CN100541940C - 带有终端模块和功能模块的模块化控制设备 - Google Patents

带有终端模块和功能模块的模块化控制设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种尤其应用于工业自动化领域内的模块化控制系统，该控制系统由终端模块和与之匹配的功能模块构成。在由用于不同功能性的不同终端模块组成的已知实施方式中，事后扩建系统通常只能在花费大成本的条件下实现。这一技术问题在按照本发明的模块化控制系统中通过采用新型的结构相同的终端模块得以解决，其中，通过附加的功能组件提供不同的功能性。除了顺利地对系统的配置构形进行改变外，附加的优点在于，用于设计和建造的成本更低、更简单且准确无误地预先装配所述标准的终端模块、更简单地保持替换件、在馈送馈电电压、电位传输和电位隔离及特殊功能方面更清楚明了以及在逐步启动时可简便且明确地操作。

Description

带有终端模块和功能模块的模块化控制设备
技术领域
本发明涉及一种带有接线端子的终端模块，为了获得一个控制系统的模块化结构，可以将功能模块插装到该终端模块上，其中，所述终端模块在两侧具有触点，这些触点不仅在内部相互导电连接，而且还与用于功能模块的接口导电连接。另外，本发明涉及一种功能组件以及一种模块化结构的控制系统，该控制系统具有至少两个此类终端模块和至少一个此类功能组件。
背景技术
此类系统尤其应用于工业自动化领域内。模块化结构的工业控制器通常细分成终端模块和与之匹配的功能模块(数字或模拟的输入或输出器件、计数器及其它不同的专用模块)。因此通过连续排列的带有端子的终端模块已经可以实现布线。终端模块不仅负责连接外围信号，而且负责传输内部控制信号。对于功能模块由于功能的限制需要和可考虑几种专门的类型：
-馈电模块，其实现对数字输入/输出功能提供馈电电压(开设用于应由电网设备馈电的数字功能模块的电位组)，
-传输模块，其向后续的终端模块传输馈电电压以及供功能模块使用该馈电电压(在后续的数字输入/输出模块要由本身的电网设备供电的情况下)，
-回线模块(Durchschleifmodule)，其向后续的终端模块传输馈电电压，但是该馈电电压不能供功能模块使用(在该位置需要一个或多个模拟功能模块，但是不取消电位组，也就是说，随后不要采用新的馈电模块的情况下)，
-隔离模块，其不传输馈电电压(在此可以插装模拟的功能模块或专用模块)，以及
-专用模块，例如包含用于测量端子基准温度的温度传感器的模块。
通过插装功能模块对应于所计划的功能范围可以完善控制器。通过这种模块化的结构首先可以在分散应用情况下使控制器的扩建度相对准确地适应现场所需要的控制任务。
因为由于这样一种模块化控制器的整体功能范围通常必须要多次采用上述专用的终端模块，因此在设计和订购以及建造时需要付出相应的费用。而且特别是在事后扩展所述控制功能时存在一个严重的缺点。如果例如要在一个电位组中添加功能，则通常必须通过重新布设终端模块在松开接线的情况下改变结构的大部分。
从西门子公司的控制系统ET200S已知与一些如上所述的相应构造的终端模块，这些终端模块没有解决上述问题。其它类似的例如Mitsubishi电器公司的MELSEC ST产品同样没有解决该问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种本文开头所述类型的模块化结构的具有终端模块和功能组件的控制系统，该控制系统在设计、订购以及建造方面的费用与已知的控制系统相比降低了，并且在系统扩大时无需重新布设终端模块以及由此同样不必与之相关地重新布线。
上述技术问题在本文开头所述类型的终端模块中是这样得以解决的，即，所述终端模块具有用于功能组件的触点，其中，该功能组件用于提供该终端模块的一种所需要的功能性。
另外，上述技术问题还可以通过一种用于提供至少一个终端模块的功能性的功能组件来解决，其中，每个终端模块在两侧具有触点，这些触点不仅在内部相互导电连接，而且还与用于一个可插装到所述终端模块上的功能模块的接口导电连接，其中，所述功能组件通过插装到所述相应的触点上将连成一排的终端模块中的至少两个连接起来。
最后，上述技术问题通过一种具有至少两个本发明的终端模块和至少一个按照本发明的功能组件的模块化结构的控制系统得以解决。
通过按照本发明采用结构相同的利用至少一个附加的可插装的功能组件实现其不同功能性的终端模块来建立一个模块化的控制系统，达到更简便且无误地预装配标准的终端模块以及更顺利地改变系统的配置。另外，首先鉴于计划的适配性和扩展性极大地简化了用户对替换件的保持。
