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Die Erfindung betrifft ein Versorgungsmodul.
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Aus der
DE 10 2016 213 725 A1 ist ein Reihenmodul für eine modular ausgebildete Steuerungsanordnung bekannt, das eine erste Reihenschnittstelle und eine erste Busschnittstelle sowie eine zweite Reihenschnittstelle und eine zweite Busschnittstelle umfasst, wobei zwischen den beiden Busschnittstellen eine Buskommunikationsleitung und zwischen den beiden Reihenschnittstellen mehrere Verbindungsleitungen ausgebildet sind und wobei die Verbindungsleitungen zwischen den beiden Reihenschnittstellen zumindest teilweise Z-verkettet angeordnet sind.
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Die
DE 10 2018 201 382 A1 offenbart eine Sicherheitssteuerung zur sicheren elektrischen Versorgung wenigstens einer Last, mit einem ersten Eingangsanschluss und einem zweiten Eingangsanschluss, die jeweils zur Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle ausgebildet sind und mit einem ersten Ausgangsanschluss und einem zweiten Ausgangsanschluss, die jeweils zur Verbindung mit einer elektrischen Last ausgebildet sind, wobei eine erste Koppelleitung den ersten Eingangsanschluss mit dem ersten Ausgangsanschluss verbindet und eine zweite Koppelleitung den zweiten Eingangsanschluss mit dem zweiten Ausgangsanschluss verbindet und wobei in jeder der Koppelleitungen eine Schalteinrichtung angeordnet ist und zudem eine Überwachungseinrichtung zur Ermittlung eines elektrischen Nebenschlusses auf einen Ausgangsanschluss und für eine Ansteuerung beider Schalteinrichtungen zur Unterbrechung der Koppelleitungen bei Ermittlung eines elektrischen Nebenschlusses ausgebildet ist.
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Die WO 2013/ 075 729 A1 offenbart ein Versorgungsmodul zur Einreihung in eine Modulkette aus längs einer Aufreihungsachse aufgereihten, elektrisch in einer Z-Verkettung miteinander verbundenen Funktionsmodulen, mit einer ersten Kopplungsfläche, die mehrere elektrische Eingangsanschlüsse aufweist sowie mit einer zweiten Kopplungsfläche, die mehrere elektrische Ausgangsanschlüsse aufweist, wobei eine vorgebbare Zuordnung der Eingangsanschlüsse zu den Ausgangsanschlüssen vorgesehen ist und wobei wenigstens ein Eingangsanschluss als Versorgungseingang für eine Einspeisung einer Versorgungsspannung von einem vorhergehenden Funktionsmodul und wenigstens ein Ausgangsanschluss als Versorgungsausgang für eine Weiterleitung der Versorgungsspannung an ein nachfolgendes Funktionsmodul ausgebildet sind, und wobei ein Zusatzeingang für eine Einspeisung einer Zusatzversorgungsspannung von einer elektrischen Energiequelle und ein Ausgangsanschluss als Zusatzausgang für eine Weiterleitung der Zusatzversorgungsspannung an wenigstens ein längs der Aufreihungsachse nachfolgend angeordnetes Funktionsmodul vorgesehen ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Versorgungsmodul mit einem vergrößerten Funktionsumfang bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird für ein Versorgungsmodul der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei umfasst das Versorgungsmodul ein Modulgehäuse, das eine erste Koppelfläche zur Kopplung mit einer vorausgehend angeordneten Funktionskomponente der Ventilmodulanordnung und eine zweite Koppelfläche zur Kopplung mit einer nachfolgend angeordneten Funktionskomponente der Ventilmodulanordnung aufweist, wobei an der ersten Koppelfläche ein elektrischer Steuereingang und ein elektrischer Versorgungseingang ausgebildet sind und wobei an der zweiten Koppelfläche ein elektrischer Steuerausgang und ein elektrischer Versorgungsausgang ausgebildet sind, wobei zwischen dem Steuereingang und dem Steuerausgang eine Steuerleitung angeordnet ist, die zur Übertragung von Steuerinformationen ausgebildet ist, wobei dem Versorgungseingang wenigstens eine Versorgungsgruppe zugeordnet ist, die eine Versorgungszuleitung und eine Versorgungsableitung umfasst, die jeweils zwischen dem Versorgungseingang und dem Versorgungsausgang erstreckt sind, und die eine Schalteinrichtung umfasst, die mit der Steuerleitung gekoppelt ist und die einen in der Versorgungszuleitung angeordneten Zuleitungsschalter für eine wahlweise Verbindung und Unterbrechung der Versorgungszuleitung aufweist, wobei an einer Seitenfläche des Modulgehäuses ein Verbraucherausgang angeordnet ist, der für eine elektrische Versorgung eines externen Verbrauchers ausgebildet ist und der über eine Ausgangszuleitung mit der Versorgungszuleitung und über eine Ausgangsableitung mit der Versorgungsableitung verbunden ist, wobei die Ausgangszuleitung zwischen dem Zuleitungsschalter und dem Versorgungsausgang angeschlossen ist.
