DE4013815A1 - Steuerschaltung fuer maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für Maschinen mit wenigstens einer Bedieneinheit und einer Mehrzahl von Sensoren und Aktoren, die gruppenweise an dezentrale Kontaktanordnungen angeschlossen sind, die ihrerseits mit der Bedieneinheit verbunden sind.

Bisherige Steuerungssysteme für Maschinen sind in neuerer Technik speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS). Diese bestehen im einfachsten Fall aus einer Stromversorgung, einem Rechner (CPU) und einer Eingangs- und Ausgangsebene für die Verbindung zu Schaltgeräten für die Maschinensteuerung. Diese Geräteteile können zu einer Einheit zusammengefaßt sein. Die einzelnen Kanäle der Ein- und Ausgangsebene werden vorzugsweise zu bestimmten Gruppen zusammengefaßt, z. B. zweiunddreißig Eingangs- oder Ausgangskanäle. Da die Aktoren und Sensoren an vorgegebenen Stellen der Maschine angebracht sein müssen, ergibt sich die Notwendigkeit von vielen langen Leitungen, wenn die Schaltgeräte in konventioneller Schaltschranktechnik zentral im Schaltschrank untergebracht werden.

Es ist auch bekannt, Schaltgeräte dezentral in der Nähe der Sensoren und Aktoren der Maschine unterzubringen und diese Schaltgeräte mit ebenfalls dezentralen Steuerungsein­ richtungen zu steuern. Der Anschluß der Sensoren und Aktoren erfolgt über Klemmen von Verbindungsbausteinen. Die dezentralen Steuerungseinrichtungen sind über eine serielle Datenlei­ tung mit dem zentralen Rechner verbunden. Bei den dezen­ tralen Steuerungsgeräten werden dabei eine bestimmte Anzahl von Ein- und Ausgangskanälen zusammengefaßt, so daß sich die Anzahl der Verbindungsleitungen zum Schaltschrank deutlich verringert, für jede lokale Aufgabenstellung jedoch ist eine neue günstige Kombination von Eingängen und Ausgängen erforderlich.

Bei den bekannten Systemen erfordert das Hinzufügen von Aktoren und/oder Sensoren eine tiefgreifende Änderung des Steuerungssys­ tems, da bei einem zentralen Steuerungssystem eine eigene zu­ sätzliche Leitung gelegt werden und das auf dieser Leitung über­ tragene System auswertbar gemacht werden muß und beim dezentralen System ebenfalls ein ggfs. nicht unerheblicher Verdrahtungsauf­ wand zur dezentralen Steuerungseinrichtung, eine Änderung übli­ cherweise als Steckerleisten ausgebildeter Kontaktanordnungen sowie eine geänderte Zuordnung der von der dezentralen Steu­ erungseinrichtung an den zentralen Rechner übertragenen Signale erforderlich ist.

Ausgehend von einer sich hieraus ergebenden Problemstellung ist die erfindungsgemäße Steuerschaltung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Mehrzahl von Kontaktanord­ nungen zusammen mit einem Koppelbaustein eine Grundeinheit ge­ bildet ist, daß eine Mehrzahl von Kontaktanordnungen der Grund­ einheit gleich aufgebaut ist und mit einem Aktor oder Sensor über ein dem Aktor oder Sensor zugeordnetes, auf eine Kontaktanordnung aufsteckbares Einzelmodul verbunden ist und daß die Kontaktanord­ nungen mit einem lokalen, intelligenten Bauelement in dem Koppelbaustein verbunden sind, das eine Datenübertragung zwi­ schen der Bedieneinheit und dem Grundbaustein über einen Datenbus organisiert.

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ist dezentral ausgebildet, wobei sich in der Maschine dezentrale Grundeinheiten befinden, die jeweils aus einem Koppelbaustein und einer Anzahl von Einzel­ module tragenden Kontaktanordnungen bestehen, wobei die Anzahl der Einzelmodule der Anzahl der in dem zugeordneten Teil der Maschine vorhandenen Aktoren und/oder Sensoren entspricht. Die Einzelmodule leiten die sich aus den Aktoren und/oder Sensoren ergebenden Signale an den Koppelbaustein weiter, der mit einem lokalen intelligenten Bauelement für die Übertragung zu dem Bedienterminal bzw. dessen Rechner, vorzugsweise über einen seriellen Datenbus, sorgt.

