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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380040494.X(22)申请日 2013.08.1461/684,546 2012.08.17 US13/795,875 2013.03.12 USB23K 9/10(2006.01)H04W 8/26(2006.01)(71)申请人 伊利诺斯工具制品有限公司地址 美国伊利诺伊州(72)发明人 丹尼尔迪纳 凯西李唐尼(74)专利代理机构 上海脱颖律师事务所 31259代理人 脱颖(54) 发明名称在恶劣环境中用于控制工业装置的无线通信网络电力优化(57) 摘要某些实施例中，一种系统包含主节点设备。该主节点设备包含：通信电路，其。
2、被配置为便于经由长距离通信链路与焊接电源单元进行通信，并便于经由短距离无线通信网络与一个或更多个焊接相关设备进行无线通信。主节点设备还包括配置成管理主节点设备和一个或更多个焊接相关设备的机载电池的电力消耗的控制电路。(30)优先权数据(85)PCT国际申请进入国家阶段日2015.01.30(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2013/055007 2013.08.14(87)PCT国际申请的公布数据WO2014/028661 EN 2014.02.20(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书21页 附图8页(10)申请公布号 。
3、CN 104507623 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104507623 A1/2 页21.一种系统，包括 ：主节点设备，其包括 ：通信电路，配置为适于通过长距离通信链路与焊接电源单元进行通信，并过短距离无线通信网络与一个或更多个焊接相关设备进行无线通信 ；以及配置成管理所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的机载电池的电力消耗的控制电路。2.根据权利要求 1 所述的系统，其中所述控制电路通过同步所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的休眠模式来管理所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的所述机载电池的电力消耗。3.根据权利要求 2 所述的系统，其中所述主。
4、节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的所述休眠模式的定时至少部分地基于与所述主节点设备相关联的所述焊接相关设备的数量、与所述主节点设备相关联的所述焊接相关设备的类型、与所述主节点设备相关联的最关键的焊接相关设备的最大延迟、所述短距离无线通信网络的传输功率足迹以及用以在其中操作所述短距离无线通信网络的最佳通信信道。4.根据权利要求 1 所述的系统，其中所述控制电路将所述短距离无线通信网络的总网络延迟初始设定到所述一个或更多个焊接相关设备的最严格的的网络延迟。5.根据权利要求 4 所述的系统，其中所述控制电路至少部分地基于所述焊接相关设备的关键性程度对所述一个或更多个焊接相关设备中的每个焊接相关。
5、设备确定并设置实际网络延迟，其中对所述一个或更多个焊接相关设备中的每个焊接相关设备的实际网络延迟大于所述短距离无线通信网络的总网络延迟。6.根据权利要求 1 所述的系统，其中所述控制电路配置成对所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的所述机载电池收集电池状态信息以将所收集到的电池状态信息在显示器上进行显示，以及如果所述主节点设备或所述一个或更多个焊接相关设备的电池水平降到阈值以下则提供可视的或可听的警报。7.根据权利要求 1 所述的系统，其中所述一个或更多个焊接相关设备包括焊接送丝器。8.根据权利要求 1 所述的系统，其中所述一个或更多个焊接相关设备包括焊枪。9.根据权利要求 1 所述的。
