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Die Erfindung betrifft ein Eingabe-/Ausgabe-System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solches Eingabe-/Ausgabe-System, auch bezeichnet als I/O-System, kann beispielsweise im Bereich der Automatisierungstechnik, beispielsweise in einer industriellen Anlage, zum Beispiel an einer Fertigungsanlage, zum Einsatz kommen. Ein solches Eingabe-/Ausgabe-System kann beispielsweise in einem Schaltschrank zu montieren sein und kann hierzu beispielsweise an einer Tragschiene innerhalb eines Schaltschranks oder an einer sonstigen Befestigungseinrichtung angeordnet werden. Ein solches Eingabe-/Ausgabe-System kann beispielsweise mit einem Feldbussystem zu verbinden sein, um Daten an Maschinen und Anlagen zu erfassen und Maschinen und Anlagen zu steuern.
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Ein Eingabe-/Ausgabe-System der hier beschriebenen Art umfasst eine Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit, die eine Mehrzahl von Steckplätzen aufweist, in die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen einsteckbar sind. Das Eingabe-/Ausgabe-System umfasst zudem eine Auswerteeinrichtung, verwirklicht beispielsweise durch einen Buskoppler oder durch eine dezentrale Steuerung. Ein Buskoppler oder eine dezentrale Steuerung sind in einem modularen, also flexibel zusammenstellbaren Eingabe-/Ausgabe-System durch eigenständige Komponenten verwirklicht, in einem kompakten, also nicht erweiterbaren Eingabe-/ausgabe-System hingegen fest integriert.
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Eine Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit dieser Art kann durch das Vorsehen einer Mehrzahl von Steckplätzen modular mit unterschiedlichen Eingabe/-Ausgabe-Baugruppen bestückt werden, um auf diese Weise unterschiedliche Funktionen an der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit zur Verfügung zu stellen und die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit mit Sensoren oder Aktoren zum Erfassen von Daten oder zum Steuern einer Maschine oder Anlage zu verbinden. Das Eingabe-/Ausgabe-System kann mit einem Bussystem gekoppelt sein, sodass über das Eingabe-/Ausgabe-System Daten mit anderen Geräten ausgetauscht werden können, insbesondere erfasste Daten übersandt und Steuerdaten zum Kontrollieren einer Anlage oder Maschine empfangen werden können. Für einen solchen Datenaustausch kann das Eingabe-/Ausgabe-System beispielsweise einen sogenannten Buskoppler aufweisen, über den das Eingabe-/Ausgabe-System mit einem Bussystem in Form eines Feldbusses zum Zwecke eines Datenaustauschs gekoppelt ist.
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Im Rahmen des Eingabe-/Ausgabe-Systems (auch bezeichnet als Eingabe-/AusgabeStation)können mehrere Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheiten miteinander kombiniert sein. Zur Ausbildung des Eingabe-/Ausgabe-Systems sind Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit angeschlossen, wobei ein solches Eingabe-/Ausgabe-System einen Stationskopf mit einem darin angeordneten Buskoppler zur Bereitstellung eines Lokalbusses zur Kommunikationsverbindung zwischen den Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheiten und den daran angeschlossenen Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen aufweisen kann.
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Aus der
WO 2015/049249 A2 ist ein Verfahren zum Kennzeichnen von Ein- und/oder Ausgabekanälen eines über einen Feldbus ansprechbaren Ein- und/oder Ausgabebausteins eines industriellen Automatisierungssystems bekannt.
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Bei einem aus der
EP 2 035 902 B1 bekannten System können virtuelle Platzhalter für verteilte Ein- und Ausgangs-Module in einem industriellen Automatisierungsnetz konfiguriert werden.
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Eine Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit kann grundsätzlich mit unterschiedlichen Kombinationen von modularen Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen bestückt werden, die dazu in die Steckplätze der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit eingesteckt und dadurch mechanisch und elektrisch an die Eingabe-/Ausgabe- Basiseinheit angeschlossen werden. Die Konfiguration der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit mit Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen ist üblicherweise vorab festgelegt, wobei auch vorgesehen sein kann, dass nur einige der Steckplätze der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verwendet werden, andere Steckplätze hingegen frei bleiben. In einem solchen Fall ist, insbesondere wenn für das Eingabe-/Ausgabe-System eine Schutzart, zum Beispiel IP20, für einen Feuchtigkeits- und Schmutzschutz und gegebenenfalls auch einen ESD-Schutz vorgesehen ist, dafür Sorge zu tragen, dass Feuchtigkeit und Schmutz nicht ohne weiteres über einen freien Steckplatz in die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit eindringen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Eingabe-/Ausgabe-System zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit variabel mit einer Kombination von Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen betrieben werden kann, wobei gegebenenfalls einzelne Steckplätze der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit nicht mit Eingabe/-Ausgabe-Baugruppen bestückt werden.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach weist das Eingabe-/Ausgabe-System zumindest ein Abdeckelement auf, das an einem der Steckplätze der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit anordbar ist, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, eine Präsenz des zumindest einen Abdeckelements an einem Steckplatz zu erkennen.
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Das Abdeckelement dient dazu, einen Steckplatz, der bei der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit gegebenenfalls nicht mit einer Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe bestückt werden soll, so abzudecken, dass ein Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in den Steckplatz verhindert ist. Zudem kann das Abdeckelement einen ESD-Schutz zur Verfügung stellen. Das Abdeckelement dient somit zum Schutz nach außen und dient dazu, einen gegebenenfalls frei bleibenden Steckplatz (also einen nicht mit einer Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe bestückten Steckplatz) nach außen hin abzudecken.
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Das Abdeckelement kann hierzu ein Flächenelement aufweisen, das sich flächig über den jeweiligen Steckplatz erstreckt, wenn das Abdeckelement an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit angesetzt ist. Das Abdeckelement kann beispielsweise eine Dichtung aufweisen, sodass ein Übergang zwischen dem Abdeckelement und dem Steckplatz abgedichtet ist und somit Feuchtigkeit und Schmutz nicht ohne weiteres in den Steckplatz eindringen kann.
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Über die Auswerteeinrichtung kann vor Inbetriebnahme oder im Betrieb geprüft werden, ob ein Steckplatz, an dem keine Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe angesetzt ist, mit einem Abdeckelement verschlossen ist, sodass ein bestimmungsgemäßer Betrieb des Eingabe-/Ausgabe-Systems gewährleistet ist. Bei Inbetriebnahme oder wiederholt im Betrieb kann hierbei geprüft werden, ob ein Steckplatz mit einem Abdeckelement verschlossen ist, sodass bei Inbetriebnahme oder im Betrieb, wenn das Fehlen eines Abdeckelements festgestellt wird, ein Warnhinweis erzeugt und eine entsprechende Gegenmaßnahme eingeleitet werden kann, beispielsweise indem der Betrieb gar nicht erst nicht aufgenommen oder gestoppt wird.
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Mittels der Auswerteeinrichtung des Eingabe-/Ausgabe-Systems kann somit automatisch festgestellt werden, ob ein Abdeckelement vorhanden ist oder nicht. Die Auswerteeinrichtung ist vorteilhafterweise Bestandteil der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit, kann aber auch extern zu der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit ausgebildet sein und beispielsweise über ein Bussystem mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verbunden sein.
