剩余服务寿命，特别是使用电解电容器寿命计算，这至少部分地基于（一个或多个）电容器的当前热条件（例如，环境温度和/或最大温度额定值）。因此，用于设置警报的阈值可以是剩余服务寿命小时的阈值数量，其在被触发时可以向用户和/或控制系统108指示需要更换电源102。此外，可以基于关键部分应力（例如，热、电压）来设置警报，以指示故障模式的可能性。
59.设置警报的上述能力可以使用户能够具有适应用户/客户特定的警报设置的灵活性，这可以帮助提升系统100的优化的性能而不牺牲可靠性。
60.在一些实现中，电源102本身可以被配置成在电和热两者方面与其原始默认规范不同地执行。这可以帮助适应用户/客户特定的操作设置，并且可以与上述可配置的警报能力协同工作。为了促进这一点，通信模块104可以接收（例如，经由输入设备120和经由显示设备122提供的gui）标识改变至少一个电源的一个或多个操作设置的第一指令的用户输入。响应于接收到标识第一指令的用户输入，通信模块104可以向电源102传输第二指令以改变一个或多个设置。并且，电源102可以被配置成响应于接收到第二指令而改变一个或多个设置。
61.一个或多个设置的示例包括过电流挂起（pending）（例如，电源102检测到负载正在增加但没有高到足以引起电损坏并且发送负载正在增加但没有高到足以引起电损坏的警报的电流水平）、过电流使能（例如，电源102被配置成禁用其自身以便保护系统100的电流水平）、过温度挂起（例如，电源102输出机柜内部的温度正在升高但没有高到足以引起损坏的警告的温度）、过温度使能（例如，电源102关闭其自身以保护系统100免于来自热过载的损坏的温度）以及输出电压。例如，电源102可以具有默认设置：12 a用于过电流挂起、16 a用于过电流使能、60摄氏度用于过温度挂起、以及70摄氏度用于过温度使能，用户可以将
其中的每个分别降低到10a、12a、40摄氏度、以及50摄氏度。
62.调整电源102的默认设置的能力还可以通过使电源102的保护电路对负载中的非预期故障更快地反应来允许提升的更安全的操作。在上述示例中，例如，降低过电流挂起设置可以较早地警告用户挂起过电流故障。并且，降低过电流使能设置可以以较低、更安全的水平保护电源的输出电压。此外，降低过温度使能和过温度挂起设置可以较早地警告用户和/或控制系统108挂起过温度情况，并且使用户和/或控制系统108能够采取必要的动作来关闭电源102，以防止危害事故（mishap）发生。
63.在并联（paralleling）和负载共享的情况下，调整电源102的输出电压设置的特定能力可以是特别有利的。在典型的并联和负载共享情况下，例如，两个电源之间的负载共享（例如，对于20 a负载）被维持在几乎50:50，以防止任一电源的非预期电流过载。没有手段在没有严格的反复试验的情况下以不同的比分割负载。但是为了实现这一点，可能存在各种挑战。举个例子，50:50共享可以需要大致相同的线长度和计量（gauges）。并且为了修整（trim）电压，可能有必要手动调整电源的输出电压以均匀地匹配它们的电压水平。如果用户期望不同的负载比，诸如例如70:30，则这可能甚至更有挑战性，因为它可能需要多个电压和电流计以及稳定、精确的操作者来仔细地调整电源的输出电压。
64.为了解决这一点并且还为了增加系统100的整体可靠性，系统100可以使能电源的热应力的管理。例如，当一个电源与热的耗散体相邻时，或者当一个电源是旧的并且另一个电源是新的时，可以完成这一点。
65.特别地，图4描绘了支持经由通信模块104（例如，经由通信模块104的嵌入式web服务器gui）的输出电压的远程改变的系统100的实现。除了输出电压之外，系统100的该实现还可以监视和显示共享电流和总负载电流。例如，在图4和图5的示例中，总负载电流132是20 a。
66.图5描绘了根据示例实现的用于远程改变输出电压的gui 134。如所示，gui 134包括第一区136，其中，显示电源102的各种设置。例如，在第一区136中，由通信模块104生成的gui 134包括第一子区138，其中，显示电源102的输出电压，特别是具有高达两个小数（decimal）值的值。第一区136还包括显示电源102的输出电流的第二子区140、显示电源102当前是否并联的指示的第三子区142、以及显示电源102的负载比的第四子区144。第一区136还包括可选择的gui元素146，当用户选择该可选择的gui元素146时，触发gui 134，以使用户能够手动地将电源102的输出电压调整到高达两个小数值。