6、系统，其中所述一个或更多个焊接相关设备包括焊接头盔。10.根据权利要求 1 所述的系统，其中所述一个或更多个焊接相关设备包括焊接悬持控制器。11.根据权利要求 1 所述的系统，其中所述一个或更多个焊接相关设备包括焊接脚踏板。12.根据权利要求 1 所述的系统，其中所述一个或更多个焊接相关设备的焊接相关设备包括所述主节点设备。13.根据权利要求 1 所述的系统，其中所述通信电路包括射频 (RF) 发送器和传感器。14.一种方法，包括 ：经由短距离无线通信网络在一个或更多个焊接相关设备与主节点设备之间进行无线通信 ；经由长距离通信链路在所述主节点设备与焊接电源单元之间进行通信 ；以及权 利 要 求。
7、 书CN 104507623 A2/2 页3管理所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的机载电池的电力消耗。15.根据权利要求 14 所述的方法，其中管理所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的所述机载电池的电力消耗包括同步所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的休眠模式。16.根据权利要求 15 所述的方法，其中所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的休眠模式的定时至少部分地基于与所述主节点设备相关联的焊接相关设备的数量、与所述主节点设备相关联的焊接相关设备的类型、与所述主节点设备相关联的最关键的焊接相关设备的最大延迟、所述短距离无线通信网络的传输功率足迹和用以在其中。
8、操作所述短距离无线通信网络的最佳通信信道。17.根据权利要求 14 所述的方法，包括将所述短距离无线通信网络的总网络延迟初始设定到所述一个或更多个焊接相关设备的最严格的网络延迟。18.根据权利要求 17 所述的方法，包括至少部分地基于所述焊接相关设备的关键性程度对所述一个或更多个焊接相关设备中的每个焊接相关设备确定并设置实际网络延迟，其中对所述一个或更多个焊接相关设备中的每个焊接相关设备的实际网络延迟大于所述短距离无线通信网络的总网络延迟。19.根据权利要求 14 所述的方法，包括 ：对所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的所述机载电池收集电池状态信息 ；将所收集到的电池状态信息在显示。
9、器上进行显示 ；以及如果所述主节点设备或所述一个或更多个焊接相关设备的电池水平降到阈值以下，则提供可视的或可听的警报。20.根据权利要求 14 所述的方法，其中所述短距离无线通信网络包括具有离所述主节点设备约 20-25 英尺的传输范围的无线通信网络，并且其中所述长距离通信链路包括具有从所述主节点设备到所述焊接电源单元约 300 英尺或更长的传输范围的无线通信链路。21.根据权利要求 14 所述的方法，其中所述一个或更多个焊接相关设备包括焊接送丝器、焊枪、焊接头盔、焊接悬持控制器或焊接脚踏板。22.根据权利要求 14 所述的方法，其中所述一个或更多个焊接相关设备的焊接相关设备包括所述主节点设备。
10、。23.一种无线通信网络，包括 ：一个或更多个焊接相关设备，其中所述一个或更多个焊接相关设备包括焊接送丝器、焊枪、焊接头盔、焊接悬持控制器或焊接脚踏板 ；焊接电源单元，其被配置为将来自于电网的功率转换为使用所述一个或更多个焊接相关设备执行焊接操作所用的功率 ；以及主节点设备，其被配置为适于通过短距离无线通信网络在所述一个或更多个焊接相关设备与所述主节点设备之间进行无线通信，以便于通过长距离通信链路在所述主节点设备和所述焊接电源单元之间进行通信，以及管理所述主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的机载电池的电力消耗。权 利 要 求 书CN 104507623 A1/21 页4在恶劣环境中用于控。
11、制工业装置的无线通信网络电力优化0001 相关申请的交叉引用0002 本申请是 2012 年 8 月 17 日提交的、名称为“Wireless Communication Network Power Optimization for Control of Industrial Equipment in Harsh Environments(在恶劣环境中用于控制工业装置的无线通信网络电力优化)”的美国临时专利申请No.61/684，546 的非临时申请，在此以参见方式引入该临时申请的全部内容。背景技术0003 本发明总体涉及在工业装置间的通信，更具体来说是指在恶劣环境中用于控制工业装置的无线通信。
