DE10135980C1 - Arrangement for connection of decentralized local field devices to remote central station, has input/output units with system- and field-side communications interfaces in same plug plane - Google Patents
Arrangement for connection of decentralized local field devices to remote central station, has input/output units with system- and field-side communications interfaces in same plug planeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anschluß von dezentral und prozeßnah angeordneten Feldgeräten an eine entfernte zentrale Einrichtung in einer automatisierungstechnischen Anlage.The invention relates to an arrangement for the connection of decentralized and process-related arranged field devices to a remote central facility in a automation system.
Die zentrale Einrichtung ist dabei regelmäßig durch ein Prozeßleitsystem oder eine speicherprogrammierbare Steuerung gebildet und mit Eingabe/Ausgabe-Baugruppen, die im weiteren kurz als E/A-Baugruppen bezeichnet werden, zum Anschluß von Feldgeräten ausgestattet. Aus der DE 42 38 957 ist bekannt, derartige E/A- Baugruppen von zentralen Verarbeitungseinheiten räumlich getrennt als abgesetzte Eingabe/Ausgabe-Subsysteme anzuordnen.The central facility is regularly through a process control system or programmable logic controller formed and with input / output modules, which are referred to as I / O modules for the connection of Field devices. From DE 42 38 957 it is known that such I / O Assemblies of central processing units spatially separated as separate Arrange input / output subsystems.
Elektrische Einrichtungen zur Kommunikation zwischen prozeßnah und dezentral im Feldbereich angeordneten Feldgeräten wie Sensoren, Aktoren und Meßumformer einerseits und im Wartenbereich angeordneten Steuerungs- und Regelungssystemen andererseits werden regelmäßig als Feldbusse bezeichnet.Electrical devices for communication between process-related and decentralized in Field devices such as sensors, actuators and transmitters arranged in the field area on the one hand and control and regulation systems arranged in the waiting area on the other hand, they are regularly referred to as field buses.
Um die Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit solcher Feldbussystem zu erhöhen, ist es bekannt, das System je nach Anforderung der Applikation, teilweise oder vollständig redundant auszuführen. In derartigen Systemen sind mindestens zwei identische, parallel geordnete Baugruppen vorgesehen, von denen eine während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs des Systems aktiv ist und die anderen bis zum Ausfall der aktiven Baugruppe inaktiv sind. Derartige Systeme sind für sich bekannt und beispielsweise in Günther Strohrmann "Automatisierungstechnik" Band 1, R. In order to increase the availability and reliability of such fieldbus systems, it is known to design the system partially or completely redundantly, depending on the requirements of the application. In systems of this type, at least two identical modules arranged in parallel are provided, one of which is active during the intended use of the system and the other of which are inactive until the active module fails. Such systems are known per se and for example in Günther Strohrmann "Automation Technology" Volume 1 , R.
Oldenbourg-Verlag München Wien 1992, Kapitel 3.5b), für Einrichtungen der Meß-, Steuer- und Regelungstechnik beschrieben.Oldenbourg-Verlag Munich Vienna 1992 , Chapter 3.5b), for devices of measurement, control and regulation technology.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 94 21 001 ist eine Anschlußeinheit zur elektrischen Kopplung redundanter Baugruppen bekannt, bei der für jede der redundant angeordneten Baugruppen je eine Steckkontakteinrichtung zum Anschluß an eine Kommunikationsschnittstelle vorgesehen ist, wobei eine der Steckkontakteinrichtungen Anschlußstellen für ein Zuleitungskabel zu dem externen Gerät und dazu parallele Anschlußstellen für mindestens eine Verbindungsleitung zu weiteren Steckkontakteinrichtungen aufweist.From the German utility model 94 21 001 is a connection unit for electrical coupling of redundant assemblies known for each of the Redundant modules each have a plug contact device for connection is provided to a communication interface, one of the Plug contact devices Connection points for a supply cable to the external Device and parallel connection points for at least one connecting line has further plug contact devices.
Die bekannte Steckkontakteinrichtung kann darüber hinaus mit integrierten Mitteln zur Strom- und/oder Spannungsbegrenzung für eigensichere Stromkreise ausgestattet sein. Die bekannte Steckkontakteinrichtung ist für großvolumige E/A-Baugruppen mit einer Mehrzahl von Eingabe/Ausgabe-Kanälen geeignet, die eine von der Rückverdrahtungsebene unabhängige Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Darüber hinaus ist diese Lösung nicht ohne Zusatzmaßnahmen für die Montage im explosionsgefährdeten Bereichen geeignet.The known plug contact device can also with integrated means for Current and / or voltage limitation for intrinsically safe circuits his. The known plug contact device is for large-volume I / O modules a plurality of input / output channels, one of which Back wiring level independent communication interface. In addition, this solution is not without additional measures for installation in the suitable for hazardous areas.
Miniaturisierte, zur Montage in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassene E/A- Baugruppen stellen diesen Platz jedoch regelmäßig nicht zur Verfügung.Miniaturized I / O- approved for mounting in hazardous areas However, modules do not regularly provide this space.
