CN101901969B - 具有终端模块的自动化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有终端模块(3)的自动化设备(100)，其中在该终端模块(3)中插接有功能模块(4)，该自动化设备适合于通过其它终端模块(3a，3b)的彼此连接实现模块化扩展，其中终端模块(3)包括：第一容纳装置(1)，用于容纳功能模块(4)；具有第一接触装置(11)的第二容纳装置(2)，用于容纳具有第二接触装置(12)的接口模块(5)，其中通过接口模块(5)可以为功能模块(4)传导供电电压，其中用于监测供电电压的装置(10)集成在功能模块(4)中。

Description

具有终端模块的自动化设备
技术领域
本发明涉及一种具有终端模块的自动化设备，其中，在该终端模块中插装有功能模块，适合于通过其它的终端模块的彼此连接实现模块化扩展，其中终端模块包括：用于容纳功能模块的第一容纳装置；具有第一接触装置的第二容纳装置，其用于容纳具有第二接触装置的接口模块，其中通过接口模块可以为功能模块传输供电电压。 
背景技术
EP 1 764 873A1公开了一种可模块化地构造的自动化设备，其中终端模块可与功能模块接通，而且其中终端模块可与相邻的终端模块连接。 
DE 198 07 710C2也公开了一种自动化设备，其具有终端模块、多个功能模块和接口模块，其中供电电压并不经过接口模块。 
所述的自动化设备优选地用于控制采用所谓分散的外围设备的工业过程，在该自动化设备中，借助于供电模块实现对各个终端模块的供电，在这些终端模块中又插入功能模块。功能模块根据本发明理解为例如是输入/输出组件，用于接通工业过程中的输入/输出信号。根据现有技术的供电模块插接到终端模块的空闲的插接位置中并由此为连接在供电模块上的其它终端模块的组群供电，这些终端模块又包含其它的功能模块。根据现有技术，通过相应的终端 模块的彼此连接构成负载组群，在负载组群的内部使所有模块由同相同的电源供电。根据DE 198 07 710C2(见段落20)所述的自动化设备，供电电压贯穿各个终端模块。 
在此不利的是，供电模块分别占用固有的插接位置，而且供电电压组群或者也称为负载组群的变化引起这种组群分离。另外不利的是，丢失用于实际的自动化任务的插接位置，该自动化任务应通过功能模块来实现。至今在自动化技术领域对于这种设备的模块化构造公开了各种不同的变体，如通道模块或者工艺模块利用供给电压进行供给。然而，在这些实现方法中总是必需牺牲用于供电模块的“空闲”插接位置。 
发明内容
因此发明的目的在于提出一种自动化设备，其结构尺寸较小，并且因此占用较小的占地面积。 
该目的由此实现，即在开头所述的自动化设备中，用于监测供电电压的装置集成在功能模块中。因此可以有利地放弃供电模块。根据现有技术在供电模块内部实现之前对供电电压的监测。通过将供电电压的监测转移到功能模块中，终端模块的插接位置进一步用于功能模块实现。 
自动化设备的一种有利改进设计方案规定：第一接触装置具有第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，这些接口这样地布置在终端模块的第一侧面上和第二侧面上，即另外的终端模块能够以其另外的第一接触装置连接于所述第一接触装置上。如果将终端模块想象成具有左侧面、也就是第一侧面，和右侧面、也就是第二侧面，以及用于卡扣在组件支架上、例如异型导轨上的第三侧面的组件部件，那么终端模块的第一侧面可以分别紧靠在之前的终端模块 的第二侧面上，并且与布置在终端模块内部的第一接触装置连接。此外另外又一个终端模块可以利用其第一侧面靠放在之前模块的第二侧面上，并且因此原则上产生自动化设备的任意长的模块化构造。 
在此特别有利的是，这样地设计接触装置，即包括至少一个终端模块的第一组群的集群接通至第一供电电压。“组群”的概念按照所述的装置可以理解为，该组群不必一定具有通常形成一个组群的三个元件，而是在本发明的意义上也可以由一个或一对具有功能模块的终端模块组成该组群。在机械领域中当插装终端模块时，可以提及一种上组群(Obergruppe)，也就是说，所有必需要的终端模块在自动化设备里已经优选彼此机械地连接，这例如可以通过在终端模块上相应的锁定装置实现。在此，在每个终端模块中的第一接触装置为此设计，即通过插上相应的、具有第二接触装置的接口模块形成终端模块的第一组群，鉴于共同的供电电压这些终端模块属于一个整体。这优选地由此实现，即第一接口与第三接口以及第二接口与第四接口为了在组群内继续输导供电电压可以通过布置在接口模块中的桥路相互连接。 
