WO1997041715A1 - Modulares, baugruppenweise erweiterbares peripheriegerät mit selbsttragendem aufbau - Google Patents

Modulares, baugruppenweise erweiterbares peripheriegerät mit selbsttragendem aufbau Download PDF

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WO1997041715A1
WO1997041715A1 PCT/DE1997/000751 DE9700751W WO9741715A1 WO 1997041715 A1 WO1997041715 A1 WO 1997041715A1 DE 9700751 W DE9700751 W DE 9700751W WO 9741715 A1 WO9741715 A1 WO 9741715A1
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WO
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module
emu
bmu
peripheral device
emo
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PCT/DE1997/000751
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Martin Bergmann
Heribert Rester
Reinhard Schirbl
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H05K7/1468—Mechanical features of input/output (I/O) modules
    • H05K7/1472—Bus coupling modules, e.g. bus distribution modules
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H05K7/1475—Bus assemblies for establishing communication between PLC modules
    • H05K7/1478—Bus assemblies for establishing communication between PLC modules including a segmented bus

Definitions

  • Peripherals of the type described above are well known in the art.
  • Siemens AG supplies the ET200U modular peripheral device.
  • sensors and actuators are connected directly to the central automation device.
  • the processing and implementation of the process signals - the interaction with sensors and actuators - takes place directly on site, that is, spatially assigned to the process or the sub-process.
  • the connection between the peripheral device and the central automation device is usually made via a fieldbus and thus via a single connection.
  • Peripheral devices which are modularly expandable with a high protection class are not known. Furthermore, no modularly expandable peripheral devices are known in the prior art, in which the necessary electrically conductive connections between the individual modules can be made without additional contact means, such as, for example, Result in plugs or cables during expansion.
  • the object of the invention is to provide a peripheral device for controlling and / or monitoring a technical process which can be modularly expanded in modules.
  • the peripheral device is characterized in that the modular structure is self-supporting. This is achieved through the form-fitting, releasable connection of the module lower parts.
  • the peripheral device is characterized in that each module upper part is depending ⁇ wells attached only to the corresponding module base with at least one fastening means and that the actuation of the fastening means duluntermaschine by other module upper parts or Mo ⁇ not obstructed.
  • FIG. 1 shows a modular peripheral device that can be expanded in modules, in the assembled state
  • FIG. 2 shows a modular peripheral device that can be expanded in modules in the partial exploded view
  • FIG. 3 shows a plan view of modular sub-parts lined up
  • FIG. 4 shows a section through the peripheral device along the
  • Section line IV and FIG. 5 shows a section through the peripheral device along section line V.
  • the basic module BM consists of a basic module lower part BMU and a basic module upper part BMO.
  • the EM expansion module consists of an EMU expansion module lower section and an EMO expansion module upper section.
  • the base module lower part BMU and extension module lower part EMU have a stackable profile, so that the base module lower part BMU and the extension module lower part EMU or the extension module lower part EMU and a further extension lower part EMU can be form-fit.
  • a step profile is used.
  • FIG. 2 shows the peripheral device PG in a partial explosion, the module lower parts BMU, EMU already being strung together.
  • the module bottom parts BMU, EMU are arranged in a precisely fitting manner, since the module bottom parts BMU, EMU work together Form-fit receptacles 1 and form-locking elements (not shown), for example dovetail and dovetail receptacle 1, are guided.
  • the form-fitting connection of the module lower parts BMU, EMU means that the modular peripheral device PG is self-supporting.
  • the sealing system is designed as a tongue and groove combination in the exemplary embodiment.
  • the tongue of the upper part of the module BMO, EMO engages in the groove N of the lower part of the module BMU, EMU.
  • the seal is foamed into the groove N of the lower part of the module BMU, EMU with closed pores.
  • Both the individual modules BM, EM and the expandable peripheral device PG thus meet the criteria of protection class IP65 according to DIN IEC 529.
  • the module lower parts BMU, EMU are usually fastened on a support surface, for this purpose the module lower parts BMU, EMU have holes 2 into which fastening means, such as e.g.
  • the BMU, EMU module lower parts can be individually fixed to the support surface using the fasteners.
  • the BMU and EMU module lower parts which are lined up next to one another, are fastened to one another by screwing or using fastening means with the same effect.
  • the module lower parts BMU, EMU have holes 3, 3 'into which, for example, screws can be inserted.
  • the attachment of the juxtaposed module lower parts BMU, EMU caused forward by the insertion of wedge-shaped locking ⁇ .
  • each module upper part BMO, EMO is only attached to the corresponding module lower part BMU, EMU with at least one fastening means and that the actuation of the fastening means by other module upper parts BMO, EMO or module lower parts BMU, EMU is not locked.
  • the module upper part BMO, EMO bores 4 'through which fastening means, for example screws, can be passed, which engage in corresponding bores 4 in the module lower part BMU, EMU, so that the module upper parts BMO, EMO on the module lower parts BMU, EMU are fixable.
