DE102011081807B3 - Distribution cabinet for an automation system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verteilerschrank für ein Automatisierungssystem mit
– einer Steuereinrichtung (4) als Schnittstelle zum einem übergeordneten Leittechniksystem,
– einer Anzahl von Feldanschlussmodulen (3) als Schnittstellen zu Feldgeräten,
– zumindest einer Rangiereinheit zum Verdrahten einer Vielzahl von Ein- bzw. Ausgängen der Steuereinrichtung (4) mit einer Vielzahl von Ein- bzw. Ausgängen der Feldanschlussmodule (3),
– wobei die Rangiereinheit so im Verteilerschrank befestigt ist, dass sie elektrisch lösbar mit den Ein- bzw. Ausgängen der Steuereinrichtung (4) und der Feldanschlussmodule (3) verbunden ist
– wobei jeweils eine Rangiereinheit zusammen mit Ein-/Ausgabemodulen (6) eine Montageeinheit (2) im Verteilerschrank (1) bildet.The invention relates to a distribution cabinet for an automation system with
A control device (4) as an interface to a higher-level control system,
A number of field connection modules (3) as interfaces to field devices,
At least one shunting unit for wiring a plurality of inputs or outputs of the control device (4) with a multiplicity of inputs or outputs of the field connection modules (3),
- The shunting unit is mounted in the distribution cabinet, that it is electrically releasably connected to the inputs and outputs of the control device (4) and the field connection modules (3)
- In each case a maneuvering unit together with input / output modules (6) forms an assembly unit (2) in the distribution cabinet (1).

Figure 00000001
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Description

Die Erfindung betrifft einen Verteilerschrank für ein Automatisierungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a distribution cabinet for an automation system according to the preamble of claim 1.

In Automatisierungssystemen müssen von zentralen oder dezentralen Steuereinrichtungen eine Vielzahl von Ein- und Ausgabesignale von und zu verschiedensten Feldgeräten, wie zum Beispiel Aktoren oder Sensoren, gesteuert und verarbeitet werden. Dazu ist während der Anlagenprojektierung festzulegen, wie die einzelnen Ein- und Ausgänge der Steuereinrichtungen mit den einzelnen Feldgeräten elektrisch miteinander zu verbinden sind. Während des Aufbaus des Automatisierungssystems müssen dann die entsprechenden Verdrahtungen vorgenommen und vor Inbetriebnahme auch geprüft werden.In automation systems, a large number of input and output signals from and to various field devices, such as actuators or sensors, have to be controlled and processed by centralized or decentralized control devices. For this purpose, it must be specified during system configuration how the individual inputs and outputs of the control devices are to be electrically connected to the individual field devices. During the construction of the automation system, the corresponding wiring must then be made and also checked before commissioning.

Die Vielzahl elektrischer Verbindungen zwischen zentralen Steuereinrichtungen und den peripheren Feldgeräten werden dazu üblicherweise in Verteilereinrichtungen, wie sie beispielsweise aus der EP 2 043 374 A2 bekannt sind, zusammengefasst. Eine solche Verteilereinrichtung umfasst dabei ein sogenanntes Rangiermodul mit Wrapfeldern für die Anschlüsse der von den Steuereinrichtungen kommenden Leitungen und Wrapfeldern für die Anschlüsse der zu den Feldgeräten gehenden Leitungen. Zwischen den beiden Wrapfeldern ist ein Kabelkanal zur Aufnahme der Rangierleitungen vorgesehen, mit denen die Verbindungen zwischen den an den Wrapfeldern angeschlossenen Leitungen gemäß der zuvor projektierten Anlagenverdrahtung erfolgt.The plurality of electrical connections between central control devices and the peripheral field devices are usually in distribution devices, such as those from the EP 2 043 374 A2 are known, summarized. Such a distribution device comprises a so-called shunting module with wrapfeldern for the connections of the lines coming from the control devices and Wrapfeldern for the connections of the going to the field devices lines. Between the two Wrapfeldern a cable channel for receiving the jumper cables is provided with which the connections between the connected to the Wrapfeldern lines according to the previously projected system wiring.