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Das Modulgehäuse des Versorgungsmoduls ist zur Anreihung in eine Gruppe von Funktionsmodulen vorgesehen, um eine Funktionseinheit zu bilden, mit deren Hilfe beispielsweise eine gewisse Anzahl von pneumatischen Aktoren und/oder elektrischen Aktoren betrieben werden kann, die insbesondere in einer komplexen Bearbeitungsmaschine eingesetzt werden. Beispielhaft ist vorgesehen, dass das Modulgehäuse zumindest weitestgehend quaderförmig ausgebildet ist, wobei eine Oberfläche des als erste Koppelfläche für eine Ankopplung des Versorgungsmoduls an eine vorausgehend angeordnete Funktionskomponente, bei der es sich insbesondere um eine Funktionskomponente einer Ventilmodulanordnung handeln kann, ausgebildet ist. Eine abweisend oder entgegengesetzt zur ersten Koppelfläche ausgerichtete zweite Koppelfläche des Versorgungsmoduls ist zur Ankopplung wenigstens einer weiteren Funktionskomponente ausgebildet.
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Für eine elektrische Verbindung benachbarter Funktionskomponenten ist vorgesehen, dass an der ersten Koppelfläche ein elektrischer Steuereingang und ein elektrischer Versorgungseingang ausgebildet sind. Hierbei dient der elektrische Steuereingang für eine Übertragung von Steuersignalen, die zwischen den Funktionskomponenten, insbesondere ausgehend von einer übergeordneten Steuerung, übertragen werden können. Bei diesen Steuersignalen kann es sich um analoge Signale, um digitale Signale oder um eine Kombination von analogen und digitalen Signalen handeln. Vorzugsweise sind die Steuersignale digital codiert und entsprechen einem proprietären oder einem allgemein verfügbaren Busprotokoll. Über den Versorgungseingang findet eine Bereitstellung einer elektrischen Versorgungsspannung statt. Exemplarisch ist davon auszugehen, dass am Versorgungseingang ein Massepotential sowie ein davon unterschiedliches Versorgungsspannungspotential zur Verfügung gestellt werden.
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An der zweiten Koppelfläche sind ein elektrischer Steuerausgang und ein elektrischer Versorgungsausgang ausgebildet, die zu der Kombination aus dem vorstehend beschriebenen elektrischer Steuereingang und dem elektrischen Versorgungseingang korrespondieren. Vorzugsweise sind der elektrische Steuereingang und der elektrische Steuerausgang als zueinander korrespondierende Steckverbindungen ausgeführt und der elektrische Versorgungseingang und der elektrische Versorgungsausgang sind ebenfalls als zueinander korrespondierende Steckverbindungen ausgeführt.
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Innerhalb des Modulgehäuses ist zwischen dem Steuereingang und dem Steuerausgang eine Steuerleitung angeordnet, die zur Übertragung von Steuerinformationen ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Steuerleitung genau eine elektrische Leitung umfassen oder aus einer Gruppe von mehreren elektrischen Leitungen gebildet sein.
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Das Versorgungsmodul umfasst ferner eine im Modulgehäuse angeordnete Versorgungsgruppe. Die Aufgabe der Versorgungsgruppe besteht darin, einen oder mehrere elektrische Verbraucher, bei denen es sich beispielsweise um Magnetventilantriebe oder um Elektromotoren handeln kann, bedarfsgemäß mit elektrischer Energie zu versorgen. Beispielhaft kann vorgesehen werden, dass ein nachgelagert zum Versorgungsmodul angeordnetes Funktionsmodul als Ventilmodul ausgebildet ist, das für eine Ansteuerung eines pneumatischen Aktors, insbesondere eines Pneumatikzylinders, ausgebildet ist. Ein derartiges Ventilmodul umfasst typischerweise ein Magnetventil, das mit Hilfe von elektrischer Energie, die über den elektrischen Versorgungseingang bereitgestellt werden kann, zwischen zwei Funktionsstellungen, beispielsweis zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung umgeschaltet werden kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Steuerbefehl für die Umschaltung des Magnetventils über die Steuerleitung bereitgestellt wird und dass im Ventilmodul eine mit der Steuerleitung verbundene Steuereinheit angeordnet ist, die für eine Freigabe der elektrischen Energie an das Magnetventil ausgebildet ist. Um eine sicherheitsgerichtete Abschaltung des Magnetventils zu ermöglichen, kann es erforderlich sein, neben einem entsprechenden Steuersignal, das an die Steuereinheit bereitgestellt wird, eine zumindest einkanalige Abschaltung der elektrischen Energie für das Magnetventil durchzuführen. Diese Aufgabe kann durch die nachstehende Versorgungsgruppe des Ventilmoduls wahrgenommen werden.