  • the base module BM has three connector plugs AS1, AS2, AS3. Two of these connectors AS2, AS3 are mounted together on a connector plate SP.
  • the at least one supply voltage is usually supplied to the peripheral device PG via the connector AS1.
  • the fieldbus line is looped through the peripheral device via the connector plugs AS2, AS3. It is advantageous that the connectors AS2, AS3 are mounted on a connector plate SP, because then - when the incoming and outgoing fieldbus line is connected in the connector AS2, AS3 - the fieldbus line is not necessary when the connector is disconnected to interrupt the plug connectors AS2, AS3 and the plug plate SP formed plug unit. The communication link between any further peripheral devices PG thus remains.
  • the module lower parts BMU, EMU of the individual modules BM, EM of the modular peripheral device PG have a multiplicity of contact elements LE, which forward the signal or supply voltage.
  • the contact elements LE are designed as essentially U-shaped contact elements LE and are arranged in the module lower parts on the side of the profile which can be arranged in a row.
  • One leg of the U-shaped contact elements LE is located when the module upper part BMO, EMO is placed inside the module BM, EM, so that the large number of these legs of the U-shaped contact elements LE have an internal contact arrangement IML - in the exemplary embodiment an internal knife contact strip IML - forms.
  • the other leg of the U-shaped contact elements LE is also when the module upper part BMO, EMO is placed outside the module BM, EM, so that the large number of these legs of the U-shaped contact elements LE is an external contact arrangement EML - in the exemplary embodiment, an external measurement Seruttonmann EML - forms.
  • the external knife contact strip EML of the base module BM engages in the extension module EM such that the external knife contact strip EML of the base module BM is opposite the internal knife contact strip IML of the extension module EM in series.
  • the relationships described apply accordingly to the addition of an additional EM expansion module to an EM expansion module. Otherwise, they can be seen particularly well from the illustration in FIG. 2.
  • the external knife contact strip EML which is not covered by a further extension module EM, is instead covered by a special end piece ES.
  • a special end piece ES Through the end piece ES, protection against contact as well as the sealing required for the desired degree of protection are achieved in the same way. Furthermore, it is thus possible to keep the expansion modules EM essentially identical, so that no special expansion module EM is required as a termination module.
  • the desired electrically conductive connection is established by an electrical circuit to which sensors and / or actuators can be connected, which is usually applied together or in connection with the module upper part BMO, EMO at least a part of the contact elements LE, the individual module lower parts BMU, EMU.
  • FIG 3 shows a plan view of the module lower parts BMO, EMO which are lined up.
  • the internal knife contact strip IML and the external knife contact strip EML can be seen in each case.
  • a part of the contact elements LE of the knife contact strips IML, EML is used to forward the at least one supply voltage, another part of the contact elements LE is used to forward the signal voltages.
  • a fieldbus line can be connected to the peripheral device PG with the connector plugs AS2, AS3 (not shown in FIG. 4).
  • the signal voltages are fed into the base module BM of the peripheral device PG.
  • the signal voltages reach the contact elements LE of the internal knife contact strip IML of the base module BM.
  • the electrically conductive connections between the contacts (not shown) of the connector plugs AS2, AS3 and the contact elements LE of the internal knife contact strip IML result from the conductor tracks located on the printed circuit boards LP.
  • the signal voltages are also applied directly to the external knife contact strip EML and thus spatially already in the area of the extension module EM.
  • the signal voltages are forwarded from the external knife contact strip EML of the basic module BM to the internal knife contact strip IML of the extension module EM via conductor tracks of a printed circuit board LP or via other suitable connecting means.
  • a printed circuit board LP is arranged in the upper part of the expansion module EMO. When the circuit board LP is placed on the lower part of the expansion module EMU, there is an electrically conductive connection between contact elements of the circuit board LP in the upper part of the expansion module EMO and the U-shaped contact elements LES.
  • a bus ASIC is located on the printed circuit board LP.
  • An integration of the respective expansion module EM into the data traffic taking place on the bus is guaranteed via the bus ASIC.
  • the bus ASIC can also refresh the signal voltages running over the bus.
  • the signal voltages arriving in the bus ASIC are of course also forwarded via the corresponding contact elements LES to any further expansion modules EM in the manner described above. If the bus ASIC is dispensed with, an 1: 1 connection of the contact elements LES which transmit the signal voltage via the printed circuit board LP may also be conceivable.
  • the forwarding of the load voltages can be illustrated particularly well with reference to FIG. 5.
  • the at least one supply voltage is supplied to the base module BM of the peripheral device PG via the connector AS1 (not shown in FIG. 5).
  • Is carried out by the not shown contact elements of the connector plug AS1 within the base module BM means of electrically conductive connecting elements VE
  • Wei a ⁇ ter Marshall the supply voltages to contact elements LE the internal male contact strip IML of the base module BM.
  • the ⁇ sweep contact elements LE that only the forward each tung serve the supply voltage, will be referred to by the reference numeral LEP.