Zwischen den Steuereinrichtungen und den Rangiermodulen sind dabei noch Ein-/Ausgabemodule für die einzelnen Feldgeräte geschaltet, die mit entsprechender Elektronik ausgerüstet, die angeschlossenen Feldgeräte mit Datenbusleitungen der Steuereinrichtungen verbinden. In heute bekannten Automatisierungssystemen befinden sich Rangiermodule und Ein-/Ausgabemodule in voneinander getrennten Verteilerschränken. Dies hat aber den Nachteil, dass die Prüfung der Rangierleitungen, die ja die projektierten Verbindungen zwischen der Steuereinrichtung und den Feldgeräten umsetzt, nur losgelöst von den zwischen Rangiermodul und Steuereinrichtung befindlichen Ein-/Ausgabemodule erfolgen kann. Ein vollständiger Vorabtest der kompletten projektierten Verbindungen zwischen Steuereinrichtung und Feldgeräten außerhalb des Verteilerschranks kann somit nicht stattfinden.Between the control devices and the Rangiermodulen while input / output modules for the individual field devices are connected, equipped with appropriate electronics, connect the connected field devices with data bus lines of the control devices. In automation systems known today, shunting modules and input / output modules are located in separate distribution cabinets. However, this has the disadvantage that the examination of the jumper cables, which indeed implements the configured connections between the control device and the field devices, can only take place detached from the input / output modules located between the jumper module and the control device. Complete pre-testing of the complete configured connections between control device and field devices outside the distribution cabinet can thus not take place.

Die DE 10 2008 048 985 A1 zeigt ein Prüfgerät zum Prüfen eines Automatisierungssystems mit verschiedenen Klemmleisten und/oder Schnittstellen, welches entweder direkt an die Ein-/Ausgabemodule des Automatisierungssystems angeschlossen werden kann (z. B. bei einem Werksabnahmetest) oder im Feld an den Rangierverteiler bzw. direkt an die Feldgeräte.The DE 10 2008 048 985 A1 shows a tester for testing an automation system with various terminal strips and / or interfaces, which can be connected either directly to the input / output modules of the automation system (eg in a factory acceptance test) or in the field to the jumper or directly to the field devices ,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verteilerschrank für ein Automatisierungssystem bereitzustellen, der die zuvor beschriebenen Nachteile überwindet.The object of the invention is to provide a distribution cabinet for an automation system, which overcomes the disadvantages described above.

Diese Aufgabe wird mit dem Verteilerschrank für ein Automatisierungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the distribution cabinet for an automation system having the features of claim 1.

Dadurch, dass die zumindest eine Rangiereinheit nun zusammen mit den Ein-/Ausgabemodulen zumindest eine gemeinsame Montageeinheit in einem einzigen Verteilerschrank bildet, kann die Rangiereinheit auch bereits außerhalb des Verteilerschrankes verdrahtet und die Verdrahtung kann zusammen mit Ein-/Ausgabemodulen bereits vor dem Einbau getestet werden. Dadurch ergibt sich insbesondere eine Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme des Automatisierungssystems. Zudem kann nun eine vollständigere Vorabprüfung erfolgen, da die projektierte Verdrahtung der Rangiereinheit bereits zusammen mit den projektierten Ein-/Ausgabemodulen geprüft werden kann. Letztendlich ergibt sich durch die Erfindung auch eine Platz- und Kostenersparnis, da nun nicht mehr zwei getrennte Verteilerschranke benötigt werden.Due to the fact that the at least one shunting unit together with the input / output modules now forms at least one common assembly unit in a single distribution cabinet, the shunting unit can already be wired outside the distribution cabinet and the wiring can already be tested together with input / output modules before installation , This results in particular a time savings during commissioning of the automation system. In addition, a more complete preliminary check can now be carried out since the configured wiring of the routing unit can already be checked together with the configured input / output modules. Finally, the invention results in a space and cost savings, since now no longer two separate distribution barrier are needed.