Die in den Einzelmodulen enthaltene Verschaltung sorgt für eine einheitliche Belegung der Kontakte der Einzelmodule, so daß die vorzugsweise durch Steckerleisten gebildeten Kontaktanordnungen der Grundeinheit alle oder gruppenweise gleich aufgebaut sein können. Die Anzahl der Kontaktanordnungen der Grundeinheit richtet sich nach der Anzahl der angeschlossenen Aktoren und Sensoren. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß auch die Grundeinheit modular aufgebaut sein kann, d. h. daß zusätzliche Kontaktanordnungen ohne weiteres ansteckbar mit den übrigen Kontaktanordnungen und dem Koppelbaustein verbindbar sein können.

Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform die Einzelmodule Schnellverbindungsmittel zur Verbindung mit den Kontaktanord­ nungen aufweisen, können sie - unabhängig von der Art des angeschlossenen Aktors bzw. Sensors - ohne besondere Überlegung mit einer Kontaktanordnung verbunden werden. Für verschiedene Aktoren bzw. Sensoren ist daher nicht eine fachmännische Installation erforderlich, da die Aktoren oder Sensoren nur auf die Kontaktleisten aufgesteckt werden müssen. Die Kontaktanord­ nungen können alle gleich oder zumindest in Gruppen gleich aufgebaut sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform bilden die Kontaktleisten über spezielle, dafür vorgesehene Kontake einen lokalen Datenbus. In diesem Fall weisen die einzelnen Module zweckmäßigerweise ein eigenes intelligentes Bauelement auf, das die Schnittstelle zu dem lokalen Datenbus bildet.

Die Erfindung soll mit weiteren bevorzugten Ausführungsformen anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bedien­ terminals mit einem zentralen Rechner sowie dezentrale Steuerungseinheiten in einer Maschine,

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf eine Grundeinheit, be­ stehend aus einem Koppelbaustein und neun Einzel­ modulen,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Einzelmoduls.

In Fig. 1 ist schematisch ein Bedienterminal 1 mit einer Tastatur 2 und einem Monitor 3 dargestellt. An das Bedienterminal 1 ist ein Rechner 4 angeschlossen. Bedienterminal 1 und Rechner 4 weisen jeweils eine Schnittstelle zu einem seriellen Datenbus 5 auf, der eine Datenverbindung zu dezentralen Grundeinheiten 6 in einer Maschine 7 herstellt. An die Grundeinheiten 6 sind (nicht dargestellte) Aktoren und/oder Sensoren angeschlossen, von denen die Sensoren Einstell- oder Zustandsdaten der Maschine feststel­ len und die Aktoren diese Einstell- oder Zustandsdaten der Maschine verändern können.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Grundeinheit 6 in einer Ansicht von oben, also auf die Haupt-Kontaktseite der Grundeinheit 6.

Die Grundeinheit 6 besteht aus einem Koppelbaustein 8 sowie im dargestellten Ausführungsbeispiel aus neun Steckerleisten 8′ als Kontaktanordnungen. Der Koppelbaustein 8 stellt eine Verbindung zu dem seriellen Datenbus 5 über Eingangsklemmen 10 und Ausgangsklemmen 11 her.

Ferner weist der Koppelbaustein 8 Spannungsversorgungsklemmen 12, 13 für 24 V bzw. 5 V auf.

Einzelmodule 9 sind steckbar mit angedeuteten Arretierungsnasen 14 mit der Grundeinheit 8 verbunden und weisen an ihren Unter­ seiten Kontakte 15 auf. Die Kontaktbelegung ist für jedes Ein­ zelmodul 9 gleich, wobei die mit den Sensoren verbundenen Ein­ zelmodule 9 belegte Eingangsklemmen für den Datenbus 5 und die mit den Aktoren verbundenen Einzelmodule 9 Ausgangsklemmen für den Datenbus 5 aufweisen.

Fig. 3 verdeutlicht einen beispielhaften Aufbau eines Einzel­ moduls 9. Es besteht aus einem Gehäuse mit zwei nach unten ragenden Rastnasen 16, mit denen das Einzelmodul 9 steckbar arretierbar ist. Durch die Arretierung kontaktieren die Kontakte 15 mit entsprechenden Kontaktklemmen der Steckerleisten 8′.