  • the techniquess ⁇ are not voltages tet on the module upper part BMO, EMO angeord- designated electrical circuit from the external MesserWalletlei ⁇ ste EML to the internal male contact strip IML usgelei ⁇ , but have appropriate reasonable in the module lower part BMO, EMO ordered, electrically conductive connecting elements VE.
  • This has the advantage that the load voltages do not always have to be conducted via the electrical circuit arranged in the upper part of the module BMO, EMO, but are only present there when they are actually needed.
  • the corresponding contact element is designed in such a way that the supply voltage can be tapped directly on the printed circuit board LP. In this way, only those supply voltages are actually brought to the electrical circuit which are actually required there. All other supply voltages are looped 1: 1 in the form described above by means of the respective connecting elements VE through the relevant module BM, EM.
  • extension modules EM results in a self-assembling bus, which bus can include both signal and supply voltages.
  • bus can include both signal and supply voltages.
  • By tapping the supply voltages and evaluating the signal voltages a control and / or monitoring of a technical process is possible with the aid of the electrical circuit arranged in the module upper parts BMO, EMO. Since the respective electrical circuit is arranged in the module upper parts BMO, EMO, it is easily exchangeable in the event of maintenance.
  • the in the Module tops BMO, EMO located electrical circuit can be electrically connected to the respective module bottom parts EMU, BMU or with the contact elements LE located therein via suitable plug connectors, in particular via TIMER contacts. If necessary, the legs of the U-shaped contact elements LE have branches, for example for multiple tapping of the respective voltage.
  • All display and connection elements are arranged on the front side, that is on the module top side BMO, EMO, so that they are easily accessible for the connection of sensors or actuators of the technical process.
  • the peripheral device PG can be installed in any position and can therefore be based on the requirements at the place of use or the requirements of the type of application. Because the connections carrying the signal or supply voltage remain completely within the respective module housing, excellent protection against undesired emitted or emitted electromagnetic radiation can be achieved. If the protection of the module housing is insufficient in the case of module housings which are not or only partially metallic, a shield can additionally be applied either to the inside or the outside of the module housing.
  • the module lower parts BMU, EMU and / or the module upper parts BMO, EMO have special form-locking elements instead of the modular profile, with which also a form-fitting arrangement of the modules BM , EM would be possible.
  • An example of such a form circuit elements would pins that engage corresponding Ausappelun ⁇ gen of the neighboring module BM, EM. If the pins themselves have recesses, it is possible to mount the module BM, EM in the lined up state by inserting pin-shaped or wedge-shaped fastening means into the recesses of the pins. lock on the neighboring module BM, EM.
  • the pin-shaped or wedge-shaped fastening means are inserted into corresponding recesses in the module upper part BMO, EMO, the fastening means reaching at least into the recesses of the pins of the adjacent module BM, EM, so that this form ⁇ is locked.

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Abstract

Wenn bei Peripheriegeräten, die baugruppenweise modular erweiterbar sind, die einzelnen Module ein aneinander anreihfähiges Profil aufweisen, können die Module so aneinander befestigt werden, daß sich ein Peripheriegerät mit selbsttragendem Aufbau ergibt, das sich durch eine hohe Schutzart (IP65) auszeichnet.

Description

' Beschreibung
Modulares, baugruppenweise erweiterbares Peripheriegerät mit selbsttragendem Aufbau
Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares, baugruppen¬ weise erweiterbares Peripheriegerät zur Steuerung und/oder Überwachung eines technischen Prozesses. Das Peripheriegerät besteht aus einem Basismodul, dem zumindest eine Versorgungs- Spannung zuführbar ist, an das mindestens ein Erweiterungsmo¬ dul anreihbar ist. Dabei ist sowohl das Basismodul als auch das mindestens eine anreihbare Erweiterungsmodul mit Aktoren und/oder Sensoren zur Steuerung und/oder Überwachung des technischen Prozesses verbindbar.
Peripheriegeräte der oben beschriebenen Art sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Die Firma Siemens AG liefert bei¬ spielsweise das modulare Peripheriegerät ET200U. Beim konven¬ tionellen Aufbau von Automatisierungsanlagen werden Sensoren und Aktoren direkt mit dem zentralen Automatisierungsgerät verbunden. Dies führt bei weit verzweigten Anlagen zu umfang¬ reichen Verdrahtungen mit hohem Verdrahtungsaufwand und ver¬ ringerter Flexibilität bei Änderungen und Ergänzungen.
Dezentrale Peripheriegeräte bilden daher eine effiziente
Schnittstelle zwischen Prozeß und zentralem Automatisierungs¬ gerät. Die Verarbeitung und Umsetzung der Prozeßsignale — die Interaktion mit Sensoren und Aktoren — erfolgt direkt vor Ort, also auch räumlich dem Prozeß oder dem Teilprozeß zuge- ordnet. Die Verbindung zwischen Peripheriegerät und zentralem Automatisierungsgerät erfolgt dabei üblicherweise über einen Feldbus und damit über eine einzelne Verbindung.