67.同样，gui 134包括第二区148，其中，显示电源126的各种设置。例如，在第二区148内，由通信模块104生成的gui 134包括第一子区150，其中，显示电源126的输出电压，特别是具有高达两个小数值的值。第二区148还包括显示电源126的输出电流的第二子区152、显示电源126当前是否并联的指示的第三子区154、以及显示电源126的负载比的第四子区156。第二区148还包括可选择的gui元素158，当用户选择该gui元素158时，触发gui 134，以使用户能够手动地将电源126的输出电压调整到高达两个小数值。
68.此外，gui 134包括第三区160，其中，显示总负载电流。
69.通过提供gui 134，系统100为用户提供实时精确地修整电压的能力，同时看到这些改变对每个电源提供的结果电流制造的影响。此外，系统100还可以经由通过远程感测、实时电流监视和输出电压的远程修整使其更简单来促进50:50负载共享。即使存在电源电
子器件、线长度和线计量的变化，通过使用远程用户接口，也可以减小或消除这种变化的负面影响，因此确保实现期望的冗余。
70.系统100的架构还可以有效地促进热交换电源或通信模块104，而不损坏系统100的部件或不中断负载系统的操作。
71.图6描绘了如何保护免受热交换的示例实现——即，经由包括电源102和通信模块104之间的线缆连接器162的系统100。
72.为了理解线缆连接器162的优势，首先考虑使用12伏特svcc来对电源102和通信模块104上的控制电路赋能的情况，并且其中，不存在线缆连接器162。如果连接电源102和通信模块104的线缆被连接或断开，如果接地返回引脚是线缆中具有电接触的最后引脚，则存在12伏特svcc将损坏电源102的控制器164（例如，处理器110和存储器112）的机会。12伏特svcc将具有从电源102、去往通信模块104、经过通信模块104的控制器166（例如，处理器116和存储器118）和通信模块104的降压转换器168）、经过电源102和通信模块104之间的数据线170、并且最后到电源102的控制器的引脚的无阻碍（unimpeded）路径。如果控制器不具有针对12伏特电过载进行保护的能力，则这可以引起对电源102的损坏。
73.因此，线缆连接器162可以帮助确保每当用户将通信模块104连接到电源102时，接地返回引脚将总是电连接的第一个和电断开的最后一个。即，线缆连接器162被配置成使得基于电源102被连接到通信模块104，在电源102和通信模块104之间进行其他电力或信号连接之前，在电源102和通信模块104之间建立接地返回路径。并且，线缆连接器162还被配置成使得基于电源102从通信模块104断开，接地返回路径保持就位，直到所有其他电力或信号连接在电源102和通信模块104之间断开。这可以是由于接地返回路径是线缆连接器162中的金属屏蔽或其他屏蔽，或者由于接地返回路径比头部中的其余引脚长而实现的。
74.图7描绘了如何保护免受热交换的另一示例实现——即，经由包括耦合在电源102和通信模块104之间的隔离缓冲器的对172的系统100。
75.特别地，隔离缓冲器的对172包括耦合到电源102的第一隔离缓冲器174和耦合到通信模块104的第二隔离缓冲器176。此外，隔离缓冲器的对172也彼此耦合。第一隔离缓冲器174可以被配置成隔离电源102和通信模块104之间的电连接，直到连接了电源102的接地返回引脚，并且第二隔离缓冲器176可以被配置成隔离电源102和通信模块104之间的电连接，直到连接了通信模块104的接地返回引脚。
76.只有当通过附加的逻辑使能或禁用隔离缓冲器的对172来满足所有电连接时，隔离缓冲器的对172才可以使安全级连接能够到达电源控制器。如果线缆已经插入到通信模块104中并且将被插入到电源102，则第一隔离缓冲器174可以执行隔离和保护。而如果线缆已经插入电源102中并且将插入到通信模块104，则第二隔离缓冲器176可以执行隔离和保护。实际上，一些缓冲器实现仅响应于检测到所有四个连接都被建立而自动允许电信号通过的逻辑，并且经由可以按照设计者认为合适而被编程的单独逻辑引脚来使能或禁用其他缓冲器。此外，即使接地返回路径还没有连接，12伏特svcc也将不使电源控制器引脚过载，因为隔离缓冲器的对172有效地隔离所有4个电连接，直到接地返回引脚被连接。
77.图8描绘了方法200的流程图。图8中所示的方法200呈现可以与本文描述的系统100或与其部件一起使用的方法的示例。此外，可以使用或配置设备或系统来执行图8中所呈现的逻辑功能。方法200可以包括如框202-206中的一个或多个所示的一个或多个操作、
功能或动作。尽管以顺序次序示出框，但这些框也可并行地执行，和/或以不同于本文所描述的顺序的顺序来执行。而且，基于期望的实现，可以将各个框组合成更少的框、分成附加的框和/或各个框可以被移除。