12、网络。0004 焊接相关设备，例如是焊丝送料器、焊枪、焊接头盔、焊接悬持控制器、焊接脚踏板等，通常在远离电源例如焊接电源单元的焊接位置被操作。举例来说，这样的远程焊接位置可以是距离电源高达甚至大于 300 英尺。因此，通常用长的线缆延伸至这些远程焊接位置，而这是非常不方便的。另外，在特定的焊接应用中，如在船只建造应用中，会在任何给定时间在相对狭小区域中使用多个远程焊接位置，由此会加剧延伸线缆至这些远程焊接位置带来的问题。此外，在这样环境中使用无线通信技术有迄今为止被证明存在问题，至少由于噪音考虑 ( 通常会阻碍无线通信 )，安全方面的考虑等。0005 简要说明0006 当参照附图阅读下面的详细。
13、描述时，本发明的这些及其它特征、方面以及优点将更好地被理解，在所有附图中相似的标记表示相似的部件，其中 ：0007 在一个实施例中，系统包含主节点设备。该主节点设备包含通信电路，通信电路配置为适合通过一个长距离通信链路与焊接电源单元进行通信，以及适合通过短距离无线通信网络与一个或更多个焊接相关设备进行无线通信。主节点设备还包括配置成管理主节点设备和所述一个或更多个焊接相关设备的机载电池的电力消耗的控制电路。0008 在另一实施例中，方法包括经由短距离无线通信网络在焊接相关设备与主节点设备之间进行无线通信。该方法还包括经由长距离无线通信链路在主节点设备和焊接电源单元之间进行通信。该方法进一步包括。
14、管理所主节点设备和一个或更多个焊接相关设备的机载电池的电力消耗。0009 在另一实施例中，无线通信网络包括一个或更多个焊接相关设备。一个或更多个焊接相关设备包含焊接送丝器、焊枪、焊接头盔、焊接悬持控制器或焊接脚踏板。该无线通信网络还包含焊接电源单元，其配置为将来自于电网的功率转换为使用一个或更多个焊接相关设备执行焊接操作所用的功率。该无线通信网络进一步包括主节点设备，其配置为便于经由短距离无线通信网络在一个或更多个焊接相关设备和主节点设备之间进行无线通信，便于经由长距离通信链路在主节点设备和焊接电源单元之间进行通信，以及便于管理在主节点设备和一个或更多个焊接相关设备之间的机载电池的电力消耗。附。
15、图说明说 明 书CN 104507623 A2/21 页50010 当参照附图阅读下面的详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面以及优点将更好地被理解，在所有附图中相似的标记表示相似的部件，其中 ：0011 图 1 是根据本发明实施例的可以使用无线通信网络技术的焊接系统的一个实施例示意图 ；0012 图 2 是根据本发明实施例的图 1 的焊接系统的一个实施例的图表性示意图，其中焊接系统的许多焊接装置和附件组成了本地无线网络，其能够与相关联的焊接电源单元通信，该焊接电源单元可以位于远离焊接系统的焊接装置和附件的位置 ；0013 图 3 是根据本发明实施例的包含多个同时操作的焊接系统的焊接应用的一。
16、个实施例的图表性示意图，每个焊接系统具有自己的本地无线网络和相关的焊接支持单元 ；0014 图 4 是根据本发明实施例的焊接系统的示例性通信系统的图表性示意图，该通信系统在该焊接电源单元的后端执行外部通信设备连接 ；0015 图 5 是根据本发明实施例的焊接系统的示例性通信系统的图表性示意图，该通信系统在该焊接电源单元的前端执行外部通信设备连接 ；0016 图 6 是根据本发明实施例的连接于距离延伸型无线路由器的示例性本地无线网络的图表性示意图 ；0017 图7是根据本发明实施例的通过主节点设备和焊接电源单元(或其它任何附属节点 ) 上相应的关联按钮的同时按压，实现主节点设备和焊接电源单元之间。