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Ist die Auswerteeinrichtung Bestandteil der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit, kann die Auswerteeinrichtung beispielsweise durch eine Bus-Schnittstelle (auch bezeichnet als Buskopf) eines Systembusses der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit oder des zugeordneten Eingabe-/Ausgabe-Systems verwirklicht sein.
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Alternativ kann die Auswerteeinrichtung durch eine dezentrale Steuerung und somit extern zu der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit oder des zugeordneten Eingabe-/Ausgabe-Systems verwirklicht sein.
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Das Abdeckelement kann beispielsweise in einen der Steckplätze der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit einsteckbar sein. Das Abdeckelement kann somit - zum Beispiel wie eine an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit ansetzbare Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe - an einen zugeordneten Steckplatz der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit angesteckt werden und ist in angesetzter Stellung steckend mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verbunden.
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In einer Ausgestaltung weist das Eingabe-/Ausgabe-System eine Detektionseinrichtung auf, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, in Zusammenwirken mit der Detektionseinrichtung die Präsenz des zumindest einen Abdeckelements an einem Steckplatz zu erkennen. Eine Erkennung, ob ein Abdeckelement in bestimmungsgemäßer Weise an einem Steckplatz angesteckt worden ist, kann in ganz unterschiedlicher Weise erfolgen, beispielsweise elektrisch, mechanisch, optisch oder auch magnetisch. Entsprechend unterschiedlich kann die Detektionseinrichtung ausgebildet sein, die insbesondere Bestandteil der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit sein kann.
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In einer Ausgestaltung kann eine solche Detektionseinrichtung zum Beispiel durch einen Schalter gebildet sein. Ist ein Abdeckelement in bestimmungsgemäßer Weise an einen zugeordneten Steckplatz angesteckt, wird der Schalter betätigt, sodass anhand einer Schalterstellung detektiert werden kann, ob ein Abdeckelement an einen Steckplatz der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit angesteckt worden ist.
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Die Betätigung eines solchen Schalters kann mechanisch oder auch zum Beispiel magnetisch erfolgen. Beispielsweise kann das Abdeckelement ein Magnetelement, insbesondere ausgebildet durch einen Permanentmagneten, aufweisen, der bei Ansetzen des Abdeckelements an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit einen Schalter, zum Beispiel in Form eines sogenannten Reed-Schalters, betätigt, was ausgewertet werden kann und die Erkennung einer Präsenz des Abdeckelements an der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit ermöglicht.
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In anderer Ausgestaltung kann die Detektionseinrichtung durch eine Lichtschranke ausgebildet sein. Mit einer solchen Lichtschranke kann die Präsenz eines Abdeckelements an einem Steckplatz der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit erkannt werden, beispielsweise indem das Abdeckelement in angesetzter Stellung die Lichtschranke unterbricht.
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In wiederum anderer Ausgestaltung kann die Detektionseinrichtung auch zur Erkennung eines an dem Abdeckelement angeordneten RFID-Kennzeichens oder eines anderen Kennzeichens ausgebildet sein. Die Detektionseinrichtung kann in diesem Fall beispielsweise als RFID-Lesegerät ausgebildet sein, sodass mittels der Detektionseinrichtung auch eine in dem RFID-Kennzeichen des Abdeckelements gespeicherte Information ausgelesen und ausgewertet werden kann.
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Mit einer solchen Detektionseinrichtung kann zum einen die Präsenz des Abdeckelements an der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit geprüft und erkannt werden. Mit einer solchen Detektionseinrichtung kann gegebenenfalls auch, über geeignete mechanische, elektrische, optische oder magnetische Detektoren, geprüft werden, ob ein Abdeckelement richtig an einem zugeordneten Steckplatz der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit angeordnet und in bestimmungsgemäßer Weise zum Beispiel steckend mit dem Steckplatz verbunden ist.
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Das Abdeckelement weist in einer Ausgestaltung eine elektrische Einrichtung auf, die es ermöglicht zu erkennen, ob das Abdeckelement an einen zugeordneten Steckplatz angesteckt ist oder nicht. Über die elektrische Einrichtung kann somit vor Inbetriebnahme oder im Betrieb geprüft werden, ob ein Steckplatz, an dem keine Eingabe-/AusgabeBaugruppe angesetzt ist, mit einem Abdeckelement verschlossen ist, sodass ein bestimmungsgemäßer Betrieb des Eingabe-/Ausgabe-Systems gewährleistet ist.
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Die elektrische Einrichtung des Abdeckelements kann in unterschiedlicher Weise verwirklicht sein.
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In einer Ausgestaltung kann die elektrische Einrichtung beispielsweise durch eine elektrische Verbindung verwirklicht sein, die eine Signalbrücke verwirklicht. Die elektrische Verbindung kann hierbei Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen, die an Steckplätzen der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit aufgenommen sind, elektrisch miteinander oder mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verbinden. Die elektrische Einrichtung des Abdeckelements stellt somit eine Überbrückung zwischen Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen untereinander oder mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit bereit und schließt somit einen Signalpfad an der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit. Fehlt ein Abdeckelement, ist eine solche elektrische Verbindung entsprechend unterbrochen, was signaltechnisch erkannt werden kann und beispielsweise einen Betrieb des Eingabe-/Ausgabe-Systems verhindern kann.
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In anderer Ausgestaltung kann die elektrische Einrichtung des Abdeckelements durch eine elektronische Schaltung verwirklicht sein, die beispielsweise einen nicht-flüchtigen Speicher aufweist. In einem solchen nicht-flüchtigen Speicher, der beispielsweise durch ein EEPROM verwirklicht sein kann, kann beispielsweise eine das zumindest eine Abdeckelement identifizierende Kenninformation gespeichert sein, sodass anhand der elektronischen Schaltung das Abdeckelement identifiziert und somit bestimmt werden kann, ob das Abdeckelement bestimmungsgemäß an einen Steckplatz angesetzt ist.
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In einem solchen nicht-flüchtigen Speicher kann beispielsweise eine identifizierende Kenninformation in Form eines sogenannten Device-Type-Code gespeichert sein. Die identifizierende Kenninformation kann über die Auswerteeinrichtung, beispielsweise einen Buskopf des Systembusses der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit, ausgelesen werden, sodass anhand der in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherten Kenninformation das Abdeckelement identifiziert werden kann.
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In einer Ausgestaltung ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, eine Belegung der Steckplätze durch Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen und das zumindest eine Abdeckelement anhand einer Konfigurationsinformation zu prüfen.