78.对于本文公开的这个和其他过程和方法，流程图示出了这些示例的一个可能实现的功能性和操作。每个框或每个框的部分可以表示程序代码的模块、区段或部分，其包括可由处理器执行以实现过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或多个指令。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质或数据存储装置上，计算机可读介质或数据存储装置例如诸如是包括盘或硬盘驱动器的存储设备。此外，程序代码可以以机器可读格式编码在计算机可读存储介质上，或者编码在其他非暂时性介质或制品上。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质或存储器，例如，诸如存储数据持续短时间段的计算机可读介质，如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器（ram）。计算机可读介质还可以包括例如诸如辅助或持久长期存储装置之类的非暂时性介质，如只读存储器（rom）、光盘或磁盘、压缩盘只读存储器（cd-rom）。计算机可读介质还可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。例如，计算机可读介质可以被认为是有形计算机可读存储介质。
79.另外，图8中的以及本文所公开的其他过程和方法内的每个框或每个框的部分可以表示被布线以执行该过程中的特定逻辑功能的电路。例如，微控制器单元、专用处理器、模拟控制电路或诸如此类可以用于执行关于方法200所描述的框。如本领域的技术人员将理解的，在本公开的示例的范围内包括了替代实现，其中，可以不按所示或所讨论的顺序来执行功能，包括基本上同时或以相反的顺序，这取决于所涉及的功能性。
80.在框202处，方法200包括由通信模块的处理器从多个电源中的每个并且通过将多个电源连接到通信模块的多个通道，接收基于来自电源的传感器的传感器数据由电源的处理器确定的诊断数据，诊断数据包括（i）电源的实时参数、（ii）指示电源的一个或多个参数在预定义范围之外的事件标志、（iii）事件计数、（iv）最小和最大参数值、以及（v）预期服务寿命数据；在框204处，方法200包括由通信模块的处理器控制多个电源中的每个以将诊断数据的至少一部分存储在电源的相应非易失性存储部件中；以及在框206处，方法200包括由通信模块的处理器并且经由通信模块的显示设备生成和显示一个或多个图形用户接口，该一个或多个图形用户接口包括诊断数据的视觉指示并且还包括可选择元素，当该可选择元素被选择时，使得通信模块的用户能够改变多个电源中的至少一个的一个或多个操作设置。
81.在一些中，方法200可以包括本文描述为由通信模块104的处理器116执行的其他操作中的一个或多个。
82.附图中所示的特定布置不应被视为限制。应当理解，其他实施例可以包括更多或更少的在给定附图中示出的每个元素。此外，可以组合或省略所示元素中的一些。此外，示例实施例可以包括未在图中示出的元素。
83.虽然本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员将是清楚的。本文公开的各个方面和实施例是为了说明的目的并且不旨在限制，真正的范围由以下权利要求书来指示。

技术特征：
1.一种系统，包括：至少一个电源；控制系统，通信地耦合到至少一个电源；通信模块；以及至少一个通道，将至少一个电源连接到通信模块并且被配置成支持根据特定通信协议的通信，其中：通信模块被配置成经由至少一个通道与至少一个电源中的两个或更多电源对接，以及至少一个电源中的每个电源被配置成经由至少一个通道将与电源相关联的诊断数据传输到通信模块。2. 根据权利要求1所述的系统，其中：至少一个电源包括两个或更多电源，以及所述系统还包括连接在至少一个电源中的至少两个电源和控制系统之间的冗余模块。3.根据权利要求1所述的系统，其中，诊断数据包括实时参数、事件标志、事件计数、最小和最大参数值以及预期服务寿命数据中的两个或更多。4.根据权利要求1所述的系统，其中：至少一个电源中的每个电源包括非易失性存储器，诊断数据包括指示电源的一个或多个参数在预定义范围之外的事件标志，一个或多个参数包括电源的电特性或电源的温度特性中的一个或多个，以及通信模块被配置成（i）确定电源正在关闭以及（ii）响应于确定电源正在关闭，使电源将事件标志记录在非易失性存储器中。5.根据权利要求1所述的系统，其中：至少一个电源中的每个电源包括非易失性存储器，诊断数据包括事件计数以及最小和最大参数值，以及电源被配置成（i）确定电源正在关闭以及（ii）响应于确定电源正在关闭，将事件计数以及最小和最大参数值记录在非易失性存储器中。