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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine modulare Industriesteuerung und ein Verfahren zur Herstellung einer modularen Industriesteuerung.
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Bei industriellen Anlagen sind meist von mehreren verschiedenen Geräten, wie Sensoren, Aktoren, Antrieben, usw. Aufgaben zu erledigen. Derartige Aufgaben sind beispielsweise der Transport eines Gegenstands, die Bearbeitung des Gegenstands, der Antrieb eines Mischwerks und/oder eine sonstige Aufgabe. Jedes Gerät hat in der industriellen Anlage eine bestimmte Aufgabe. Gegebenenfalls wirken mindestens zwei der Geräte oder dessen Module zusammen, um eine Aufgabe zu lösen. Zum reibungslosen Ablauf in der industriellen Anlage und zur Zusammenarbeit der Geräte ist in der Regel eine Steuerung für die Geräte erforderlich.
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Die Steuerung soll möglichst kostengünstig und für eine Vielzahl von verschiedenen industriellen Anlagen einsetzbar sein. Daher ist es vorteilhaft, ein Zentralmodul zu verwenden, das je nach jeweils benötigten Funktionen mit verschiedenen Funktionsmodulen koppelbar ist. Dadurch sinken der Aufwand und damit die Kosten für die Herstellung der Steuerung.
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Jedoch müssen das Zentralmodul und die Funktionsmodule miteinander kommunizieren können. Hierfür sind in der Regel hoch performante Übertragungstechniken, insbesondere PCI, PCle, USB oder Standard Ethernet TX, usw., einzusetzen.
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Problematisch daran ist, dass hierzu eine Verbindungstechnik erforderlich ist, welche die Anforderungen an die Übertragungstechnik in Bezug auf beispielsweise Signalqualität oder elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) erfüllt. Dies kann unter anderem mit einem System realisiert werden, welches hochpolige geschirmte Steckverbinder verwendet. Jedoch sind derartige Steckverbinder teuer. Außerdem sind derartige Steckverbinder für einen Anwender vergleichsweise kompliziert zu montieren. Insbesondere sind die Module ineinanderzustecken. Dadurch sind außerdem die Gehäuse der Module aufeinander abzustimmen, was die Herstellung der Module erschwert und die Flexibilität für den Anwender deutlich einschränkt.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine modulare Industriesteuerung und ein Verfahren zur Herstellung einer modularen Industriesteuerung bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen eine modulare Industriesteuerung und ein Verfahren zur Herstellung einer modularen Industriesteuerung bereitgestellt werden, mit welchen eine Übertragung von Daten zwischen dem Zentralsteuermodul und dem mindestens einen Funktionsmodul mit der geforderten guten Übertragungsqualität und Übertragungsleistung sowie unaufwändig und flexibel zu handhabender Verbindungstechnik realisierbar ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird gelöst durch eine modulare Industriesteuerung, wie in Anspruch 1 beschrieben. Die modulare Industriesteuerung hat mindestens ein Funktionsmodul zur Erfüllung einer vorbestimmten Funktion zur Lösung einer Aufgabe in einer industriellen Anlage, und ein Zentralsteuermodul zur Steuerung des mindestens einen Funktionsmoduls, um die Aufgabe zu lösen, wobei jedes der Module mindestens eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, und wobei die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle eines der Module mit einer Kommunikationsschnittstelle eines anderen der Module durch einen Schleifkontakt verbindbar ist, um eine serielle Kommunikationsverbindung zwischen den Modulen herzustellen.
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Die modulare Industriesteuerung ist derart ausgestaltet, dass eine Verbindung zwischen einem Zentralsteuermodul und dem mindestens einem Funktionsmodul kein Ineinanderstecken der Module erfordert. Stattdessen werden Schleifkontakte verwendet, die ein Abziehen der Module in nur eine Richtung ermöglichen. Als Folge davon ist eine Montage der Module auf einer Hutschiene möglich, insbesondere in einem elektrischen Schaltschrank. Dabei können die einzelnen Module montiert und demontiert werden, ohne die Nachbarmodule entnehmen zu müssen. Da nur eine Montagerichtung verwendbar ist, ist die Montage der Module aneinander sehr unkompliziert und unaufwändig. Dadurch ist zudem eine sehr unaufwändige und schnelle Erweiterbarkeit der modularen Industriesteuerung durch neue Funktionsmodule und damit neue Funktionen geschaffen.