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Die Belegung einer Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit wird üblicherweise softwaretechnisch definiert, sodass die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit in bestimmungsgemäßer Weise konfiguriert und betrieben wird. Über die Konfiguration kann beispielsweise festgelegt werden, welche Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit angeschlossen werden sollen. Einige Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen können dazu ausgebildet sein, Sensordaten von angeschlossenen Sensoren zu erfassen, zu verarbeiten und weiterzuleiten. Andere Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen können beispielsweise zum Steuern von Aktoren ausgebildet und somit zum Übermitteln von Steuerbefehlen konfiguriert sein. Über die Konfigurationsinformation wird, beispielsweise unter Verwendung einer Projektierungs- und Engineering-Software, festgelegt, welche Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen konkret an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit angeschlossen sind, sodass durch die Konfigurationsinformation festgelegt ist, welcher Art die angeschlossenen Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen sind.
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Über die Konfigurationsinformation ist hierbei auch festgelegt, wenn an einem oder mehreren Steckplätzen Abdeckelemente vorhanden sind, weil diese Steckplätze nicht mit Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen bestückt werden sollen. Eine jede Eingabe-/AusgabeBaugruppe und auch das Abdeckelement ist hierbei beispielsweise durch eine Gerätebeschreibungsdatei (zum Beispiel GSDML für Profinet) beschrieben und in der Konfigurationsinformation entsprechend definiert, Ist ein Abdeckelement an einem Steckplatz - entgegen der Definition in der Konfigurationsinformation - nicht vorhanden, kann dies durch die Auswerteeinrichtung entsprechend erkannt werden.
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Das Erkennen, ob ein Abdeckelement entsprechend einer vorab festgelegten Konfigurationsinformation vorhanden ist, kann bei Inbetriebnahme und auch wiederholt im Betrieb erfolgen. Beispielsweise kann im Betrieb zyklisch abgefragt werden, ob eine Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit entsprechend der Konfigurationsinformation bestückt ist.
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Ist eine Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe oder ein Abdeckelement nicht entsprechend der Konfigurationsinformation vorhanden, kann beispielsweise ein Warnhinweis erzeugt werden, oder der Betrieb kann gestoppt oder - bei Erkennung bei Inbetriebnahme - gar nicht erst aufgenommen werden. Der Erzeugung eines Warnhinweises ist beispielsweise dann der Vorrang zu geben, wenn die Verfügbarkeit des Systems hohe Priorität hat und somit der Betrieb nicht ohne weiteres unterbrochen werden soll. Demgegenüber kann einem Stoppen des Systems dann Vorrang eingeräumt werden, wenn das Vorhandensein eines Abdeckelements (und auch der anzuschließenden Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen) für die Sicherheit des Systems Relevanz hat.
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Ein Warnhinweis kann beispielsweise in einem optischen oder akustischen Alarm bestehen, beispielsweise dem Aufleuchten eines Warnlämpchens oder der Abgabe eines Warntons. Ein Warnhinweis kann aber auch in einer Warninformation bestehen, die an eine übergeordnete Steuereinheit kommuniziert wird und somit in Form einer elektronischen Nachricht an eine externe Steuereinheit abgegeben wird.
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Die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen und auch das Abdeckelement können in einen jeweils zugeordneten Steckplatz eingesteckt werden und sind in eingesteckter Stellung vorzugsweise elektrisch mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verbunden und zudem mechanisch an der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit gehalten. Die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen und auch das Abdeckelement können hierzu beispielsweise jeweils eine Verriegelungseinrichtung aufweisen, wobei die Verriegelungseinrichtung einer jeden Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe und des Abdeckelements im Wesentlichen funktionsgleich ausgestaltet sein kann und zur Verriegelung der jeweiligen Komponente mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit dient.
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In einer Ausgestaltung weist eine solche Verriegelungseinrichtung ein entlang einer Betätigungsrichtung verstellbares Betätigungselement und ein mit dem Betätigungselement wirkverbundenes, mit einer Gehäusewandung verbundenes Verriegelungselement auf. Das Verriegelungselement ist ausgebildet, in der angesetzten Stellung das zumindest eine Abdeckelement mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verriegeln. Das Verriegelungselement ist durch Verstellen des Betätigungselements in die Betätigungsrichtung zu der Gehäusewandung in eine quer zur Betätigungsrichtung gerichtete Entsperrrichtung zu der Gehäusewandung verstellbar, um die Verriegelung zu lösen.
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Bei dem Eingabe-/Ausgabe-System wird eine Verriegelung des Abdeckelements mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit in der angesetzten Stellung über die Verriegelungseinrichtung hergestellt, die hierzu ein an der Gehäusewandung des Abdeckelements angeordnetes Betätigungselement und ein ebenfalls an der Gehäusewandung angeordnetes Verriegelungselement aufweist. Das Verriegelungselement dient dazu, in der angesetzten Stellung des Abdeckelements eine Verriegelung herzustellen, indem das Verriegelungselement eine Wirkverbindung zwischen dem Abdeckelement und der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit schafft.
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Das Verriegelungselement kann hierbei vorzugsweise selbsttätig eine Stellung an der Gehäusewandung des Abdeckelements einnehmen, die einer Verrieglungsstellung entspricht, sodass bei Ansetzen des Abdeckelements an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit das Verriegelungselement selbsttätig verriegelt und somit bei Ansetzen automatisch eine Verbindung zwischen dem Abdeckelement und der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit hergestellt wird.
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Das Verriegelungselement kann durch Betätigung des Betätigungselements entriegelt werden, indem bei Verstellen des Betätigungselements in die Betätigungsrichtung das Verriegelungselement in eine quer zur Betätigungsrichtung gerichtete Entsperrrichtung an der Gehäusewandung bewegt wird. Auf diese Weise kann die Verriegelung zwischen dem Abdeckelement und der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit aufgehoben werden, sodass das Abdeckelement von der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit abgenommen werden kann.
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In einer Ausgestaltung ist das Verriegelungselement einstückig mit der Gehäusewandung geformt. Das Verriegelungselement kann beispielsweise als Lasche an der Gehäusewandung geformt sein, wobei das Verriegelungselement vorzugsweise elastisch zu der Gehäusewandung verstellbar ist. In einer Ausgangsstellung bei nicht betätigtem Betätigungselement nimmt das Verriegelungselement eine Stellung ein, in der das Abdeckelement über das Verriegelungselement mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verriegelt werden kann. Bei Ansetzen des Abdeckelements an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verriegelt die Verriegelungseinrichtung somit automatisch, sodass eine sichere und zuverlässige Verbindung zwischen dem Abdeckelement und der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit hergestellt wird.
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In einer Ausgestaltung nimmt das Verriegelungselement in einer Verriegelungsstellung eine erste Stellung zu der Gehäusewandung ein und steht beispielsweise nach außen von der Gehäusewandung vor. Durch Verstellen des Betätigungselements ist das Verriegelungselement in eine Entriegelungsstellung verstellbar, in der das Verriegelungselement relativ zur Verriegelungsstellung in die Entsperrrichtung nach innen bewegt ist. In der Verriegelungsstellung, in der das Verriegelungselement bei Ansetzen des Abdeckelements an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verriegeln kann, nimmt das Verriegelungselement eine solche Stellung zu der Gehäusewandung ein, dass das Verriegelungselement bei Ansetzen des Abdeckelements an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit mit einem zugeordneten Verriegelungsabschnitt an der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit in Eingriff gelangen kann, sodass auf diese Weise eine Verriegelung zwischen dem Abdeckelement und der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit hergestellt werden kann. Aus der Verriegelungsstellung ist das Verriegelungselement verstellbar, indem das Betätigungselement betätigt wird, wobei in der Entriegelungsstellung das Verriegelungselement so nach innen in Richtung des Gehäuseinneren des Abdeckelements verstellt ist, dass die verriegelnde Verbindung zwischen dem Abdeckelement und der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit aufgehoben ist. Das Verstellen des Verriegelungselements an der Gehäusewandung erfolgt hierbei in die quer zur Betätigungsrichtung gerichtete Entsperrrichtung.
