DE19645546A1 - Elektronische Reihenklemme mit integrierter Busschnittstelle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reihenklemme zur Schaltung elektrischer Vorgänge mit den Merkmalen des Hauptanspruches.

Damit elektrische Geräte durch elektronische Steuerungen und Regelungen geschaltet werden können sind Relais oder Leistungshalbleiter notwendig. Beide Bauteile sind hier als äquivalent anzusehen und werden im folgenden nur noch "Schalter" genannt. Es ist bekannt, daß die Steuerung und Regelung von Vorgängen und Prozessen durch sogenannte Speicher- Programmierbare-Steuerungen (SPS), Feldbuscontroller und sonstige Rechner erfolgt. Diese elektronischen Steuerungs- und Regelungseinrichtungen können keine Geräte mit höheren Schaltströmen schalten. Zwischen den Ausgängen der elektronischen Steuerungs- und Regelungseinrichtungen und den Geräten werden Hilfseinrichtungen zum Schalten benötigt. Für jedes zu schaltende Gerät ist eine Hilfseinrichtung notwendig. Als Hilfseinrichtungen kommen elektromechanische Relais in allen bekannten Ausführungen und Leistungshalbleiter in Frage. Elektromagnetische Relais sind durch millionenfache Anwendung mehr als bekannt. Bei den Leistungshalbleitern sind Transistoren oder Thyristoren und ähnliche Rauteile gemeint sowie Verschaltungen von diesen Bauteilen. Diese Schalter können mit den geringen Leistungen der Ausgänge der Steuerungs- und Regelungseinrichtungen betätigt werden. Zur Installation und Verdrahtung in den verschiedensten Bereichen der Technik sind unterschiedliche Bauformen bekannt. Vorzugsweise werden die Schalter in unterschiedlichen Gehäusen auf Tragschienen montiert. Dabei können durchaus mehrere Schalter in einem Gehäuse untergebracht sein. Jeder der Schalter benötigt eine elektrische Hilfsenergie zum Schalten. Deshalb ist jeder Schalter mit einer elektrischen Hilfsspannung, den Signalleitungen zur Retätigung und den Leitungen der zu schaltenden Stromkreise zu verdrahten. Dies gilt auch, wenn mehrere Schalter in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Gehäuse sind so ausgeführt, daß sie die Klemmen zum Anschluß der Schalter enthalten. Für den Anschluß an die oben genannten Steuerungs- und Regelungseinrichtungen werden in der Regel Anordnungen gewählt bei denen mehrere Schalter vorverdrahtet in oder auf einem Gehäuse sind. Weiterhin sind Ausführungen bekannt, bei denen der Schalter in eine Reihenklemme integriert ist.

Für die beschriebene Aufgabenstellung haben viele Hersteller Reihenklemmen entwickelt. Diese Bausteine müssen jedoch parallel derart an die Steuerungen angeschlossen werden, daß jeder Koppelbaustein einzeln mit der Steuerung verdrahtet werden muß. Dies stellt einen erheblichen Aufwand bei der Installation dar.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Rückmeldungen über den Schaltzustand oder andere Größen nicht oder nur über weitere Verkabelungen möglich sind. Als weiterer Nachteil tritt hinzu, daß die Anzahl der Ausgänge bei einer Mehrfachanordnung von Koppelbausteinen in elektronischen Steuerungen und Regelungen zumeist auf 8, 16 oder 32 begrenzt ist. Für einzelne Anwendungen steht somit in der Regel nicht die entsprechende Anzahl von Ausgängen zur Verfügung. Zu viele nicht belegte Reserveausgänge stellen dabei unnötige Kosten dar. Bei Anwendungen mit vielen zu schaltenden Geräten sind mehrere Steuerungen notwendig, nur um die entsprechende Anzahl von Ausgängen zu realisieren.

Die Aufgabe der Erfindung bestand nun darin, die im Stand der Technik bekannten Koppelbausteine zu vereinfachen und gleichzeitig universelle Anschaltsysteme zu ermöglichen.

Dies wird erfindungsgemäß erzielt durch Bereitstellung eines Koppelbausteins mit den Merkmalen des Hauptanspruches.

Seitens der Erfinder wurde gefunden, daß Reihenklemmengehäuse ideal für die flexible Anwendung für zwischen elektronischen Steuerungen und Regelungen sind. In die Reihenklemmengehäuse können Interfacebaustein und Schalter integriert werden. Durch die Anwendung von standardisierten Reihenklemmengehäusen ist eine einfache Verdrahtung durch Brücken möglich. Die Koppelbausteine brauchen nicht mehr einzeln und somit parallel verdrahtet werden. Für die Versorgung mit Hilfsenergie und für die serielle Datenleitung können einfach Brücken eingelegt werden. Dies ermöglicht kürzeste Installationszeiten.

Die Erfindung erlaubt die beliebige Anzahl von Reihenklemmen. Es gibt keine Beschränkung in der Anzahl durch benötigte Anschlußleitungen oder benötigte Adressierung. Für jede Anwendung kann individuell die passende Anzahl von Koppelbausteinen eingesetzt werden. Die Steuerungs- oder Regelungseinrichtung benötigt nur einen seriellen Datenausgang an den die beliebige Anzahl von Koppelbausteinen angeschlossen werden kann. Es ist für die Koppelbausteine also immer nur eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung notwendig.

Erweiterung in der Anzahl der Koppelbausteine ist jederzeit möglich. Es sind einfach weitere Koppelbausteine mit den entsprechenden Brücken zu verbinden. Die Steuerungs- oder Regelungseinrichtung bleiben bei Erweiterungen unverändert.