Darüber hinaus besteht bei E/A-Baugruppen, deren feldseitige Kommunikationsschnittstelle über die Rückverdrahtungsebene geführt ist, das Problem der bauartbedingt vorgegebenen, festen Zuordnung der Feldgeräteanschlüsse zu den feldseitigen Kommunikationsschnittstellen der E/A- Baugruppen durch die vorgefertigte, regelmäßig als Leiterplatte ausgeführte Rückverdrahtung.In addition, I / O modules have their field-side Communication interface is performed on the back wiring level, that Problem of the design-related, fixed assignment of the Field device connections to the field-side communication interfaces of the I / O Assemblies through the prefabricated, regularly executed as a printed circuit board Backplane.
Insbesondere beim Anschluß eigensicherer Feldgeräte an E/A-Baugruppen mit eigensicher begrenzten Strömen und Spannungen ist zu berücksichtigen, daß bei der Parallelschaltung die zulässige Stromstärke und bei Serienschaltung die zulässige Spannung überschritten wird. Darüber hinaus sind elektrische Betriebsmittel zum Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich zulassungspflichtig. Especially when connecting intrinsically safe field devices to I / O modules intrinsically safe limited currents and voltages must be taken into account that the Parallel connection the permissible current and in the case of series connection the permissible Voltage is exceeded. In addition, electrical equipment for Use in hazardous areas subject to approval.
Darüber hinaus ist aus der DE 198 14 097 eine Anordnung zur redundanten Spannungsversorgung von Zweileiter-Meßumformern in der Automatisierungstechnik bekannt, die ein Meßsignal als eingeprägten Strom ausgeben. Zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit der passiven Meßumformerversorgungseinheiten unter Vermeidung der Beeinträchtigung der Meßwertübertragung wird vorgeschlagen, die Meßumformerversorgungseinheiten ausgangsseitig über ein aus Dioden bestehendes Entkopplungsnetzwerk parallelzuschalten, die Ausgangsspannung jeder Meßumformerversorgungseinheit in zwei Stufen wählbar auszuführen, wobei die erste Spannungsstufe zur Funktionsüberprüfung der Meßumformerversorgungseinheit gegenüber der Versorgungsspannung des Meßumformers reduziert ist und die zweite Spannungsstufe auf die Versorgungsspannung des Meßumformers eingestellt ist, und jede Meßumformerversorgungseinheit ausgangsseitig mit einer in Abhängigkeit von der gewählten Spannungsstufe gesteuerten Last auszustatten, die bei gewählter erster Spannungsstufe eingeschaltet und bei gewählter zweiter Spannungsstufe ausgeschaltet ist.In addition, DE 198 14 097 describes an arrangement for redundant Power supply for two-wire transmitters in automation technology known that output a measurement signal as an impressed current. To monitor the Functionality of the passive transmitter supply units under Avoiding the impairment of the measured value transmission is proposed Transmitter supply units on the output side via a diode Decoupling network in parallel, the output voltage each Transmitter supply unit can be selected in two stages, the first Voltage level for checking the function of the transmitter supply unit compared to the supply voltage of the transmitter is reduced and the second Voltage level is set to the supply voltage of the transmitter, and on the output side of each transmitter supply unit with a function of to equip the selected voltage level controlled load when the first one is selected Voltage level switched on and with the second voltage level selected is switched off.
Schließlich ist aus der DE 29 71 6575 ein feldbusgesteuertes Automatisierungsgerät bekannt, das im wesentlichen aus einem Basismodul, einem Kopfmodul mit Außenkontakten und mindestens einem Funktionsmodul ohne Außenkontakte besteht, wobei das Kopfmodul und das Funktionsmodul mit dem Basismodul elektrisch leitend kontaktierbar sind. Das Basismodul ist mit Außenkontakten zum Anschluß von Feldgeräten ausgestattet, die einem Funktionsmodul räumlich zugeordnet sind und mit diesem elektrisch leitfähig verbunden sind.Finally, DE 29 71 6575 is a fieldbus-controlled automation device known, which consists essentially of a base module, a head module There are external contacts and at least one function module without external contacts, the head module and the functional module with the base module being electrically conductive are contactable. The base module has external contacts for connecting Field devices that are spatially assigned to a function module and with this are electrically conductively connected.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Anschluß von dezentral und prozeßnah angeordneten Feldgeräten an eine entfernte zentrale Einrichtung in einer automatisierungstechnischen Anlage zu schaffen, die auf einfache und kompakte Art und Weise eine wahlweise Zuordnung von Feldgeräten zu feldseitigen Kommunikationsschnittstellen von E/A-Baugruppen unmittelbar im explosionsgefährdeten Bereich gestattet und die Nachteile bekannter Lösungen vermeidet.The invention is therefore based on the object of an arrangement for connecting decentralized and process-oriented field devices to a remote central To create a facility in an automation system that is simple and compact way to selectively assign field devices field-side communication interfaces of I / O modules directly in the hazardous area allowed and the disadvantages of known solutions avoids.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung wieder. According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1. The Subclaims give expedient embodiments of the invention.