Vorzugsweise umfasst die Montageeinheit Mittel zum Befestigen der Montageeinheit im Verteilerschrank und elektrische Anschlussmittel zum Verbinden der Montageeinheit mit der Vielzahl von Ein- bzw. Ausgängen der Feldanschlussmodule, wobei die Anschlussmittel bei befestigter Montageinheit eine erste kontaktlose Position zu den Feldanschlussmodulen oder eine zweite Position mit elektrischem Kontakt zu den Feldanschlussmodulen einnehmen. Dadurch kann die Montageeinheit bereits im Verteilerschrank montiert aber noch ohne Verbindung zu den Feldgeräten elektrisch getestet werden, oder alternativ auf eine Prüfstation in ähnlicher Weise befestigt werden. Zudem können die Montageeinheiten bereits in einer Anlieferungsposition – ohne elektrische Verbindung – vorab in den Verteilerschrank eingebaut werden.Preferably, the mounting unit comprises means for fixing the mounting unit in the distribution cabinet and electrical connection means for connecting the mounting unit with the plurality of inputs and outputs of the field connection modules, wherein the connection means with fixed mounting unit a first contactless position to the field connection modules or a second position with electrical contact to the field connection modules. As a result, the mounting unit can already be mounted in the distribution cabinet but can still be electrically tested without connection to the field devices, or alternatively be fastened to a test station in a similar manner. In addition, the assembly units can already be installed in a delivery position - without electrical connection - in advance in the distribution cabinet.

Die Erfindung soll nun anhand der nachfolgenden Figuren beispielhaft erläutert werden. Es zeigen:The invention will now be explained by way of example with reference to the following figures. Show it:

1 schematisch ein Aufbau eines erfindungsgemäßen Verteilerschranks, 1 1 schematically a construction of a distribution cabinet according to the invention,

2 schematisch eine Draufsicht auf einen solchen Verteilerschrank ohne Montageeinheit, 2 schematically a plan view of such a distribution cabinet without mounting unit,

3 schematisch eine solche Montageeinheit, 3 schematically such an assembly unit,

4 schematisch eine Draufsicht eines Verteilerschranks mit Montageeinheit in Anlieferposition, 4 schematically a top view of a distribution cabinet with mounting unit in delivery position,

5 schematisch eine Draufsicht eines Verteilerschranks mit elektrisch verbundener Montageeinheit. 5 schematically a plan view of a distribution cabinet with electrically connected mounting unit.

Der in 1 dargestellte Aufbau zeigt einen I/O-Schrank als Verteilerschrank 1 eines Automatisierungssystems, dessen Rangiereinheiten inkl. Ein-/Ausgabemodule als Montageeinheiten 2 zu einem späteren Zeitpunkt auf der Baustelle eingebaut werden können. Durch die Trennung von Rangiereinheit und Feldverdrahtung ist es möglich, bereits nach der Projektierung aber noch vor dem Einbau folgende Aktivitäten parallel zu starten:

  • – Feldverdrahtung incl. ”Looptest” auf der Baustelle, und
  • – Bestellung und Realisierung der Rangiereinheiten.
The in 1 The structure shown shows an I / O cabinet as a distribution cabinet 1 an automation system, whose maneuvering units incl. input / output modules as assembly units 2 can be installed at a later date on the construction site. By separating the routing unit and field wiring, it is possible to start the following activities in parallel after the configuration but before the installation:
  • - Field wiring incl. "Looptest" on the site, and
  • - Order and realization of the shunting units.

Die Rangierverdrahtung kann so bereits mit allen Komponenten als komplette Montageeinheit 2 beim Lieferanten automatisch oder halbautomatisch mit programmgesteuerten Fertigungsautomaten realisiert und in einem 100%-igen automatisierten Funktionstest im ”closed loop”-Verfahren getestet und danach zur Baustelle geliefert werden. Durch die Anwendung durchgängiger Projektierungs- und Fertigungswerkzeuge ist dabei die höchste Qualität für die Projektrealisierung (Null-Fehler) erreichbar.The jumper wiring can already be used with all components as a complete assembly unit 2 at the supplier automatically or semi-automatically realized with program-controlled production machines and tested in a 100% automated functional test in the "closed loop" method and then delivered to the site. Through the use of integrated configuration and production tools, the highest quality for project realization (zero error) can be achieved.