Im Stand der Technik sind ferner einstückige Peripheriegeräte mit hoher Schutzart (IP66/IP67) bekannt — z.B. das von der Firma Siemens AG vertriebene Peripheriegerät ET200C -, die sich vor allem für den Einsatz in rauher Industrieumgebung eignen.
Nicht bekannt sind dagegen Peripheriegeräte, die bei hoher Schutzart gleichzeitig modular erweiterbar sind. Ferner sind im Stand der Technik bisher keine modular erweiterbaren Peri¬ pheriegeräte bekannt, bei denen sich die notwendigen elek¬ trisch leitenden Verbindungen zwischen den einzelnen Modulen ohne zusätzliche Kontaktmittel wie z.B. Stecker oder Kabel während der Erweiterung ergeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Peripheriegerät zur Steue¬ rung und/oder Überwachung eines technischen Prozesses anzuge¬ ben, das baugruppenweise modular erweiterbar ist.
Die Aufgabe wird für das Peripheriegerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß das Basismodul aus einem Basismodulunterteil und einem Basismoduloberteil, das Erwei¬ terungsmodul aus einem Erweiterungsmodulunterteil und einem Erweiterungsmoduloberteil besteht und daß das Basismodulun¬ terteil und das Erweiterungsmodulunterteil ein anreihfähiges Profil, aufweisen, so daß das Basismodulunterteil und das Er- weiterungsmodulunterteil bzw. das Erweiterungsmodulunterteil und ein weiteres Erweiterungsmodulunterteil formschlüssig an- einander anreihbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung zeichnet sich das Peri¬ pheriegerät dadurch aus, daß der anreihfähige Aufbau selbst¬ tragend ist. Dies ist durch die formschlüssige, lösbare Ver- bindung der Modulunterteile erreicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zeichnet sich das Peripheriegerät dadurch aus, daß jedes Moduloberteil je¬ weils nur am korrespondierenden Modulunterteil mit zumindest einem Befestigungsmittel befestigt ist und daß die Betätigung der Befestigungsmittel durch andere Moduloberteile oder Mo¬ dulunterteile nicht versperrt ist. Bei einem derart ausge- stalteten Peripheriegerät kann vorteilhafterweise das Modu¬ loberteil jederzeit, z. B. zu Wartungszwecken, ausgetauscht werden, ohne zuvor andere Moduloberteile oder gar die Verbin¬ dung zwischen den Modulunterteilen lösen zu müssen.
Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprü¬ chen. Im einzelnen zeigen:
FIG 1 ein modulares, baugruppenweise erweiterbares Periphe¬ riegerät im zusammengefügten Zustand, FIG 2 ein modulares, baugruppenweise erweiterbares Periphe¬ riegerät in der Teilexplosionsdarstellung, FIG 3 eine Draufsicht auf aneinandergereihte Moduluntertei¬ le, FIG 4 einen Schnitt durch das Peripheriegerät entlang der
Schnittlinie IV und FIG 5 einen Schnitt durch das Peripheriegerät entlang der Schnittlinie V.
Gemäß FIG 1 besteht das Basismodul BM aus einem Basismodulun¬ terteil BMU und einem Basismoduloberteil BMO. Entsprechend besteht das Erweiterungsmodul EM aus einem Erweiterungsmo- dulunterteil EMU und einem Erweiterungsmoduloberteil EMO.
Basismodulunterteil BMU und Erweiterungsmodulunterteil EMU weisen ein anreihfähiges Profil auf, so daß das Basismodulun¬ terteil BMU und das Erweiterungsmodulunterteil EMU bzw. das Erweiterungsmodulunterteil EMU und ein weiteres Erweiterungs¬ unterteil EMU formschlüssig anreihbar sind. Im Ausführungs¬ beispiel kommt ein Stufenprofil zur Anwendung.
FIG 2 zeigt das Peripheriegerät PG in einer Teilexplosion, wobei die Modulunterteile BMU, EMU bereits aneinander gereiht sind. Das Anreihen der Modulunterteile BMU, EMU erfolgt pa߬ genau, da die Modulunterteile BMU, EMU durch zusammenwirkende Formschlußaufnahmen 1 und nicht dargestellte Formschlußele¬ mente — z.B. Schwalbenschwanz und Schwalbenschwanzaufnahme 1 — geführt sind. Durch die formschlüssige Verbindung der Mo¬ dulunterteile BMU, EMU ist der anreihfähige Aufbau des modu- laren Peripheriegerätes PG selbsttragend.