Das Wesen der Erfindung besteht in einem Verteiler, der mindestens eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit der entfernten zentralen Einrichtung, eine Mehrzahl von steckbaren E/A-Baugruppen und ein vielpoliges Anschlußklemmenfeld zum Anschluß von Feldgeräten aufweist. Die E/A Baugruppen weisen eine systemseitige Kommunikationsschnittstelle und eine feldseitige Kommunikationsschnittstelle in derselben Steckebene auf. Die systemseitigen Kommunikationsschnittstellen der E/A-Baugruppen sind mit der Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit der zentralen Einrichtung verbunden. Die feldseitigen Kommunikationsschnittstellen der E/A-Baugruppen und das Anschlußklemmenfeld sind an voneinander getrennte Kontakte einer Steckkontaktvorrichtung angeschlossen.The essence of the invention consists in a distributor that has at least one Communication interface for communication with the remote central Device, a plurality of plug-in I / O modules and a multipole Has terminal field for connecting field devices. The I / O modules have a system-side communication interface and a field-side Communication interface on the same plug-in level. The system side Communication interfaces of the I / O modules are with the Communication interface for communication with the central facility connected. The field-side communication interfaces of the I / O modules and the terminal block are on separate contacts one Plug contact device connected.
Darüber hinaus ist eine konfigurationsbestimmende Steckeinheit vorgesehen, die eine zu der Steckkontaktvorrichtung korrespondierende Steckgegenkontaktvorrichtung und Leiterbrücken zur elektrischen Verbindung voneinander getrennter Kontakte der Steckkontaktvorrichtung derart aufweist, daß jeweils ein Feldgerät mit der feldseitigen Kommunikationsschnittstelle mindestens einer E/A-Baugruppe verbunden ist.In addition, a configuration-determining plug-in unit is provided, the one corresponding mating contact device to the plug contact device and Conductor bridges for the electrical connection of separate contacts of the Has plug contact device such that a field device with the field side Communication interface of at least one I / O module is connected.
Vorteilhafterweise ist die Zuordnung der Feldgeräte zu den feldseitigen Kommunikationsschnittstellen der E/A-Baugruppen durch ein einziges Bauteil, nämlich die konfigurationsbestimmende Steckeinheit, unter unveränderter Aufrechterhaltung des Verteilers und der E/A-Baugruppen definiert. Jede Änderung der Konfiguration ist durch einfachen Austausch der konfigurationsbestimmende Steckeinheit realisierbar.The assignment of the field devices to the field-side is advantageous Communication interfaces of the I / O modules through a single component, namely the configuration-determining plug-in unit, with unchanged maintenance of the distributor and the I / O modules. Any configuration change is can be implemented by simply exchanging the configuration-determining plug-in unit.
Neben der Begrenzung des Variantenreichtums notwendiger Baugruppen und Bauteile und den daraus resultierenden Vorteilen bei der Herstellung, Lagerung und beim Service ist der Verzicht auf eine gesonderte Zertifizierung von komplexen Baugruppen zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen in Abhängigkeit von der durch die automatisierungstechnische Aufgabe vorgegebenen Konfiguration besonders vorteilhaft.In addition to limiting the variety of necessary assemblies and components and the resulting advantages in manufacturing, storage and in Service means not having to certify complex assemblies separately for use in potentially explosive areas depending on the automation technical task given configuration especially advantageous.
Die konfigurationsbestimmende Steckeinheit besteht als einziges konfigurationsabhängig variables Bauteil im wesentlichen aus Lötbrücken, wodurch die Zertifizierung stark erleichtert wird.The configuration-determining plug-in unit is the only one Configuration-dependent variable component consisting essentially of solder bridges, which means that Certification is greatly facilitated.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist die konfigurationsbestimmende Steckeinheit mehrteilig als Gruppe von Teil-Steckeinheiten derart ausgeführt, daß jedem Feldgerät genau eine Teil-Steckeinheit zugeordnet ist.According to a feature of the invention, the configuration-determining plug-in unit made in several parts as a group of partial plug-in units such that each field device exactly one partial plug-in unit is assigned.
Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, daß die in Abhängigkeit von der Anzahl und der Anschlußart der Feldgeräte mögliche Vielfalt zertifizierungspflichtiger konfigurationsbestimmender Steckeinheiten auf ein begrenztes Sortiment typzertifizierbarer, vorkonfigurierbarer Teil-Steckeinheiten reduziert wird. It is advantageously achieved in that the depending on the number and The variety of certification devices required for the connection type of the field devices configuration-determining plug-in units on a limited range type-certifiable, preconfigurable partial plug-in units is reduced.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zur redundanten Anschaltung eines Feldgeräts an eine Mehrzahl von gleichartigen E/A-Baugruppen vorgesehen, daß die konfigurationsbestimmende Steckeinheit für mit dem Feldgerät in Serie geschaltete feldseitige Kommunikationsschnittstellen gleichartiger Eingabe/Ausgabe-Baugruppen Spannungsbegrenzungsmittel aufweist.According to a further feature of the invention, a Field devices provided to a plurality of similar I / O modules that the Configuration-determining plug-in unit for series connection with the field device field-side communication interfaces of similar input / output modules Has voltage limiting means.
Nach einem alternativen Merkmal ist vorgesehen, daß die konfigurationsbestimmende Steckeinheit für zu dem Feldgerät parallel geschaltete feldseitige Kommunikationsschnittstellen gleichartiger Eingabe/Ausgabe-Baugruppen Strombegrenzungsmittel aufweist.According to an alternative feature, it is provided that the configuration-determining Plug-in unit for field-side connected in parallel to the field device Communication interfaces of similar input / output modules Current limiting means.