Der in 1 dargestellte I/O Schrank als Verteilerschrank 1 umfasst dabei im Wesentlichen die folgenden Komponenten:

  • – ein normiertes Schrankgerüst 11,
  • – drei Montageeinheiten 2
  • – ein oder mehrere Feldanschlussmodule,
  • – ein senkrechter Kabelkanal KS,
  • – ein waagrechter Kabelkanal KW,
  • – eine redundante CPU als Steuereinrichtung 4,
  • – eine redundante Einspeisung, Absicherung und Verteilung 5,
  • – und Feldkabel KF.
The in 1 illustrated I / O cabinet as a distribution cabinet 1 essentially comprises the following components:
  • - a standardized cabinet framework 11 .
  • - three mounting units 2
  • - one or more field connection modules,
  • A vertical cable channel KS,
  • A horizontal cable channel KW,
  • - A redundant CPU as a controller 4 .
  • - a redundant supply, protection and distribution 5 .
  • And field cable KF.

Eine Montageeinheit 2 ist dabei mit Hilfe von Steckverbindern mit den fest eingebauten Feldanschlussmodulen 3 im I/O-Schrank 1 lösbar verbunden. An die Feldanschlussmodulen 3 werden die Feldkabel KF angeschlossen. Die Kabelkanäle KS und KW dienen zur Verlegung schrankinterner Leitungen, wie z. B. der Stromversorgungsleitungen, der Busleitungen, usw.. Mit Hilfe der Komponenten der Schrankeinspeisung, Absicherung und Verteilung 5, werden die Montageeinheit 2 sowie die Komponenten der redundanten CPU mit Spannung versorgt. Diese Steuereinrichtung 4 ist dabei die Kommunikationsschnittstelle zwischen übergeordnetem Leittechniksystem und der Montageeinheit 2.An assembly unit 2 is there with the help of connectors with the permanently installed field connection modules 3 in the I / O cabinet 1 releasably connected. To the field connection modules 3 the field cables KF are connected. The cable ducts KS and KW are used to install cabinet-internal lines, such. As the power supply lines, the bus lines, etc .. With the help of the components of the cabinet feed, protection and distribution 5 , be the mounting unit 2 and the components of the redundant CPU are supplied with power. This control device 4 is the communication interface between the higher-level control system and the assembly unit 2 ,

Erfindungsgemäß umfasst eine Montageeinheit 2 folgende Komponenten:

  • – ein oder mehrere Ein-/Ausgabemodule 6 (I/O-Module),
  • – ein Rangierkabelkanal 8,
  • – ein oder mehrere Rangiermodule 7,
  • – ein Montageträger 9.
According to the invention comprises a mounting unit 2 the following components:
  • - one or more input / output modules 6 (I / O) modules,
  • - a patch cable channel 8th .
  • - one or more shunting modules 7 .
  • - a mounting bracket 9 ,

Die Rangierverdrahtung wird dabei über den Rangierkanal 8 zwischen den Rangiermodulen 7 und den I/O-Modulen 6 hergestellt. Der Rangierkabelkanal 8 schützt die Rangierverdrahtung vor mechanischer Beschädigung. Der Montageträger 9 der Montageeinheit 2 ist so gestaltet, dass die Montageeinheit einerseits in den I/O-Schrank 1 eingehängt werden kann, anderseits aber auch auf einen Verdrahtungs- und Prüfautomaten aufgespannt werden kann. So kann die komplette Montageeinheit bereits im Vorfeld verdrahtet und zusammen mit allen I/O-Modulen getestet werden. Die Adaptierung der Prüfautomaten wird dabei über Prüfstecker realisiert.The jumper wiring is via the jumper channel 8th between the jumper modules 7 and the I / O modules 6 produced. The patch cable channel 8th protects the jumper wiring from mechanical damage. The mounting carrier 9 the mounting unit 2 is designed so that the mounting unit on the one hand in the I / O cabinet 1 can be mounted on the other hand, but can also be clamped on a wiring and testing machine. This allows the complete assembly unit to be wired in advance and tested together with all I / O modules. The adaptation of the testing machines is realized via test plugs.