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Die Verbindungstechnik der Module der modularen Industriesteuerung benötigt minimal nur zwei Kontakte, wobei keine geschirmten Stecker notwendig sind. Dies gestaltet die Verbindungstechnik der Module sehr kostengünstig und daher sehr wirtschaftlich.
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Darüber hinaus kann die Verbindung der Module der modularen Industriesteuerung im Vergleich zu hochpoligen geschirmten Steckverbindern eine erhöhte Störsicherheit bieten. Noch dazu zeigt die Verbindung der Module ein besseres EMV-Verhalten und eine bessere Übertragungsqualität von Daten als bei hochpoligen geschirmten Steckverbindern.
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Noch ein anderer Vorteil liegt darin, dass mit der Verbindung der Module der modularen Industriesteuerung eine galvanische Trennung gewährleistet ist.
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Alle diese Eigenschaften der modularen Industriesteuerung resultieren in einem sehr effizienten Aufbau und Betrieb der modularen Industriesteuerung und somit einer übergeordneten industriellen Anlage.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der modularen Industriesteuerung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Möglicherweise ist die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle eine Schnittstelle für einen seriellen synchronen Datenbus.
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In einer speziellen Ausgestaltung ist jedes der Module zur Kommunikation über die Kommunikationsschnittstelle des Moduls per Ethernet 1000Base-T1 ausgestaltet.
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In noch einer speziellen Ausgestaltung hat das Zentralsteuermodul mindestens eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit mindestens zwei Funktionsmodulen per Ethernet 1000Base-T1. Hierbei kann die Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation per Ethernet 1000Base-T1 schlitzförmig ausgestaltet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat jedes der Module eine Schaltung, die zur Kommunikation über die Kommunikationsschnittstelle des Moduls per Ethernet 1000Base-T1 ausgestaltet ist.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist jedes der Module zur Kommunikation über die Kommunikationsschnittstelle des Moduls per SPI-Standard ausgestaltet.
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Möglicherweise hat das Zentralsteuermodul mindestens eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit mindestens zwei Funktionsmodulen per QSPI-Standard. Hierbei kann die Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation per QSPI-Standard schlitzförmig ausgestaltet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Funktionsmodul des mindestens einen Funktionsmoduls zur Kommunikation mit einer übergeordneten Vorrichtung ausgestaltet. Zusätzlich oder alternativ kann ein Funktionsmodul des mindestens einen Funktionsmoduls zur Kommunikation mit Prozessperipherie der industriellen Anlage ausgestaltet sein.
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Denkbar ist, dass das Zentralsteuermodul mindestens eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, die zur Verbindung mit einer Kommunikationsschnittstelle des mindestens einen Funktionsmoduls ausgestaltet ist, wobei das mindestens eine Funktionsmodul eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, die zur Verbindung mit der Kommunikationsschnittstelle des Zentralsteuermoduls oder zur Verbindung mit einer Kommunikationsschnittstelle eines anderen Funktionsmoduls ausgestaltet ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung sind die Module zur Anreihmontage in einem Schaltschrank derart ausgestaltet, dass der Schleifkontakt von Kommunikationsschnittstellen der Module zwischen zwei Modulen angeordnet ist.
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Mindestens eine zuvor beschriebene modulare Industriesteuerung kann Teil eines Systems sein, das zudem mindestens eine Prozessperipherie aufweist, die die vorbestimmte Funktion zur Lösung der Aufgabe in der industriellen Anlage ausführt.
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Darüber hinaus kann das System eine übergeordnete Vorrichtung aufweisen, die der mindestens einen modularen Industriesteuerung steuerungsmäßig übergeordnet ist, wobei das System eine industrielle Anlage ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Herstellung einer modularen Industriesteuerung gelöst, wie in Anspruch 13 beschrieben. Das Verfahren hat die Schritte Montage mindestens eines Funktionsmoduls in einem elektrischen Schaltschrank, wobei das mindestens eine Funktionsmodul zur Erfüllung einer vorbestimmten Funktion zur Lösung einer Aufgabe in einer industriellen Anlage ausgestaltet ist, und Montage eines Zentralsteuermoduls an einem Funktionsmodul des mindestens einen Funktionsmoduls, wobei das Zentralsteuermodul zur Steuerung des mindestens einen Funktionsmoduls ausgestaltet ist, um die Aufgabe zu lösen, und wobei mindestens ein Schritt des Montierens mindestens eine Kommunikationsschnittstelle eines der Module mit einer Kommunikationsschnittstelle eines anderen der Module durch einen Schleifkontakt verbindet, um eine serielle Kommunikationsverbindung zwischen den Modulen herzustellen.