为了确定第一组群的起始点，在一种改进的设计方案中，第三接口和第四接口分别与设置在接口模块中的第一供电电压端子和第二供电电压端子连接，用于接通供电电压。第二组群的下一个争议点(Streitpunkt)随后构成一个另外的接口模块，其具有供电电压端子和相应地构造的第一接触装置。 
这种类型的接口模块可优选地作为单独的接线装置插装在终端模块上，因此接线装置具有至少一个夹紧装置用于夹紧其它的信号线。该夹紧装置从形式来看可以是螺旋接线夹装置、刀片夹紧装置或者弹簧夹紧装置。在第一种类型的接口模块中，相应的除了用于供电电压的夹紧装置之外还布置用于信号线的夹紧装置。在第二 种类型的接口模块中，取消了用于供电电压的连接端子，并因此有利地提供用于附加连接端子的位置，在该附加端子上可以连接其它的信号线。因为如上所述，根据前面所述的设计方案可以取消供电模块，因此有利地在接口模块里布置有用于灭弧的自振荡二极管。此外进一步有利的是，除了自振荡二极管之外还布置有高阻抗的接地，用于实现功能模块的无电位的构造。自振荡二极管和接地在此只是在接口模块设计为供电模块时才主动接通。 
无电位构造就是说，24V供电电压的接地母线并不强制地、低阻抗地与大地连接，否则在多个负载组群时24V供电电压在共同的接地母线上工作，这在技术上是很不希望出现的。 
相对于大地的不存在的低阻抗连接可以导致在24V电源电位(24V和接地母线)和大地之间形成电位差，该电位差可能完全超过100V。这首先由此发生，即在(24V)输入线中通过位于周围的电磁场而诱导出能量，该电磁场使得接地导线和24V导线对地的电压升高。其技术上可能是共模干扰，因为两个导线(24V和接地母线)平行地铺设在电缆中并且同样地涉及到电位升高。如果它们分开地铺设在单独的导线里，这实际上一般是不可能的，那么也可能造成在两个导线中分开的电位变化，并因此造成电压差从正常的24V提高到基本上更高的值(推挽干扰)，这里在接口模块中的保护电路断开过高的电压。因为通过电磁场的能量供应是相对高阻抗的，所以高阻抗的接地足够导出该电能。 
为了使自动化设备的操作者或装配工更容易地将自动化设备配置成不同的组群，接口模块被设计，以在俯视自动化设备时简化多个组群集群的可识别性，优先地的是用于具有用于供电电压的供电功能的接口模块的第一视觉造型，和用于具有供电电压的继续传输功能的接口模块的第二视觉造型。各个组群或者说因此产生的负载组群的可识别性由此变得更加简单。可列举出例如一种用于供电 电压的供电的黑色塑料模组，和一种用于继续传输供电电压的白色塑料模组。此外接口模块作为一个结构单元被示出，例如表示为接线装置。该接线装置为此具有由端子组成的单元、用于自振荡二极管、灭弧装置和电位分离装置的电路板，以及用于使接线装置和终端模块连接的外围设备连接器。 
根据本发明，现在也可以在考虑到群而后续地改变模块化构造时更换接线装置，也就是说更换接口模块而不移开终端模块，从而形成新的组群的构成。随后的负载组群变动现在不再因更换整套的终端模块而困难。 
附图说明
附图示出了根据本发明的自动化设备的一种实施例，图中示出： 
图1示出终端模块； 
图2示出用于进一步传输供电电压的接口模块； 
图3示出用于输入供电电压的一个接口模块； 
图4示出具有三个负载组群、模块化构造的自动化系统。 
具体实施方式
根据图1示出自动化设备100(图4)的终端模块3，用于模块化地构造自动化设备100。 
终端模块3包括：用于容纳功能模块4(图4)的第一容纳装置1；用于容纳第一接口模块5(图2)或第二接口模块5’(图3) 的第二容纳装置2。第一容纳装置1和第二容纳装置2设计成井筒形，使得功能模块4或接口模块5，5’利用制成插头形的接触装置插入各自的井筒中，用于机械固定和电接通。终端模块3具有第一侧面21和第二侧面22。此外终端模块3设计为具有六个侧面的长方六面体形部件。第一侧面21的第一平面例如可以靠放在自动化设备100的头部组件上，并因此形成用于自动化设备100的模块化构造的起始点，其中另一个终端模块用其另外的第一侧面21紧贴在终端模块3的第二侧面22上，其中终端模块分别通过第一接触装置11连接。 