2 zeigt den I/O-Schrank 1 in der Draufsicht mit Schrankgerüst 11 und bereits darauf angebrachten Feldanschlussmodulen 3. 3 zeigt die Montageeinheit 2 mit Montageträger 9, I/O-Modul 6, Rangiermodule 7 und Rangierkabelkanal 8, bei dem die Rangiermodule 7 über den Rangierkabelkabelkanal 8 mit I/O-Modulanschlüssen 61 verbindbar sind. Zudem ist in der 3 das elektrische Anschlussmittel 10 zum Verbinden der Montageeinheit 2 mit der Vielzahl von Ein-. bzw. Ausgängen der Feldanschlussmodule 3 dargestellt. Das elektrische Anschlussmittel 10 kann dabei wie in 4 und 5 gezeigt bei befestigter Montageinheit 2 eine erste kontaktlose Position zu den Feldanschlussmodulen oder eine zweite Position mit elektrischem Kontakt zu den Feldanschlussmodulen einnehmen. 2 shows the I / O cabinet 1 in plan view with cabinet framework 11 and already attached field connection modules 3 , 3 shows the mounting unit 2 with mounting bracket 9 , I / O module 6 , Shunting modules 7 and patch cable channel 8th in which the shunting modules 7 over the jumper cable channel 8th with I / O module connections 61 are connectable. Moreover, in the 3 the electrical connection means 10 for connecting the mounting unit 2 with the multitude of inputs. or outputs of the field connection modules 3 shown. The electrical connection means 10 can do it like in 4 and 5 shown with attached mounting unit 2 take a first contactless position to the field connection modules or a second position with electrical contact to the field connection modules.

4 und 5 zeigen den Einbau einer Montageeinheit 2 in den I/O-Schrank in zwei Stufen. 4 zeigt dabei die Montageeinheit im eingehängten Zustand im Verteilerschrank 1, wobei die Montageeinheit 2 noch nicht mit den Übergabesteckern der Feldanschlusseinheit 3 verbunden ist. 5 zeigt den Zustand, in dem die Montageeinheit 2 über die elektrischen Anschlussmittel 10 mit den Feldanschlussmodulen 3 verbunden ist. Zum Verbinden der Montageeinheiten 2 mit den Feldanschlussmodulen 3 müssen alle Montageeinheiten 2 aus der Anlieferposition gelöst werden. Danach können die Montageeinheiten 2 mit den Feldanschlussmodulen 3 über die elektrischen Anschlussmittel 10 nacheinander kontaktiert werden. Nachdem alle Montageeinheiten 2 mit den Feldanschlussmodulen 3 elektrisch kontaktiert wurden, werden die Montageeinheiten 2 in dieser Position mit nicht näher gezeigten Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln mechanisch fixiert. 4 and 5 show the installation of a mounting unit 2 in the I / O cabinet in two stages. 4 shows the mounting unit in the suspended state in the distribution cabinet 1 , wherein the mounting unit 2 not yet with the transfer connectors of the field connection unit 3 connected is. 5 shows the state in which the mounting unit 2 via the electrical connection means 10 with the field connection modules 3 connected is. For connecting the mounting units 2 with the field connection modules 3 need all mounting units 2 be solved from the delivery position. After that, the assembly units 2 with the field connection modules 3 via the electrical connection means 10 be contacted in succession. After all assembly units 2 with the field connection modules 3 were electrically contacted, the mounting units 2 mechanically fixed in this position with unspecified screws or other fasteners.