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Möglicherweise werden bei dem Verfahren die Module in dem elektrischen Schaltschrank auf einer Hutschiene aneinandergereiht montiert.
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Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die modulare Industriesteuerung genannt sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebener Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein Blockschaltbild einer modularen Industriesteuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Schaubild von Schnittstellen der modularen Industriesteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Frontansicht von Gehäusen der modularen Industriesteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 4 ein Blockschaltbild einer modularen Industriesteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 5 ein Schaubild von Schnittstellen der modularen Industriesteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts Anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch ein System 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, in dem Gegenstände 2 behandelt werden können. In dem System 1 kann mindestens ein Benutzer 3 tätig sein.
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Das System 1 hat eine übergeordnete Steuervorrichtung 10, eine modulare Industriesteuerung 20 und eine Prozessperipherie 30. Die Steuervorrichtung 10 ist der modularen Industriesteuerung 20 steuerungsmäßig übergeordnet. Die modulare Industriesteuerung 20 steuert die Prozessperipherie 30. Die modulare Industriesteuerung 20 ist in einen Schaltschrank 4 einbaubar, insbesondere auf eine Hutschiene 5. Selbstverständlich kann die modulare Industriesteuerung 20 zumindest teilweise auf einer anderen Schiene als einer Hutschiene 5 montiert sein.
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Das System 1 kann eine industrielle Anlage sein, wie beispielsweise eine Montage- oder Demontageanlage zur Montage eines Gegenstands 2 oder zur Demontage des Gegenstands 2. Hierbei kann die Bewegung oder die Bearbeitung des Gegenstands 2 mit der modularen Industriesteuerung 20 steuerbar sein. Dabei werden Daten 40 an die Prozessperipherie 30 übertragen. Optional werden zudem Daten 40 von der Prozessperipherie 30 an die modulare Industriesteuerung 20 gesendet, beispielsweise um einen Zeitpunkt für die Steuerung mit der modularen Industriesteuerung 20 zu bestimmen oder um das Ergebnis der Steuerung mit der modularen Industriesteuerung 20 zu überprüfen.
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Bei dem speziellen Beispiel von 1 hat die modulare Industriesteuerung 20 ein Zentralsteuermodul 21, ein erstes Funktionsmodul 22 und ein zweites Funktionsmodul 23. Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl an Funktionsmodulen 22, 23 vorhanden sein. Es ist mindestens eines der Funktionsmodule 22, 23 vorhanden.
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Das Zentralsteuermodul 21 hat eine Hauptprozessoreinheit, die Daten 40, 65 verarbeiten und oder in einem nicht dargestellten Speicher speichern kann. In dem Zentralsteuermodul 21 sind grundlegende Funktionen für die Steuerung der Prozessperipherie 30 vorgesehen, insbesondere mit Hilfe von Software. Das Zentralsteuermodul 21 bearbeitet den Steuerungsalgorithmus zur Lösung der Automatisierungsaufgabe, die mit der industriellen Steuerung 20 zu lösen ist.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Funktionsmodul 22 für eine Kommunikation zu der übergeordneten Steuervorrichtung 10 ausgestaltet. Das zweite Funktionsmodul 23 ist für eine Kommunikation zu der Prozessperipherie 30 ausgestaltet. Optional kann das Zentralsteuermodul 21 direkt mit der Prozessperipherie 30 Daten 40 austauschen, wie in 1 mit dem gestrichelten Pfeil veranschaulicht. Bei der Übertragungsphysik für die Kommunikation sind beispielsweise die Standards RS232 und/oder RS485 und/oder Ethernet verwendbar. Bei den Übertragungsprotokollen für die Kommunikation sind beispielsweise Feldbusse verwendbar, insbesondere Profibus, CANopen, Sercos, EtherCat, ProfiNet oder Ethernet/IP. Ist keine hohe Übertragungsgeschwindigkeit gefordert, ist alternativ I2C verwendbar.
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Somit haben die Funktionsmodule 22, 23 bei dem Beispiel von 1 die Funktion der Kommunikation zwischen dem Zentralsteuermodul 21 und der übergeordneten Steuervorrichtung 10 bzw. der Prozessperipherie 30. Die Funktionsmodule 22, 23 können jedoch zusätzlich oder alternativ eine beliebige andere Funktion haben, beispielsweise eine vorbestimmte Auswertung der Daten 40 oder eine sonstige Funktion.