第一接触装置11具有第一接口41、第二接口42、第三接口43和第四接口44。第一接口41和第二接口42这样地布置在终端模块里，即第一接口41和第二接口42各自的第一端部从终端模块3的长方六面体的外壳里伸出，用于和另一个终端模块保持接触。第一接口41和第二接口42各自的第二端部这样地利用接触装置布置在终端模块3内部、或第二容纳装置2内部，从而使接触装置，例如桥路或者供电端子插装在第二端部上。 
第三接口43和第四接口44这样地设计，即接口43，44的第一端部分别这样地位于终端模块3的外壳内，即另一个终端模块3b的第一接口41和第二接口42可分别利用其各自的第一端部插装到之前的终端模块3的第三和第四接口的各自的第一端部中。第一导线45连接在第三接口43的第二端部上，并且第二导线46连接在接口44的第二端部上。第一和第二导线45，46用于将在终端模块3中的供电电压从第二容纳装置2引入第一容纳装置1中。 
插装到第一容纳装置1中的功能模块4通过第一导线45和第二导线46来供应通过第一接触装置11接通的或者供应的电压。第一接触装置11利用其第三接口43和第四接口44设计用于容纳接触装置，该接触装置可以经过接口模块5或5’继续传输供电电压。 
根据图3示出接口模块5’，其用于将供电电压输入到终端模块3中。接口模块5’具有第二接触装置12。第二接触装置12在此设计有第一供电电压端子8和第二供电电压端子9，其中供电电压端子8，9与接触装置连接，这些接触装置在接口模块5’插入第二容纳装置2的状态下通过相应设计的接触装置与第一接口43和第二接口44保持接触，并因此可以通过供电电压端子8，9，经过第一导线45和第二导线46使供电电压输入第一容纳装置1中，并因此在功能模块4插装在第一容纳装置1中时保证为功能模块4提供供电电压。 
在设计成供电模块的接口模块5’中设置有用于灭弧的自振荡二极管23。此外为了实现无电位构造，在接口模块5’内设置高阻抗的接地24。接口模块5’表示为一个结构单元，其中该结构单元包括用于夹紧信号线和供电线的端子；用于自振荡二极管23、高阻抗的接地24和用于连接具有第二容纳装置2的接口模块5’的外围设备连接器的电路板，该第二容纳装置具有相应地设置的对向接触点。 
在5’中的布线是由此这样设计，即终端模块2的接口41和42不保持接触。因此加载于左侧相邻的模块上的负载电压不再继续传输而是中断，同时连接在端子8和9上的负载电压同样也不向左继续传输，并因此类似地开始一个新的负载组群。新的负载电压又加载在接触点43和44上，并且能够在该处被下一个终端模块在具有图2所示的元件时利用。但是如果右侧相邻的终端模块装配了图3所示的元件，那么在该处将重新开始一个新的负载组群。 
根据图2示出第二种类型的接口模块5。接口模块5具有第一接触装置12，其中根据该设计方案，第一接触装置12包括第一桥路6和第二桥路7。桥路6，7这样被设计，即它们在将接口模块5固定到容纳装置2里面或上面时，连接第一接口41与第三接口43，并且连接第二接口42与第四接口44。通过之前的终端模块输入的 供电电压借助于第一桥路6从第一接口41继续传输至第二接口43，并借助于第二桥路7从第二接口42传输至第四接口44。根据图3的第一种类型的接口模块5’中需要供电电压端子8，9，这里作为8’，9’示出，它们现在作为替换供电电压的输入用于其它的信号端子。 
根据图4示出模块化构造的自动化设备100，其具有第一组群51，第二组群52和第三组群53。自动化设备100包括十一个彼此连接的终端模块。在每个这种十一个彼此连接的终端模块中插入功能模块4。每个功能模块4具有装置10，用来监测供电电压V1，V2，V3。从左向右看，开始四个终端模块3与其插入的功能模块4构成了第二组群52。第一终端模块1通过插入的具有供电功能的接口模块5’变成第二组群52的起点。通过第一终端模块1的接口模块5’输入的供电电压V2，经过其它具有继续传输功能的接口模块，一直继续被传输至第四终端模块或传输至第四功能模块4。 
自第五终端模块3起，新的组群，也就是第一组群51，由插入在第五终端模块里的、具有供电功能的接口模块开始。通过具有继续传输功能的相应的接口模块继续传输输入的供电电压V1直至第八终端模块。 