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Hierbei ist vorgesehen, dass die Versorgungsgruppe eine Versorgungszuleitung und eine Versorgungsableitung umfasst, die jeweils zwischen dem Versorgungseingang und dem Versorgungsausgang erstreckt sind, wobei es sich hierbei um elektrische Leitungen handelt, die insbesondere auf einer gedruckten Schaltung ausgebildet sind. Ferner umfasst die Versorgungsgruppe eine Schalteinrichtung, die mit der Steuerleitung gekoppelt ist und die für eine Umsetzung von Steuerbefehlen, die über die Steuerleitung übertragen werden können, in Schaltbefehle für einen in der Versorgungszuleitung angeordneten Zuleitungsschalter ausgebildet ist. Mit Hilfe des Zuleitungsschalters kann eine wahlweise Verbindung und Unterbrechung der Versorgungszuleitung verwirklicht werden, so dass mit Hilfe der Schalteinrichtung ein Einfluss darauf genommen werden kann, ob die am Versorgungseingang in die Versorgungszuleitung eingespeiste elektrische Energie auch am Versorgungsausgang bereitgestellt wird oder ob dies nicht der Fall ist.
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Ergänzend zum Versorgungsausgang, der für eine elektrische Kopplung mit einem elektrischen Verbraucher in wenigstens einem in der Aufreihungsrichtung nachfolgenden Funktionsmodul vorgesehen ist, umfasst die Versorgungsgruppe ferner einen Verbraucherausgang, der an einer Seitenfläche des Modulgehäuses angeordnet ist. Diese Seitenfläche ist insbesondere jeweils angrenzend an die erste Koppelfläche und an die zweite Koppelfläche angeordnet. Der Verbraucherausgang dient zur elektrischen Versorgung eines externen Verbrauchers, beispielsweise eines elektrischen Aktors, insbesondere eines Elektromotors, wobei der externe Verbraucher nicht als Funktionsmodul der Ventilmodulanordnung ausgebildet ist, sondern für eine Anordnung abseits der Aufreihung von Funktionsmodulen ausgebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die am Verbraucherausgang bereitgestellte elektrische Energie unmittelbar für den Betrieb des externen Verbrauchers verwendet wird. Alternativ kann vorgesehen werden, dass die am Verbraucherausgang bereitgestellte elektrische Energie zur Ansteuerung eines Relais oder Schütz eingesetzt wird, mit dessen Hilfe dann elektrische Energie einer separat ausgebildeten elektrischen Versorgungsquelle an den externen Verbraucher bereitgestellt wird.
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Eine elektrische Verbindung des Verbraucherausgangs mit der Versorgungszuleitung und der Versorgungsableitung ist über eine Ausgangszuleitung, die mit der Versorgungszuleitung verbunden ist und über eine Ausgangsableitung, die mit der Versorgungsableitung verbunden ist, verwirklicht. Dabei ist die Ausgangszuleitung zwischen dem Zuleitungsschalter und dem Versorgungsausgang angeschlossen. Hierdurch wird eine Abschaltung einer elektrischen Energieversorgung für den Verbraucherausgang und den daran angeschlossenen externen Verbraucher mit Hilfe der Schalteinrichtung ermöglicht.
