DE60123984T2 - Modulares verbindungssystem für ethernet-anwendungen im industriellen sektor - Google Patents

Modulares verbindungssystem für ethernet-anwendungen im industriellen sektor Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein modulares Verbindungssystem für Ethernet-Anwendungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Bekannte Verbindungssysteme für Ethernet-Anwendungen sind zum Teil ungeeignet für industrielle Anwendungen. Diese Systeme können modular in bezug auf die Anzahl der Anschlüsse konfiguriert sein, können auf einer Schiene angeordnet werden und haben normalerweise Ausgänge, wie zum Beispiel RJ45-Buchsen, zur Verbindung mit entsprechenden Steckern. Diese Systeme entsprechen jedoch häufig nicht den elektromechanischen und Flexibilitätsanforderungen der Industrie.
  • US-A-5641313 beschreibt Ein-/Ausgabemodule für einen Datenbus, die auf einer Tragschiene nebeneinander angeordnet werden können. Jedes Modul hat einen Kontaktblock mit verschiedenen Verbindungsebenen mit Kontaktpunkten für die parallele Leitungsführung eines Busempfängers pro Verbindungsebene. Die Eingabe/Ausgabemodule können in den Basiskontaktblock eingesteckt werden und verbinden dadurch den Bus-Teilnehmer mit der seriellen Datenbusleitung. Die Verbindung der Stromversorgungs- und der Datenbusleitungen zwischen den angrenzenden Modulen erfolgt durch separate und steckbare Überbrückungsstücke.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein modulares Verbindungssystem für den industriellen Sektor bereitzustellen, das die Anforderungen der Industrie in bezug auf den elektromechanische Aufbau und die Flexibilität erfüllt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein modulares Verbindungssystem für Ethernet-Anwendungen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Nebenansprüchen spezifiziert.
  • Das modulare System umfaßt aktive Netzwerkkomponenten zur Verwendung im industriellen Bereich in Nähe der Produktionsmaschinen. Im Gegensatz zum Gebrauch im herkömmlichen Büro- oder Gebäudebereich sind die Anforderungen an die elektromechanische Struktur und die Flexibilität bei der Planung der Netzwerkstruktur verschieden, trotz identischer elektrischer und logischer Funktionen. Im industriellen Bereich muß die Netzwerkstruktur an die verschiedenen Fertigungsverfahren angepaßt werden. Im Gegensatz zum Bürobereich ist die Anzahl von Verbindungsanschlüssen pro Datenverteilungsvorrichtung oder aktiven Komponenten, zum Beispiel ein Schalter oder ein Verbinder, wahrscheinlich kleiner.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben, wobei diese folgendes zeigen:
  • 1 ist eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines erfindungsgemäßen elektronischen Moduls.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht des elektronischen Moduls aus 1.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht von zwei elektronischen Modulen mit einer Vielzahl von angebrachten Verbindungsmodulen.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines vollständig montierten erfindungsgemäßen modularen Verbindungssystems.
  • Die Erfindung wird nachstehend zunächst mit Bezug auf 1 ausführlicher beschrieben. Das elektronische Modul 1 besteht aus einer gedruckten Leiterplatte 2, einem unteren Gehäuse 3 und einem oberen Gehäuse 4. Eine Datenverteilungsvorrichtung, zum Beispiel ein Verteiler oder ein Schalter, befindet sich auf der gedruckten Leiterplatte 2. Eine Vielzahl von Verbindungen 5, hier sind es vier Verbinder, die als universelle Einbauplätze 6 ausgeführt sind, sind ebenfalls auf der gedruckten Leiterplatte 2 vorgesehen. Die vier Verbindungen 5 sind jeweils ein entsprechender Netzwerkanschluß, der mit der Datenverteilungsvorrichtung dementspechend verbundenen ist. Die gedruckte Leiterplatte 2 hat eine entsprechende Stromversorgungsverbindung 7, 8 an gegenüberliegenden Seiten und Steckverbinder 9, 10 für die Datenbusleitung an gegenüberliegenden Seiten. Die Steckverbinder 9, 10 sind zueinander komplementär, wie auch die Verbinder 7, 8 zueinander komplementär sind. Dies ist so, damit eine Vielzahl von elektronischen Modulen seitlich bündig angeordnet und miteinander verbunden werden können. Das untere Gehäuse 3 hat eine Aussparung 11 in seinem Boden. Diese Aussparung 11 dient zur Aufnahme einer Befestigungsschiene, zum Beispiel eine Hutschiene, auf der das elektronische Modul 1 angeordnet werden kann. In den Seitenwänden des unteren Gehäuses 3 sind außerdem Öffnungen 12, 13 vorgesehen. Während die Öffnungen 12 dazu dienen, die Stromversorgungsverbindungen 7, 8 aufzunehmen, sind die Öffnungen 13 für die Aufnahme der Steckverbinder 9, 10 für den Datenbus geeignet. Das obere Gehäuse 4 hat in seinem vorderen Bereich vier universelle Einbauplätze 6 für jede Verbindung 5. Im hinteren Bereich können verschiedene Anzeigen 15 vorhanden sein. Die universellen Einbauplätze 6 haben jeweils eine codierte Paßöffnung 14.
