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Die Erfindung bezieht sich auf ein modular aufgebautes Automatisierungsgerät zur Steuerung und/oder Überwachung eines technischen Prozesses.
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Automatisierungsgeräte sind üblicherweise aus einer Vielzahl von Modulen und Einheiten, wie einer Zentraleinheit, Kommunikationskopplern, Erweiterungsgeräten, einem Feldbussteckermodul, eine Feldbussteckerschnittstelle mit Feldbusstecker umfassend, einem seriellen Anschluss und einem Ethernet- oder einen ARCNET-Anschluss aufgebaut. Die Geräte und Einheiten sind auf Anschlusselemente aufgesteckt.
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Die Module und Einheiten des Automatisierungsgerätes, nachfolgend Geräte genannt, sind in einem teilbaren Gehäuse mit einer Frontabdeckung, mit Anschlusskontakten und mit jeweils jedem Anschlusskontakte zugeordneten Anschlussklemmen zur Verbindung der Geräte untereinander und zur Verbindung der Geräte mit den Feldgeräten des technischen Prozesses ausgestattet.
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Die Anschlusselemente der herkömmlichen Automatisierungsgeräte und Automatisierungssysteme sind dem vorgesehenen Verwendungszweck entsprechend weitgehend ähnlich gestaltet, so dass die zu Steckerleisten zusammengefassten Anschlusskontakte der Geräte mit den Anschlussklemmen der Anschlusselemente, welche als Klemmenblock ausgeführt sind, einsteckbar sind.
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Um zu gewährleisten, dass die Geräte mit den richtigen Anschlussklemmen der Anschlusselemente verbunden werden, also auf die richtigen Klemmenblocke gesteckt werden, sind die Klemmen der Anschlusselemente mit mechanischen Codiermitteln versehen. Diese nachfolgend als Codierung beschriebene richtige Zuordnung der Anschlusskontakte der Geräte zu den Anschlussklemmen der Klemmenblöcke wird gegenwärtig mit den mechanischen Codiermitteln für jeden Gerätetyp mittels drehbahrer und/oder steckbarer Kunststoffteile oder -tasten, welche zusätzlich in die Anschlusselemente eingebracht werden, verschieden eingestellt.
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Eine weitere Ausführungsform zur richtigen Codierung der Anschlussklemmen auf dem Klemmenblock ist in der
DE 44 10 171 C1 dahingehend beschrieben, dass für die Codierung aufwändige Taschen oder Codierleisten an den Steckverbindern vorgesehen sind, welche die zusätzlichen mechanischen Codiermittel für die entsprechenden Geräte aufnehmen.
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Die gattungsbildende Druckschrift
EP 0 939 976 B1 beschreibt eine Einrichtung zur Codierung von Steckplätzen.
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DE 21 19 709 A beschreibt ein Verdrahtungsfeld eines Baugruppenträgers.
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DE 19 69 182 U beschreibt eine Steckvorrichtung für mit elektronischen Bausteinen versehenen Karten.
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FR 2 440 095 A1 beschreibt eine Kodierung von elektrischen Steckverbindern.
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Hierbei hat sich in der praktischen Handhabung die Verwendung zusätzlicher Teile oder Tasten in den Steckverbindern oder Anschlusselementen zur Verhinderung der Falschbelegungen der Geräte auf den Anschlusselementen als unzweckmäßig erwiesen. So können sich die Kunststoffteile oder -tasten aus den Anschlusselementen oder Steckerleisten lösen und herausfallen, weil die zur Befestigung vorgesehene Klemmung oder Klebung versagt.