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Möglicherweise hat die Prozessperipherie 30 mindestens einen Sensor und/oder mindestens einen Aktor und/oder mindestens eine Antriebseinrichtung und/oder mindestens einen Antriebsregler und/oder mindestens einen Schalter und/oder mindestens einen Geber. Zusätzlich oder alternativ sind sonstige Einrichtungen vorhanden, deren Funktion von einem Anwendungsprogramm des Zentralsteuermoduls 21 über das zugehörige Funktionsmodul 23 steuerbar sind. Die Prozessperipherie 30 kann für beliebige industrielle Prozesse ausgestaltet sein. Insbesondere ist die Prozessperipherie 30 zumindest teilweise als Werkzeug und/oder als Transporteinrichtung und/oder als Druckvorrichtung ausgestaltet. Die Prozessperipherie 30 ist jedoch als eine beliebige Maschine oder ein beliebiges Gerät ausgestaltbar.
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Zwischen dem Zentralsteuermodul 21 und den Funktionsmodulen 22, 23 ist über Schnittstellen 60, 61 eine Kommunikationsverbindung 6 vorhanden. Über die Kommunikationsverbindung 6 und die Schnittstellen 60, 61 werden Daten 65 ausgetauscht, insbesondere über einen Datenbus, wie beispielsweise nach dem SPI-Standard oder über 1000Base-T1 Ethernet. Hierbei steht SPI für Serial Peripheral Interface, also serielle Peripherieschnittstelle. Der SPI-Standard ist kein normierter Standard, sondern kann teilweise vom Konfigurator der modularen Industriesteuerung 20 je nach Bedarf eingerichtet werden.
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Bei SPI-Schnittstellen 60, 61 hat die Kommunikationsverbindung 6 vier unidirektionale Leitungen, die einen seriellen synchronen Datenbus realisieren. Hierbei ist das Zentralsteuermodul 21 der Master und die Funktionsmodule 22, 23 sind jeweils Slaves, welche dem Zentralsteuermodul 21 als Master steuerungsmäßig untergeordnet sind. Der Master, also das Zentralsteuermodul 21, gibt einen zeitlichen Takt vor, mit dem die Kommunikation über die Kommunikationsverbindung 6 abläuft.
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Bei der 1000Base-T1 (Automotiv Gigabit Ethernet) Technik sind nur zwei Kontakte nötig, welches einen wirtschaftlichen Vorteil bietet. Die 1000Base-T1-Technologie bietet eine verbesserte Störsicherheit der Signalübertragung und lässt dadurch eine Kontaktierung über Schleifkontakte zu.
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2 zeigt die Ausgestaltung der Schnittstellen 60, 61 genauer. Hierbei sind die Schnittstellen 60, 61 zur Veranschaulichung deutlich größer dargestellt.
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Die Schnittstellen 60 sind jeweils als Kontaktelement ausgestaltet, das bei dem jeweiligen Modul 21, 22, 23 bei dem Rand angebaut ist. Insbesondere ist das Kontaktelement als Kontaktleiste ausgestaltet. Das Kontaktelement ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere Metall, usw. gefertigt.
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Die Schnittstellen 61 haben jeweils ein Kontaktelement 600, 601 mit einer Basis 600 und einem Vorsprung 601. Die Kontaktelemente 600, 601 sind aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere Metall, usw. gefertigt.
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Die Basis 600 ist in der Schnittstelle 61 eingebaut. Der Vorsprung 601 kragt optional aus dem jeweiligen Modul 21, 22, 23 nach außen aus. Hierbei sind die Schnittstellen 60, 61 derart in den jeweiligen Modulen 21, 22, 23 montiert, dass ein Vorsprung 601 an einer Schnittstelle 60 anliegen kann und dabei die Schnittstelle 60 elektrisch kontaktiert. Dadurch bildet das Kontaktelement 600, 601 mit einer Schnittstelle 60 einen elektrischen Schleifkontakt.