17、相互关联的图表性示意图 ；0018 图 8 是根据本发明实施例的示例性焊接电源单元、主节点设备和焊接装置 / 附属节点设备的图表性示意图，示出了适于执行本地无线网路操作的每个设备的内部电路 ；以及0019 图9是根据本发明实施例的多个主节点设备和相关联的本地无线网络(如焊接单元 ) 的嵌合型网络拓扑图表性示意图，其能够彼此通信并分享关于彼此能力的信息，由此实现从多个传感器传输传感器数据。具体实施方式0020 回到附图，图 1 是根据本发明实施例的可以使用无线通信网络技术的焊接系统10 的实施例示意图。应当理解，虽然这里描述的焊接系统 10 被具体为气体金属电弧焊接 (GMAW) 系统 10，但。
18、是这里公开的无线通信网络技术也可以用于其他电弧焊接工艺 ( 如FCAW、FCAW-G、GTAW、SAW、SMAW、或类似的电弧焊接工艺 )。更具体来说，如下更详细描述的，用在焊接系统 10 中的所有装置和附件均可配置为相互间无线通信、以及与中央式或分布式焊接控制系统通信。该焊接系统 10 包括焊接电源单元 12，焊接送丝器 14，供气系统 16，以及焊枪 18。该焊接电源单元 12 总体地给该焊接系统 10 和其他各种附件供电，并可以通过焊接线缆20与焊接送丝器14相连接，以及使用具有夹子26的导缆24与工件22相连接。在所示出的实施例中，该焊接送丝器 14 通过焊接线缆 28 与焊枪 18 。
19、相连接，以在焊接系统10 操作期间向焊枪 18 提供焊丝以及电能。在另一实施例中，焊接电源单元 12 可以与焊枪18 相连接以直接向焊枪 18 提供电源。0021 如图 1 所示的实施例，该焊接电源单元 12 总体可以包括功率转换电路，其能够从交流电源 30( 如 ：AC 电网，引擎 / 发电机设备，或其组合 ) 接收输入功率，调节输入功率，并说 明 书CN 104507623 A3/21 页6通过焊接线缆 20 提供 DC 或 AC 输出功率。由此，根据焊接系统 10 的要求，焊接电源单元 12可以向焊接送丝器 14 供电，焊接送丝器 14 又向焊枪 18 供电。终止于夹子 26 的导缆 2。
20、4 将焊接电源单元 12 连接至工件 22 以闭合焊接电源单元 12、工件 22、和焊枪 18 之间的电路。该焊接电源单元12可包含电路元件(如变压器、整流器、开关等)，根据焊接系统10的要求( 例如基于该焊接系统 10 执行的焊接工艺类型等 )，其能够将交流 (AC) 输入功率转换为直流正极输出 (DCEP)，直流阴极 (DCEN) 输出、直流可变极性、或可变均衡 ( 如 ：均衡的或非均衡的 ) 交流输出。0022 如焊接系统 10 所示，其包含可提供保护气体或保护气体混合物给焊枪 18 的供气系统 16。在所示实施例中，供气系统 16 通过气体导管 32 直接与焊枪 18 相连接，气体导管。
21、32 是来自焊接电源单元 12 的焊接线缆 20 的一部分。在其它实施例中，供气系统 16 可换成与焊接送丝器 14 相连接，以及该焊接送丝器 14 可以调节从供气系统 16 到焊枪 18 的气体流量。这里所指的保护气体可以指任何可以提供给电弧和 / 或焊接池的气体或气体混合物，以提供特定的局部气氛 ( 如 ：保护电弧、改进电弧稳定性、限制金属氧化物的形成、改进金属表面湿度、改变焊接沉积物的化学成分等 )。0023 另外，在一些实施例中，其他焊接装置和焊接附件 ( 如 ：焊接相关设备 ) 也可以用在焊接系统 10 中。例如，在大部分的焊接应用中，焊接系统 10 中的操作员会佩戴焊接头盔34。该。
22、焊接头盔 34 提供对焊接系统中操作员的保护，尤其保护操作员的眼睛不受在焊接操作中与焊弧相关的闪光。另外，在一些实施例中，焊接头盔 34 可以给操作员提供关于焊接操作参数的反馈。例如，焊接头盔 34 可以包含内部显示屏，显示屏构造成在焊接操作中显示焊接参数给操作员。另外，在一些实施例中，焊接悬持控制器 36 可用于在焊接送丝器 14和焊枪 18 之间通信。该焊接悬持控制器 36 是可用于远离相关的焊接电源单元 12 和 / 或焊接送丝器 14 的焊接应用的设备，但仍然给远程焊接电源单元 12 和 / 或焊接送丝器 14 提供基本相同的显示器和输入装置。换句话说，当使用相关的远程焊接电源单元 1。
23、2 和 / 或焊接送丝器 14 上的控制面板不可行或不切实际时，焊接悬持控制器 36 可以用作远程控制面板。另一方面，在一些实施例中，脚踏板 38 也可用在焊接系统 10 中。脚踏板 38 可用于调整焊接电源单元 12 和 / 或焊接送丝器 14 的焊接参数。例如，当焊接系统 10 的操作员压下脚踏板 38 时，从焊接送丝器 14 和 / 或焊接电源单元 12 的焊丝送料速度和 / 或焊接电流会被增加。0024 图 1 所示的焊接装置和附件仅是示例性而非限制性的。许多其他类型的焊接装置和附件也可与焊接系统 10 结合使用。如下面更详细描述的，与焊接系统 10 关联使用的所有焊接装置和附件可以被。