Eine Änderung in der Zuordnung der Koppelbausteine zu den zu schaltenden Geräten kann ohne Umverdrahtung alleine durch Softwareänderungen in den Steuerungs- oder Regelungseinrichtungen erfolgen. Durch diese Eigenschaft der Erfindung ist ein System ohne weiteren Zusatz aus der Ferne zu warten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung wird automatisch der Schaltzustand des Schalters als Rückmeldung über die serielle Datenverbindung zurückgemeldet. Dadurch kann auch über die Steuerungs- oder Regelungseinrichtungen der Zustand der angeschlossenen Geräte abgefragt werden.

Der Datentransfer über die serielle Datenleitung ist unabhängig von einem der üblichen Feldbussysteme. Dadurch ist der Einsatz mit jedem bekannten System gegeben. Die Erfindung läßt sich in Gehäuse von existierenden Reihenklemmen integrieren. Dadurch wird die Reihenklemme kompatibel zu bestehenden Installationen. Der extrem geringe Leistungsbedarf der Ansteuerung der Schalter macht diese Erfindung besonders geeignet für netzunabhängige Anwendungen oder für Anlagen mit Speicher- Notstromaggregaten. Durch eine einzigartige Seriennummer des Interfacebausteines kann jeder Koppelbaustein identifiziert werden. Neben den Vorteilen zur Ansteuerung (s. o) ist damit die lückenlose Verfolgung im Sinne der Qualitätskontrolle nach ISO900x gewährleistet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung von bekannten Ausführungen einer Reihenklemme auf einer Tragschiene,

Fig. 2 eine Anordnung von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Reihenklemme auf einer Tragschiene, und

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Reihenklemme mit einer schematischen Darstellung der Rauteile.

In Fig. 1 ist eine Anordnung von Reihenklemmen 3 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Reihenklemmen 3 sind auf einer Tragschiene 1 montiert. Weiterhin befinden sich auf der Tragschiene 1 eine Steuerungs- und Regelungseinrichtung 2 und eine Hilfsenergieversorgung 4 für die Reihenklemme 3. Der Anschluß jedes der Reihenklemme 3 an die Steuerungs- und Regelungseinrichtung 2 erfolgt über mindestes eine elektrische Leitung 6. Ebenso ist die Versorgung mit Hilfsenergie über mindestens eine elektrische Leitung 7 realisiert. Über die elektrischen Leitungen 8 sind die zu schaltenden Geräte 5 angeschlossen. Aus der Darstellung ist der Aufwand für die Verdrahtung leicht erkennbar. In Fig. 1 sind nur drei Reihenklemme gezeigt. Die Beschränkungen bezüglich der Anzahl der Ausgänge, der Steuerungs- und Regelungseinrichtungen sowie mehrfache Reihenklemme sind nicht dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von drei erfindungsgemäßen Reihenklemmen 3 auf einer Tragschiene 1. Ebenso sind auf der Tragschiene 1 die Steuerungs- und Regelungseinrichtung 2 und die Versorgung mit Hilfsenergie 4 montiert. Aufgrund der Verwendung von Reihenklemmengehäusen für die Reihenklemme kann die Verdrahtung der Bausteine mit Brücken 9 erfolgen. Der wesentlichste Unterschied zu der Anordnung aus Fig. 1 besteht in der Verbindung zwischen der Steuerungs- und Regelungseinrichtung 2 und den Reihenklemmen 3. Die Verbindung reduziert sich auf die serielle Signalleitung 10. Die Realisierung der Signalleitung kann automatisch durch zwei benachbarte Reihenklemmen 3 entstehen. Denkbar sind auch in die Tragschiene eingelassene Leiter, die über federbelastete Stifte kontaktiert werden. Die Signalleitung kann aber auch wie die Versorgungsleitungen durch eine einsteckbare Brücke realisiert werden.

Fig. 3 zeigt den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Reihenklemme in der Seitenansicht. In dem Reihenklemmengehäuse 11 der Reihenklemme 3 ist eine Einrichtung zur Kontaktierung 12 der nicht dargestellten Signalleitung integriert. Die Kontaktierung 12 stellt einerseits die Verbindung zu benachbarten Reihenklemmen her und zu mindestens einer Steuerungs- und Regelungseinrichtung 2 aus Fig. 2. Andererseits wird intern die Signalleitung durch die Kontaktierung 12 mit dem Interfacebaustein 13 hergestellt. Der Interfacebaustein 13 steuert direkt den Schalter 14 an. Der Schalter 14 kann je nach den Erfordernissen als Öffner, Schließer oder Wechsler ausgebildet sein.

Claims (2)

1. Auf einer Tragschiene angeordnete elektrische Reihenklemme mit Klemmgehäuse und Klemmkörper, sowie mit zumindest einem, einzeln adressierbaren Interfacebaustein, der über eine Datenleitung zur seriellen Datenübertragung mit einem Signalgeber/empfänger verbunden ist und über eine Signalweitergabeleitung mit einem Schalter verbunden ist.

2. Reihenklemmenanordnung von zumindest zwei auf einer Tragschiene angeordneten elektrischen Reihenklemmen mit Klemmgehäuse, Klemmkörper und mit zumindest einem, einzeln adressierbaren Interfacebaustein, die jeweils über eine Signalweitergabeleitung mit einem Schalter verbunden ist, nach Anspruch 1, wobei die Interfacebausteine der einzelnen Reihenklemmen über eine einzelne gemeinsame Datenleitung zur seriellen Datenübertragung mit einem Signalgeber/empfänger verbunden sind.