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Dementsprechend ermöglicht die Schalteinrichtung eine kombinierte elektrische Versorgung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers, der in einem nachfolgend an der zweiten Koppelfläche angebrachten Funktionsmodul, insbesondere einem Ventilmodul, angeordnet und am Versorgungsausgang angeschlossen ist, sowie eines externen elektrischen Verbrauchers, der am Verbraucherausgang, beispielsweise mittels einer Kabelverbindung, angeschlossen ist. Vorzugsweise dient die Schalteinrichtung hierbei für eine sicherheitsgerichtete elektrische Versorgung dieser elektrischen Verbraucher, da mittels des Zuleitungsschalters zumindest eine einkanalige Abschaltung der Verbraucher vorgenommen werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn, dem Versorgungseingang wenigstens zwei Versorgungsgruppen zugeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, in den nachfolgend an das Versorgungsmodul angereihten Funktionsmodulen wenigstens zwei unabhängig voneinander mit elektrischer Energie zu versorgende Funktionsbereiche festzulegen, wobei jeder der Funktionsbereiche ein Funktionsmodul oder mehrere Funktionsmodule umfassen kann. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei mit dem Versorgungseingang verbundenen Versorgungsgruppen am jeweils zugehörigen Versorgungsausgang die gleiche elektrische Spannung bereitstellen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zumindest in einer der Versorgungsgruppen eine Erhöhung oder eine Reduktion der elektrischen Spannung, die am jeweils zugehörigen Versorgungsausgang bereitgestellt wird, durch geeignete elektrische Komponenten vorgenommen wird
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung einen in der Versorgungsableitung angeordneten Ableitungsschalter für eine wahlweise Verbindung und Unterbrechung der Versorgungsableitung aufweist und dass die Ausgangsableitung zwischen dem Ableitungsschalter und dem Versorgungsausgang an der Versorgungsableitung angeschlossen ist. Hierdurch wird eine zweikanalige Abschaltung der elektrischen Energieversorgung für den Versorgungsausgang und den Verbraucherausgang ermöglicht. Beispielhaft dient der Ableitungsschalter zur Auftrennung einer elektrischen Masseverbindung, während der Zuleitungsschalter für die Auftrennung einer Verbindung mit einem elektrischen Versorgungspotential dient. Der Zuleitungsschalter und der Ableitungsschalter können technisch identisch ausgeführt sein, wodurch eine redundante Abschaltung der elektrischen Energieversorgung für den Versorgungsausgang und den Verbraucherausgang ermöglicht wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Zuleitungsschalter und der Ableitungsschalter technisch unterschiedlich ausgeführt sind, beispielsweise als Halbleiterschalter bzw. als elektromechanischer Schalter (Relais), wodurch eine diversitär redundante Abschaltung der elektrischen Energieversorgung für den Versorgungsausgang und den Verbraucherausgang ermöglicht wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Verarbeitungseinrichtung zur Kopplung der Schalteinrichtung mit der Steuerleitung vorgesehen ist, die zur Verarbeitung von, vorzugsweise digital codierten, insbesondere sicherheitsgerichteten, Steuerbefehlen ausgebildet ist, die über die Steuerleitung bereitstellbar sind. Eine solche Verarbeitungseinrichtung ist erforderlich, wenn über die Steuerleitung auch oder ausschließlich digital codierte Steuersignale übertragen werden, die für die Schalteinrichtung bestimmt sein können. Bei der Verarbeitungseinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller, der zur Umsetzung der digital codierten Steuersignale in Ansteuersignale für die Schalteinrichtung ausgebildet ist. Dabei kann die Verarbeitungseinrichtung für eine unidirektionale oder für eine bidirektionale Kommunikation ausgebildet sein. Im Fall einer unidirektionalen Kommunikation werden ausschließlich Steuersignale, die von einer Steuerung, insbesondere einer Sicherheitssteuerung, ausgegeben werden, in der Verarbeitungseinrichtung empfangen und zur Ansteuerung der Schalteinrichtung umgesetzt. Im Fall einer bidirektionalen Kommunikation können beispielsweise Statusmeldungen der Verarbeitungseinrichtung und/oder der Schalteinrichtung über die Steuerleitung an die Steuerung übermittelt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung derart konfiguriert ist, dass für eine Abschaltung einer elektrischen Energieversorgung des Verbraucherausgangs eine kombinierte Ansteuerung des Zuleitungsschalters und des Ableitungsschalters vorgenommen wird und dass für eine Abschaltung einer elektrischen Energieversorgung des Versorgungsausgangs wahlweise eine kombinierte Ansteuerung des Zuleitungsschalters und des Ableitungsschalters oder eine separate Ansteuerung des Zuleitungsschalters und/oder des Ableitungsschalters vorgenommen wird. Die Verarbeitungseinrichtung ist im Hinblick auf die Ansteuerung des Zuleitungsschalters und des