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In einer Ausgestaltung ist das Betätigungselement entlang der Betätigungsrichtung translatorisch, vorzugsweise linear, gegebenenfalls aber auch entlang einer gekrümmten Bahn, verschiebbar an der Gehäusewandung des Abdeckelements geführt. Das Betätigungselement kann zur Betätigung somit an der Gehäusewandung verschoben werden, sodass dadurch das Verriegelungselement zu der Gehäusewandung bewegt und eine Verriegelung des Abdeckelements miteinander aufgehoben wird.
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In einer Ausgestaltung ist die Betätigungsrichtung, in die das Betätigungselement zum Entriegeln des Abdeckelements bewegbar ist, einer Steckrichtung, in die das Abdeckelement an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit zum Verbinden angesetzt werden kann, entgegengerichtet. Dies ermöglicht, ein Lösen der Verriegelung und ein Abnehmen des Abdeckelements von der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit in einem Bewegungsablauf vorzunehmen, indem zum Lösen der Verriegelung ein Nutzer beispielsweise an dem Betätigungselement in die Betätigungsrichtung zieht, dadurch die Verriegelung löst und nach Lösen der Verriegelung das Abdeckelement in die Betätigungsrichtung, also entgegen der Steckrichtung, von der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit abnimmt. Dies erleichtert die Handhabung zum Entriegeln und zum Lösen des Abdeckelements insbesondere auch dadurch, dass keine separaten Bewegungsabläufe zum Lösen der Verriegelung und zum Trennen des Abdeckelements von der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit erforderlich sind.
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Die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit kann beispielsweise an einer Tragschiene zu befestigen sein und hierzu eine geeignete Befestigungseinrichtung zum rastenden Verbinden mit der Tragschiene, zum Beispiel einer sogenannten Hutschiene, aufweisen. Die Steckrichtung, in die das Abdeckelement an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit angesetzt werden kann, kann hierbei in Richtung der Tragschiene gerichtet sein, sodass das Abdeckelement (und auch die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen) bei mit der Tragschiene verbundener, Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit steckend mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verbunden werden kann.
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In einer Ausgestaltung weist das Betätigungselement zumindest einen Wirkabschnitt auf, der an zumindest einer Seitenkante des Verriegelungselements verschiebbar, insbesondere linear verschiebbar, geführt ist. Beispielsweise kann das Betätigungselement zwei Wirkabschnitte aufweisen, die an parallel zueinander erstreckten Seitenkanten, beispielsweise an voneinander abliegenden, äußeren Kanten des Verriegelungselements oder an einander zugewandten Kanten eines Schlitzes des Verriegelungselements geführt, insbesondere linear verschiebbar geführt sind. Die Wirkabschnitte können beispielsweise als Gleitabschnitte ausgebildet sein, die gleitend an den Seitenkanten bewegbar sind und bei Betätigung des Betätigungselements in die Betätigungsrichtung so auf die Seitenkanten auflaufen, dass das Verriegelungselement in die Entsperrrichtung zum Entriegeln der Verbindung zwischen dem Abdeckelement und der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit bewegt wird. Über die Wirkabschnitte erfolgt somit eine Kraftumlenkung der Bewegung des Verriegelungselements in die Betätigungsrichtung in eine Bewegung des Verriegelungselements in die quer zur Betätigungsrichtung gerichtete Entsperrrichtung, indem die Wirkabschnitte bei Betätigung des Betätigungselements auf die Seitenkanten an dem Verriegelungselement auflaufen und das Verriegelungselement dadurch in die Entsperrrichtung verstellen.
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In einer Ausgestaltung weist die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit eine an dem Steckplatz angeordnete Wandung und einen an der Wandung geformten Rastabschnitt auf, zum Beispiel in Form einer Rastnase, mit der das Verriegelungselement in der angesetzten Stellung des Abdeckelements zum Verriegeln in Eingriff ist. Beim Ansetzen des Abdeckelements an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit gleitet das Verriegelungselement beispielsweise über den Rastabschnitt und eine darin geformte Auflaufschräge, sodass beim steckenden Verbinden des Abdeckelements das Verriegelungselement selbsttätig zum Verriegeln mit dem Rastabschnitt in Eingriff gelangt. In der Verriegelungsstellung ist das Verriegelungselement formschlüssig mit dem Rastabschnitt in Eingriff, sodass darüber das Abdeckelement entgegen der Steckrichtung an der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit festgelegt ist. Durch Betätigen des Betätigungselements kann das Verriegelungselement in die quer zur Betätigungsrichtung gerichtete Entsperrrichtung außer Eingriff von dem Rastabschnitt gezogen werden, sodass das Abdeckelement wieder von der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit gelöst werden kann.
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Ein Eingabe-/Ausgabe-System der vorangehend beschriebenen Art kann insbesondere eine Automatisierungsfunktion übernehmen, zum Beispiel im Rahmen einer industriellen Anlage oder im Bereich der Gebäudeautomatisation. Ein Eingabe-/Ausgabe-System der beschriebenen Art kann beispielsweise in einem Schaltschrank zu montieren sein, wobei hierzu beispielsweise die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit an einer Tragschiene festzulegen sein kann, sodass das elektrische Gerät insgesamt an einer Tragschiene angeordnet und gegebenenfalls mit weiteren Eingabe-/Ausgabe-Systemen kombiniert werden kann.
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Denkbar ist aber auch, das elektrische Gerät unabhängig von einer Tragschiene zu verwenden, beispielsweise indem das elektrische Gerät an einer Wandung eines Schaltschranks zu befestigen ist.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Eingabe-/Ausgabe-Systems, das eine Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit und Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen aufweist, die steckend miteinander verbunden werden können;
- 2 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß 1;
- 3 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 2;
- 4 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B gemäß 2;
- 5 eine andere Ansicht des Eingabe-/Ausgabe-Systems, in einer angesetzten Stellung einer Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe und eines Abdeckelements;
- 6 eine Ansicht der Anordnung gemäß 5, bei getrennter Eingabe-/AusgabeBaugruppe und getrenntem Abdeckelement;
- 7 eine gesonderte Ansicht einer Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe;
- 8 die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe gemäß 7, in einer teiltransparenten Ansicht;
- 9 eine Ansicht der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe gemäß 7, in einer betätigten Stellung eines Betätigungselements;
- 10 die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe gemäß 9, in einer teiltransparenten Ansicht;
- 11 eine gesonderte Ansicht einer Gehäusewandung und des daran angeordneten Betätigungselements;
- 12 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 11, in einer Verriegelungsstellung;
- 13 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B gemäß 11, in der Verriegelungsstellung;
- 14 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B gemäß 11, in einer betätigten Stellung des Betätigungselements;
- 15 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 11, in der betätigten Stellung des Betätigungselements;
- 16 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem das Betätigungselement über ein Federelement federvorgespannt ist, in der Verriegelungsstellung;
- 17 die Schnittansicht gemäß 16, in der betätigten Stellung des Betätigungselements;
- 18 eine schematische Ansicht einer Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit mit einer daran angesetzten Anordnung von Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen und einem Abdeckelement;
- 19 eine schematische Ansicht der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit an einem Bussystem in Form eines Feldbusses;
- 20 eine schematische Ansicht der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit mit angesetzten Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen und einem Abdeckelement; und
- 21 eine schematische Ansicht eines Abdeckelements mit einer daran angeordneten Elektronik.