在一种优选的实施方式中，在标准化的终端模块上的接线端子被减小到对于本身功能足够的一个1.5mm2最大横截面，因为一个馈电电压的接线端和一个可能需要的PE连接端可以安装在一个实施为馈电组件的功能组件上以及对于所述PE连接端而言在分配供电时需要一个2.5mm2的最小横截面。
在一种同样优选的实施方式中，所述功能组件具有用于显示提供的功能性的器件。由此可以实现简便最佳地控制所述结构以及在馈送馈电电压、电位传输以及电位隔离及特殊功能方面达到清楚明了。
在一种特别优选的实施方式中，通过所述功能组件可以分别连接两个相邻的终端模块，以及规定所述功能组件的最大宽度为一个终端模块的宽度。由此可以将单个的功能组件特殊地编排成一排，其中将功能组件以半个跨距插装到各终端模块的触点上。如果所述功能组件准确具有一个终端模块的宽度，则将相邻的终端模块与所述功能组件连接成，使得可以达到精确地一个挨着一个地排列所述功能组件。此外，通过采用只分别连接两个相邻终端模块的功能组件可以实现在逐步启动时可简便且明确地操作以及无需断开电线地切断各个电位组。
在一种优选的实施方式中，所述功能组件实施为一个具有用于连接馈电电压的端子的馈电组件，可以通过内部电连接只将所述馈电电压施加在右侧触点上，由此可以将布设在左侧的终端模块与一个可开始于在右侧设置的终端模块上的电位组分隔开。因此可以将这种所谓的“馈电组件R”应用在那些在一个现有的电位组之后要开设一个新电位组的地方。
在另一种优选的实施方式中，所述功能组件实施为一个具有用于连接馈电电压的端子的馈电组件，可以通过内部电连接只将所述馈电电压施加在左侧触点上，由此可以将布设在右侧的终端模块与一个可开始于在左侧设置的终端模块上的电位组分隔开。因此可以将这种所谓的“馈电组件L”应用在那些在一个现有的电位组之后要开设一个新电位组的地方。
在另一种优选的实施方式中，所述功能组件实施为一个具有用于连接馈电电压的端子的馈电组件，可以通过内部电连接将所述馈电电压施加在左侧和右侧触点上。因此可以将这种所谓的“馈电组件A”应用在那些在一个现有的隔离器件之后要开设一个新电位组的地方，或者直接在始端要开设一个新电位组。
在一种特别优选的实施方式中，这些实施为馈电组件的功能组件还具有一个附加的用于PE连接端的接线端子。
在另一种特别优选的实施方式中，对于所述PE连接端规定一个2.5mm2的最小横截面，如在分配馈电时所需要的那样。
在一种同样优选的实施方式中，将一个功能组件实施为桥式组件，该桥式组件在所有左侧和右侧触点之间或者只在一个左侧和右侧触点之间存在内部电连接，因此可以提供带有或不带有PE的电位组。
在另一种优选的实施方式中，功能组件实施为隔离组件，其在左侧和右侧触点之间不存在内部电连接。由此中断一个电位组以及可以插装模拟或专用模块。
在一种特别优选的实施方式中，将一个功能组件实施为一个例如包含一个或两个温度传感器的专用组件。
在所述控制系统的一种优选的实施方式中，该控制系统具有一个位于所述连排的至少两个终端模块的排头处的带有一个接口连接插件的接口模块。
在所述控制系统的一种同样优选的实施方式中，控制系统具有一个位于所述连排的至少两个终端模块的排尾处的端子组件(Abschlussbaustein)。
在所述控制系统的一种特别优选的实施方式中，在由至少一个功能组件构成的一排的排头和排尾设有一个用于遮挡空闲触头的端子组件，通过所述功能模块可以连接由至少两个终端模块组成的连排。这些模块可以构造相同。
这种端子组件优选地具有一个基本上为一个终端模块一半宽度的宽度。
附图说明
下面借助于在附图中示出的实施方式对本发明予以详细阐述。附图中：
图1表示一个按照本发明的装有终端和功能模块、接口和端子模块(Abschlussmodul)、接口连接插件以及功能组件的控制系统的实施方式；
图2表示图1中不带有功能模块的按照本发明的控制系统；
图3表示一个按照本发明的终端模块；
图4表示两个按照本发明的与一种实施方式的功能模块相连的终端模块；
图5表示一个作为馈电组件的一种实施方式的带有PE连接端的“馈电组件R”；
图6表示图5所示的“馈电组件R”的电路图；
图7表示一个作为馈电组件的一种实施方式的带有PE连接端的“馈电组件L”；
图8表示图7所示的“馈电组件L”的电路图；
图9表示一个作为馈电组件的一种实施方式的带有PE连接端的“馈电组件A”；
图10表示图9所示的“馈电组件A”的电路图；
图11表示一个从上方看实施为桥式组件(Brückenbaustein)的功能组件；
图12表示图11所示的从下方看的桥式组件；
图13表示图11和图12所示的桥式组件的电路图；