Diese paßgenaue Führung ist erforderlich, damit die Elemente des Dichtsystemes exakt ineinander greifen. Zum Erreichen der einer hohen Schutzart ist im Ausführungsbeispiel das Dichtsy- stem als Feder-Nut-Kombination ausgebildet. Die Feder des Mo¬ duloberteils BMO, EMO greift in die Nut N des Modulunterteils BMU, EMU ein. Die Dichtung wird in die Nut N des Mo¬ dulunterteils BMU, EMU geschlossenporig eingeschäumt. Sowohl die einzelnen Module BM, EM als auch das erweiterbare Peri- pheriegerät PG erfüllen damit die Kriterien der Schutzart IP65 nach DIN IEC 529.
Üblicherweise werden die Modulunterteile BMU, EMU auf einer Auflagefläche befestigt, dazu weisen die Modulunterteile BMU, EMU Bohrungen 2 auf, in die Befestigungsmittel, wie z.B.
Schrauben, einführbar sind. Mit den Befestigungsmitteln sind die Modulunterteile BMU, EMU einzeln auf der Auflagefläche fixierbar.
Die aneinander gereihten Modulunterteile BMU, EMU werden durch Verschrauben oder mittels gleichwirkender Befestigungs- mittel aneinander befestigt. Die Modulunterteile BMU, EMU weisen dafür die Bohrungen 3, 3' auf, in die z.B. Schrauben einführbar sind. In einer nicht dargestellten Ausführungsform wird die Befestigung der aneinander gereihten Modulunterteile BMU, EMU durch das Einführen von keilförmigen Verriegelungs¬ mitteln bewirkt.
Wie man weiterhin besonders aus FIG 2 erkennt, sind die Modu- loberteile BMO, EMO ohne Lösung der Verbindung der Modulun¬ terteile BMU, EMU von den jeweiligen Unterteilen BMU, EMU ab¬ nehmbar und somit im Wartungsfalle oder bei veränderter Anla- genkonfiguration leicht auswechselbar. Dies ergibt sich aus dem Umstand, daß in einer vorteilhaften Ausgestaltung jedes Moduloberteil BMO, EMO jeweils nur am korrespondierenden Mo¬ dulunterteil BMU, EMU mit zumindest einem Befestigungsmittel befestigt ist und das die Betätigung der Befestigungsmittel durch andere Moduloberteile BMO, EMO oder Modulunterteile BMU, EMU nicht versperrt ist. Dazu weist das Moduloberteil BMO, EMO Bohrungen 4' auf, durch die Befestigungsmittel, z.B. Schrauben, hindurchfύhrbar sind, die in entsprechende Bohrun- gen 4 im Modulunterteil BMU, EMU eingreifen, so daß die Modu¬ loberteile BMO, EMO auf den Modulunterteilen BMU, EMU fixier¬ bar sind.
Im Ausfuhrungsbeispiel gemäß FIG 1 bzw. FIG 2 weist das Ba- sismodul BM drei Anschlußstecker AS1, AS2, AS3 auf. Zwei die¬ ser Anschlußstecker AS2, AS3 sind zusammen auf einer Stecker¬ platte SP montiert . Üblicherweise wird über den Anschlußstek- ker AS1 dem Peripheriegerät PG die mindestens eine Versor¬ gungsspannung zugeführt. Über die Anschlußstecker AS2, AS3 wird beispielsweise die Feldbusleitung durch das Peripherie¬ gerät geschleift. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Anschlu߬ stecker AS2, AS3 auf einer Steckerplatte SP montiert sind, denn dann ist es — wenn die eingehende und die abgehende Feldbusleitung in den Anschlußsteckern AS2, AS3 verbunden ist - nicht erforderlich, die Feldbusleitung beim Lösen der aus den Anschlußsteckern AS2, AS3 und der Steckerplatte SP gebil¬ deten Steckeinheit zu unterbrechen. Die Kommunikationsverbin¬ dung zwischen eventuellen weiteren Peripheriegeräten PG bleibt somit bestehen.
Die Modulunterteile BMU, EMU der einzelnen Module BM, EM des modularen Peripheriegerätes PG weisen eine Vielzahl von Kon¬ taktelementen LE auf, welche die Signal- bzw. Versorgungs¬ spannung weiterleiten. Die Kontaktelemente LE sind als im we- sentlichen U-förmige Kontaktelemente LE ausgebildet und in den Modulunterteilen auf der Seite des anreihfähigen Profils angeordnet. Der eine Schenkel der U-förmigen Kontaktelemente LE befindet sich bei aufgesetztem Moduloberteil BMO, EMO innerhalb des Moduls BM, EM, so daß die Vielzahl dieser Schenkel der U-för- migen Kontaktelemente LE eine interne Kontaktanordnung IML - im Ausfuhrungsbeispiel eine interne Messerkontaktleiste IML - bildet. Der andere Schenkel der U-förmigen Kontaktelemente LE befindet sich auch bei aufgesetztem Moduloberteil BMO, EMO außerhalb des Moduls BM, EM, so daß die Vielzahl dieser Schenkel der U-förmigen Kontaktelemente LE eine externe Kon¬ taktanordnung EML — im Ausfuhrungsbeispiel eine externe Mes¬ serkontaktleiste EML — bildet.