  • 2 zeigt ein vollständig montiertes elektronisches Modul 1. Die vier universellen Einbauplätze 6 mit der codierten Paßöffnung 14 sind im vorderen Bereich des Moduls 1 angeordnet. Die Stromversorgungsverbindungen 7 und der Steckverbinder für den Datenbus 9 befinden sich an der Seite des Moduls 1. Im hinteren Bereich des Moduls 1 sind Anzeigen 15 vorgesehen. Die universellen Einbauplätze 6 der vier Verbindungen 5 haben eine Vielzahl von Kontakten 16, die in Abhängigkeit von der Ausführung des Verbindungsmoduls verwendet werden.
  • 3 zeigt zwei elektronische Module 1, 1', die auf einer Hutschiene 17 bündig angeordnet sind. Sie können entlang der Hutschiene bewegt werden, um die Datenbus-Steckverbinder 9 und die Stromversorgungsverbinder 7 auf den benachbarten Modulen in Eingriff treten zu lassen. Vier Verbindungsmodule 18, 19, 20, 21 sind bereits auf dem linken elektronischen Modul 1 eingerastet, und lediglich ein Verbindungsmodul 22 ist auf dem rechten elektronischen Modul 1' eingerastet. Bei Bedarf können noch drei weitere Verbindungsmodule 22 von oben in den entsprechenden Einbauplätzen 6' plaziert werden.
  • Die Verbindungsmodule 18, 19, 21 unterscheiden sich voneinander. Das Modul 21 ist ein optisches Modul, das eine aktive Komponente zum Umwandeln des optischen Signals in ein elektrisches Signal hat. Die Verbindungsmodule 18 bis 20 sind Module, die einen modularen Klinkensteckverbinder haben und für die Aufnahme eines RJ45-Steckverbinders geeignet sind. Das Modul 18 unterscheidet sich insofern von den Modulen 19 und 20, als es zusätzlich eine Verbindung für die Einspeisung des Versorgungsstroms hat.
  • Die Module 22 sind identisch aufgebaut. Sie sind Schnellverbindungsmodule, die einen Klappdeckel 23 und einen Schneidklemmkontakt 24 zur Kontaktherstellung mit dem Leiter eines Kabels haben. Eine Kabel-Zugentlastungsvorrichtung 25 ist auch vorgesehen. Diese Module können zum Verbinden von verschiedenen Kabeln ausgeführt sein.
  • Es können jeweils verschiedene physische Ausführungen von Kabeln in Abhängigkeit von der Anwendung verwendet werden. Das System ist in Abhängigkeit vom gewählten Modul sowohl für Kupfer- als auch für faseroptische Kabel geeignet. Eine Vielzahl von Verbindungsmodulen kann mit jedem elektronischen Modul verbunden werden. Diese Verbindungsmodule können an den Verbindungen der elektronischen Module angebracht und dort mechanisch befestigt werden, um eine elektrische Verbindung zu einem optischen oder einem beliebigen elektrischen Kabel herzustellen.
  • Eine Vielzahl von elektronischen Modulen können bündig an einem System angeordnet werden. Somit ist es zum Beispiel möglich, Sternverteiler mit wahlweise 4, 8, 12 und so weiter Verbindungen herzustellen.
  • Jedes elektronische Modul hat einen universellen Einbauplatz pro Verbindung. In Abhängigkeit vom verwendeten Verbindungsmodul stellt dieses eine Verbindung zu besonderen Kontakten des Einbauplatzes her.
  • Es ist ein Vorteil bei der Unterscheidung zwischen den funktionsspezifischen Verbindungsmodulen, daß eine Codierung der Verbindungen oder der Einbauplätze und der Verbindungsmodule bereitgestellt wird.
  • Es ist auch vorteilhaft, die elektronischen Module mit einer Abschirmung zu versehen. Dies kann durch ein beschichtetes Kunststoffgehäuse, durch ein Metallgehäuse oder durch Abschirmplatten bewirkt werden.
  • Jedes elektronische Modul kann mittels einer Vielzahl von Verbindungsmodulen kontaktiert werden. Die Verbindungsmodule können hier besonders vorteilhaft auf dem elektrischen Modul einrasten. Die Verbindungsmodule können sehr unterschiedlich ausgeführt sein.