24、配置为相互可无线通信，以及与中央式和 / 或分布式焊接控制系统通信。更具体地，本文描述的无线通信网络技术包括智能无线节点和至工业装置的电接口 ( 例如，在图 1 所示的示例性的焊接装置和附件中 )，用于无线地控制和协调与其它工业装置及其之间的命令和数据通信，这样通信网络能够在工业设备之间无缝和安全地交换焊接参数以及作业信息和其他用户数据。这样的无线通信网络技术，使焊接人员或其他工业设备的人员 ( 其在通信原理、射频技术或信息技术领域具有很少经验或没有经验 ) 能够容易地组装和操作包括多个不同装置和附件 ( 例如图 1 所示的焊接装置和附件 ) 的无线通信网络。本文中所描述的无线通信网络技术使得。
25、上述人员可以方便和直观地在作业地点手动组装无线网络，并开始使用这样的无线网络以执行焊接装置和附件的安全和可靠的控制，说 明 书CN 104507623 A4/21 页7以及在焊接车间，或在远离焊接车间的区域与其他各方交换信息。0025 图2是根据本发明实施例的图1中焊接系统10的图表性示意图，所示焊接系统10的许多焊接装置和附件 ( 如 ：焊接送丝器 14、焊枪 18、焊接头盔 34、焊接悬持控制器 36、脚踏板 38 等 ) 形成了本地无线网络 40，其与相关的焊接电源单元 12 通信，焊接电源单元 12可以位于远离焊接系统 10 的焊接装置和附件的位置 ( 如 ：高达甚至大于 300 英尺。
26、 )。更具体来说，焊接系统 10 中的每个焊接装置和附件都可以具体地配置为与主节点设备 42 进行无线通信，主节点设备 42 又与焊接系统 10 的相应焊接电源单元 12 相通信。这样，本地无线网络 40 形成了在主节点设备 42 和焊接系统 10 中的焊接装置和附件 ( 如 ：通过本地无线连接 44) 间的星形配置，且本地无线网络 40 与相应的焊接电源单元 12 通过主节点设备 42无线通信 ( 如 ：通过长距离通信连接 46)，主节点设备 42 作为本地无线网络 40 的网络控制器。如下述内容更详细所述，在一些实施例中，长距离通信连接 46 可以是长距离无线通信连接(如 ：使用无线通信技。
27、术)，如图2所示。但是，在其它实施例中，长距离通信连接46可以是长距离有线通信连接 ( 例如使用有线通信技术 )。实际上，在某些实施例中，主节点设备 42 可以配置为与焊接电源单元 12 以无线模式和有线模式两者 ( 或者两者之一，视操作条件而定 ) 通信。0026 可以理解的是，在任何特定的工业环境，一个以上的焊接系统 10 可彼此间相对近距离使用。例如，在船只建造应用中，具有若干相关的焊接电源单元 12 的若干焊接系统 10可以在任何给定时间用在正在建造的船只上。在这种情况下，可以建立多个本地无线网络40( 例如，每个焊接系统 10 用一个 )。图 3 是具有多个同时操作的焊接系统 10 。
28、的焊接应用48 的实施例的图表性示意图，每个焊接系统 10 具有自己的本地无线网络 40 和相关的焊接电源单元 12。如图 3 所示，一些焊接系统 10 可具有各自的焊接电源单元 12，其位于相应的本地无线网络40的本地无线覆盖区域中(例如，在某些实施方案中在约20-25英尺之内)，然而许多其他焊接系统 10 可以具有它们各自的焊接电源单元 12，其位于相应的本地无线网络 40 的本地无线覆盖区域之外。另外，许多本地无线网络 40 的本地无线覆盖区域会重叠。如下面更详细描述的，本文所指的无线通信网络技术致力于解决这类重叠无线覆盖可能出现的任何问题。0027 图 4 是根据本发明实施例公开的焊接。
29、系统 10 的在电源单元 12 的后端执行外部通信设备连接的示例性通信系统50的图表性示意图，图5是根据本发明实施例公开的焊接系统 10 的在电源单元 12 的前端执行外部通信设备连接的示例性通信系统 50 的图表性示意图。这里所描述的通信系统 50 规定了配置为特定星形结构的本地无线网络 40，由彼此在合理短距离之内的各种焊接装置/附属节点设备52(如 ：焊接送丝器14、焊枪18、焊接头盔34、焊接悬持控制器 36、脚踏板 38 等 ) 和网络控制器 ( 如 ：主节点设备 42) 构成。例如，合理短距离可以是距离主节点设备 42 约 20-25 英尺，在特定的实施例中，可以是距离主节点设备 。