Beim Anreihen eines Erweiterungsmoduls EM an das Basismodul BM greift die externe Messerkontaktleiste EML des Basismoduls BM so in das Erweiterungsmodul EM ein, daß die externe Mes¬ serkontaktleiste EML des Basismoduls BM der internen Messer¬ kontaktleiste IML des angereihten Erweiterungsmoduls EM ge¬ genüberliegt. Für das Anreihen eines weiteren Erweiterungsmo- duls EM an ein Erweiterungsmoduls EM gelten die beschriebenen Verhältnisse entsprechend. Im übrigen sind sie besonders gut aus der Darstellung in FIG 2 ersichtlich.
Diejenige externe Messerkontaktleiste EML, die nicht durch ein weiteres angereihtes Erweiterungsmodul EM abgedeckt wird, wird statt dessen durch ein spezielles Endstück ES abgedeckt. Durch das Endstück ES ist in gleicher Weise ein Berührungs- schutz wie auch die für die angestrebte Schutzart erforderli¬ che Abdichtung erreicht. Weiterhin ist es damit möglich, die Erweiterungsmodule EM im wesentlichen baugleich zu halten, so daß als Abschlußmodul kein spezielles Erweiterungsmodul EM erforderlich ist.
Durch eine elektrische Schaltung, an die Sensoren und/oder Aktoren anschließbar sind, die üblicherweise zusammen oder in Verbindung mit dem Moduloberteil BMO, EMO aufgebracht wird, wird die gewünschte elektrisch leitende Verbindung zwischen zumindest einem Teil der Kontaktelemente LE, der einzelnen Modulunterteile BMU, EMU hergestellt.
FIG 3 zeigt eine Draufsicht auf die aneinandergereihten Mo- dulunterteile BMO, EMO. Man erkennt jeweils die interne Mes¬ serkontaktleiste IML und die externe Messerkontaktleiste EML. Ein Teil der Kontaktelemente LE der Messerkontaktleisten IML, EML dient der Weiterleitung der mindestens einen Versorgungs¬ spannung, ein anderer Teil der Kontaktelemente LE dient der Weiterleitung der Signalspannungen.
Die Weiterleitung der SignalSpannungen läßt sich besonders gut anhand von FIG 4 verdeutlichen. Mit den in FIG 4 nicht dargestellten Anschlußsteckern AS2, AS3 ist eine Feldbuslei- tung an das Peripheriegerät PG anschliessbar. Mit dieser
Feldbusleitung werden die Signalspannungen in das Basismodul BM des Peripheriegerätes PG eingespeist. Mittels im Basismo¬ dul BM angeordneter Leiterplatten LP gelangen die Signalspan¬ nungen an die Kontaktelemente LE der internen Messerkontakt- leiste IML des Basismoduls BM. Über die sich auf den Leiter¬ platten LP befindenden Leiterbahnen ergeben sich dabei die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den nicht darge¬ stellten Kontakten der Anschlußstecker AS2, AS3 und den Kon¬ taktelementen LE der internen Messerkontaktleiste IML.
Diejenigen Kontaktelemente LE der internen Messerkontaktlei¬ ste IML, die der Weiterleitung der Signalspannung dienen, werden im folgenden mit dem Bezugszeichen LES versehen.
Über die im wesentlichen U-förmigen Kontaktelemente LES ste¬ hen die Signalspannungen unmittelbar auch an der externen Messerkontaktleiste EML und damit räumlich bereits im Bereich des angereihten Erweiterungsmodul EM an. Die Weiterleitung der Signalspannungen von der externen Messerkontaktleiste EML des Basismoduls BM zur internen Messerkontaktleiste IML des Erweiterungsmoduls EM erfolgt über Leiterbahnen einer Leiter¬ platte LP oder über andere geeignete Verbindungsmittel. Im Ausführungsbeispiel ist im Erweiterungsmoduloberteil EMO eine Leiterplatte LP angeordnet. Beim Aufsetzen der Leiterplatte LP auf das Erweiterungsmodulunterteils EMU ergibt sich eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Kontaktelementen der Leiterplatte LP im Erweiterungsmoduloberteil EMO und den U- förmigen Kontaktelementen LES. Im Ausführungsbeispiel befin¬ det sich auf der Leiterplatte LP ein Bus-ASIC. Über den Bus- ASIC ist eine Integration des jeweiligen Erweiterungsmoduls EM in den auf dem Bus stattfindenden Datenverkehr gewährlei- stet. Weiterhin kann der Bus-ASIC auch die Auffrischung der über den Bus laufenden Signalspannungen übernehmen. Die in dem Bus-ASIC eingehenden Signalspannungen werden selbstver¬ ständlich auch über die entsprechenden Kontaktelemente LES in der zuvor beschriebenen Weise an eventuell weitere Erweite- rungsmodule EM weitergeleitet. Bei Verzicht auf den Bus-ASIC ist eventuell auch eine l:l-Verbindung der die Signalspannung weiterleitenden Kontaktelemente LES über die Leiterplatte LP denkbar.