借助于第九终端模块又通过具有供电功能的、相应设计的接口模块输入第三供电电压V3，该电压V3经过具有继续传输功能的接口模块的第十和第十一终端模块继续被传输。 
第二组群52由第一至第四终端模块组成。第一组群51由第五至第八终端模块组成，并且第三组群53由第九至第十一终端模块组成。 
自动化设备100分为模块区域60，端子区域61和供电电压区域62。供电电压区域62也可以称为电源母线(Powerbus)或者构 成回路的供电电压线。接口模块5，5’利用其端子区域61如此地设计，即除了用于供电电压V1，V2，V3的供电端子8，9之外，还布置了多个端子用于夹紧工业过程信号的信号线。 
如果应用具有供电功能的接口模块5’，那么利用接口模块的下面两个端子8，9用于输入供电电压V1，V2，V3。 
如果接口模块5具有继续传输功能，就不需要两个下面的供电端子8’，9’用于输入供电电压，并且因此可以有利地用于夹紧信号线。 
终端模块3与相应地表示的第一接触装置11，分别插入在第二容纳装置2中的接口模块5，5’形成的组合与插装上的、具有布置在其中用来监测供电电压的装置10的功能模块4产生一种交替作用并引起一种协同作用。有利之处在于一种附加的变成空闲的插接位置，这是因为不必再插进单独的供电模块；组群51，52，53的独立结构在所谓的负载组或者组群里具有不同的供电电压；而且使自动化设备100的改进容易进行，这是因为不再为了改变负载组群而必须在异形导轨上推移终端模块。 

Claims (14)

1.一种具有终端模块(3)的自动化设备(100)，其中，在所述终端模块(3)中插接有功能模块(4)，所述自动化设备适合于通过另外的终端模块(3a，3b)的彼此连接实现模块化的扩展，其中所述终端模块(3)包括：
-用于容纳所述功能模块(4)的第一容纳装置(1)，
-具有第一接触装置(11)的第二容纳装置(2)，所述第二容纳装置用于容纳具有第二接触装置(12)的接口模块，其特征在于，通过所述接口模块可以为所述功能模块(4)传输供电电压，
其中所述第一接触装置(11)具有第一接口(41)、第二接口(42)、第三接口(43)和第四接口(44)，这些所述接口这样地设置在所述终端模块(3)的第一侧面(21)上和第二侧面(22)上，即另外的第一终端模块(3a)可利用其另外的第一接触装置连接至所述第一接触装置(11)上，
其中，所述第三接口(43)和所述第四接口(44)这样地设计，即所述第三接口(43)和所述第四接口(44)的第一端部分别这样地位于所述终端模块(3)的外壳内，即另外的第二终端模块(3b)的第一接口(41)和第二接口(42)能分别利用该第一接口(41)和第二接口(42)的第一端部插装到在所述另外的第二终端模块(3b)之前的终端模块(3)的所述第三接口(43)和所述第四接口(44)的各自的第一端部中，其中第一导线(45)连接在所述第三接口(43)的第二端部上，并且第二导线(46)连接在所述第四接口(44)的第二端部上，所述第一和第二导线(45，46)用于将在所述终端模块(3)中的供电电压从所述第二容纳装置(2)引入所述第一容纳装置(1)中，
-第一种类型的所述接口模块或
-第二种类型的所述接口模块，
其中在第一种类型的接口模块中，所述第二接触装置(12)设计有第一供电电压端子(8)和第二供电电压端子(9)，其中所述第一和第二供电电压端子(8，9)与接触元件连接，所述接触元件在第一种类型的所述接口模块插入所述第二容纳装置(2)的状态下通过相应设计的接触装置与所述第三接口(43)和所述第四接口(44)保持接触，因此可以通过所述第一和第二供电电压端子(8，9)经过所述第一导线(45)和所述第二导线(46)使所述供电电压输入所述第一容纳装置(1)中，并且在第二种类型的接口模块中，所述第二接触装置(12)包括用于连接所述第一和第三接口(41，43)的第一桥路(6)和用于连接所述第二和第四接口(42，44)的第二桥路(7)，以用于构成具有不同的所述供电电压的组群，
其中用于监测所述供电电压的装置(10)集成在所述功能模块(4)中。
2.根据权利要求1所述的自动化设备(100)，其中，所述第一接触装置(11)这样地设计，即包括至少一个终端模块(3)的第一组群(51)的集群接通至第一供电电压(V1)。