30、42 约 10 英尺至约 50 英尺的范围内、距离主节点设备 42 约 15 英尺至 40 约英尺的范围内、距离主节点设备 42 约 20 英尺到约 30 英尺范围内、或其他适当的范围。本地无线网络 40 的物理尺寸 ( 如 ：无线传输距离 ) 既非必须是固定的，其也并非本地无线网络 40 正确操作的绝对要求条件。举例来说，在特定实施例中，本地无线网络 40 的操作 ( 如 ：无线传输 ) 距离可以是主节点设备 42 的参数，其可通过主节点设备 42 自动调节以提供最优无线通信链路质量。尽管不是固定参数或并非本地无线网络 40 操作的绝对要求条件，但本地无说 明 书CN 104507623 A。
31、5/21 页8线网络 40 的距离 ( 如 ：无线操作距离 ) 越近，则无线通信链路的完整性就会保持得越高。例如，行进更短距离的射频 (RF) 波将总体上保持更高的通信链路完整性。此外，本地无线网络 40 的更短的通信距离甚至会进一步提高本地无线网络 40 的安全性，以及保证其他本地无线网络 40 不会潜在地相互干扰。0028 来自各个装置/附属节点设备52的通信业务被送到主节点设备42，该主节点设备用作路由器和优先次序控制器，并且如图4和5所示，其最终以适当的顺序路由正确的消息并将其发送到它们的最终目的地。更具体地，在某些实施方案中，主节点设备 42 与焊接系统 10 的焊接电源单元 12 。
32、经由作为长距离通信连接 46 的射频 (RF) 通信链路而通信。因此主节点设备可以不使用有线通信而与焊接电源单元 12 通信，焊接电源单元 12 所在位置可以距离主节点设备 42 高达甚至大于 300 英尺。然而，在某些实施方案中，当条件不允许所述主节点设备 42 与相关联的焊接电源单元 12 之间通过长距离通信连接 46 通信时，焊接线缆 20，28( 或专用数字链路连接 ) 可以被用作备用通信信道。0029 在一些实施例中，所用焊接送丝器 14 邻近本地无线网络 40，并远离焊接电源单元12，主节点设备 42 可以连接在图 1 所示的焊接线缆 20 的端部，邻近例如焊接送丝器 14。类似地。
33、，在一些实施例中，所用焊接送丝器 14 远离本地无线网络 40( 如 ：接近焊接电源单元 12)，主节点设备 42 可以连接在如图 1 所示的焊接线缆 28( 或专用数字通信线缆 ) 的端部，邻近例如焊枪 18。如上所述，主节点设备 42 是与本地无线网络 40 相关联的无线设备，并通过其物理位置靠近焊接操作而使得至焊接电源单元 12 的较长距离的链路延伸覆盖或能够覆盖通常被物理障碍物如金属或致密混凝土墙，土墩等阻断的区域。远距离通信连接46( 例如，在某些实施方案中的 RF 通信链路 ) 被认为是与本地无线网络 40 的特殊的链路，这是因为施加在其上的物理限制，如较长的信号传播距离、可能的射。
34、频视线损失、多径效应导致的过度反射，较低的 RF 传输功率等等。0030 由用户组装的本地无线网络 40 将是安全的，只要仅允许具有适当的证书并具有同步“用户目的”信息的装置及附件与本地无线网络 40“关联”。另外，主节点设备 42 被允许仅仅控制一个焊接电源单元12。在某些实施方案中，源于本地无线网络40的控制和通信数据的最终目的地是各个焊接装置 / 附属节点设备 52。举例来说，如图 4 和 5 所示，焊接电源单元 12 允许在本地无线网络 40 的覆盖区域内工作的操作员控制所述焊接电源单元 12，以及从焊接电源单元12读取操作参数(例如，电压和电流设置，接触器开/关状态，等等)。在图 4。
35、 所示的实施例中，焊接电源单元 12 可通过各种硬件接口 ( 例如，焊接电源单元 12 的“后端 ) 提供将数据从本地无线网路 40 传送至因特网 54 上的远程位置 ( 例如，至云存储 )的途径，例如但不限于 ：蜂窝网络通信 56，WiFi 接入 58，有线以太网连接 60( 例如，局域网(LAN)，全球定位系统 (GPS)62，等。0031 本地无线网络 40，通过执行本文中所描述的特殊的安全特征，连接到所谓焊接电源单元 12 的“前端”或将由本地无线网络 40 控制的其它工业装置。访问前端允许完全控制正常的用户界面的闭锁 ( 例如，在焊接电源单元 12 上 ) 和电源，以确保人员安全。控。
