DE102010052632A1

DE102010052632A1 - Modulanordnung mit mehreren in einer Reihe aneinander angeordneten elektrischen Modulen

Info

Publication number: DE102010052632A1
Application number: DE102010052632A
Authority: DE
Inventors: Uwe 73760 Gräff
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: DE102010052632B4; DE202009016449U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Modulanordnung mit mehreren, in einer Reihe aneinander angeordneten elektrischen Modulen (10 bis 16) und mit einem sich durch wenigstens einen Teil der Module (10 bis 16) erstreckenden seriellen Datenbus (18), wobei die an den Datenbus (18) angeschlossenen Module (10 bis 16) hierzu jeweils eine Busstation (19 bis 25) aufweisen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eines der an den Datenbus (18) angeschlossenen Module als ein eigenes Gehäuse (40) aufweisendes Befehls- und/oder Meldemodul (13; 35) ausgebildet ist und wenigstens einen Schalter als Befehlsgerät (29, 32, 36, 37) zur Erzeugung von Schaltbefehlen für wenigstens eines der anderen Module (10 bis 12, 14 bis 16) und/oder wenigstens ein Anzeigeelement als Meldegerät (30, 33, 38, 39) für Zustandsmeldungen seitens wenigstens eines der anderen Module (10 bis 12, 14 bis 16) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Modulanordnung mit mehreren in einer Reihe aneinander angeordneten elektrischen Modulen und mit einem sich durch wenigstens einem Teil der Module erstreckenden seriellen Datenbus, wobei die an dem Datenbus angeschlossenen Module hierzu jeweils eine Busstation aufweisen.
Die Steuerung und Abfrage der Module einer derartigen Moduleinrichtung erfolgt in bekannter Weise entweder mittels einer externen über einen externen Datenbus verbundenen Steuerzentrale oder mittels einer elektronischen Steuereinrichtung in einem der Module, die entsprechend programmiert ist. Die Programmierung und manuelle Bedienung der externen oder internen elektronischen Steuereinrichtung erfolgt über eine Eingabetastatur oder über an Schaltschränken angeordnete Schalter und Anzeigeeinrichtungen. Eine direkte Beeinflussung der einzelnen Module unabhängig von der elektronischen Steuereinrichtung ist nicht möglich.
Aus der DE 102008017337 A1 ist eine Modulanordnung mit mehreren miteinander verketteten elektrischen Moduleinheiten, mit wenigstens einem Netzteil zur Spannungsversorgung und mit quer durch die Modulanordnung verlaufenden Steuer- und/oder Datenleitungen sowie Spannungsversorgungsleitungen bekannt. Bei der bekannten Modulanordnung besitzen mehrere Moduleinheiten individuelle, von den Spannungsversorgungsleitungen versorgte Netzteile zur individuellen Spannungsversorgung.
Die DE 60028379 T2 offenbart eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die von einem Anwender durch Betätigen des Start-/Stopp-Schalter-Potentiometers und E/A-Erweiterungsanschlusses in Betrieb genommen werden kann. Dabei zeigen Status-Leuchtdioden zeigen den Status der speicherprogrammierbaren Steuerung an. Ein Cartridge-Port wird bereitgestellt, um ein Steckmodul zur Erweiterung der Funktionalität der SPS aufzunehmen. E/A-LEDs werden bereitgestellt, um den Status der Eingangs-/Ausgangs-Kontaktstifte der SPS anzuzeigen. Ein Kommunikations-Port verbindet die SPS mit externen Komponenten, wie beispielsweise etwa anderen PLCs. Der Kommunikations-Port kann dazu verwendet werden, die SPS in einer Master-/Slawe-Beziehung mit anderen Steuerungen zu verbinden. Außerdem kann der Kommunikations-Port auch dafür genutzt werden, eine Verbindung zu beispielsweise einem Computer herzustellen. Der Anwenderverdrahtungsanschluss erlaubt dem Anwender, die SPS mit externen Geräten, wie beispielsweise Motoren oder sonstigen Peripheriegeräten, zu verbinden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die elektrischen Module einer Moduleinrichtung in einfacher Weise zu beeinflussen und/oder zu überwachen.