Durch beide Merkmale ist auf einfache Weise sichergestellt, daß die an den Anschlüssen jedes einzelnen verwendeten elektrischen Betriebsmittels auftretenden Ströme und Spannungen auf die im explosionsgefährdeten Feldbereich zugelassenen Werte begrenzt sind.Both features ensure in a simple manner that the to Connections of each individual electrical equipment used occurring Currents and voltages to those permitted in the potentially explosive field area Values are limited.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. The necessary drawings show:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Anordnung zum Anschluß von dezentral und prozeßnah angeordneten Feldgeräten an eine entfernte zentrale Einrichtung Fig. 1 is a schematic diagram of an arrangement for connecting decentralized and process-oriented field devices to a remote central facility
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung der Elemente Fig. 2 is a schematic representation of the arrangement of the elements
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer konfigurationsbestimmenden Steckeinheit Fig. 3 shows a schematic diagram of a configuration-determining plug-in unit
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung zur Anordnung von Teil-Steckeinheiten Fig. 4 is a schematic diagram for the arrangement of partial plug-in units
Fig. 5 ein Prinzipschaltbild einer konfigurationsbestimmenden Steckeinheit Fig. 5 is a schematic diagram of a configuration defining plug-in unit
Fig. 6 ein Prinzipschaltbild einer Teil-Steckeinheit zur Parallelredundanz Fig. 6 is a schematic diagram of a part plug unit for parallel redundancy
Fig. 7 ein Prinzipschaltbild einer Teil-Steckeinheit zur Serienredundanz Fig. 7 is a schematic diagram of a part plug unit for redundancy series
In Fig. 1 ist die logische Struktur einer Anordnung zum Anschluß von dezentral und prozeßnah angeordneten Feldgeräten 2 an eine entfernte zentrale Einrichtung 1 prinzipiell dargestellt. Dazu ist ein Verteiler 3 vorgesehen, der mindestens einen Kommunikationsstecker 31 zur Kommunikation mit der entfernten zentralen Einrichtung 1, eine Mehrzahl von steckbaren E/A-Baugruppen 33 und ein vielpoliges Anschlußklemmenfeld 36 zum Anschluß von Feldgeräten 2 aufweist.In Fig. 1, the logical structure of an arrangement for connecting decentralized and process-oriented field devices 2 to a remote central device 1 is shown in principle. For this purpose, a distributor 3 is provided which has at least one communication plug 31 for communication with the remote central device 1 , a plurality of plug-in I / O modules 33 and a multi-pole terminal field 36 for connecting field devices 2 .
Der Verteiler 3 ist im explosionsgefährdeten Feldbereich, entfernt von der im explosionsfreien Wartenbereich untergebrachten zentralen Einrichtung 1 angeordnet. Zur Kommunikation mit der entfernten zentralen Einrichtung 1 ist der Verteiler 3 über einen Eingabe/Ausgabe-Bus 10 mit der zentralen Einrichtung 1 verbunden, der verteilerseitig an den Kommunikationsstecker 31 angeschlossen ist.The distributor 3 is arranged in the potentially explosive field area, away from the central device 1 housed in the non-explosive waiting area. For communication with the remote central device 1 , the distributor 3 is connected to the central device 1 via an input / output bus 10 , which is connected to the communication connector 31 on the distributor side.
In bevorzugter Ausführungsform ist die zentrale Einrichtung 1 ein für sich bekanntes Prozeßleitsystem mit mindestens Mitteln zur Entgegennahme von Meßwerten, zur Meßwertverarbeitung und zur Ausgabe von Stellwerten in codierter Form.In a preferred embodiment, the central device 1 is a known process control system with at least means for receiving measured values, for processing measured values and for outputting manipulated values in coded form.
Der Eingabe/Ausgabe-Bus 10 ist zur Übertragung großer Datenmengen in hoher Geschwindigkeit über weite Entfernungen im explosionsgefährdeten Feldbereich geeignet. In bevorzugter Ausführungsform ist der Eingabe/Ausgabe-Bus 10 als einer der industriell standardisierten Bussysteme, wie z. B. Profibus DP oder Foundation Fieldbus ausgeführt. Dabei kann vorgesehen sein, eine Mehrzahl von Verteilern 3 an denselben Busstrang 10 anzuschließen.The input / output bus 10 is suitable for the transmission of large amounts of data at high speed over long distances in the potentially explosive field area. In a preferred embodiment, the input / output bus 10 is one of the industrially standardized bus systems, such as. B. Profibus DP or Foundation Fieldbus. It can be provided to connect a plurality of distributors 3 to the same bus line 10 .
Die Feldgeräte 2 sind dezentral und prozeßnah im explosionsgefährdeten Feldbereich verteilt angeordnet. Jeweils einer Gruppe von Feldgeräten 2 ist ein Verteiler 3 zugeordnet, der sich etwa zentral in der Gruppe räumlich benachbarter Feldgeräte 2 befindet. Jedes Feldgerät 2 ist über eine Feldgeräteanschlußleitung 20 mit dem Anschlußklemmenfeld 36 des Verteilers 3 verbunden. Die Feldgeräteanschlußleitung 20 dient dabei zur Übertragung der E/A Daten. Die Speiseleistung für das an die E/A Baugruppe angeschlossene Feldgerät 2 wird dem System separat zugeführt. Die Kommunikation zwischen der E/A Baugruppe im Verteiler 3 und dem angeschlossenen Feldgerät 2 erfolgt in analoger und/oder digitaler Form in für sich bekannter Art und Weise.The field devices 2 are distributed and distributed close to the process in the potentially explosive field area. A distributor 3 is assigned to a group of field devices 2 and is located approximately centrally in the group of spatially adjacent field devices 2 . Each field device 2 is connected to the connection terminal field 36 of the distributor 3 via a field device connecting line 20 . The field device connection line 20 serves to transmit the I / O data. The supply power for the field device 2 connected to the I / O module is fed to the system separately. The communication between the I / O module in the distributor 3 and the connected field device 2 takes place in analog and / or digital form in a manner known per se.