  • Rein passive Verbindungsmodule sind ebenfalls möglich, die zum Beispiel einen RJ45-Buchsenausgang zum Aufnehmen eines entsprechenden Steckers haben, der mit dem Kabel verbunden ist. Es ist auch möglich, Verbindungsmodule zum direkten Aufklemmen von Installationskabeln bereitzustellen, zum Beispiel Schneidklemmkontakte. Es kann Verbindungsmodule dieser Art für verschiedene Kabelarten geben. Eine integrierte Abschirmhaube und eine Zugentlastungsvorrichtung kann auch in dem Prozeß vorgesehen werden.
  • Es sind aber auch aktive Verbindungsmodule im Schutzbereich der Erfindung enthalten. Ein optischer Senderempfänger mit einer MTRJ-Verbindung, an der eine optische Faser angebracht werden kann, kann sich darin befinden. Hier kann es insofern noch Alternativen geben, als Multimoden-, Einmoden- oder auch Kunststoffasern angebracht werden können.
  • Eine Erweiterung des modularen Verbindungssystems ist zum Beispiel mit speziellen Modulen möglich. Es ist vorteilhaft, daß die Stromversorgung in einem speziellen Modul bündig an den elektronischen Modulen angeordnet werden kann.
  • Es ist auch vorteilhaft, spezielle Module mit Komponenten mit Diagnosefunktionen oder Netzverwaltungsfunktionen bereitzustellen. Bündig ansetzbare spezielle Module, zum Beispiel ISDN-Router, Koppler für andere Netzwerke und so weiter, können ebenfalls vorhanden sein.
  • Es ist auch vorteilhaft, spezielle Verbindungsmodule, zum Beispiel Medienumsetzer für spezielle Übertragungsmedien, vorzusehen.

Claims (16)

  1. Modulares Verbindungssystem für Ethernet-Anwendungen im industriellen Sektor, wobei das System elektronische Module (1) umfaßt, die jeweils auf einer Tragschiene (17) angeordnet werden können und die jeweils mindestens eine Datenverteilungsvorrichtung haben, wobei jedes elektronische Modul (1) mit einem benachbarten elektronischen Modul (1) auf der Tragschiene (17) durch einen Datenbus (9) und eine Stromversorgungsverbindung (7) elektrisch verbindbar ist und jedes elektronische Modul (1) eine Vielzahl von Verbindungen (5) hat, die mit universellen Einbauplätzen (6) zur Aufnahme von Modulen (18 bis 22), die mechanisch daran befestigbar sind, in Kommunikationsverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Modul (1) mindestens ein Verbindungsmodul (18 bis 22) in einem universellen Einbauplatz (6) aufnimmt, um eine elektrische Verbindung zwischen optischen oder elektrischen Kabeln und den Verbindungen (5) herzustellen, wodurch die Kabel direkt mit dem Verbindungsmodul verbunden sind.
  2. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Modul (1) eine gedruckte Leiterplatte umfaßt und die Datenverteilungsvorrichtungen dieses elektronischen Moduls (1) sich auf dieser gedruckten Leiterplatte befinden.
  3. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Leiterplatte auf entgegengesetzten Seiten der gedruckten Leiterplatte komplementäre Stromversorgungsverbinder (7, 8) und komplementäre Steckverbinder (9, 10) für die Datenbusleitung hat, damit die Module (1, 1') auf der Tragschiene (17) seitlich bündig angeordnet und dadurch miteinander verbunden werden können.
  4. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der elektronischen Module einen Sternverteiler hat.
  5. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der elektronischen Module einen selektiven Datenverteilungsschalter hat.
  6. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein spezielles Modul bereitgestellt wird, das auf der Tragschiene (17) plaziert werden kann und an den elektronischen Modulen bündig angeordnet werden kann.
  7. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das spezielle Modul für die Stromversorgung der Module verwendet wird.
  8. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das spezielle Modul Komponenten mit Diagnosefunktionen hat.
  9. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das spezielle Modul Komponenten mit Netzverwaltungsfunktionen hat.
  10. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Modul, abgesehen von der Datenverteilungsvorrichtung, auch Komponenten mit Diagnose- und/oder Netzverwaltungsfunktionen hat.
  11. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen und die Verbindungsmodule einen Codierschlüssel (14) haben.
  12. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsmodul (18) eine Abschirmung hat.
  13. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsmodul (18, 19, 20) eine Buchse für einen RJ45-Steckverbinder hat.
  14. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsmodul (22) Schneidklemmkontakte (24) für die schnelle Kontaktierung mit einem Kabel hat.
  15. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsmodul (21) mit einem optischen Kabel verbunden werden kann.
  16. Modulares Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verbindung (5) genau einen universellen Einbauplatz (6) hat.
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