图14表示一个从上方看实施为隔离组件的功能组件；
图15表示图14所示的从下方看的隔离组件；
图16表示图14和图15所示的隔离组件的电路图。
具体实施方式
图1表示出一个按照本发明的控制系统的一种实施方式，该控制系统由一连排的带有接线端子14的终端模块1组成，可以将功能模块插装到这些终端模块上。一个带有接口连接插件9的接口模块8位于所述连排的终端模块1的排头，一个端子模块10构成排尾。在该实施方式中功能组件分别只连接两个相邻的终端模块1，其中，功能模块的宽度精确地对应于一个终端模块1的宽度。图中示出了三个带有三个用于馈电和PE连接的接线端子的馈电组件2。可以看到在馈电组件之后是桥式组件3和隔离组件4，它们基于其不同标记15很好区别。另外，还可以看到两个专用组件5。各有一个连接组件6构成所述连排的功能组件的排头和排尾。
图2表示与图1相同的实施方式，只是不带有功能模块7。因此可以看到用于功能模块的带有触点的接口11，可以将功能模块7插装其上。对于图2中其它附图标记的说明可以参考对图1的说明。
图3表示一个单个的带有一个用于功能模块的接口11、一些用于控制信号的触点12、一些用于功能组件的触点13以及一些接线端子14的终端模块1。
图4表示两个按照本发明的与一个实施为馈电组件2的功能组件相连的终端模块1。功能组件的宽度对应于一个终端模块1的宽度，由此使以半个跨距插装到终端模块1上的功能组件无空隙地并列排布。如果还连接一个其它的终端模块1的话，那么仍然空闲的用于功能组件的触点13被一个其它的功能组件占用，或者在成排的终端模块1的排头或排尾被一个端子组件6占用。另外，还可以看到终端模块1的用于功能模块的接口11和接线端子14。
图5表示一个作为馈电组件的实施方式的带有PE连接端的“馈电组件R”，其中，通过内部的电连接只在右侧触点上施加一个连通的馈电电压。在用于供电的接线端子和PE连接端的左侧可以看到一个标记15，其通过一个作为隔离指示的垂直脊梁表示出馈电组件2。
图6表示图5所示的“馈电组件R”的电路图，从中可以看出，内部是怎样电连接的。
图7表示一个作为馈电组件的实施方式的带有PE连接端的“馈电组件L”，其中，通过内部的电连接只在左侧触点上施加一个连通的馈电电压。在用于供电的接线端子和PE连接端的右侧可以看到一个标记15，其通过一个作为隔离指示的垂直脊梁表示出馈电组件2。
图8表示图7所示的“馈电组件L”的电路图，从中可以看出，内部是怎样电连接的。
图9表示一个作为馈电组件的实施方式的带有PE连接端的“馈电组件A”，其中，通过内部的电连接在左侧和右侧触点上施加一个连通的馈电电压。
图10表示图9所示的“馈电组件A”的电路图，从中可以看出，内部是怎样电连接的。
图11表示一个实施为桥式组件3的功能组件，该功能组件在所有左侧和右侧触点之间均存在内部电连接。在一个桥式组件3中一个连续的水平脊梁用作显示连续电连接的功能组件的标记15，如在这幅从上方观察的视图中清楚地看到的那样。
图12表示图11所示的从斜下方看的桥式组件3，可以看到其带有一些在所示实施方式中将两个终端模块1相互连接的触点。
图13表示图11和图12所示的桥式组件3的电路图，从中可以看出，内部是怎样电连接的。
图14表示一个实施为隔离组件4的功能组件，其在左侧和右侧触点之间不存在内部电连接。如已经在图5、7和9所示的馈电组件2中所描述的那样，在一个隔离组件4中一个垂直的脊梁用作显示没有连续电连接的功能组件的标记15。
图15表示图14所示的从斜下方看的隔离组件4，可以看到其带有一些在所示实施方式中将两个终端模块1相互连接的触点。
图16表示图14和图15所示的隔离组件4的电路图，从中可以看出，内部是怎样电连接的。
总之，本发明涉及一种尤其应用于工业自动化领域内的模块化控制系统，该控制系统由终端模块和与之匹配的功能模块构成。在由用于不同功能性的不同终端模块组成的已知实施方式中，事后扩建系统通常只能在花费大成本的条件下实现。这一技术问题在按照本发明的模块化控制系统中通过采用新型的结构相同的终端模块得以解决，其中，通过附加的功能组件提供不同的功能性。除了顺利地对系统的配置构形进行改变外，附加的优点在于，更低成本地设计和建造、更简单且准确无误地预先装配所述标准的终端模块、更简单地保持替换件、在馈送馈电电压、电位传输和电位隔离及特殊功能方面更清楚明了以及在逐步启动时可简便且明确地操作。

Claims (16)

1.一种终端模块(1)，为了获得一个控制系统的模块化结构，将功能模块(7)通过接口(11)插装到该终端模块上，其中，所述终端模块在两侧具有用于控制信号的触点(12)，这些触点不仅在内部相互导电连接，而且还与用于所述功能模块的接口(11)导电连接，其中，所述终端模块(1)适于与相邻的终端模块链结，