Diese Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Moduleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Über das erfindungsgemäße Befehls- und/oder Meldemodul kann in vorteilhafter Weise in Funktionen der übrigen Module eingegriffen werden bzw. Funktionen oder Zustände dieser Module können am Befehls- und/oder Meldemodul angezeigt werden. Das Befehls- und/oder Meldemodul kann in einfacher Weise zwischen die anderen Module oder endseitig an diesen angefügt werden, wobei über den Datenbus automatisch der Zugriff hergestellt wird. Das Befehls- und/oder Meldemodul kann beispielsweise auch in hoher Schutzart wie auch die übrigen Module ausgeführt sein, wobei dann die Schalter und Anzeigeelemente ebenfalls dieser Schutzart entsprechen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Modulanordnung möglich.
Das wenigstens eine Befehls- und/oder Meldegerät kann im einfachsten Fall im oder am Gehäuse des Befehls- und/oder Meldemoduls integriert sein, so dass zusätzliche Schnittstellen entfallen können und eine hohe Schutzart in einfacher Weise erreichbar ist.
Alternativ hierzu kann das wenigstens eine Befehls- und/oder Meldegerät auch an wenigstens einer Schnittstelle am Gehäuse des Befehls- und/oder Meldemoduls anschließbar sein, so dass in einfacher Weise ein Auswechseln dieser Geräte, also Schalter und Anzeigeelemente, möglich ist, insbesondere wenn die wenigstens eine Schnittstelle als Steckverbindung ausgebildet ist, beispielsweise als M12-Schnittstelle. Dabei kann das wenigstens eine Befehls- und/oder Meldegerät entweder direkt oder über ein Kabel an der wenigstens einen Schnittstelle anschließbar sein. Wenn das Befehls- und/oder Meldemodul schlecht zugänglich ist, kann sich beispielsweise ein Anschluss über ein Kabel als vorteilhaft erweisen. Dabei können auch mehrere Befehls- und/oder Meldegeräte in einer integrierten Einheit zusammengefasst und über ein Kabel an der wenigstens einen Schnittstelle anschließbar sein.
In der Modulanordnung ist zweckmäßigerweise eines der Module als Busmodul zur Verbindung des internen Datenbuses mit einem externen Datenbus ausgebildet. Das Busmodul kann in vorteilhafter Weise auch eine elektronische Steuereinrichtung enthalten, beispielsweise einen Mikrocontroller, um die einzelnen Module zu steuern und/oder Rückmeldungen von diesem zu empfangen. Über das Befehlsgerät kann beispielsweise auch in die Funktionen der elektronischen Steuereinrichtung eingegriffen werden. Die Steuerfunktionen der elektronischen Steuereinrichtung können auch als Teilsteuerfunktionen ausgebildet sein, wobei dann weitere Steuerfunktionen von einem externen Steuergerät über den externen Datenbus realisiert werden.
Die Module der Modulanordnung sind vorzugsweise als Sensormodule und/oder Aktormodule und/oder I/O-Module ausgebildet, wobei auch selbstverständlich nur ein solches Modul jeweils vorgesehen sein kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer ein Befehls- und/oder Meldemodul aufweisenden Modulanordnung in einer perspektivischen Darstellung,
2 eine einen Schalter und ein Anzeigeelement aufweisende integrierte Einheit, die über ein Kabel mit einer Schnittstelle des Befehls- und/oder Meldemoduls verbindbar ist,
3 einen Schalter zum direkten Einstecken in eine Schnittstelle des Befehls- und/oder Meldemoduls,
4 ein Anzeigeelement zum direkten Einstecken in eine Schnittstelle des Befehls- und/oder Meldemoduls,
5 eine schematische Darstellung des internen Datenbuses mit angeschlossenen Busstationen und
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Befehls- und/oder Meldemoduls, bei dem zwei Schalter und zwei Anzeigeelemente als Befehls- und Meldegeräte integriert sind, also an der Gehäuseaußenseite angeordnet sind.
Die in 1 dargestellte Modulanordnung besteht aus sieben in einer Reihe aneinander angeordneten elektrischen Modulen, nämlich (von links nach rechts) einem Busmodul 10, zwei I/O-Modulen 11, 12, einem Befehls- und/oder Meldemodul 13, einem Sensormodul 14 und zwei Aktormodulen 15, 16, die im Ausführungsbeispiel als aus einzelnen Ventilen 17 bestehende Ventilbatterien ausgebildet sind. Die als Plattenventile ausgebildeten Ventile 17 sind ebenfalls innerhalb dieser Aktormodule 15, 16 jeweils aneinander gereiht.