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Bei einem in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Eingabe-/Ausgabe-Systems 1 kann eine Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 in Form eines Gehäusesockels über eine Befestigungseinrichtung 141 an einer Tragschiene 2 angeordnet und an der Tragschiene 2 zum Beispiel entlang einer Anreihrichtung A mit anderen Eingabe-/Ausgabe-Systemen oder anderen elektrischen Geräten, zum Beispiel Reihenklemmen, kombiniert werden, um auf diese Weise eine elektrische Funktionsbaugruppe zu schaffen, die zum Beispiel Automatisierungsfunktionen im Bereich einer Industrieanlage oder der Gebäudeautomatisation übernehmen kann.
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Die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 stellt einen Gehäusesockel dar, der mit einem Bussystem verbunden sein kann, wie nachfolgend noch beschreiben werden soll. An der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 sind, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, mehrere Steckplätze in Form von Stecköffnungen 140 (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Steckplätze) geformt, in die modulare Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10 eingesteckt werden können, um die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10 mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 mechanisch zu verbinden und elektrisch an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 anzuschließen.
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Die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 ist, gemeinsam mit daran angeordneten Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10, Bestandteil eines Eingabe-/Ausgabe-Systems (bezeichnet auch als Eingabe-/Ausgabe-Station), an das eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren angeschlossen werden können. Zur Ausbildung eines Eingabe-/Ausgabe-Systems können mehrere Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheiten 14 miteinander kombiniert werden, wobei die Eingabe-/Ausgabe- Basiseinheiten 14 zur Ausbildung des Eingabe-/Ausgabe-Systems zum Beispiel an einer Tragschiene aneinander angereiht sind und über einen Lokalbus miteinander verbunden sind. Das Eingabe-/Ausgabe-System kann hierbei zusätzlich zu den Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheiten 14 einen Stationskopf aufweisen, der einen Buskoppler aufweist.
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Wie dies aus 18 und 19 ersichtlich ist, kann die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 beispielsweise (unmittelbar oder über einen Buskoppler eines Stationskopfs eines zugeordneten Eingabe-/Ausgabe-Systems) mit einem Bussystem 6 in Form eines Feldbusses verbunden sein, sodass über die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10 an das Bussystem 6 angeschlossen sind und somit eine Datenkommunikation mit einer Steuereinrichtung 7 und einer externen Rechnereinrichtung 8, zum Beispiel über ein Netzwerk 80, erfolgen kann.
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Die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10 können beispielsweise jeweils eine Elektronik enthalten, sodass durch Ansetzen an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 in modularer Weise unterschiedliche elektrische und/oder elektronische Funktionen an dem Eingabe-/Ausgabe-System 1 zur Verfügung gestellt werden können. Beispielsweise können die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10, wie dies schematisch in 19 dargestellt ist, zum Empfangen von Daten von Geräten in Form von Sensoren 3, 4, 5 und/oder zum Abgeben von Steuersignalen an Geräte in Form von Aktoren 3, 4, 5 und somit zum Erfassen von Daten und zum Ausführen von Steuerfunktionen an Maschinen oder Anlagen im Bereich einer Industrieanlage dienen.
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Die Steckplätze 140 der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 können jeweils mit einer Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 bestückt werden, indem in jeden Steckplatz 140 eine Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 eingesteckt wird. Soll ein Steckplatz 140 jedoch nicht mit einer Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 bestückt werden, so wird an einem frei bleibenden Steckplatz 140 ein Abdeckelement 15 angeordnet, das den jeweiligen Steckplatz 140 nach außen hin abdeckt und somit ein Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in den Steckplatz 140 verhindert, sodass das Eingabe-/Ausgabe-System eine Schutzart, zum Beispiel IP20, erfüllen kann. Zudem stellt das Abdeckelement 15 einen ESD-Schutz (ESD steht für „Electrostatic Discharge“) bereit.
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Entsprechend sind bei dem Beispiel gemäß 18 und 19 an drei Steckplätzen 140 Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10 angeordnet, während an einem Steckplatz 140 ein Abdeckelement 15 vorgesehen ist, dass diesen Steckplatz 140 somit nach außen hin abdeckt.
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Welche Kombination von Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10 und Abdeckelementen 15 an einer Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 zur Anwendung kommt, ist üblicherweise vorab im Rahmen einer Konfigurationsinformation festgelegt, die zum Beispiel mittels einer Projektierungs- und Engineering-Software durch einen über den Feldbus 6 und eine Steuerungsstation 7 mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 verbundenen Projektierungsrechner 8 erstellt wird. Im Rahmen der Projektierungs- und Engineering-Software ist jede Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 und das Abdeckelement 15 durch eine Gerätebeschreibungsdatei (zum Beispiel GSDML in Profinet) beschrieben, wobei anhand der Projektierungs- und Engineering-Software eine jeweilige Konfiguration für eine Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit festgelegt und im Rahmen der Konfigurationsinformation programmiert werden kann.
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Während eine jede Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 dazu ausgelegt ist, eine Funktion für die Eingabe und/oder Ausgabe von Daten, also zum Beispiel zum Erfassen von Sensordaten von angeschlossenen Sensoren und/oder zum Ausgeben von Steuerdaten an angeschlossene Aktoren, auszuführen, übernimmt das Abdeckelement 15 keine Auswerte- oder Steuerfunktionen und weist auch keine Anschlüsse zum Anschließen von Sensoren oder Aktoren auf. Das Abdeckelement 15 dient als passives Element zum Abdecken eines jeweils zugeordneten Steckplatzes 140, sodass ein Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in den Steckplatz 140 verhindert ist.
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Wie aus 20 und 21 ersichtlich ist, weist das Abdeckelement 15 jedoch eine elektrische Einrichtung 152 auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Elektronik mit einem nicht-flüchtigen Speicher, zum Beispiel in Form eines EEPROM, ausgebildet ist und in der eine das Abdeckelement 15 identifizierende Kenninformation gespeichert ist. Über einen Anschluss 153 ist das Abdeckelement 15, in einer an einen zugeordneten Steckplatz 140 angesetzten Stellung, mit einem internen Systembus 190 der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 und darüber mit einer Auswerteeinrichtung 19 in Form einer Systembus-Schnittstelle (auch bezeichnet als Buskopf) der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 verbunden, die wiederum mit einer Bus-Schnittstelle 18 und darüber mit dem Bussystem in Form des Feldbusses 6 verbunden ist.