Die Weiterleitung der Lastspannungen kann besonders gut an¬ hand von FIG 5 verdeutlicht werden. Die mindestens eine Ver¬ sorgungsspannung wird dem Basismodul BM des Peripheriegerätes PG über den in FIG 5 nicht dargestellten Anschlußstecker AS1 zugeführt. Von den nicht dargestellten Kontaktelementen des Anschlußsteckers AS1 erfolgt innerhalb des Basismoduls BM mittels elektrisch leitender Verbindungseiemente VE eine Wei¬ terleitung der Versorgungsspannungen an Kontaktelemente LE der internen Messerkontaktleiste IML des Basismoduls BM. Die¬ jenigen Kontaktelemente LE, die ausschließlich der Weiterlei- tung der Versorgungsspannung dienen, werden im folgenden mit dem Bezugszeichen LEP bezeichnet.
Im Gegensatz zu den SignalSpannungen werden die Versorgungs¬ spannungen nicht über die im Moduloberteil BMO, EMO angeord- nete elektrische Schaltung von der externen Messerkontaktlei¬ ste EML an die interne Messerkontaktleiste IML weitergelei¬ tet, sondern über geeignete, im Modulunterteil BMO, EMO ange- ordnete, elektrisch leitende Verbindungselemente VE. Dies hat den Vorteil, daß die LastSpannungen nicht in jedem Fall über die im Moduloberteil BMO, EMO angeordnete elektrische Schal¬ tung geführt werden muß, sondern dort nur dann ansteht, wenn sie tatsächlich benötigt wird.
Vorteilhafterweise ist damit, an der im Moduloberteils BMO, EMO angeordneten elektrischen Schaltung nur eine Auswahl der Versorgungsspannungen abgreifbar, so daß sich die Möglichkeit ergibt, im Bereich der elektrischen Schaltung nur diejenigen Versorgungsspannungen zu verwenden, die auch tatsächlich be¬ nötigt werden.
Dies ist insbesondere in bezug auf die Wärmeentwicklung im Bereich des Moduloberteils BMO, EMO, aber auch in bezug auf mögliche Störungen durch elektromagnetische Strahlung vor¬ teilhaft. Wird eine bestimmte Versorgungsspannung in einer der in den Moduloberteilen BMO, EMO angeordneten elektrischen Schaltungen benötigt, so ist das entsprechende Kontaktelement so ausgebildet, daß die VersorgungsSpannung direkt auf der Leiterplatte LP abgreifbar ist. Auf diese Weise werden tat¬ sächlich nur diejenigen Versorgungsspannungen an die elektri¬ sche Schaltung herangeführt, die dort auch tatsächlich benö¬ tigt werden. Alle anderen Versorgungsspannungen werden in der oben beschriebenen Form 1:1 mittels der jeweiligen Verbin¬ dungselemente VE durch das betreffende Modul BM, EM hindurch¬ geschleift.
Durch die Anreihung von Erweiterungsmodulen EM entsteht damit ein selbstaufbauender Bus, wobei der Bus sowohl Signal- als auch Versorgungsspannungen umfassen kann. Durch Abgriff der VersorgungsSpannungen und Auswertung der Signalspannungen ist mit Hilfe der in den Moduloberteilen BMO, EMO angeordneten elektrischen Schaltung, eine Steuerung und/oder Überwachung eines technischen Prozesses möglich. Da die jeweilige elek¬ trische Schaltung in den Moduloberteilen BMO, EMO angeordnet ist, ist sie im Wartungsfalle leicht austauschbar. Die in den Moduloberteilen BMO, EMO befindliche elektrische Schaltung, ist mit den jeweiligen Modulunterteilen EMU, BMU bzw. mit den in diesen befindlichen Kontaktelementen LE elektrisch über geeignete Steckverbinder, insbesondere über TIMER-Kontakte, verbindbar. Bedarfsweise weisen die Schenkel der U-förmige Kontaktelemente LE Verzweigungen, z.B. für einen Mehrfachab¬ griff der jeweiligen Spannung, auf.
Sämtliche Anzeige- und Anschlußelemente sind auf der Front- seite, also auf der Moduloberseite BMO, EMO angeordnet, so daß sie für den Anschluß von Sensoren oder Aktoren des tech¬ nischen Prozesses leicht zugänglich sind.
Die Einbaulage des Peripheriegerätes PG ist beliebig und kann sich daher nach den Erfordernissen am Einsatzort bzw. nach den Erfordernissen der Anwendungsart richten. Dadurch, daß die Signal- oder Versorgungsspannung führenden Verbindungen komplett innerhalb der jeweiligen Modulgehäuse verbleiben, läßt sich ein ausgezeichneter Schutz gegen unerwünschte emit- tierte oder immittierte elektromagnetische Strahlung errei¬ chen. Sollte der Schutz der Modulgehäuse im Falle von nicht oder nur teilweise metallischen Modulgehäusen nicht ausrei¬ chen, kann zusätzlich entweder auf die Innenseite oder die Außenseite der Modulgehäuse eine Abschirmung aufgebracht wer- den.