Ableitungsschalters parametrierbar ausgebildet, so dass für den Fall, dass am Verbraucheranschluss kein externer Verbraucher angeschlossen ist, eine Auswahl für eine Abschaltung der elektrischen Versorgung des Versorgungsausgangs ermöglicht ist. Diese Auswahl umfasst eine wahlweise einkanalige Abschaltung durch Ansteuerung nur des Zuleitungsschalters oder nur des Ableitungsschalters. Ferner umfasst die Auswahl eine zweikanalige Abschaltung, bei der eine Ansteuerung des Zuleitungsschalters und des Ableitungsschalters vorgenommen wird. Die Auswahl zwischen der Ansteuerung des Zuleitungsschalters und des Ableitungsschalters sowie der daraus resultierenden Abschaltung ist insbesondere dahingehend von Interesse, da die nachgelagerten Funktionsmodule für eine Masseabschaltung oder für eine Potentialabschaltung ausgebildet sein können und somit eine angepasste Abschaltung erfolgen kann.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Ausgangszuleitung und/oder der Ausgangsableitung eine Schutzschaltung zugeordnet ist, die zur Verhinderung einer Einkopplung von elektrischer Energie vom Verbraucherausgang auf den Versorgungseingang und/oder den Versorgungsausgang ausgebildet ist. Die Aufgabe der Schutzschaltung besteht darin, eine unerwünschte elektrische Versorgung von elektrischen Verbrauchern, die über den Versorgungsausgang mit dem Versorgungsmodul verbunden sind, für den Fall zu verhindern, dass aufgrund eines Fehlerfalls von einem elektrischen Verbraucher am Verbraucherausgang eine Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Schutzschaltung eine in der Ausgangszuleitung angeordnete Diode und/oder eine in der Ausgangsableitung angeordnete Diode umfasst. Dabei erfolgt die Orientierung der Diode oder der Dioden so, dass sie sich für Ströme, mitttels der Energie vom Versorgungseingang zum Verbraucherausgang fließt, im Durchlassbetrieb befindet oder befinden. Für einen Energiefluss in umgekehrter Richtung, den es zu verhindern gilt, befindet sich die Diode oder befinden sich die Dioden im Sperrbetrieb.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt
- 1 eine streng schematische Darstellung eines Schaltplans für eine Ventilmodulanordnung, bei der an einem Versorgungsmodul mehrere Funktionsmodule angeschlossen sind.
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Eine in der 1 dargestellte Ventilmodulanordnung 1 umfasst ein Versorgungsmodul 2 und daran längs einer Aufreihungsachse 3 in linearer Anordnung angeordnete Ventilmodule 4 und Verteilermodule 5. Die Darstellung der 1 ist ausschließlich auf den Aspekt der elektrischen Versorgung gerichtet und enthält keine Angaben zur pneumatischen Verschaltung, insbesondere der Ventilmodule 4. Ferner werden in der 1 keine dem Versorgungsmodul 2 längs der Aufreihungsachse 3 vorgelagert angeordneten Funktionskomponenten wie beispielswiese ein Buskoppler, der für Anbindung der Ventilmodulanordnung 1 an eine ebenfalls nicht dargestellte übergeordnete Steuerung ausgebildet ist, oder ein Einspeisemodul, das zur Einspeisung einer elektrischen Versorgungsspannung in das Versorgungsmodul 2 ausgebildet ist, gezeigt.
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Das Versorgungsmodul 2 ist für eine sicherheitsgerichtete elektrische Versorgung mehrerer Ventilmodule 4 sowie für externe Verbraucher 6 ausgebildet. Rein exemplarisch ist ein als Elektromotor ausgebildeter externer Verbraucher 6 an das Versorgungsmodul 2 angeschlossen.
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Das Versorgungsmodul 2 ist in einem Modulgehäuse 7 aufgenommen, das rein exemplarisch zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist. Eine seitliche Oberfläche des Modulgehäuses 7 ist als erste Koppelfläche 8 zur Kopplung mit einer vorausgehend anbringbaren, in der 1 nicht dargestellten, Funktionskomponente der Ventilmodulanordnung 1 wie beispielsweise einem Buskoppler oder einem Einspeisemodul ausgebildet. Rein exemplarisch ist an der ersten Koppelfläche 8 eine als Steuereingang dienende und als elektromechanische Steckbuchse ausgebildete Steuerbuchse 15 ausgebildet. Ferner sind an der ersten Koppelfläche 8 zwei als elektromechanische Steckbuchsen ausgebildete erste und zweite Versorgungsbuchsen 16, 17 ausgebildet, die einen Versorgungseingang 18 bilden.
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Eine entgegengesetzt zur ersten Koppelfläche 8 ausgerichtete zweite seitliche Oberfläche des Modulgehäuses 7 ist als zweite Koppelfläche 9 zur Kopplung mit einer nachgelagert anbringbaren Funktionskomponente der Ventilmodulanordnung 1 wie beispielsweise einem Ventilmodul 4 ausgebildet. Rein exemplarisch ist an der zweiten Koppelfläche 9 ein als Steuerausgang dienender und als elektromechanischer Stecker ausgebildeter Steuerstecker 19 ausgebildet. Ferner sind an der zweiten Koppelfläche 9 zwei als elektromechanische Stecker ausgebildete erste und zweite Versorgungsstecker 20, 21 ausgebildet, die einen Versorgungsausgang 22 bilden.