Mit den Kontakten 15 ist eine Vorschaltung des Einzelmoduls 9, beispielsweise eine Schaltelektronik, verbunden. Auf der Oberseite des Gehäuses angeordnete Klemmen 18 dienen zur Verbindung des zugeordneten Aktors oder Sensors mit dem Einzel­ modul 9. Die Vorschaltung 17 kann in einfachen Fällen eine bloße Signalverteilung auf die Kontakte 15 bewirken, in anderen Fällen auch Bauelemente, wie Schwellwertschalter, oder auch Prozessoren o. ä. beinhalten.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Aufbau einer dezentra­ len Steuerung mit Hilfe der Einzelmodule 9 und der Grundeinheiten 6 für verschiedene Maschinen 7 in vielfältigster Form möglich ist, ohne daß hierfür Änderungen des Koppelbausteins 8 und der Einzelmodule 9 erforderlich wären. Zum Einsatz können dabei Ein­ zelmodule 9 kommen, die Analogklemmen, Zählerklemmen o. ä. auf­ weisen. Darüberhinaus können die Einzelmodule 9 Eingangs- und Ausgangs- sowie Stromversorgungskontakte, ggfs. für verschiedene Spannungen, aufweisen. Darüberhinaus können die Einzel­ module 9 mit Statusleitungen für Fehlererkennung o. ä. versehen sein und untereinander über ausgewählte Kontakte 15 einen lokalen Datenbus bilden. Die Vorschaltung 17 belegt einheitlich, bestimmte Kontakte 15 mit Eingangs- bzw. Ausgangssignalen der Sensoren bzw. Aktoren, so daß die zugehörigen Kontaktklemmen der Steckerleisten 8′ mit entsprechenden Anschlüssen des lokalen intelligenten Bauelementes im Koppelbaustein 8 vorverdrahtet sein können. Das lokale intelligente Bauelement kann ein Prozessor, ein ASIC-Baustein o. ä. sowie eine Kombination solcher Elemente sein.

Die Klemmen 18 der Einzelmodule 9 mit LEDs zur Statusanzeige versehen sein, so daß an der dezentralen Steuerung der jeweilige Status des zugehörigen Sensors/Aktors erkennbar ist. Ferner ist es möglich, die verschiedenen Klemmenarten zu markieren, um im Servicefall erkennen zu können, welcher Art das eingesetzte Einzelmodul 8 ist und ob die betreffenden Klemmen Analog- Zählerklemmen usw. sind.

Claims (8)

1. Steuerschaltung für Maschinen (7) mit wenigstens einer Bedieneinheit (1) und einer Mehrzahl von Sensoren und Aktoren, die gruppenweise an dezentrale Kontaktanord­ nungen (8′) angeschlossen sind, die ihrerseits mit der Bedieneinheit (1) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Mehrzahl von Kontaktanordnungen (8′) zusammen mit einem Koppelbaustein (8) eine Grundeinheit (6) gebildet ist, daß eine Mehrzahl von Kontaktanordnungen (8′) der Grundeinheit (6) gleich aufgebaut ist und mit einem Aktor oder Sensor über ein dem Aktor oder Sensor zugeordnetes, auf eine Kontaktanordnung (8′) aufsteckbares Einzelmodul (9) verbunden ist und daß die Kontaktanordnungen (8′) mit einem lokalen, intelligenten Bauelement in dem Koppelbaustein (8) verbunden sind, das eine Datenübertragung zwischen der Bedieneinheit (1) und dem Grundbaustein (6) über einen Datenbus (5) organisiert.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmodule (9) Schnellverbindungsmittel (14, 16) zur Verbindung mit den Kontaktanordnungen (8′) der Grundein­ heit (6) aufweisen.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Schnellverbindungsmittel (14, 16) durch Rastmittel gebildet sind.

4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmodule (9) einer Grundein­ heit (6) durch einen lokalen Datenbus miteinander verbunden sind.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der lokale Datenbus über die Steckerleiste gebildet ist.

6. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenbus zwischen der Bedienein­ heit (1) und der Grundeinheit (6) ein serieller Daten­ bus (5) ist.

7. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmodule (9) mit einem Anzeige­ element zur optischen Statusanzeige verbunden sind.

8. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmodule (9) eine zur Verbindung der Aktoren oder Sensoren mit dem Koppelbaustein (8) geeignete Schaltung enthalten.