36、制原理是，在任一时刻，可以仅有一个与焊接电源单元12相关联的焊接装置和附件(例如，焊接装置 / 附属节点设备 52) 的控制人员。本地无线网络 40 执行几个安全特征，以防止未经授权访问本地无线网络40，从而防止未经授权访问被控设备(例如，焊接电源单元12)的前端。说 明 书CN 104507623 A6/21 页90032 从所述焊接电源单元 12 的前端到焊接电源单元 12 的“后端”( 通过其来进行焊接电源单元 12 的往来通信 ) 的数据传送，并且反之亦然，可以通过专有安全防火墙 ( 例如，在焊接电源单元12之内)来控制，专有安全防火墙被设计为满足设备安全的所有要求并被授权访问本地无线。
37、网络 40 中产生的数据。在焊接电源单元 12 不执行后端连接到外部 ( 公共 ) 网络的情况下 ( 参见例如图 5)，在 ( 例如所述焊接电源单元 12 的 ) 前端提供网关的方法允许访问因特网 54( 例如，访问云存储，或其他中央式和 / 或分布式控制系统 )。这样，在焊接电源单元 12 不具有执行后端连接到互联网 54 所需的硬件和 / 或软件的情况下，一个特殊的网关设备可以被实现，它提供了所述连接。例如，这种类型的连接可以在加密狗型设备 64 中执行，当连接到任何一个或所有的蜂窝网络通信 56、所述 WiFi 接入 58、所述有线以太网连接 60、所述 GPS 62 等时，其可以实现前。
38、端功能和后端功能两者。这样的加密狗型设备 64 可以插入到焊接电源单元 12 上的易于接入的连接器，允许加密狗型设备 64 汲取各种通信链路全时维持所需的功率。有利的是，该领域已有的较旧的焊接电源单元 12 可以改装这样的加密狗型设备64，除了数据访问因特网54之外，还允许它们提供焊接电源单元12的智能控制。也就是说，从焊接电源单元12的无线节点的连接可以内置于焊接电源单元12或支持作为加密狗型装置 64，其可插入在焊接电源单元 12 中形成的某个接入端口连接器。0033 主节点设备 42 是一种设备，其保持与焊接系统 10 的焊接电源单元 12 的较长距离( 例如，高达或甚至超过 300 英。
39、尺长 ) 的通信连接 46，使得两者之间的链路的数据的完整性是比较高的，同时提供故障操作安全模式。主节点设备 42 还控制由各个焊接装置 / 附属节点设备 52 形成的本地无线网络 40，以及保持与这些焊接装置 / 附属节点设备 52 的相对较高的链路服务质量 (LQS)，其中焊接装置 / 附属节点设备 52 已经成功关联于本地无线网络40。在主节点设备 42 和焊接电源单元 12 之间的长距离通信连接 46 可以是 RF 链路或“差分信号”模式的硬线数字通信，例如但不限于 ：RS-485，RS-422，RS-644 等。0034 在某些实施方案中，主节点设备 42 可以在物理上位于图 4 和。
40、 5 所示任何焊接装置/ 附属节点设备 52 的外壳内或其附近。换言之，在某些实施方案中，主节点设备 42 可以在焊接送丝器 14 中、焊枪 18 中、焊接头盔 34 中、焊接悬持控制器 36 中、脚踏板 38 中等被实现。例如，如上所述，焊接送丝器 14 供给各种类型和尺寸的焊丝给焊枪 18，以完成焊接行为。送丝器通常从焊接电源如焊接电源单元 12 获取输入，并产生与通过焊接线缆 ( 例如，图 1 所示的焊接线缆 20，28) 传送的能量对应的焊丝供给速度给焊枪 ( 例如，焊枪 18)。在某些实施方案中，主节点设备 42 的功能可以在焊接送丝器 14 的外壳 ( 例如，壳体 ) 内被实现。0。
41、035 作为另一个实例，如上所述，焊接头盔34是戴在焊接系统10的操作者的头部的设备，并且其为操作人员的眼睛防护紫外(UV)射线和在焊接过程中产生的碎片。焊接头盔34还可以提供数据给操作者(例如，通过使用焊接头盔34内的显示面板或其他指示灯)，该数据涉及焊接电源单元 12 上当前设置的焊接参数，例如电压，电流，接点闭合状态，等等。焊接头盔34还可以发送数据到焊接电源单元12，其中，该数据由操作者产生(例如，通过激活按钮，键盘，以及在焊接头盔 34 上的其他用户界面元素 )。在某些实施方案中，主节点设备42 的功能可在焊接头盔 34 内被实现。0036 作为另外的实例，如上所述，焊接悬持控制器 。