Durch die Modulanordnung und dabei durch alle Module 10 bis 16 erstreckt sich ein interner Datenbus, wie er auch in 5 schematisch und separat dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich der interne Datenbus 18 durch die gesamte Modulanordnung, was jedoch nicht zwingend ist, da auch Module denkbar sind, die keine Verbindung zum Datenbus erfordern. Alle Module 10 bis 16 gemäß dem Ausführungsbeispiel sind jeweils über Busstationen 19 bis 25 bei dem internen Datenbus 18 angeschlossen. Die Busstation 19 im Busmodul 10 dient als Verbindungsstation zu einem nicht dargestellten externen Datenbus, der beispielsweise an eine externe Steuereinrichtung bzw. Steuerzentrale angeschlossen sein kann. Der externe Datenbus ist dabei über eine Busschnittstelle 26 am Busmodul 10 mit der Busstation 19 verbunden. Dadurch kann die nicht dargestellte externe Steuerzentrale über die Busschnittstelle 26 die einzelnen Module steuern bzw. Rückmeldungen von diesen empfangen. Diese Busstation 19 kann auch eine elektronische Steuereinrichtung aufweisen und beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet sein. Dadurch kann auch das Busmodul 10 alle oder einen Teil der Steuerfunktionen für die einzelnen Module 11 bis 16 ausführen und Rückmeldungen registrieren bzw. verarbeiten.
Die beiden I/O-Module 11, 12 besitzen I/O-Schnittstellen 27, die beispielsweise als Steckverbindungen ausgebildet sein können und an die externe Sensoren und/oder Aktoren angeschlossen werden können, die dann über den internen Datenbus 18 kommunizieren können.
Das Befehls- und/oder Meldemodul 13 besitzt vier z. B. als M12-Schnittstellen ausgebildete Schnittstellen 28 zum Anschluss von Befehls- und/oder Meldegeräten, beispielweise Schaltern und Anzeigeelementen. In 2 ist eine einen Schalter 29 und ein Anzeigeelement 30 aufweisende integrierte Einheit 9 dargestellt, die über ein Kabel 31 mit einer der Schnittstellen 28 verbindbar ist. Alternativ hierzu ist in 3 ein Schalter 32 zum direkten Einstecken in eine der als Steckverbindungen ausgebildeten Schnittstellen 28 und in 4 ein entsprechendes direkt einsteckbares Anzeigeelement 33 dargestellt. Die Schaltsignale werden über die Busstation 22 auf den Datenbus 18 übertragen und dienen als Schaltfunktionen für wenigstens eines der Module 10 bis 12 sowie 14 bis 16. Dabei kann die Busstation 22 dem Schaltsignal auch bestimmte Steuerfunktionen zuordnen, die dann über den Datenbus 18 den anderen Busmodulen 10 bis 12 sowie 14 bis 16 zugeleitet werden. Entsprechend können Rückmeldungen an die Busstation 22 eine Betätigung der Anzeigeelemente 30 bzw. 33 bewirken. Hierbei kann es sich um einfache Ein- und Ausschaltvorgänge oder um intermittierende Betätigungen handeln. Die Schalter 29, 32 können beispielsweise auch als Tastschalter ausgebildet sein, wobei bestimmte Betätigungsfolgen bestimmte Steuerfunktionen bewirken.
Die Zahl der Schnittstellen 28 und der daran angeschlossenen Befehls- und/oder Meldegeräte, wie Schalter und Anzeigeelemente, ist selbstverständlich nicht auf vier beschränkt, sondern kann prinzipiell beliebig sein und wird nur durch die zur Verfügung stehende Fläche begrenzt. Anzeigeelemente können optische Anzeigeelemente wie LEDs oder andere optische Anzeigeelemente sein oder auch akustische Anzeigeelemente.
Das Sensormodul 14 kann beispielsweise als Druck- und/oder Temperatursensor ausgebildet sein bzw. einen solchen enthalten oder ein externer Sensor ist an eine Sensorschnittstelle 34 angeschlossen.