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Dadurch ist eine Kommunikationsverbindung der Module 21, 22, 23 über Schleifkontakte möglich. Eine derartige Schleifkontaktverbindung bringt zudem den Vorteil, dass jedes der Module 21, 22, 23 auf der Hutschiene 5 montiert und demontiert werden kann, ohne die jeweiligen Nachbarmodule entnehmen zu müssen. Man hat nur eine Montagerichtung MR. In 2 ist die Montagerichtung MR als Beispiel mit einem Pfeil für den Fall veranschaulicht, dass der Vorsprung 601 eines Moduls 21, 22, 23 aus dem jeweiligen Modul 21, 22, 23 nach außen auskragt. Hierbei ist der beidseitige Pfeil von 2 für die Montagerichtung MR derart zu verstehen, dass die Module 21, 22, 23 bei der Montage alle auf der Hutschiene 5 aufgesetzt werden und dann nach links angereiht werden. Jedoch können die Module 21, 22, 23 bei der Demontage nach rechts oder links abgezogen werden. Alternativ werden die Module 21, 22, 23 bei der Montage alle auf die Hutschiene aufgesetzt und dann nach rechts angereiht. Jedoch können die Module 21, 22, 23 bei der Demontage nach links oder rechts abgezogen werden.
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Außerdem ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass die Ausgestaltung der Module 21, 22, 23 in Bezug auf deren Anordnung der Schnittstellen 60, 61 als Gleichteile realisiert ist. Dies trägt mit dazu bei, dass die äußere Ausgestaltung der Module 21, 22, 23 bzw. optional deren Gehäuse nur eine Variante hat. Dadurch sind alle Module 21, 22, 23 in beliebiger Reihenfolge aneinanderreihbar, insbesondere auf der Hutschiene 5. Möglicherweise werden nur zwei der Module 21, 22, 23 an einer Schiene aneinandergereiht. Die Schiene ist insbesondere die Hutschiene 5.
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Gemäß einer Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden über die Kommunikationsverbindung 6 und die Schnittstellen 60, 61 Daten 65 nach dem QSPI-Standard oder über 1000Base-T1 Ethernet ausgetauscht. Hierbei verwendet das Modul 21 in Erweiterung des SPI-Standards eine Datenschlange (queue), um die Daten 65 über die Kommunikationsverbindung 6 (SPI-Bus oder über 1000Base-T1 Ethernet) zu senden. Dadurch ist ein kontinuierliches Senden und Empfangen von der Datenschlange (queue) mit nur zeitweiser Bearbeitung durch den Prozessor des Moduls 21 möglich. Die Funktionsmodul(e) 22, 23 erscheinen dem Prozessor des Moduls 21 dadurch in Bezug auf die Kommunikation als parallel geschaltete Vorrichtungen.
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Damit hat das Modul 21 eine Multi-Slave-Fähigkeit. Auch der QSPI-Standard ist kein normierter Standard, sondern kann teilweise vom Konfigurator der modularen Industriesteuerung 20 je nach Bedarf eingerichtet werden.
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Die Schnittstellen 60, 61 nach dem Ethernet 1000Base-T1-Standard sind insbesondere als schlitzförmige Schnittstellen ausgestaltet.
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3 zeigt ein Beispiel für eine vordere Ansicht von Gehäusen 210, 220, 230 der Module 21, 22, 23 der modularen Industriesteuerung 20. Die Gehäuse 210, 220, 230 der Module 21, 22, 23 sind insbesondere an ihrer Rückseite, also der Zeichenebene in 3, für die Montage an einer Schiene, insbesondere einer Hutschiene 5 ausgestaltet. Hierfür haben die Gehäuse 210, 220, 230 eine entsprechende Koppeleinrichtung, die mit einer Leiste oder einer Öffnung der Schiene koppelbar ist. Ganz allgemein können die Module 21, 22, 23, insbesondere ihre Gehäuse 210, 220, 230, für eine Anreihmontage in dem Schaltschrank 4 ausgestaltet sein.
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Wie in 3 gezeigt, können die Gehäuse 210, 220, 230 zusätzliche Schnittstellen 201, 202 aufweisen, wie beispielsweise eine Buchse nach dem USB Standard, die in 3 als schlitzförmige Schnittstelle ausgestaltet ist, oder eine bekannte Buchse für einen RJ45-Stecker. Selbstverständlich sind andere Schnittstellen 201, 202 denkbar. Der Übersichtlichkeit halber ist in 3 jeweils nur eine der Schnittstellen 202 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Insbesondere das Gehäuse 210 des Zentralsteuermoduls 21 kann mehr oder andere Schnittstellen 201, 202 oder in anderer Anordnung aufweisen als die Gehäuse 220, 230 der Funktionsmodule 22, 23. Sind keine Gleichteile erforderlich, können auch die Gehäuse 220, 230 der Funktionsmodule 22, 23 unterschiedliche Schnittstellen 201, 202 in Art und/oder Anzahl und/oder Anordnung aufweisen. Dadurch kann die modulare Industriesteuerung 20 je nach Anwendungsfall unterschiedliche Kommunikationslösungen unterstützen.