In einer speziellen, nicht dargestellten Ausführungsform wäre es auch denkbar, daß, wie bereits angedeutet, die Modulunter¬ teile BMU, EMU und/oder die Moduloberteile BMO, EMO anstelle des anreihfähigen Profils spezielle Formschlußelemente aufweisen, mit denen auch ein formschlüssiges Anreihen der Module BM, EM möglich wäre. Ein Beispiel für solche Form- schlußelemente wären Zapfen, die in entsprechende Ausnehmun¬ gen des Nachbarmoduls BM, EM eingreifen. Wenn die Zapfen selbst Ausnehmungen aufweisen, ist es möglich, das Modul BM, EM im angereihten Zustand durch Einführen von stift- oder keilförmigen Befestigungsmitteln in die Ausnehmungen der Zap- fen am Nachbarmodul BM, EM zu arretieren. In der speziellen, nicht dargestellten Ausführungsform werden die stift- oder keilförmigen Befestigungsmittel in entsprechende Ausnehmungen im Moduloberteil BMO, EMO eingeführt, wobei die Befestigungs¬ mittel zumindest bis in die Ausnehmungen der Zapfen des ange¬ reihten Nachbarmoduls BM, EM reichen, so daß dieses form¬ schlüssig arretiert ist.

Claims

Patentansprüche
1. Modulares, baugruppenweise erweiterbares Peripheriegerät (PG) zur Steuerung und/oder Überwachung eines technischen Prozesses, bestehend aus einem Basismodul (BM) , dem zumindest eine Versorgungsspannung zuführbar ist, an das mindestens ein Erweiterungsmodul (EM) anreihbar ist, wobei sowohl das Basis- modul (BM) als auch das mindestens eine anreihbare Erweite¬ rungsmodul (EM) mit Aktoren und/oder Sensoren zur Steuerung und/oder Überwachung des technischen Prozesses verbindbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- das Basismodul (BM) aus einem Basismodulunterteil (BMU) und einem Basismoduloberteil (BMO) , das Erweiterungsmodul (EM) aus einem Erweiterungsmodulunterteil (EMU) und einem Erwei- terungsmoduloberteil (EMO) besteht und
- das Basismodulunterteil (BMU) und das Erweiterungsmodulun¬ terteil (EMU) ein anreihfähiges Profil aufweisen, so daß das Basismodulunterteil (BMU) und das Erweiterungsmodulun¬ terteil (EMU) bzw. das Erweiterungsmodulunterteil (EMU) und ein weiteres Erweiterungsmodulunterteil (EMU) formschlüssig aneinander anreihbar sind.
2. Modulares Peripheriegerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der anreihfähige Aufbau selbsttragend ist.
3. Modulares Peripheriegerät nach Anspruch 1 oder 2, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- jedes Moduloberteil (BMO, EMO) jeweils nur am korrespondie- renden Modulunterteil (BMU, EMU) mit zumindest einem Befes¬ tigungsmittel befestigt ist und
- das die Betätigung der Befestigungsmittel durch andere Mo¬ duloberteile (BMO, EMO) oder Modulunterteile (BMU, EMU) nicht versperrt ist.
4. Modulares Peripheriegerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Modulun- terteile (BMU, EMU) die die. Signal- und/oder Versorgungsspan¬ nung weiterleitenden Elemente (LE) aufweisen.
5. Modulares Peripheriegerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Modul¬ oberteile (BMO, EMO) die den technischen Prozeß steuernde und/oder überwachende elektrische Schaltung aufweisen.
6. Modulares Peripheriegerät nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die in den Moduloberteilen
(BMO, EMO) angeordnete elektrische Schaltung mit den in den jeweiligen Modulunterteilen (BMU, EMU) angeordneten Elementen
(LE) , die die Signal- und/oder VersorgungsSpannung weiterlei¬ ten, elektrisch über geeignete Kontaktelemente, insbesondere über TIMER-Kontakte, verbindbar ist.
7. Modulares Peripheriegerät nach Anspruch 4 und 6, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den die Signal- und/oder Versorgungsspannung weiterleitenden Ele- menten (LE) und der den technischen Prozeß steuernden und/oder überwachenden elektrischen Schaltung beim Aneinan¬ derreihen der Module (BM, EM) zusammenführbare elektrische Kontakte vorgesehen sind.
8. Modul für ein Peripheriegerät (PG) nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es aus einem Moduloberteil (BMO, EMO) und einem Modulun¬ terteil (BMU, EMU) besteht und daß zumindest des Modulunter¬ teil (BMU, EMU) ein anreihfähiges Profil aufweist.
9..Modul nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß zumindest das Modulunterteil (BMU, EMU) ein Dichtsystem aufweist, das insbesondere als Feder-Nut- Kombination ausgebildet ist.
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