Die E/A-Baugruppen 33 weisen eine systemseitige Kommunikationsschnittstelle 331 und eine feldseitige Kommunikationsschnittstelle 332 in derselben Steckebene auf. Die systemseitigen Kommunikationsschnittstellen 331 der E/A-Baugruppen 33 sind mit dem Kommunikationsstecker 31 zur Kommunikation mit der zentralen Einrichtung 1 verbunden. Zur parallelen Bedienung einer Mehrzahl von E/A-Baugruppen 33 weist der Verteiler 3 einen Verteilerbus 32 auf, an den der Kommunikationsstecker 31 und alle E/A-Baugruppen 33 angeschlossen sind.The I / O modules 33 have a system-side communication interface 331 and a field-side communication interface 332 in the same plug level. The system-side communication interfaces 331 of the I / O modules 33 are connected to the communication plug 31 for communication with the central device 1 . To operate a plurality of I / O modules 33 in parallel, the distributor 3 has a distributor bus 32 to which the communication plug 31 and all I / O modules 33 are connected.
Der Verteilerbus 32 und die systemseitige Kommunikationsschnittstelle 331 können wahlweise auch redundant ausgeführt sein. Dadurch wird sichergestellt, daß bei Ausfall eines der beiden Verteilerbusse das System seine Funktion mit Hilfe des anderen Verteilerbusses aufrechterhält.The distributor bus 32 and the system-side communication interface 331 can optionally also be designed redundantly. This ensures that if one of the two distribution buses fails, the system maintains its function with the help of the other distribution bus.
Soweit die E/A-Baugruppen 33 und die zentrale Einrichtung 1 voneinander verschiedene Kommunikationsprotokolle unterstützen, ist der Kommunikationsstecker 31 über einen Protokollumsetzer 310 mit dem Verteilerbus 32 verbunden.If the I / O modules 33 and the central device 1 support different communication protocols, the communication plug 31 is connected to the distribution bus 32 via a protocol converter 310 .
Die feldseitigen Kommunikationsschnittstellen 332 der E/A-Baugruppen 33 und das Anschlußklemmenfeld 36 sind an voneinander getrennte Kontakte einer Steckkontaktvorrichtung 34 angeschlossen. Dabei ist jede Anschlußklemme des Anschlußklemmenfelds 36 mit genau einem Kontakt der Steckkontaktvorrichtung 34 verbunden. Darüber hinaus ist jeder Anschluß jeder feldseitigen Kommunikationsschnittstelle 332 der E/A-Baugruppen 33 mit genau einem anderen Kontakt der Steckkontaktvorrichtung 34 verbunden.The field-side communication interfaces 332 of the I / O modules 33 and the connection terminal field 36 are connected to separate contacts of a plug contact device 34 . Each connection terminal of the connection terminal field 36 is connected to exactly one contact of the plug contact device 34 . In addition, each connection of each field-side communication interface 332 of the I / O modules 33 is connected to exactly one other contact of the plug contact device 34 .
Darüber hinaus ist eine konfigurationsbestimmende Steckeinheit 35 vorgesehen, die gemäß Fig. 3 eine zu der Steckkontaktvorrichtung 34 korrespondierende Steckgegenkontaktvorrichtung 351 und Leiterbrücken 352 zur elektrischen Verbindung voneinander getrennter Kontakte der Steckkontaktvorrichtung 34 derart aufweist, daß jeweils ein Feldgerät 2 mit der feldseitigen Kommunikationsschnittstelle 332 mindestens einer E/A-Baugruppe 33 verbunden ist. In addition, a configuration-determining plug-in unit 35 is provided, which according to FIG. 3 has a plug-in counter-contact device 351 corresponding to the plug-in contact device 34 and conductor bridges 352 for the electrical connection of contacts of the plug-in contact device 34 which are separated from one another such that a field device 2 with the field-side communication interface 332 has at least one E / A module 33 is connected.
Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in Fig. 2 die physische Struktur der Anordnung der Elemente schematisch dargestellt. Das Grundelement des Verteilers 3 ist eine Mutterplatine in Form einer Leiterplatte mit Leiterbahnen. Ein Teil dieser Leiterbahnen bildet den Verteilerbus 32; weitere Leiterbahnen bilden die elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen der feldseitigen Kommunikationsschnittstellen 332 der als Gruppe dargestellten E/A- Baugruppen 33 und den Kontakten der Steckkontaktvorrichtung 34, den Anschlußklemmen des Anschlußklemmenfelds 36 und den Kontakten der Steckkontaktvorrichtung 34 sowie die elektrische Verbindung zwischen dem Protokollumsetzer 310 und dem physischen Anschluß des Kommunikationssteckers 31 zur Kommunikation mit der zentralen Einrichtung 1.Using the same reference numerals for the same means, the physical structure of the arrangement of the elements is shown schematically in FIG . The basic element of the distributor 3 is a motherboard in the form of a printed circuit board with conductor tracks. Part of these conductor tracks forms the distribution bus 32 ; Further conductor tracks form the electrical connection between the connections of the field-side communication interfaces 332 of the I / O modules 33 shown as a group and the contacts of the plug contact device 34 , the connection terminals of the connection terminal field 36 and the contacts of the plug contact device 34 as well as the electrical connection between the protocol converter 310 and the physical connection of the communication plug 31 for communication with the central device 1 .
Darüber hinaus sind auf der Mutterplatine Mittel zur Stromversorgung 37 der angeschlossenen Feldgeräte 2 über die E/A Baugruppen 33 angeordnet. In Abhängigkeit von der Anwendung kann vorgesehen sein, die Feldgeräte 2 direkt über die Mutterplatine zu versorgen.In addition, means for power supply 37 of the connected field devices 2 via the I / O modules 33 are arranged on the motherboard. Depending on the application, it can be provided that the field devices 2 are supplied directly via the motherboard.
Vorteilhafterweise ist die Zuordnung der Feldgeräte 2 zu den feldseitigen Kommunikationsschnittstellen 332 der E/A-Baugruppen 33 durch ein einziges Bauteil, nämlich die konfigurationsbestimmende Steckeinheit 35, unter unveränderter Aufrechterhaltung des Verteilers 3 und der E/A-Baugruppen 33 definiert. Jede Änderung der Konfiguration ist durch einfachen Austausch der konfigurationsbestimmende Steckeinheit 35 realisierbar.The assignment of the field devices 2 to the field-side communication interfaces 332 of the I / O modules 33 is advantageously defined by a single component, namely the configuration-determining plug-in unit 35 , while maintaining the distributor 3 and the I / O modules 33 unchanged. Any change in the configuration can be implemented by simply exchanging the configuration-determining plug-in unit 35 .
Dazu ist in Fig. 3 eine konfigurationsbestimmende Steckeinheit 35 dargestellt, die mit einer zu der Steckkontaktvorrichtung 34 des Verteilers 3 korrespondierenden Steckgegenkontakteinrichtung 351 ausgestattet ist. Dabei weisen die Steckkontaktvorrichtung 34 des Verteilers 3 und die korrespondierende Steckgegenkontakteinrichtung 351 der konfigurationsbestimmenden Steckeinheit 35 die gleiche Kontaktanzahl auf. Die konfigurationsbestimmende Steckeinheit 35 weist Leiterbrücken 352 auf, die in Abhängigkeit von der bestimmungsgemäßen Konfiguration vorgegebene Kontakte der Steckgegenkontakteinrichtung 351 verbinden. For this purpose, a configuration determining plug-in unit 35 is shown in Fig. 3, which is equipped with a plug-in contact to the device 34 of the manifold 3 corresponding plug mating contact means 351st The plug contact device 34 of the distributor 3 and the corresponding plug counter contact device 351 of the configuration-determining plug unit 35 have the same number of contacts. The configuration-determining plug-in unit 35 has conductor bridges 352 which, depending on the intended configuration, connect predetermined contacts of the plug-in counter-contact device 351 .
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die konfigurationsbestimmende Steckeinheit 35 gemäß Fig. 4 mehrteilig als Gruppe von Teil-Steckeinheiten 355 derart ausgeführt, daß jedem Feldgerät 2 genau eine Teil-Steckeinheit 355 zugeordnet ist. Dabei weist jede Teil-Steckeinheit 355 eine zu der Steckkontaktvorrichtung 34 des Verteilers 3 korrespondierenden Steckgegenkontakteinrichtung 351 auf, wobei die Summe aller Kontakte aller Teil-Steckeinheiten 355 gleich der Anzahl der Kontakte der Steckkontaktvorrichtung 34 des Verteilers 3 ist. Jede Teil-Steckeinheit 355 weist Leiterbrücken 352 auf, die in Abhängigkeit von der bestimmungsgemäßen Konfiguration vorgegebene Kontakte der Steckgegenkontakteinrichtung 351 verbinden.In an advantageous embodiment of the invention, the configuration-determining plug-in unit 35 according to FIG. 4 is designed in several parts as a group of partial plug-in units 355 in such a way that exactly one partial plug-in unit 355 is assigned to each field device 2 . Each partial plug-in unit 355 has a mating contact device 351 corresponding to the plug-in contact device 34 of the distributor 3 , the sum of all contacts of all partial plug-in units 355 being equal to the number of contacts of the plug-in contact device 34 of the distributor 3 . Each partial plug-in unit 355 has conductor bridges 352 which, depending on the intended configuration, connect predetermined contacts of the mating contact device 351 .
In den Fig. 5 bis 7 sind unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel vorkonfigurierte Ausführungsformen von konfigurationsbestimmenden Steckeinheiten 35 und Teil-Steckeinheiten 355 gezeigt.In Figs. 5 to 7 the same reference numerals for the same means preconfigured embodiments of stereodefining plug-in units 35 are shown and part-plug-in units 355 using.