6.根据权利要求1所述的系统，还包括：线缆连接器，连接在至少一个电源中的特定电源与通信模块之间，并且被配置成使得（i）基于特定电源被连接到通信模块，在特定电源与通信模块之间进行其他电力或信号连接之前，在特定电源与通信模块之间建立接地返回路径，以及（ii）基于特定电源与通信模块断开，接地返回路径保持就位，直到特定电源与通信模块之间的所有其他电力或信号连接断开。7.根据权利要求1所述的系统，还包括：隔离缓冲器的对，耦合在至少一个电源中的特定电源与通信模块之间，其中：隔离缓冲器的对包括耦合到特定电源的第一隔离缓冲器和耦合到通信模块的第二隔离缓冲器，第一隔离缓冲器被配置成隔离特定电源和通信模块之间的电连接，直到连接了特定电源的接地返回引脚，以及第二隔离缓冲器被配置成隔离特定电源和通信模块之间的电连接，直到连接了通信模
块的接地返回引脚。8.根据权利要求1所述的系统，其中：通信模块包括显示设备并且被配置成经由显示设备生成和输出包括诊断数据的至少一部分的视觉指示的图形用户接口（gui）。9. 根据权利要求8所述的系统，其中：通信模块包括输入设备，输入设备被配置成接收用户输入，用户输入标识（i）诊断数据的一部分、（ii）阈值、以及（iii）相对于阈值监视诊断数据的部分的指令，以及通信模块被配置成基于指令输出警报。10.根据权利要求1所述的系统，其中：通信模块包括被配置成接收标识改变至少一个电源的一个或多个设置的第一指令的用户输入的输入设备，通信模块被配置成响应于接收到标识第一指令的用户输入，向至少一个电源传输第二指令以改变一个或多个设置，以及至少一个电源被配置成响应于接收到第二指令而改变一个或多个设置。11.根据权利要求10所述的系统，其中：一个或多个设置包括电流输出、过电流挂起或过电流使能中的一个或多个。12.根据权利要求10所述的系统，其中：一个或多个设置包括过温度挂起或过温度使能中的一个或多个。13. 根据权利要求10所述的系统，其中：一个或多个设置包括输出电压，以及通信模块被配置成使输出电压能够被调整到高达第二小数值。14.根据权利要求1所述的系统，其中：特定通信协议是内集成电路（i2c）协议。15.根据权利要求1所述的系统，其中：特定通信协议是通用异步接收器-发射器（uart）协议。16.根据权利要求1所述的系统，其中：特定通信协议是串行外围接口（spi）协议。17.根据权利要求1所述的系统，其中：控制系统包括分布式控制系统或可编程逻辑控制器。18.根据权利要求17所述的系统，其中，通信模块被配置成根据一个或多个通信协议与主机网络对接。19.一种系统，包括：多个电源；控制系统，通信地耦合到多个电源；通信模块；以及至少一个内集成电路（i2c）通道，将多个电源连接到通信模块，其中：通信模块被配置成经由至少一个i2c通道与多个电源中的两个或更多电源对接，多个电源中的每个电源被配置成经由至少一个i2c通道将与电源相关联的诊断数据传
输到通信模块，以及诊断数据包括实时参数、事件标志、事件计数、最小和最大参数值以及预期服务寿命数据中的两个或更多。20.一种方法，包括：由通信模块的处理器从多个电源中的每个并且通过将多个电源连接到通信模块的多个通道接收基于来自电源的传感器的传感器数据由电源的处理器确定的诊断数据，诊断数据包括（i）电源的实时参数、（ii）指示电源的一个或多个参数在预定义范围之外的事件标志、（iii）事件计数、（iv）最小和最大参数值、以及（v）预期服务寿命数据；由通信模块的处理器控制多个电源中的每个以将诊断数据的至少一部分存储在电源的相应非易失性存储部件中；以及由通信模块的处理器并且经由通信模块的显示设备生成和显示一个或多个图形用户接口，一个或多个图形用户接口包括诊断数据的视觉指示并且还包括可选择元素，可选择元素在被选择时使通信模块的用户能够改变多个电源中的至少一个的一个或多个操作设置。

技术总结
用于增强的操作和维护的具有诊断、分析和远程配置的电源通信架构。描述了一种系统。该系统包括至少一个电源、通信地耦合到至少一个电源的控制系统、通信模块、以及将至少一个电源连接到通信模块的至少一个通道。至少一个通道还被配置成支持根据特定通信协议的通信。通信模块被配置成经由至少一个通道与至少一个电源中的两个或更多电源对接，并且至少一个电源中的每个电源被配置成经由至少一个通道将与电源相关联的诊断数据传输到通信模块。与电源相关联的诊断数据传输到通信模块。与电源相关联的诊断数据传输到通信模块。


技术研发人员：N
受保护的技术使用者：艾普顿集团有限责任公司
技术研发日：2022.05.30
技术公布日：2023/7/20