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Auch hat sich gezeigt, dass eine Montage der Kunststoffteile oder -tasten zeit- und kostenaufwendig ist und gegebenenfalls sogar Fehler begünstigt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Automatisierungsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Geräte einfach, kostengünstig und richtig mit entsprechenden Anschlusselementen verbindbar sind sowie dass Falschbelegungen der Anschlusskontakte der Geräte auf den Anschlusselementen vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Demgemäß wird ein modulares erweiterungsfähiges Automatisierungsgerät zur Steuerung und/oder Überwachung technischer Prozesse vorgeschlagen, dessen Module und Einheiten, nachfolgend Geräte genannt, nebeneinander platzierbar und mittels Anschlusselementen und Steckern über einen Bus elektrisch verbindbar sind. Die Gerätesind jeweils aus mindestens einer mit elektrischen Bauelementen und Anschlusskontakten bestückten Leiterplatte aufgebaut und in einem ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil aufweisenden Gehäuse angeordnet Das Gehäuse ist mittels eines die Anschlusselemente aufnehmenden Modulträgers auf einer Basisplatine lösbar befestigt, wobei am rückwärtigen Teil des Gehäuseunterteils Führungen für die aus dem Gehäuse herausgeführten Anschlusskontakte der Leiterplatten angeformt sind. Die Anschlusskontakte sind als Steckerleisten ausgeführt und die Anschlusselemente sind als Klemmenblock ausgeführt, An der mit den Anschlusskontakten bestückten Seite der Leiterplatte sind Aussparungen angeordnet, die mit wenigstens einer entsprechend zuordenbaren Anformung des jeweiligen Anschlusselementes ineinander greifen. Die den Anschlusselementen zuordenbaren Anformungen sind am Modulträger angeformt. Die Anformungen und Aussparungen sind als Codiermittel für die Geräte ausgebildet.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass an der mit den Anschlusskontakten bestückten Seite der Leiterplatte vorgesehene Aussparungen mit einer entsprechenden Anformung am Anschlusselement formschlüssig ineinander greifen.
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Da das Automatisierungsgerät aus einer Vielzahl unterschiedlicher Einheiten und Modulen, wie beispielsweise einer Zentraleinheit, Kommunikationskopplern, Schnittstellenmodulen und als Ein-/Ausgabegeräte ausgebildeten Erweiterungsgeräten, aufgebaut ist, sind in einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Automatisierungsgerätes die Aussparungen in den Leiterplatten entsprechend der Verwendung der Leiterplatten in verschiedenen Gerätetypen jeweils entsprechend ihrer Funktion an unterschiedlichen Stellen angeordnet, so dass eine Falschbelegungen der Geräte auf den Anschlusselementen vermieden wird.
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Die den Anschlusselementen zuordenbaren Anformungen sind in vorteilhafter Weise am Modulträger angeformt, so dass ein Lösen oder Herausfallen der auch als Codiermittel bezeichneten Anformungen verhindert wird.
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Durch die gerätetypabhängige Anordnung der Codiermittel an unterschiedlichen Stellen an den Leiterplatten und am Modulträger wird verhindert, dass die Einheiten und Module des Automatisierungsgerätes auf falsche Anschlusselemente gesteckt werden und somit Falschbelegungen und Beschädigungen durch zu hohe Strome und Spannungen, für die die entsprechenden Geräte nicht ausgelegt sind, vermieden werden.
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Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung naher erläutert und beschrieben werden.
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Es zeigen:
- 1 einen beispielhaften Ausschnitt eines Gerätes für ein Automatisierungssystem,
- 2 einen Ausschnitt des Modulträgers, und
- 3 beispielhafte mögliche Positionen für Codierungen mittels der mechanischen Codiermittel.
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1 zeigt einen beispielhaften Ausschnitt eines Gerätes 50 für ein Automatisierungssystem, wobei nur das Gehäuseunterteil 30 des Gerätes 50 mit an der Unterseite des Gerätes 50 herausgeführten Leiterplatten 80 mit daran angeordneten Anschlusskontaktelementen 84, die als Steckerleisten ausgeführt sind und nachfolgend als Anschlusskontakte bezeichnet werden, sichtbar ist.
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Die Anschlusskontakte 84 sind für eine elektrische Verbindung mit in einem Modulträger 10 befestigten Anschlusskontakten 60 (siehe 3), die als Klemmenblock ausgeführt sind, vorgesehen, wobei die Anschlusskontakte 84 dazu in die entsprechenden Anschlusselemente 60 einsteckbar sind.