3.根据权利要求2所述的自动化设备(100)，其中，所述第一接口(41)与所述第三接口(43)以及所述第二接口(42)与所述第四接口为了在组群内继续传输供电电压彼此之间可通过设置在第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块中的桥路(6，7)相互连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动化设备(100)，其中，所述第三接口(43)和所述第四接口(44)可以分别与设置在第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块中的第一供电电压端子(8)和第二供电端子(9)连接，用于接通供电电压(V1)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的自动化设备(100)，其中，第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块具有至少一个以下型式的夹紧装置，以夹紧用于所述功能模块(4)的其它的信号线：
-螺旋接线夹装置，
-刀片夹紧装置，
-弹簧夹紧装置。
6.根据权利要求4所述的自动化设备(100)，其中，第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块具有至少一个以下型式的夹紧装置，以夹紧用于所述功能模块(4)的其它的信号线：
-螺旋接线夹装置，
-刀片夹紧装置，
-弹簧夹紧装置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的自动化设备(100)，其中，在第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块中设置有用于灭弧的自振荡二极管(23)。
8.根据权利要求6所述的自动化设备(100)，其中，在第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块中设置有用于灭弧的自振荡二极管(23)。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的自动化设备(100)，其中，在第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块中设置有高阻抗的接地(24)，用于实现功能模块(4)的无电位的构造。
10.根据权利要求8所述的自动化设备(100)，其中，在第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块中设置有高阻抗的接地(24)，用于实现功能模块(4)的无电位的构造。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的自动化设备(100)，其中，第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块被设计，以在俯视所述自动化设备时识别多个组群集群的可识别性。
12.根据权利要求11所述的自动化设备(100)，其中，第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块被设计，以在俯视所述自动化设备时识别用于具有用于所述供电电压的供电功能的接口模块的第一视觉造型和用于具有所述供电电压的继续传输功能的接口模块的第二视觉造型。
13.根据权利要求10所述的自动化设备(100)，其中，第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块被设计，以在俯视所述自动化设备时识别多个组群集群的可识别性。
14.根据权利要求13所述的自动化设备(100)，其中，第一种类型的所述接口模块或第二种类型的所述接口模块被设计，以在俯视所述自动化设备时识别用于具有用于所述供电电压的供电功能的接口模块的第一视觉造型和用于具有所述供电电压的继续传输功能的接口模块的第二视觉造型。
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