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Der Buskopf 19 kann Bestandteil der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 sein, kann aber auch Bestandteil eines Stationskopfes eines übergeordneten Eingabe-/Ausgabe-Systems sein, im Rahmen derer mehrere Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheiten 14 miteinander kombiniert sind.
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Über die elektrische Einrichtung 152 in Form der Elektronik des Abdeckelements 15 kann festgestellt werden, ob ein Abdeckelement 15 in bestimmungsgemäßer Weise an einen Steckplatz 140 angesteckt ist oder nicht. Abhängig davon, ob ein Abdeckelement 15 korrekt gesteckt worden ist, kann somit ein Betrieb des Eingabe-/Ausgabe-Systems gesteuert werden, beispielsweise indem bei fehlendem Abdeckelement 15 ein Warnhinweis erzeugt oder ein Betrieb der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 unterbunden wird.
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In der elektrischen Einrichtung 152 in Form der Elektronik kann beispielsweise eine Kennung in Form einer das Abdeckelement 15 identifizierenden Kenninformation, zum Beispiel in Form eines sogenannten Device-Type-Code, gespeichert sein. Bei Inbetriebnahme der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 und/oder zyklisch im Betrieb kann abgefragt werden, ob sich an einem zugeordneten Steckplatz 140, der anhand der vorab programmierten Konfigurationsinformation definiert ist, in bestimmungsgemäßer Weise ein Abdeckelement 15 befindet. Ist dies nicht der Fall, kann ein Warnhinweis erzeugt werden, oder der Betrieb der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 kann modifiziert werden, beispielsweise indem der Betrieb gestoppt wird.
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Ein Warnhinweis kann hierbei beispielsweise über das Bussystem 6 an die Steuerungsstation 7 abgegeben werden, sodass auch ein Betrieb eines übergeordneten Gesamtsystems angepasst werden kann, beispielsweise indem der Betrieb des Gesamtsystems gestoppt wird, bis der Fehler behoben ist.
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Zusätzlich oder alternativ zu einer Erkennung des Abdeckelements 15 an einem zugeordneten Steckplatz 140 der aus Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 kann eine Erkennung auch über eine Detektionseinrichtung 191 erfolgen, wie sie schematisch in 20 eingezeichnet ist. Eine solche Detektionseinrichtung 191 ist beispielsweise mit dem Buskopf 19 der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 oder eines Stationskopfes des Eingabe-/Ausgabe-Systems verbunden. Eine solche Detektionseinrichtung 191 kann beispielsweise für eine mechanische, optische, magnetische oder elektrische Detektion einer Präsenz eines Abdeckelements 15 an einem zugeordneten Steckplatz 140 einer Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 verwirklicht sein.
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Beispielweise kann eine solche Detektionseinrichtung 191 durch einen Schalter verwirklicht sein, der mechanisch oder magnetisch über ein an dem Abdeckelement 15 angeordnetes Magnetelement betätigt werden kann und dessen Schalterstellung ausgewertet werden kann, um auf die Präsenz eines Abdeckelement 15 an einem Steckplatz 140 zu erkennen.
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Alternativ kann eine solche Detektionseinrichtung 191 zum Beispiel durch eine optische Lichtschranke verwirklicht sein, sodass anhand der Unterbrechung der Lichtschranke durch ein an einen Steckplatz 140 angesetztes Abdeckelement 15 auf die Präsenz des Abdeckelements 15 an dem Steckplatz 140 erkannt werden kann.
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Wiederum alternativ kann die Detektionseinrichtung 191 auch durch ein Lesegerät, zum Beispiel ein RFID-Lesegerät zum Kommunizieren mit einem RFID-Kennzeichen des Abdeckelements 15 ausgebildet sein.
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Die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10 können jeweils, genauso wie das Abdeckelement 15, in einen jeweils zugeordneten Steckplatz 140 eingesteckt werden und werden bei Einstecken zum einen mechanisch mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 verbunden und zudem elektrisch an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 angeschlossen.
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Die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10 weisen jeweils einen Steckabschnitt 100 auf, mit dem die jeweilige Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 in eine zugeordnete Stecköffnung 140 an der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 entlang einer Steckrichtung E eingesteckt werden kann, um auf diese Weise die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 zu verbinden.
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Ebenso weist auch das Abdeckelement 15, wie aus 6 ersichtlich, einen Steckabschnitt 154 auf, mit dem das Abdeckelement 15 in einen jeweils zugeordneten Steckplatz 140 eingesteckt werden kann. Ist das Abdeckelement 15 in den zugeordneten Steckplatz 140 eingesteckt, so verdeckt ein stirnseitig des Abdeckelements 15 geformtes Flächenelement 150, wie aus 5 ersichtlich, den zugeordneten Steckplatz 140 derart, dass Feuchtigkeit und Schmutz nicht ohne weiteres von außen in den Bereich des Steckplatzes 140 gelangen kann.
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Eine jede Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 genauso wie das Abdeckelement 15 weist eine Verriegelungseinrichtung 11 auf, die dazu dient, die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 bzw. das Abdeckelement 15 in einer an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 angesetzten Stellung mit der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 so zu verriegeln, dass die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 bzw. das Abdeckelement 15 formschlüssig entgegen der Steckrichtung E zu der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 festgelegt und somit mechanisch an der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 gehalten ist. Die Verriegelung ist lösbar, um die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 bzw. das Abdeckelement 15 entgegen der Steckrichtung E von der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 abzunehmen.
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Nachfolgend soll die Funktion der Verriegelungseinrichtung 11 mit Blick auf eine Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 unter Bezugnahme auf 7-17 erläutert werden. Die Verriegelungseinrichtung 11 des Abdeckelements 15 ist jedoch funktionsgleich zu der Verriegelungseinrichtung 11 der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10, sodass das Nachfolgende im Wesentlichen identisch auch für das Abdeckelement 15 dient, soweit nichts anderes erläutert ist.
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Zur Ausbildung der Verriegelungseinrichtung 11 ist an der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 ein Verriegelungselement 13 angeordnet, das einstückig und integral mit einer Gehäusewandung 101 der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 geformt ist und mit einem entlang einer Betätigungsrichtung B zu der Gehäusewandung 101 verschiebbaren Betätigungselement 12 in Wirkverbindung steht.
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Das Betätigungselement 12 weist einen Betätigungskopf 120 auf, der im Bereich einer von dem Steckabschnitt 100 abgewandten Kopfseite 104 der jeweils zugeordneten Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 angeordnet ist, wie dies beispielsweise aus 5 ersichtlich ist. Der Kopf 120 ist an einem Schaftabschnitt 121 geformt, der an einem von dem Kopf 120 abliegenden Ende einen Fußabschnitt 122 ausbildet, der durch Schenkel 127, 128 und an den Schenkeln geformte Wirkabschnitte 123, 124 geformt ist, wie dies beispielsweise aus 11 ersichtlich ist.