Im einzelnen ist in Fig. 5 eine konfigurationsbestimmende Steckeinheit 35 gemäß Fig. 3 mit Leiterbrücken 352 zur redundanzfreien Anschaltung einer Mehrzahl von Feldgeräten 2 an jeweils genau eine E/A-Baugruppe 33 gezeigt. Es liegt darüber hinaus im Rahmen der Erfindung, Teil-Steckeinheiten 355 mit Leiterbrücken 352 zur redundanzfreien Anschaltung einer vorgegebenen, begrenzten Anzahl von Feldgeräten 2 an jeweils genau eine E/A-Baugruppe 33 vorzusehen. Vorzugsweise sind diese Teil-Steckeinheiten 355 mit Leiterbrücken 352 zur redundanzfreien Anschaltung von zwei, vier oder acht Feldgeräten 2 an jeweils genau eine E/A- Baugruppe 33 ausgestattet.Specifically, a configuration determining plug-in unit 35 is in Fig. 5 according to Fig. 3 with conductor bridges 352 for redundancy-free connection of a plurality of field devices 2 at exactly one I / O board 33. It is also within the scope of the invention to provide partial plug-in units 355 with conductor jumpers 352 for the redundancy-free connection of a predetermined, limited number of field devices 2 to exactly one I / O module 33 . These partial plug-in units 355 are preferably equipped with conductor bridges 352 for the redundancy-free connection of two, four or eight field devices 2 to exactly one I / O module 33 .
Darüber hinaus ist in Fig. 6 eine Teil-Steckeinheit 355 mit Leiterbrücken 352 zur parallelen Anschaltung eines Feldgeräts 2 an genau zwei gleichartige E/A-Baugruppen 33 gezeigt. Zum Anschluß eines eigensicheren Feldgeräts 2 ist in die Zuleitung zum Feldgerät 2 eine Strombegrenzung 353 eingeschaltet, womit der Strom in der über das Feldgerät 2 geführten Stromschleife auf einen für eigensichere Stromkreise zulässigen Wert begrenzt wird. Die Überlagerung der für sich zulässigen Ströme in den Stromkreisen der feldseitigen Kommunikationsschnittstellen 332 der gleichartigen E/A- Baugruppen 33 auf die über das Feldgerät 2 geführten Stromschleife wird damit sicher vermieden. In addition, a partial plug-in unit 355 with conductor bridges 352 for parallel connection of a field device 2 to exactly two identical I / O modules 33 is shown in FIG. 6. To connect an intrinsically safe field device 2 is turned on a current limit 353 in the supply line to the field device 2, whereby the current is limited in the guided over the field device 2 current loop to a permissible for intrinsically safe circuits value. The superimposition of the permissible currents in the circuits of the field-side communication interfaces 332 of the similar I / O modules 33 on the current loop guided via the field device 2 is thus reliably avoided.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, eine Mehrzahl derartiger Teil-Steckeinheiten 355 zu einer einzigen konfigurationsbestimmenden Steckeinheit 35 gemäß Fig. 3 zusammenzufassen. Bei einer zwei, vier oder achtkanaligen E/A Baugruppe würden vorzugsweise auch zwei, vier oder acht derartige Teil-Steckeinheiten 355 zu einer konfigurationsbestimmenden Steckeinheit 35 zusammengefaßt.In a further embodiment of the invention, it can be provided that a plurality of such partial plug-in units 355 are combined into a single configuration-determining plug-in unit 35 according to FIG. 3. In the case of a two, four or eight-channel I / O module, two, four or eight such partial plug-in units 355 would preferably also be combined to form a configuration-determining plug-in unit 35 .
Schließlich ist in Fig. 7 eine Teil-Steckeinheit 355 mit Leiterbrücken 352 zur seriellen Anschaltung eines Feldgeräts 2 an genau zwei gleichartige E/A-Baugruppen 33 gezeigt. Zum Anschluß eines eigensicheren Feldgeräts 2 ist in die Zuleitung zum Feldgerät 2 eine Spannungsbegrenzung 354 eingeschaltet, womit die Spannung über der zum Feldgerät 2 geführten Feldgeräteanschlußleitung 20 auf einen für eigensichere Stromkreise zulässigen Wert begrenzt wird. Die Überlagerung der für sich zulässigen Spannungen in den Stromkreisen der feldseitigen Kommunikationsschnittstellen 332 der gleichartigen E/A-Baugruppen 33 auf die über das Feldgerät 2 geführten Leiterschleife der Feldgeräteanschlußleitung 20 wird damit sicher vermieden.Finally, a partial plug-in unit 355 with conductor bridges 352 for the serial connection of a field device 2 to exactly two identical I / O modules 33 is shown in FIG. 7. To connect an intrinsically safe field device 2 is turned on a voltage limit 354 in the supply line to the field device 2, whereby the voltage is limited by the guided to the field device 2 field device connection line 20 to a permissible for intrinsically safe circuits value. The superimposition of the permissible voltages in the circuits of the field-side communication interfaces 332 of the same I / O modules 33 on the conductor loop of the field device connecting line 20 , which is guided via the field device 2 , is thus reliably avoided.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, eine Mehrzahl derartiger Teil-Steckeinheiten 355 zu einer einzigen konfigurationsbestimmenden Steckeinheit 35 gemäß Fig. 3 zusammenzufassen. Bei einer zwei, vier oder achtkanaligen E/A Baugruppe sind vorzugsweise auch zwei, vier oder acht derartige Teil-Steckeinheiten 355 zu einer konfigurationsbestimmenden Steckeinheit 35 zusammengefaßt.In a further embodiment of the invention, it can be provided that a plurality of such partial plug-in units 355 are combined into a single configuration-determining plug-in unit 35 according to FIG. 3. In the case of a two, four or eight-channel I / O module, two, four or eight such partial plug-in units 355 are preferably combined to form a configuration-determining plug-in unit 35 .