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Zudem ist es möglich, dass an mindestens einem der Gehäuse 210, 220, 230 mindestens ein Anzeigeelement 205 vorhanden ist, mit dem Hinweise zu der Funktion des Moduls 21, 22, 23 für den Benutzer 3 anzeigbar sind. In 3 sind als Beispiel an dem Gehäuse 220 des Funktionsmoduls 22 zwei Anzeigeelemente 205 vorhanden. Der Übersichtlichkeit halber ist in 3 jeweils nur ein Anzeigeelement 205 mit einem Bezugszeichen versehen.
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4 zeigt eine modulare Industriesteuerung 20A mit Modulen 21A, 22A, 23A gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei dem speziellen Beispiel von 4 ist das Modul 21A ein Zentralsteuermodul und die Module 22A, 23A sind ein erstes Funktionsmodul 22A und ein zweites Funktionsmodul 23A. Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl an Funktionsmodulen 22A, 23A vorhanden sein. Es ist mindestens eines der Funktionsmodule 22A, 23A vorhanden.
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Bis auf die nachfolgenden Unterschiede ist die modulare Industriesteuerung 20A auf dieselbe Weise ausgeführt, wie zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Das Zentralsteuermodul 21A hat eine Prozessoreinheit 211 mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 2111 und einer Speichereinheit 2112. Hierbei können Daten 65 in der Speichereinheit 2112 gespeichert werden oder sein. Die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 2111 kann auf die Speichereinheit 2112 zugreifen und/oder die Daten 65 verarbeiten, beispielsweise auswerten oder auf sonstige Art verwenden. In dem Zentralsteuermodul 21A sind grundlegende Funktionen für die Steuerung der Funktionsmodule 22A, 23A und somit der Prozessperipherie 30 vorgesehen. Die Steuerung erfolgt insbesondere mit Hilfe von Software. Die Software ist in der Speichereinheit 2112 gespeichert und kann zur Ausführung in die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 2111 geladen werden.
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Das Funktionsmodul 22A hat eine Prozessoreinheit 221 mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 2211 und einer Speichereinheit 2212. Hierbei können die Daten 40, 65 in der Speichereinheit 2112 gespeichert werden oder sein. Die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 2211 kann auf die Speichereinheit 2212 zugreifen und/oder die Daten 40, 65 verarbeiten, beispielsweise auswerten oder auf sonstige Art verwenden. In dem Funktionsmodul 22A sind Funktionen für die Steuerung der an das Funktionsmodul 22A angeschlossenen Prozessperipherie 30 vorgesehen, insbesondere mit Hilfe von Software. Die Software ist in der Speichereinheit 2212 gespeichert und kann zur Ausführung in die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 2211 geladen werden.
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Das Funktionsmodul 23A hat eine Prozessoreinheit 231 mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 2311 und einer Speichereinheit 2312. Das Funktionsmodul 23A hat vom Prinzip her denselben Aufbau wie das Funktionsmodul 22A. Jedoch kann sich die Funktion des Funktionsmoduls 23A von der Funktion des Funktionsmoduls 23A unterscheiden. Die Funktion des Funktionsmoduls 23A wird insbesondere von der Software bestimmt, die in der Speichereinheit 2312 gespeichert ist.
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Die Module 21A, 22A, 23A haben jeweils Schnittstellen 60, 61, die über eine Kommunikationsverbindung 6 mit einem Sende-/Empfangsbaustein 63 verbunden sind. Zudem ist jeder Sende-/Empfangsbaustein 63 mit der jeweiligen Prozessoreinheit 211, 221, 231 des zugehörigen Moduls 21A, 22A, 23A über eine Kommunikationsverbindung 7 verbunden. Die Kommunikationsverbindung 6 ist eine Verbindung für ein analoges Signal, insbesondere eine Ethernet 1000Base-T1-Verbindung. Die Kommunikationsverbindung 7 ist eine Verbindung für ein digitales Signal, insbesondere eine standardisierte Schnittstelle (Interface) zwischen einer Logikeinheit mit MAC (Media Access Controller = Medienzugriffssteuergerät) und einem PHY (Physical Layer Device), beispielsweise eine reduzierte Version einer medienunabhängigen Schnittstelle für Gigabit-Ethernet (RGMII).