其特征在于：所述终端模块(1)具有用于功能组件(2，3，4，5，6)的触点(13)，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)通过插装到所述相应的触点(13)上将连成一排的终端模块中(1)的至少两个连接起来，并且在使用构造相同的终端模块(1)的条件下来提供所述终端模块(1)的不同功能性。
2.一种具有至少两个终端模块(1)的模块构成的控制系统，将功能模块(7)通过接口(11)插装到该终端模块上，其中，每个终端模块(1)在两侧具有用于控制信号的触点(12)，这些触点不仅在内部相互导电连接，而且还与用于所述功能模块(7)的接口(11)导电连接，其中，每个终端模块(1)适于与相邻的终端模块(1)链结，
其特征在于：终端模块具有用于功能组件(2，3，4，5，6)的触点(13)，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)通过插装到所述相应的触点(13)上将连成一排的终端模块(1)中的至少两个连接起来，并且在使用构造相同的终端模块(1)的条件下来提供所述终端模块(1)的不同功能性。
3.按照权利要求2所述的控制系统，其中，在连排的至少两个终端模块的排头处，设置一个带有接口连接插件的接口模块(8)。
4.按照权利要求3所述的控制系统，其中，在连排的至少两个终端模块(1)的排尾处，设置一个端子模块(10)。
5.按照权利要求2所述的控制系统，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)具有用于显示提供的功能性的器件。
6.按照权利要求2所述的控制系统，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)的最大宽度为一个终端模块(1)的宽度。
7.按照权利要求2至6中任一项所述的控制系统，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)实施为一个具有用于连接一个馈电电压的端子的馈电组件(2)，通过内部电连接只将所述馈电电压施加在所述功能组件的右侧触点上，由此将布设在左侧的终端模块(1)与一个开始于在右侧设置的终端模块(1)上的电位组分隔开。
8.按照权利要求2至6中任一项所述的控制系统，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)实施为一个具有用于连接一个馈电电压的端子的馈电组件(2)，通过内部电连接只将所述馈电电压施加在所述功能组件的左侧触点上，由此将布设在右侧的终端模块(1)与一个开始于在左侧设置的终端模块(1)上的电位组分隔开。
9.按照权利要求2至6中任一项所述的控制系统，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)实施为一个具有用于连接一个馈电电压的端子的馈电组件(2)，通过内部电连接将所述馈电电压施加在所述功能组件的左侧和右侧触点上。
10.按照权利要求2至6中任一项所述的控制系统，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)具有一个附加的用于PE连接端的接线端子。
11.按照权利要求10所述的控制系统，其中对于所述PE连接端提供一个2.5mm2的最小横截面。
12.按照权利要求2至6中任一项所述的控制系统，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)实施为桥式组件(3)，该桥式组件在所述功能组件的所有左侧和右侧触点之间均存在内部电连接。
13.按照权利要求2至6中任一项所述的控制系统，其中，所述功能组件(2，3，4，5，6)实施为隔离组件(4)，其在所述功能组件的左侧和右侧触点之间不存在内部电连接。
14.按照权利要求2至6中任一项所述的控制系统，其中，所述功能组件实施为一个包含温度传感器的专用组件(5)。
15.按照权利要求3至6中任一项所述的控制系统，其中，在连排的排头和排尾设有一个用于遮挡空闲触头的端子模块(6)。
16.按照权利要求15所述的控制系统，其中，所述端子模块(6)具有一个为一个终端模块(1)一半宽度的宽度。
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