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Innerhalb des Modulgehäuses 7 erstreckt sich zwischen der Steuerbuchse 15 und dem Steuerstecker eine Steuerleitung 23, bei der es sich um eine einzelne elektrische Leitung oder um eine Anordnung mehrerer Leitungen handeln kann und die zur Übertragung von elektrischen Steuerinformationen, die insbesondere in Form von unterschiedlichen elektrischen Spannungspegeln oder Strompegeln übertragen werden, ausgebildet ist. Die Steuerbuchse 15 und der Steuerstecker 18 sind jeweils in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Steuerleitung 23 mit einer zumindest der Anzahl der elektrischen Leitungen entsprechenden Anzahl von nicht näher dargestellten Kontaktelementen ausgestattet.
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Im Modulgehäuse 7 sind zudem rein exemplarisch drei Versorgungsgruppen 30, 31, 32 ausgebildet, die für eine elektrische Versorgung der nachgelagert an dem Versorgungsmodul 2 anbringbaren Funktionsmodule wie beispielsweise der Ventilmodule 4 vorgesehen sind. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass jede der Versorgungsgruppen 30, 31, 32 eine elektrisch mit der ersten Versorgungsbuchse 16 verbundene Versorgungszuleitung 33 und eine mit der zweiten Versorgungsbuchse 17 verbundene Versorgungsableitung 34 umfasst.
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Jede der Versorgungszuleitungen 33 erstreckt sich von der ersten Versorgungsbuchse 16 bis zu einem der jeweiligen Versorgungsgruppe 30, 31, 32 individuell zugehörigen ersten Versorgungsstecker 20, wobei in der jeweiligen Versorgungszuleitung 33 jeweils ein Zuleitungsschalter 41 angeordnet ist, der ein Öffnen und Schließen einer elektrischen Verbindung zwischen der ersten Versorgungsbuchse 16 und dem jeweiligen ersten Versorgungsstecker 20 ermöglicht.
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Jede der Versorgungsableitungen 34 erstreckt sich von der zweiten Versorgungsbuchse 17 bis zu einem der jeweiligen Versorgungsgruppe 30, 31, 32 individuell zugehörigen zweiten Versorgungsstecker 21, wobei in der jeweiligen Versorgungsableitung 34 jeweils ein Ableitungsschalter 42 angeordnet ist, der ein Öffnen und Schließen einer elektrischen Verbindung zwischen der zweiten Versorgungsbuchse 17 und dem jeweiligen zweiten Versorgungsstecker 21 ermöglicht.
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Der erste Versorgungsstecker 20 und der zweite Versorgungsstecker 21 bilden jeweils den Versorgungsausgang 22 der jeweiligen Versorgungsgruppe 30, 31, 32.
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Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Versorgungszuleitung 33 und die Versorgungsableitung 34 jeweils als elektrische Leitungen ausgebildet sind, durch die elektrische Leistung zur Versorgung der nachgelagert an das Versorgungmodul 7 angeschlossenen Funktionskomponenten wie der Ventilmodule 4 bereitgestellt werden kann. Die Bezeichnung Versorgungszuleitung 33 und die Versorgungsableitung 34 dient lediglich der Unterscheidung der beiden Leitungen, legt jedoch nicht fest, in welcher Richtung ein elektrischer Stromfluss in der jeweiligen Leitung stattfindet.