Die Motivation der vorliegenden Erfindung besteht im Auffinden einer technisch wirtschaftlichen Lösung, die folgende Vorteile vereint:

  • – Frühzeitige Anlieferung und Vor-Ort-Installation von Verteilerschränken, wie zum Beispiel I/O-Schränke, ohne Montageeinheit auf die Baustelle bereits vor Ende der Projektierung,
  • – Paralleler Aufbau und Prüfung der projektierten Montageeinheiten schnellstmöglich nach Abschluss der Projektierung.
The motivation of the present invention is to find a technically economical solution that combines the following advantages:
  • - Early delivery and on-site installation of distribution cabinets, such as I / O cabinets, without assembly unit to the construction site even before the end of the configuration,
  • - Parallel construction and testing of the configured mounting units as soon as possible after completion of the configuration.

Somit kann die Vor-Ort-Feldverdrahtung der I/O-Schränke und die Realisierung der Montageeinheiten parallel gestartet werden, wodurch sich insbesondere Projektabwicklungszeiten deutlich reduzieren lassen. Zudem kann man durch den modularen Aufbau und damit die Austauschbarkeit einzelner oder mehrerer Montageeinheiten, die Leittechnik unter Beibehaltung der Feldanschlussseite jederzeit modernisieren, ohne das der komplette Verteilerschrank ausgetauscht werden muss, wodurch eine deutliche Reduzierung der Hardware-Kosten erreicht werden kann.Thus, the on-site field wiring of the I / O cabinets and the realization of the assembly units can be started in parallel, which in particular significantly reduces project execution times. In addition, one can modernize the control technology while maintaining the field connection side at any time by the modular structure and thus the interchangeability of individual or multiple assembly units, without the entire distribution cabinet must be replaced, whereby a significant reduction in hardware costs can be achieved.

Claims (2)

Verteilerschrank (1) für ein Automatisierungssystem mit – einer Steuereinrichtung (4) als Schnittstelle zu einem übergeordneten Leittechniksystem, – einer Anzahl von Feldanschlussmodulen (3) als Schnittstellen zu Feldgeräten, – zumindest einer Rangiereinheit zum Verdrahten einer Vielzahl von Ein- bzw. Ausgängen der Steuereinrichtung (4) mit einer Vielzahl von Ein- bzw. Ausgängen der Feldanschlussmodule (3), – wobei die Rangiereinheit so im Verteilerschrank befestigt ist, dass sie elektrisch lösbar mit den Ein- bzw. Ausgängen der Steuereinrichtung (4) und der Feldanschlussmodule (3) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Rangiereinheit zusammen mit Ein-/Ausgabemodulen (6) eine Montageeinheit (2) im Verteilerschrank (1) bildet.Distribution cabinet ( 1 ) for an automation system with - a control device ( 4 ) as an interface to a higher-level control system, - a number of field connection modules ( 3 ) as interfaces to field devices, - at least one routing unit for wiring a plurality of inputs or outputs of the control device ( 4 ) with a plurality of inputs or outputs of the field connection modules ( 3 ), - wherein the shunting unit is mounted in the distribution cabinet so that they are electrically detachable with the inputs and outputs of the control device ( 4 ) and the field connection modules ( 3 ) is characterized in that in each case a shunting unit together with input / output modules (6) an assembly unit ( 2 ) in the distribution cabinet ( 1 ). Verteilerschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageeinheit (2) Mittel zum Befestigen der Montageeinheit (2) im Verteilerschrank (1) und elektrische Anschlussmittel (10) zum Verbinden der Montageeinheit (2) mit der Vielzahl von Ein- bzw. Ausgängen der Feldanschlussmodule (3) umfasst, wobei die Anschlussmittel (10) bei befestigter Montageinheit (2) eine erste kontaktlose Position zu den Feldanschlussmodulen oder eine zweite Position mit elektrischem Kontakt zu den Feldanschlussmodulen einnehmen.Distribution cabinet according to claim 1, characterized in that the mounting unit ( 2 ) Means for fixing the mounting unit ( 2 ) in the distribution cabinet ( 1 ) and electrical connection means ( 10 ) for connecting the mounting unit ( 2 ) with the multiplicity of inputs or outputs of the field connection modules ( 3 ), wherein the connection means ( 10 ) with attached mounting unit ( 2 ) occupy a first contactless position to the field connection modules or a second position with electrical contact to the field connection modules.
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