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An der Unterseite des Gehäuseunterteils 30 sind drei Führungen 34 für die Aufnahme der jeweiligen Leiterplatten 80 mit den daran befestigten Anschlusskontakten 84 angeformt. Die Führungen 34 sind aus drei miteinander verbundenen schmalen quaderförmigen Teilen senkrecht an der Unterseite des Gehäuseunterteils 30 herausgeführt und einstückig mit dem Gehäuseunterteil 30 verbunden.
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Die Abmessungen der Führungen 34 sind so gewählt, dass die entsprechenden Steckerleisten 84 der Leiterplatten 80 passgenau in die jeweiligen Führungen 34 einsteckbar sind.
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Die Befestigung und richtige Führung der als Steckerleisten ausgeführten Anschlusskontakte 84 in den zugeordneten Anschlusselementen 60 wird durch in der jeweiligen Leiterplatte 80 befindliche rechteckförmige Aussparungen oder Einkerbungen 83 erleichtert, welche mit den im Modulträger 10 befindlichen Anformungen 19, die an Öffnungen 13 für die Anschlusselemente 60 angeformt sind, ineinander greifen. Eine Ausführungsform der Anformungen 19 für eine richtige Verbindung der Anschlusselemente 60 mit den Anschlusskontakten 84 der Leiterplatten 80 und zur Vermeidung von Falschbelegungen der Anschlusskontakte der Geräte ist in 2 gezeigt.
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Mit 32 sind am Geräteunterteil 30 angeformte verformbare Verriegelungsvorrichtungen zur Verbindung des Gerätes 50 mit dem Modulträger 10 bezeichnet, die jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuseunterteils 30 angeformt sind und in weitere in 2 dargestellte Öffnungen 18 eingebracht. Zur Verbindung des Gerätes 50 mit dem Modulträger 10 und somit 'auch mit den jeweils zugeordneten Anschlusselementen 60 wird das Gerät 50 auf den Modulträger 10 gesteckt und rastet dabei mittels der zwei mechanischen Verriegelungsvorrichtungen 32 in die weiteren Öffnungen 18 auf dem Modulträger 10 ein.
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Um das auf dem Modulträger 10 befestigte Gerät 50 wieder zu entfernen, ist ein gleichzeitigen Druck auf die jetzt als Entriegelungsmittel wirkenden zwei Verriegelungsvorrichtungen 32 auszuüben, wodurch das Gerät 50 aus seiner Befestigung am Modulträger 10 ohne den Einsatz zusätzlicher Werkzeuge wieder entfernt werden kann.
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2 zeigt einen beispielhaften Ausschnitt des Modulträgers 10 mit Öffnungen 13 zur Aufnahme der Anschlusselemente 60, wobei an einer Seite der jeweiligen Öffnung 13 die Anformungen 19 als quaderförmige Leisten oder Nasen angebracht sind, die formschlüssig mit einer entsprechend zuordenbaren Aussparungen 83 der Leiterplatten ineinander greifen. Die Anformungen 19 verlaufen parallel zu den in die Anschlusselemente 60 eingesteckten Anschlusskontakte 84 der Leiterplatten 80.
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Der Modulträger 10 und somit auch die daran angeformten Leisten 19 sind aus Kunststoff gefertigt.
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Die Aussparungen 83 und die zugeordneten Anformungen 19, im folgenden auch als mechanische Codiermittel bezeichnet, sind entsprechend der Funktion der Leiterplatten unterschiedlich an der Leiterplatte 80 bzw. am Modulträger 10 angeordnet. Durch die gerätetypabhängige Anordnung der Codiermittel 83, 19 an den unterschiedlichen Stellen an den Leiterplatten 80 und am Modulträger 10 wird somit in vorteilhafter Weise verhindert, dass die Geräte 50 des Automatisierungsgerätes auf falsche Anschlusselemente 60 gesteckt werden und somit Falschbelegungen vermieden werden.