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Jeder der Versorgungsgruppen 30, 31, 32 ist eine Schalteinrichtung 40 zugeordnet, die für eine sicherheitsgerichtete Abschaltung einer elektrischen Versorgung von nachgelagert am Versorgungsmodul 2 angeschlossene Funktionsmodule ausgebildet ist. Die Schalteinrichtung 40 umfasst rein exemplarisch den in der Versorgungszuleitung 33 angeordneten Zuleitungsschalter 41 und den in der Versorgungsableitung 34 angeordneten Ableitungsschalter 42. Der Zuleitungsschalter 41 und der Ableitungsschalter 42 sind elektrisch mit Schaltsteuerung 43 verbunden, die für eine Bereitstellung von Schaltsignalen an den Zuleitungsschalter 41 und den Ableitungsschalter 42 ausgebildet ist, um jeweils eine wahlweise Verbindung und Unterbrechung der Versorgungszuleitung 33 bzw. der Versorgungsableitung 34 zu ermöglichen. Die Schaltsteuerung 43 ist mit der Steuerleitung 23 elektrisch verbunden und für einen unidirektionalen Empfang von Steuerbefehlen, die über die Steuerleitung 23 übertragen werden können oder für eine bidirektionale Kommunikation mit anderen Kommunikationsteilnehmern, die ebenfalls mit der Steuerleitung 23 verbunden sind, ausgebildet. Beispielhaft umfasst die Schaltsteuerung 43 einen nicht näher dargestellten Mikroprozessor, in dem ein Computerprogramm abgearbeitet werden kann, mit dessen Hilfe eine Umsetzung von Steuerbefehlen, die über die Steuerleitung 23 übertragen werden, in Schaltsignale für den Zuleitungsschalter 41 und den Ableitungsschalter 42 vorgenommen werden kann.
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Mit dem Zuleitungsschalter 41 und dem Ableitungsschalter 42 ist eine zweikanalige Abschaltung der elektrischen Versorgungsverbindung zwischen dem Versorgungseingang 18 und dem Versorgungsausgang 22 der jeweiligen der jeweiligen Versorgungsgruppe 30, 31, 32 möglich. Beispielhaft kann auch vorgesehen werden, für eine sicherheitsgerichtete Abschaltung der elektrischen Versorgungsverbindung zwischen dem Versorgungseingang 18 und dem Versorgungsausgang 22 der jeweiligen Versorgungsgruppe 30, 31, 32 nur den Zuleitungsschalter 41 oder den Ableitungsschalter 42 anzusteuern, womit lediglich eine einkanalige Abschaltung vorgenommen wird.
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An einer Seitenfläche des Modulgehäuses 7, die beispielweise zwischen der ersten Koppelfläche 8 und der zweiten Koppelfläche 9 erstreckt ist und gemäß der Darstellung der 1 dem Betrachter zugewandt ist, ist ein Verbraucherausgang 46 angeordnet, der für eine elektrische Versorgung eines externen Verbrauchers 6 ausgebildet ist. Beispielhaft ist der Verbraucherausgang 46 als Steckbuchse ausgebildet und ermöglicht eine elektrische Ankopplung des Verbrauchers 6 über ein nur schematisch dargestelltes Anschlusskabel 47, das einen zum Verbraucherausgang 46 korrespondierenden Stecker aufweist. Der Verbraucherausgang 46 ist über eine Ausgangszuleitung 48 mit der Versorgungszuleitung 33 und über eine Ausgangsableitung 49 mit der Versorgungsableitung 34 verbunden. Hierbei ist vorgesehen, dass die Ausgangszuleitung 48 zwischen dem Zuleitungsschalter 41 und dem Versorgungsausgang 22 angeschlossen ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Ausgangsableitung 49 zwischen dem Ableitungsschalter 42 und dem Versorgungsausgang 22 angeschlossen ist. Hierdurch kann zum einen eine parallele Versorgung eines am Verbraucherausgang 46 angeschlossenen elektrischen Verbrauchers 6 sowie eines oder mehrerer am jeweiligen Versorgungsausgang 22 angeschlossenen Funktionsmodule vorgesehen werden. Ferner kann eine sicherheitsgerichtete Abschaltung des am Verbraucherausgang 46 angeschlossenen elektrischen Verbrauchers 6 sowie von Funktionsmodulen, die am jeweiligen Versorgungsausgang 22 angeschlossen sind, vorgesehen werden.
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Um eine unerwünschte Einkopplung von elektrischer Energie ausgehend von dem am Verbraucherausgang
46 angeschlossenen elektrischen Verbraucher
6 in das Versorgungsmodul zu verhindern, sind der Ausgangszuleitung
48 und der Ausgangsableitung
49 jeweils, beispielsweise als Dioden ausgebildete, Komponenten einer Schutzschaltung
52 angeordnet, wie sie beispielsweise aus der
DE 10 2006 006 878 A1 bekannt ist.
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Rein exemplarisch umfasst die Ventilmodulanordnung 1 mehrere Ventilmodule 4 und Verteilermodule 5, die längs der Aufreihungsachse 3 an die zweite Koppelfläche 9 des Versorgungsmoduls 2 angekoppelt sind.