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Das Betätigungselement 12 ist entlang der Betätigungsrichtung B linear verschiebbar an der Gehäusewandung 101, die durch ein mit einem Gehäusekasten zu verbindenden Gehäuseteil 105 der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 verwirklicht ist, geführt. Über die Wirkabschnitte 123, 124 des Fußabschnitts 122 ist das Betätigungselement 12 in Wirkverbindung mit dem im Bereich des Steckabschnitts 100 an der Gehäusewandung 101 geformten Verriegelungselement 13, das - wie aus 11 ersichtlich - integral mit der Gehäusewandung 101 geformt ist, dazu an einem verbundenen Ende 135 mit der Gehäusewandung 101 verbunden ist und mit einer Endkante 132 von dem verbundenen Ende 135 abliegt. Das Verriegelungselement 13 ist innerhalb einer Aussparung 103 der Gehäusewandung 101 angeordnet und innerhalb der Öffnung 103 elastisch zu der Gehäusewandung 101 verstellbar.
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Wie aus 7, 8 und 9, 10 ersichtlich, gleiten die Wirkabschnitte 123, 124 des Betätigungselements 12 an Seitenkanten 130, 131 des Verriegelungselements 13. An unteren, dem verbundenen Ende 135 zugewandten Enden der Seitenkanten 130, 131 sind hierbei Aussparungen 133, 134 an dem Verriegelungselement 13 geformt, die ein Montieren des Betätigungselements 12 unter Herstellen der Wirkverbindung zwischen den Wirkabschnitten 123, 124 und dem Verriegelungselement 13 ermöglichen.
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Wie aus den Schnittansichten gemäß 12 und 13 ersichtlich, ist das Verriegelungselement 13 in einer Verriegelungsstellung schräg zur Gehäusewandung 101 gestellt und weist mit seiner freien Endkante 132 nach außen. In der Verriegelungsstellung kann über das Verriegelungselement 13 eine Verriegelung mit einem Rastabschnitt 142 an einer Wandung 143 innerhalb der Stecköffnung 140 der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 hergestellt werden, indem bei Einstecken der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 in die Steckrichtung E in eine zugeordnete Stecköffnung 140 der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 das Verriegelungselement 13 auf den Rastabschnitt 142 aufläuft und nach Passieren des Rastabschnitts 142 mit dem Rastabschnitt 142 in Eingriff schnappt, wie dies insbesondere aus 13 ersichtlich ist. In der Verriegelungsstellung ist bei aneinander angesetzten Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10, 14 somit eine formschlüssige Verbindung zwischen den Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10, 14 hergestellt, sodass die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10, 14 entgegen der Steckrichtung E zueinander festgelegt sind.
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Wie dies aus 12 und 13 in Zusammenschau mit 11 ersichtlich ist, bildet das Betätigungselement 12 an dem Fußabschnitt 122 zwischen den Schenkeln 127, 128 einen Sperrabschnitt 125 aus, der in der Verriegelungsstellung des Betätigungselements 12 das Verriegelungselement 13 so untergreift, dass das Verriegelungselement 13 in eine Entsperrrichtung C gesperrt ist. Der Sperrabschnitt 125 kommt in die Entsperrrichtung C hinter der Endkante 132 des Verriegelungsrahmens 13 zu liegen, sodass das Betätigungselement 12 das Verriegelungselement 13 entgegen der Entsperrrichtung C abstützt und somit in der Verriegelungsstellung hält.
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An dem Sperrabschnitt 125 ist eine Fase geformt die schräg zur Betätigungsrichtung B und zur Entsperrrichtung C gerichtet ist. Mit der Fase kann der Sperrabschnitt 125 auf die Endkante 132 auflaufen, wenn das Betätigungselement 12 in die verriegelnde Stellung verstellt wird, sodass darüber eine Abstützung des Sperrabschnitts 125 zu der Endkante 132 des Verriegelungselements 13 geschaffen werden kann.
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Durch Betätigung des Betätigungselements 12 in die Betätigungsrichtung B kann das Verriegelungselement 13 entriegelt werden. Die Wirkabschnitte 123, 124 gleiten bei Betätigung des Betätigungselements 12 mit je einer innenseitig des jeweiligen Wirkabschnitts 123, 124 geformten Fase 126 (siehe 11) an den Seitenkanten 130, 131 des Verriegelungselements 13 und verstellen dadurch das Verriegelungselement 13 in die Entsperrrichtung C elastisch zu der Gehäusewandung 101 nach innen, wie dies im Übergang von 12, 13 hin zu 14, 15 ersichtlich ist. Dadurch wird, wie aus 14 ersichtlich, die Endkante 132 des Verriegelungselements 13 außer Eingriff von dem Rastabschnitt 142 an der Wandung 143 der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 gebracht, sodass die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen 10, 14 entgegen der Steckrichtung E voneinander abgenommen werden können.
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Die Betätigungsrichtung B, in die das Betätigungselement 12 zum Entriegeln der Verriegelungseinrichtung 11 zu betätigen ist, ist entgegen der Steckrichtung E gerichtet. Zum Betätigen des Betätigungselements 12 kann ein Nutzer beispielsweise an dem Kopf 120 des Betätigungselements 12 ziehen, um auf diese Weise das Betätigungselement 12 in die Betätigungsrichtung B an der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 zu verschieben. Das Abnehmen der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 von der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 erfolgt dann in die Betätigungsrichtung B, sodass das Betätigen des Betätigungselements 12 und das Entnehmen der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 von der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 in einem Bewegungsablauf und somit einem Arbeitsgang erfolgen kann.
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Das Betätigungselement 12 kann, wie in einem Ausführungsbeispiel in 16 und 17 dargestellt, über ein Federelement 136 zu der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 federelastisch vorgespannt sein. Das Federelement 136 kann hierzu beispielsweise in einer Aussparung 129 in Form einer Aufnahmenut an dem Schaftabschnitt 121 des Betätigungselements 12 aufgenommen und mit einem Ende an einem Boden 129A der Aussparung 129 am Übergang zu dem Fußabschnitt 122 und mit dem anderen Ende an einem Stützabschnitt 106 abgestützt sein, der an dem Gehäuseteil 105 geformt ist und als Vorsprung in die Aussparung 129 in Form der Aufnahmenut eingreift.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 136 als Druckfeder ausgebildet und spannt das Betätigungselement 12 in Richtung der Verriegelungsstellung (16) vor. Bei einem Verstellen des Betätigungselements 12 zum Entriegeln in die Betätigungsrichtung B wird das Federelement 136 auf Druck gespannt (17), bedingt durch eine Abstandsänderung zwischen dem Boden 129A der Aussparung 129 und dem Stützabschnitt 106 am Gehäuseteil 105 entlang der Betätigungsrichtung B. Die Spannung an dem Federelement 136 bewirkt, dass nach erfolgter Betätigung das Betätigungselement 12 entgegen der Betätigungsrichtung B selbsttätig in die Verriegelungsstellung (16) zurückgestellt wird.