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, Teil-Steckeinheiten 355 gemäß Fig. 6 und Teil-Steckeinheiten 355 gemäß Fig. 7 zu einer einzigen konfigurationsbestimmenden Steckeinheit 35 gemäß Fig. 3 zusammenzufassen. In addition, partial plug-in units 355 according to FIG. 6 and partial plug-in units 355 according to FIG. 7 can be combined into a single configuration-determining plug-in unit 35 according to FIG. 3.
11
zentrale Einrichtung
central facility
1010
Eingabe/Ausgabe-Bus
Input / output bus
22
Feldgerät
field device
2020
Feldgeräteanschlußleitung
Field devices lead
33
Verteiler
distributor
3131
Kommunikationsstecker
communication connector
310310
Protokollumsetzer
protocol converter
3232
Verteilerbus
Arb
3333
Eingabe/Ausgabe-Baugruppe
Input / output module
331331
systemseitige Kommunikationsschnittstelle
system-side communication interface
332332
feldseitige Kommunikationsschnittstelle
field-side communication interface
3434
Steckkontaktvorrichtung
Plug contact device
3535
konfigurationsbestimmende Steckeinheit
configuration-determining plug-in unit
351351
Steckgegenkontaktvorrichtung
Plug mating contact device
352352
Leiterbrücke
conductor bridge
353353
Strombegrenzungsmittel
Current limiting means
354354
Spannungsbegrenzungsmittel
Voltage limiting means
355355
Teil-Steckeinheit
Part-plug-in unit
3636
Anschlußklemmenfeld
Terminal box
3737
Stromversorgung
power supply
Claims (8)
wobei der Verteiler (3) mindestens einen Kommunikationsstecker (31) zur Kommunikation mit der entfernten zentralen Einrichtung (1), eine Mehrzahl von steckbaren Eingabe/Ausgabe-Baugruppen (33) und ein vielpoliges Anschlußklemmenfeld (36) zum Anschluß von Feldgeräten (2) aufweist,
wobei die Eingabe/Ausgabe-Baugruppen (33) eine systemseitige Kommunikationsschnittstelle (331) und eine feldseitige Kommunikationsschnittstelle (332) in derselben Steckebene aufweisen,
wobei die systemseitigen Kommunikationsschnittstellen (331) der Eingabe/Ausgabe-Baugruppen (33) mit dem Kommunikationsstecker (31) zur Kommunikation mit der zentralen Einrichtung (1) verbunden sind,
wobei das Anschlußklemmenfeld (36) und die feldseitigen Kommunikationsschnittstellen (332) der Eingabe/Ausgabe-Baugruppen (33) an voneinander getrennte Kontakte einer Steckkontaktvorrichtung (34) angeschlossen sind,
wobei eine konfigurationsbestimmende Steckeinheit (35) mit einer zu der Steckkontaktvorrichtung (34) korrespondierenden Steckgegenkontaktvorrichtung (351) vorgesehen ist und
wobei die konfigurationsbestimmende Steckeinheit (35) Leiterbrücken (352) zur elektrischen Verbindung voneinander getrennter Kontakte der Steckkontaktvorrichtung (34) derart aufweist, daß jeweils ein Feldgerät (2) mit der feldseitigen Kommunikationsschnittstelle (332) mindestens einer Eingabe/Ausgabe-Baugruppe (33) verbunden ist.1. Arrangement for connecting decentralized and process-oriented field devices ( 2 ) to a remote central device ( 1 ) via a distributor ( 3 ),
wherein the distributor ( 3 ) has at least one communication plug ( 31 ) for communication with the remote central device ( 1 ), a plurality of plug-in input / output modules ( 33 ) and a multipole terminal field ( 36 ) for connecting field devices ( 2 ) .
the input / output modules ( 33 ) having a system-side communication interface ( 331 ) and a field-side communication interface ( 332 ) in the same plug-in level,
the system-side communication interfaces ( 331 ) of the input / output modules ( 33 ) being connected to the communication plug ( 31 ) for communication with the central device ( 1 ),
wherein the connection terminal field ( 36 ) and the field-side communication interfaces ( 332 ) of the input / output modules ( 33 ) are connected to separate contacts of a plug contact device ( 34 ),
wherein a configuration-determining plug-in unit ( 35 ) with a plug-in counter-contact device ( 351 ) corresponding to the plug-in contact device ( 34 ) is provided and
The configuration-determining plug-in unit ( 35 ) has conductor bridges ( 352 ) for the electrical connection of separate contacts of the plug-in contact device ( 34 ) such that a field device ( 2 ) is connected to the field-side communication interface ( 332 ) of at least one input / output module ( 33 ) is.
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