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Beispielhaft ist vorgesehen, dass das Ventilmodul 4 ein rein exemplarisch im Wesentlichen quaderförmig ausgebildetes Modulgehäuse 60 umfasst, das an einer ersten Koppelfläche 58 mit einer Steuerbuchse 54 und mehreren Eingangsbuchsen 56 und an einer zweiten Koppelfläche 59 mit einem Steuerstecker 55 und mehreren Ausgangssteckern 57 versehen ist. Zwischen der Steuerbuchse 54 und dem Steuerstecker 55 erstreckt sich eine Steuerleitung 61, an die eine Steuereinheit 62 angeschlossen ist. Die Steuereinheit 62 ist für eine Umsetzung von Steuerbefehlen, die über die Steuerleitung 61 übertragen werden, in Schaltsignale für ein Magnetventil 63 ausgebildet. Mit dem Magnetventil 63 kann ein Fluidstrom, beispielsweise ein Druckluftstrom, zwischen einer nicht dargestellten Druckluftquelle und einem ebenfalls nicht dargestellten Druckluftverbraucher wahlweise freigegeben oder blockiert werden.
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Für eine elektrische Versorgung des Magnetventils 63 sind im Ventilmodul 4 jeweils zwischen den Eingangsbuchsen 56 und den Ausgangssteckern 57 erstreckte Verbindungsleitungen 64 vorgesehen. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass das Magnetventil 63 mit den beiden oberen Verbindungsleitungen 64 der insgesamt sechs Verbindungleitungen 64 verbunden ist. Die übrigen vier unteren Verbindungsleitungen 64 sind ohne einen elektrischen Kontakt mit dem Magnetventil 63 ausgebildet und können zur Durchleitung von elektrischer Energie durch das jeweilige Ventilmodul 4 genutzt werden.
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Ein Schaltvorgang des Magnetventils 63 setzt sowohl eine elektrische Versorgung über die beiden Verbindungsleitungen 64 als auch ein Schaltsignal der Steuereinheit 62 voraus. Sofern es sich bei dem Magnetventil 63 rein exemplarisch um ein normal geschlossenes (NC normally closed) 2/2-Wege-Schaltventil handelt, erfordert eine Bereitstellung eines Fluidstroms eine elektrische Versorgung des Magnetventils 63 über die beiden Verbindungsleitungen 64 sowie eine Freigabe der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Verbindungsleitungen 64 aufgrund eines Schaltsignals der Steuereinheit 62. Sofern diese Voraussetzungen vorliegen, kann das 2/2-Wege-Schaltventil aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung geschaltet werden. Sobald entweder kein Schaltsignal mehr vorliegt und/oder wenigstens eine der beiden Verbindungsleitungen 64 nicht mehr für einen Stromfluss bereitsteht, erfolgt eine Umschaltung des 2/2-Wege-Schaltventils aus der Öffnungsstellung in die Schließstellung. Dementsprechend kann das 2/2-Wege-Schaltventil beispielsweise durch Öffnen des Zuleitungsschalters 41 und/oder des Ableitungsschalters 42 in die Schließstellung überführt werden. Dies kann beispielsweise dann vorgenommen werden, wenn eine sicherheitsgerichtete Abschaltung eines Fluidstroms durch das 2/2-Wege-Schaltventil erforderlich ist, die über die Steuerleitung 61 nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit bewirkt werden kann.
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Das Verteilermodul 5 umfasst lediglich rein exemplarisch sechs Eingangsbuchsen 65 und sechs Ausgangbuchsen 66, die bezogen auf ein Modulgehäuse 67 des Verteilermoduls 5 in einer vorgegebenen Abstandsteilung zueinander angeordnet sind. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die beiden oberen Eingangsbuchsen 65 nicht mit den korrespondierenden Ausgangssteckern 66 verbunden sind. Vielmehr sind die beiden mittleren Eingangsbuchsen 65 mit den beiden Ausgangsbuchsen 66 verbunden, die zu den oberen Eingangsbuchsen 65 korrespondieren. Ferner sind die unteren Eingangsbuchsen 65 mit den beiden Ausgangsbuchsen 66 verbunden, die zu den mittleren Eingangsbuchsen 65 korrespondieren. Eine derartige elektrische Verschaltung wird auch als Z-Verkettung bezeichnet und ermöglicht es, geeignet ausgebildete Funktionskomponenten wie die Ventilmodule 4 trotz jeweils identischer Aufbauweise in unterschiedlichen elektrischen Versorgungszonen anzuordnen. Bei der Ventilmodulanordnung 1 gemäß der 1 sind insgesamt drei elektrische Versorgungszonen 68, 69 und 70 vorgesehen, die mittels der Schalteinrichtungen 40 im Versorgungsmodul 2 unabhängig voneinander mit elektrischer Energie versorgt oder von dieser elektrischen Versorgung abgekoppelt werden können.