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Dies ermöglicht, dass das Betätigungselement 12 nach erfolgter Betätigung selbsttätig zurück in seine der Verriegelungsstellung des Verriegelungselements 13 zugeordnete Ausgangsstellung gelangt, das Betätigungselement 12 nach erfolgter Betätigung also entgegen der Betätigungsrichtung B wieder zurückgestellt wird.
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Ein solches Federelement 136 kann für eine vereinfachte Bedienung vorteilhaft sein. Auf ein solches Federelement 136 kann aber auch verzichtet werden. Beim Ansetzen der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 in die Steckrichtung E wird ein Nutzer üblicherweise, sollte das Betätigungselement 12 sich nicht in seiner der Verriegelungsstellung des Verriegelungselements 13 zugeordneten Ausgangstellung befinden, auf den Kopf 120 des Betätigungselements 12 drücken und das Betätigungselement 12 somit in die der Verrieglungsstellung des Verriegelungselements 13 zugeordnete Stellung bringen.
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Die Gehäusewandung 101 der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 und die Wandung 143 innerhalb der Stecköffnung 140 der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 können - quer zur Betätigungsrichtung B - eine solche Elastizität aufweisen, dass ein Anstecken der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 in die Steckrichtung E an die Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit 14 auch bei nicht betätigtem Betätigungselement 12 möglich ist. Insbesondere kann die Gehäusewandung 101 so geformt sein, dass das Verriegelungselement 13 bei in der Ausgangsstellung gemäß 12 und 13 befindlichem Betätigungselement 12 so ausweichen kann, dass das Verriegelungselement 13 an dem Rastabschnitt 142 vorbei bewegt werden kann, bis das Verriegelungselement 13 mit dem Rastabschnitt 142 in Eingriff schnappt.
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Auch die Verriegelungseinrichtung 11 des Abdeckelements 15 ist durch ein an einer Gehäusewandung 151 des Steckabschnitts 154 des Abdeckelements 15 verschiebbar geführtes Betätigungselements 16 und ein integral und einstückig mit der Gehäusewandung 151 geformtes Verriegelungselement 17 in Form einer Lasche ausgebildet. Das Betätigungselement 16 und das Verriegelungselement 17 sind hierbei funktional identisch dem Betätigungselement 12 und dem Verriegelungselement 13 der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10, wie sie vorangehend erläutert worden sind. Auch bei der Verriegelungseinrichtung 11 des Abdeckelements 15 sind an dem Betätigungselement 16 Wirkabschnitt 163, 164 geformt, die über einen Schaftabschnitt 161 mit einem Kopf 160 des Betätigungselements 16 verbunden sind und an seitlichen Kanten 170, 171 des Verriegelungselements 17 gleitend geführt sind. Durch Verstellen des Betätigungselements 16 entlang der Betätigungsrichtung B kann das Verriegelungselement 17 zwischen einer ausgestellten, verriegelten Stellung, entsprechend der Stellung gemäß 12 und 13, in eine nach innen versetzte, entriegelte Stellung, entsprechend der Stellung gemäß 14 und 15, verstellt werden, um das Abdeckelement 15 zu entriegeln.
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Ein baulicher Unterschied der Verriegelungseinrichtung 11 des Abdeckelements 15 und der Verriegelungseinrichtung 11 der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 10 ergibt sich durch die unterschiedlichen Höhe des Abdeckelements 15 einerseits und der Eingabe-/AusgabeBaugruppe 10 andererseits. Dies hat zur Folge, dass das Betätigungselement 16 des Abdeckelements 15 kürzer ausgebildet ist, wie dies insbesondere aus 6 ersichtlich ist, wobei auch bei dem Abdeckelement 15 die Wirkabschnitte 163, 164 mit dem Schaftabschnitt 161 und darüber mit dem Kopf 160 verbunden sind, sodass durch Verstellen des Betätigungselements 16, durch Angreifen an dem Kopf 160, die Wirkabschnitt 163, 164 zu dem Verriegelungselement 17 verstellt werden können, um das Abdeckelement 15 zu entriegeln.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch in anderer Weise verwirklichen.
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An einer Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit kann eine beliebige Anzahl von Steckplätzen vorgesehen sein. Insbesondere kann die Anzahl der Steckplätze von vier abweichen. Beispielsweise können 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder gar mehr Steckplätzen an einer Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit vorgesehen sein.
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Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen und Abdeckelemente können in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden. Die Abdeckelemente dienen hierbei dazu, freie Steckplätzen, also nicht mit einer Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe bestückte Steckplätze, abzudecken.
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Eine elektrische Einrichtung an einem Abdeckelement ist nicht zwingend durch eine Elektronik verwirklicht. Denkbar ist beispielsweise auch, die elektrische Einrichtung durch einen elektrisch leitenden Überbrückungsabschnitt zu verwirklichen, der Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen elektrisch miteinander oder mit einem Systembus der Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit verbindet, sodass bei Fehlen eines Abdeckelements eine elektrische Verbindung unterbrochen ist, was entsprechend erkannt werden kann oder unmittelbar zu einer Fehlfunktion führt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Eingabe-/Ausgabe-System
- 10
- Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe
- 100
- Steckabschnitt
- 101, 102
- Wandung
- 103
- Öffnung
- 104
- Kopfseite
- 105
- Gehäuseteil
- 106
- Stützabschnitt
- 11
- Verriegelungseinrichtung
- 12
- Betätigungselement
- 120
- Kopf
- 121
- Schaftabschnitt
- 122
- Fußabschnitt
- 123, 124
- Wirkabschnitt
- 125
- Sperrabschnitt
- 126
- Fase
- 127, 128
- Schenkel
- 129
- Aussparung (Aufnahmenut)
- 129A
- Boden
- 13
- Verriegelungselement
- 130, 131
- Seitenkante
- 132
- Endkante
- 133, 134
- Aussparung
- 135
- Verbundenes Ende
- 136
- Federelement
- 14
- Eingabe-/Ausgabe-Basiseinheit
- 140
- Steckplatz
- 141
- Befestigungseinrichtung
- 142
- Rastabschnitt
- 143
- Wandung
- 15
- Abdeckelement
- 150
- Flächenelement
- 151
- Wandung
- 152
- Elektrische Einrichtung (Elektronik)
- 153
- Anschluss
- 154
- Steckabschnitt
- 16
- Betätigungselement
- 160
- Kopf
- 161
- Schaftabschnitt
- 163, 164
- Wirkabschnitt
- 17
- Verriegelungselement
- 170, 171
- Seitenkante
- 18
- Bus-Schnittstelle
- 19
- Auswerteeinrichtung (Systembus-Schnittstelle)
- 190
- Systembus
- 191
- Detektionseinrichtung
- 2
- Tragschiene
- 3, 4, 5
- Gerät (Sensor oder Aktor)
- 6
- Bussystem (Feldbus)
- 7
- Steuerungsstation
- 8
- Projektierungsrechner
- 80
- Netzwerk
- A
- Anreihrichtung
- B
- Betätigungsrichtung
- C
- Entsperrrichtung
- E
- Steckrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/049249 A2 [0006]
- EP 2035902 B1 [0007]