42、36 通常是一个电池供电的手持式设备，其具有图形显示器或 7 段显示器来提供用户界面，以允许操作员观察焊接电源单元说 明 书CN 104507623 A7/21 页1012( 以及在某些实施方案中，焊接送丝器 14) 的设置和焊接参数，以及将命令发送到焊接电源单元 12( 以及在某些实施方案中，焊接送丝器 14)，以实现在各种模式的操作。在某些实施方案中，焊接悬持控制器 36 具有若干控制按钮，允许焊接电源单元 12 的操作员进行控制。另外，来自本地无线网络 40 的各种焊接装置 / 附属节点设备 52 的其它信息可被显示在焊接悬持控制器 36 上，和 / 或从焊接悬持控制器 36 发送给本地。
43、无线网络 40 的其他焊接装置 / 附属节点设备 52。在一些实施例中，主节点设备 42 的功能可在焊接悬持控制器 36中被实现。0037 作为另外的实例，如上所述，脚踏板 38 是位于地板上的设备，它允许焊接系统 10的操作员按下其顶部平台，以将某些对电压、电流、接触器状态等的调节作为信号发送给焊接电源单元 12( 以及在某些实施方案中，焊接送丝器 14)。在某些实施方案中，主节点设备42的功能可以在脚踏板38的主体内被实现。此外，在某些实施方案中，主节点设备42的功能可以在焊枪 18 的主体内被实现。0038 如图 4 和 5 所示，本地无线网络 40 还可以包括多个传感器 66，其在某些。
44、实施方案中可以是电池供电的射频设备，射频设备可以与任何附近的主节点设备 42 进行通信。传感器 66 可以通过主节点设备 42 发送数据，使得数据可被上传到互联网 54。在某些实施方案中，传感器 66 甚至实际上可以不与特定的本地无线网络 40 的操作相关联。换句话说，某些传感器 66 可以不用于控制与其所通信的主节点设备 42 关联的焊接电源单元 12。然而，传感器 66 仍可被允许使用本地无线网络 40 并与任何本地无线网络 40 自由关联，以便允许将其数据有效载荷运送到特定目标(例如，云存储或其他中央式和/或分布式控制系统)。换言之，主节点设备 42 可被用于实现传感器 66 的数据通信。
45、，无论传感器 66 是否是用于焊接操作的焊接系统 10 的一部分，并且不需要任何手动关联装置来加入本地无线网络 40。0039 在使用长距离无线通信连接 46 的一些情况中，主节点设备 42 和焊接电源单元 12之间的受控距离可长于主节点设备 42 的 RF 波 ( 或其它无线信号 ) 可行进的距离而不会有(或有可接受的)完整性损失。因此，在这些情况下，一个距离延伸无线路由器68可以用于桥接主节点设备 42 和相关联的焊接电源单元 12 之间的间隙。图 6 是根据本发明实施例的连接到距离延伸无线路由器 68 的示例性本地无线网络 40 的图表性示意图。距离延伸无线路由器 68 与主节点设备 4。
46、2 的理想距离可以是约 300 英尺，并且如果主节点设备 42 和相关联的焊接电源单元 12 之间的距离明显大于 300 英尺，距离延伸无线路由器 68 可以位于主节点设备 42 和相关联的焊接电源单元 12 之间。0040 在某些实施方案，如在下面更详细描述的，当焊接系统 10 的操作者手持两个靠近的设备 ( 例如，在在大约两英尺之内 )，并同时按下每台设备上的“关联”按钮时，就形成了本地无线网络 40 的主节点设备 42 和各个焊接装置 / 附属节点设备 52 之间的关联。例如，图 7 是根据本发明实施例的通过同时按压在主节点设备 42 和焊接电源单元 12( 或任何其它附属节点)上的相应的关联按钮70而实现相互关联的主节点设备42和焊接电源单元12的图表性示意图。尽管所示为按钮70，但用于手动发起设备关联的任何合适的装置(例如，同步机构 ) 也可以在某些实施例中使用，只要该同步机构充分传达焊接操作者的意愿而将这些设备加入控制和命令网络(例如，本地无线网络40)。各个焊接装置/附属节点设备52还包括用于手动地启动焊接装置 / 附属节点设备 52 与主节点设备 42 的关联的类似装置。因此所述关联过程接受用户意图以形成本地无线网络 40，其一旦形成就将被用于维持网络说 明 书CN 104507623 A。