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Bei dem Zentralsteuermodul 21A ist die Schnittstelle 60 und der zugehörige Sende-/Empfangsbaustein 63 sowie die zugehörigen Verbindungen 6, 7 nur optional vorhanden. Die Schnittstelle 60 und deren Verbindung zur Prozessoreinheit 211 kann vorhanden sein, wenn beispielsweise auf einen möglichst flexiblen Einbau des Zentralsteuermoduls 21A in dem Schaltschrank 4 Wert gelegt wird.
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Der Sende-/Empfangsbaustein 63 ist eine integrierte Schaltung (PHY, von Physical Layer), die Signale von der analogen Verbindung 6 in digitale Signale für die zugehörige Prozessoreinheit 211, 221, 231 umsetzt und/oder digitale Signale von der zugehörigen Prozessoreinheit 211, 221, 231 in analoge Signale für die analoge Verbindung 6 umsetzt. PHY steht dabei für physische Schnittstelle. Der Sende-/Empfangsbaustein 63 kann auch als PHYceiver bezeichnet werden. Bei Ethernet 1000Base-T1 dient der Sende-/Empfangsbaustein 63 beispielsweise zum digitalen Zugriff auf einen moduliert betriebenen Kanal der Verbindung 6.
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Damit sind auch bei den Modulen 21A, 22A, 23A nur zwei Kontakte mit den Schnittstellen 60, 61 erforderlich, was den genannten wirtschaftlichen Vorteil bietet. Dabei lässt die 1000Base-T1 Technologie bei der im Vergleich zu 1000Base-TX verbesserten Störsicherheit der Signalübertragung eine Kontaktierung über Schleifkontakte zu.
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5 zeigt die Ausgestaltung der Schnittstellen 60, 61 genauer. Hierbei sind die Schnittstellen 60, 61 zur Veranschaulichung deutlich größer dargestellt. Die Schnittstellen 60, 61 sind bis auf den nachfolgenden Unterschied ausgestaltet, wie zuvor für das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Bei den Schnittstellen 61 schließt der Vorsprung 601 mit dem Gehäuse des jeweiligen Moduls 21A, 22A, 23A nach außen ab. Hierbei sind die Schnittstellen 60, 61 derart in den jeweiligen Modulen 21A, 22A, 23A montiert, dass ein Vorsprung 601 an einer Schnittstelle 60 anliegen kann und dabei die Schnittstelle 60 elektrisch kontaktiert. Dadurch bildet das Kontaktelement 600, 601 mit einer Schnittstelle 60 einen elektrischen Schleifkontakt.
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Dadurch ist eine Kommunikationsverbindung der Module 21A, 22A, 23A über Schleifkontakte möglich. Zudem kann jedes der Module 21A, 22A, 23A auf der Hutschiene 5 montiert und demontiert werden, ohne die jeweiligen Nachbarmodule entnehmen zu müssen. Man hat nur eine Montagerichtung MR. In 5 ist die Montagerichtung MR als Beispiel mit einem Pfeil veranschaulicht. Somit können die Module 21A, 22A, 23A beispielsweise von unten nach oben in 5 an der Hutschiene 5 befestigt und damit montiert werden oder von der Hutschiene 5 entnommen und damit demontiert werden. Dadurch gestaltet sich die Montage der Module 21A, 22A, 23A noch einfacher als bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel.
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Ansonsten ist das System 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf die gleiche Weise aufgebaut, wie zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Systems 1, der modularen Industriesteuerungen 20, 20A und des damit durchführbaren und zuvor beschriebenen Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
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Beispielsweise kann die Kommunikation, mit anderen Worten, der Austausch von Daten 40, 65, in dem System 1 zumindest teilweise drahtgebunden oder zumindest teilweise drahtlos erfolgen. Möglicherweise können alternativ oder zusätzlich Mittel zur Realisierung einer Nahfeldkommunikation und/oder einer Fernfeldkommunikation vorgesehen sein, welche während einer Grundparametrierung mindestens eines Geräts 10 auswählbar sind/ist und deren Funkradius mittels einstellbarer Funkmodulparameter einstellbar ist.