Die beiden als Ventilbatterien ausgebildeten Aktormodule 15, 16 besitzen jeweils eine Busstation 24, 25. Prinzipiell kann selbstverständlich auch jedes einzelne Ventil 17 über eine eigene Busstation am Datenbus 18 angeschlossen sein. Anstelle von Ventilen 17 können auch Aktormodule mit anderen Aktoren in der Modulanordnung vorhanden sein. Die Zahl der Modulanordnungen ist ebenfalls nahezu beliebig wählbar, wobei wenigstens ein Befehls- und/oder Meldemodul 13 vorhanden sein muss.
In 6 ist ein Befehls- und/oder Meldemodul 35 in einer alternativen Ausführung dargestellt. Die als Steckverbindungen ausgebildeten Schnittstellen 28 entfallen und zwei Schalter 36, 37 sowie zwei Anzeigeelemente 38, 39 sind direkt an der Frontseite des Gehäuses 40 dieses Befehls- und/oder Meldemoduls 35 angeordnet bzw. in oder an diesem Gehäuse 40 integriert. Die Funktionen dieser Schalter 36, 37 und Anzeigeelemente 38, 39 entsprechen denen der Schalter 29, 32 bzw. der Anzeigeelemente 30, 33. Auch hier ist die Zahl der Schalter und/oder Anzeigeelemente nahezu beliebig wählbar.
Die Schnittstellen 27, 28 und 34, die bevorzugt als Steckverbindungen ausgebildet sind, können beispielsweise als M12-Schnittstellen oder andere Schnittstellen in der erforderlichen Schutzart ausgebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008017337 A1 [0003]
DE 60028379 T2 [0004]

Claims

Modulanordnung mit mehreren, in einer Reihe aneinander angeordneten elektrischen Modulen (10 bis 16) und mit einem sich durch wenigstens einen Teil der Module (10 bis 16) erstreckenden seriellen Datenbus (18), wobei die an den Datenbus (18) angeschlossenen Module (10 bis 16) hierzu jeweils eine Busstation (19 bis 25) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass eines der an den Datenbus (18) angeschlossenen Module als ein eigenes Gehäuse (40) aufweisendes Befehls- und/oder Meldemodul (13; 35) ausgebildet ist und wenigstens einen Schalter als Befehlsgerät (29, 32, 36, 37) zur Erzeugung von Schaltbefehlen für wenigstens eines der anderen Module (10 bis 12, 14 bis 16) und/oder wenigstens ein Anzeigeelement als Meldegerät (30, 33, 38, 39) für Zustandsmeldungen seitens wenigstens eines der anderen Module (10 bis 12, 14 bis 16) aufweist.
Modulanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befehls- und/oder Meldegerät (36 bis 39) am Gehäuse (40) des Befehls- und/oder Meldemoduls (35) integriert ist.
Modulanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befehls- und/oder Meldegerät (29, 30, 32, 33) an wenigstens einer Schnittstelle (28) am Gehäuse (40) des Befehls- und/oder Meldemoduls (13) anschließbar ist.
Modulanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schnittstelle (28) als Steckverbindung ausgebildet ist, insbesondere als M12-Schnittstelle.
Modulanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befehls- und/oder Meldegerät (29, 30, 32, 33) direkt oder über ein Kabel (31) an der wenigstens einen Schnittstelle (28) anschließbar ist.
Modulanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Befehls- und/oder Meldegeräte (29, 30) in einer integrierten Einheit (9) zusammengefasst und über ein Kabel (31) an der wenigstens einen Schnittstelle (28) anschließbar sind.
Modulanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Module (10) als Busmodul zur Verbindung des internen Datenbuses (18) mit einem externen Datenbus ausgebildet ist.
Modulanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem als Busmodul ausgebildeten Modul (10) angeordnete Busstation (19) als elektronische Steuereinrichtung ausgebildet ist oder eine solche aufweist.
Modulanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Busstation (19) und/oder die elektronische Steuereinrichtung als Mikrocontroller ausgebildet ist oder einen solchen aufweist.
Modulanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Module (11, 12, 14 bis 16) der Modulanordnung als Sensormodule und/oder Aktormodule und/oder I/O-Module ausgebildet sind.
Modulanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die als Aktormodule ausgebildeten Module (15, 16) aus elektrisch steuerbaren Ventilen (17) bestehende Ventilbatterien beinhalten.