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Mit 14 sind am Modulträger 10 angeformte Verriegelungshaken oder Zapfen bezeichnet, die als Führungselemente mit am Modulträger 10 angeformten Verriegelungselementen 16, in Form von Rastpilzelementen, zusammenwirken, so dass ein lösbares Zusammenfugen des Modulträgers 10 mit weiteren, zusätzliche Erweiterungsgeräte aufnehmende, Modulträger 10 durchfuhrbar ist. Die Modulträger 10 sind jeweils auf einer nicht dargestellten Basisplatine angeordnet.
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Das Zusammenfugen der Modulträger 10 und somit der Geräte untereinander ist vorzugsweise mittels einer Rastverbindung ausgeführt, die beispielsweise über die am Modulträger 10 angeformten Verriegelungshaken 14 und Verriegelungselemente 16 ausgeführt ist, wobei der jeweilige Haken 14 in einer im anzufügenden weiteren Modulträger 10 befindlichen Öse befestigbar ist.
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3 zeigt beispielhafte mögliche Positionen für die Codierungen mittels der mechanischen Codiermittel 19, 83, insbesondere die Anordnung der Anformungen 19 für die unterschiedlichen Einheiten und Module des Automatisierungsgerätes.
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Eine Ausführungsform der im Modulträger 10 befindlichen Anschlusselemente 60 ist in der 3a dargestellt, wobei die entsprechenden Anformungen 19 neben den entsprechenden Anschlusselementen 60 am Modulträger 10 angeformt sind und die Anschlusskontakte 84 der Leiterplatten 80 in die entsprechenden Anschlusselemente 60 einsteckbar sind.
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In 3b sind die Codierungen mittels einer jeweils unterschiedlichen Anordnung für verschiedene Modulträger 10 und darin befindliche unterschiedliche Klemmenblöcke 60 für die für eine Zentraleinheit ZE, die mit einem Ethernet-Anschluss verbindbar ist, für eine weitere Zentraleinheit ZA, die mit einem ARCNET- Anschluss verbindbar ist, für ein Schnittstellenmodul IM sowie für ein Ein-/ Ausgabemodul EAG, welches für den Anschluss von Gleichspannungsgeräten vorgesehen ist und für ein Ein-/ Ausgabemodul EAW, welches für den Anschluss von Wechselspannungsgeräten vorgesehen ist.
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Durch die in 3b dargestellte unterschiedliche Anordnung der mechanischen Codierung mittels der Codiermittel 19, 83 ist somit in vorteilhafter Weise ein Aufstecken eines Moduls, welches für den Anschluss von 24V-Gleichspannungsgeräten vorgesehen ist, auf eine Steckstelle mit Anschlusselementen 60 für ein 230V-Ein- /Ausgabegerät nicht durchführbar, da die Aussparungen 83 und zuordenbare Anformungen 19 für jeden Gerätetyp an verschiedenen Stellen an der Leiterplatte 80 und am Modulträger 10 angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Modulträger
- 11
- Aussparung für die Aufnahme des Steckers zur elektrischen Verbindung der Erweiterungsmodule untereinander
- 13
- Öffnungen zur Aufnahme der Anschlusselemente
- 14
- Verriegelungshaken, Zapfen
- 16
- Verriegelungselement, Rastpilzelement
- 18
- Öffnung zur Aufnahme eines Verriegelungselements
- 19
- Anformung zum Ineinandergreifen mit der zugehörigen Aussparung der Leiterplatte
- 30
- Gehäuseunterteil
- 32
- Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung des Gehäuseunterteils mit dem Modulträger
- 34
- Führungen
- 50
- Gerät, Modul, Einheit
- 60
- Anschlusselement, Klemmenblock mit Klemmenbereich
- 80
- Leiterplatte
- 83
- Aussparungen, Einkerbungen in der Leiterplatte
- 84
- Anschlusskontaktelemente, Anschlusskontakte der Leiterplatten
- ZE
- Zentraleinheit für Ethernet- Anschluss
- ZA
- Zentraleinheit für ARCNET- Anschluss
- IM
- Schnittstellenmodul
- EAG
- Ein-/Ausgabemodul für den Anschluss von Gleichspannungsgeräten
- EAW
- Ein-/Ausgabemodul für den Anschluss von Wechselspannungsgeräten
