DE19616547A1 - Interface-Einheit für eine speicherprogrammierbare Steuerung, insbesondere für Druckmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Interface-Einheit für eine speicherprogrammierbare Steuerung, insbesondere für Druckmaschinen.

Druckmaschinen werden mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) gesteuert, da diese eine kostengünstige und effektive Erfassung und Verarbeitung der sehr großen, hier anfallenden Datenmengen erlauben. Bei speicher-programmierbaren Steuerungen in Druckmaschinen werden bisher die Prozeßanschlüsse von Sensoren, die digitale Daten wie Sollwerteingaben oder Signale betreffend Register- und Passerdifferenzen, Rotationsgeschwindigkeiten von Zylindern oder einen Bahnriß an die SPS liefern, sowie von Aktoren wie Druckzylinder antreibenden Motoren oder Klebeeinrichtungen, die durch die SPS direkt oder z. B. über einen Schütz, einen Thyristor oder dergleichen angesteuert werden, üblicherweise über ein Verdrahtungsinterface mit der SPS verbunden. Ein direkter Anschluß an Klemmen der SPS ist in der Regel nicht möglich. Dabei ist bei diesem Verdrahtungsinterface eine separate Führung der Spannung und der Masseleitung erforderlich. Außerdem müssen Querverbindungen oder Verknüpfungen von einzelnen Sensoren oder Aktoren eigens, also z. B. über vorgeschaltete Klemmen oder Steckverbindungen ausgeführt werden, die neben der SPS angeordnet sein müssen, was einen bei den in der Regel sehr engen Einbauverhältnissen in Schaltschränken für Druckmaschinen problematischen Platzbedarf bedingt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei geringem Verdrahtungsaufwand einen möglichst kleinen Platzbedarf im montierten Zustand zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.

Aus Armin Scheurer/Schlagenhaufer "Neue Kompaktgeräte runden SPS- Spektrum ab" in engineering & automation 13 (1991) H.2, Seiten 4-7 ist ein Steuerungsgerät mit integrierter Pheripherie bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch lediglich um Sondereingänge für integrierte Alarm- und Zählprofile.

Aus Peter Wratil, "Speicherprogrammierbare Steuerungen in der Automatisierungstechnik", Vogel-Buchverlag Würzburg, 1989, Seiten 223-227 ist eine zentrale Spannungsversorgung einer speicherprogrammierbaren Steuerung und der zugehörigen Sensoren/Aktoren aus verschiedenen Quellen bekannt. Eine der Erfindung zugrundeliegende Interfaceeinheit wird hier aber nicht offenbart.

Aus der DE 40 07 776 C2 ist eine Stromversorgungsanordnung zum gemeinsamen Versorgen von Pheripheriebaugruppen durch eine im kontaktierten Zustand durchschleifende Überbrückung vorgesehen. Eine erfindungsgemäße Interfaceeinheit wird hier ebenfalls nicht offenbart.

Die erfindungsgemäße Interface-Einheit schafft eine integrierte Spannungsversorgung der Sensorik/Aktorik und verringert so den Verdrahtungsaufwand sowie die dadurch bedingten Fehlerquellen erheblich.

Besonders vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So können vorteilhaft die zwischen den Sensoren und/oder Aktoren erforderlichen Verbindungen auf der Interface-Einheit ausgeführt sein. Dies hat gegenüber bisher üblichen vorgeschalteten Klemmen oder Steckklemmen für Querverbindungen oder Verknüpfungen, die neben der SPS angeordnet werden, den Vorteil, daß seitlich neben der SPS nun kein Platzbedarf mehr besteht.

Die Interface-Einheit ist vorzugsweise an der SPS montierbar und bildet zusammen mit dieser eine anschlußfertige Einheit. Diese Einheit ist einfach und schnell einbaubar.

Zweckmäßig ist die Interface-Einheit unter der SPS montierbar.

Wenn die Interface-Einheit die gleichen Einbaumaße wie die SPS aufweist, kann sie vorfeilhafterweise zusammen mit der SPS besonders einfach z. B. in standardisierte Einbauracks etc. eingebaut werden.

Zur Gewährleistung eines definierten Freiraumes über dem Interface ist die Interface-Einheit vorzugsweise über Abstandshalter über der SPS montierbar.

Zweckmäßig sind die SPS-seitigen Anschlüsse auf der Interface-Einheit mit den Prozeßeingängen und Prozeßausgängen auf der SPS über Flachbandsteckverbindungen verbindbar, um eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Verbindung zu schaffen.

Aus den selben Gründen wird vorzugsweise die Spannungsversorgung der SPS über eine Flachbandsteckverbindung zur Interface-Einheit ausgeführt.

Die Spannungsversorgung erfolgt zweckmäßig mit 24 Volt Gleichspannung, da dies für die SPS erforderliche Betriebsspannung ist.

Die I/O-Ports (input-output-Anschlüsse) sind vorzugsweise als steckbare Anschlüsse ausgebildet, um schnellen Anschluß von Aktoren oder Sensoren zu ermöglichen. Eine Ausführung der Anschlüsse als Klemmen ermöglicht hingegen eine besonders zuverlässige Verbindung.

Ein jeweils eigener Anschluß für einen Aktor oder einen Sensor ermöglicht einzelnes an- und abstecken von Aktoren bzw. Sensoren beim Aufbau, bei Modifikationen oder bei der Fehlersuche.

Ein gemeinsamer Stecker für den Anschluß jeweils einer Gruppe von Aktoren oder Sensoren vereinfacht und beschleunigt hingegen unter Umständen den erforderlichen Montageaufwand.

Vorzugsweise umfaßt die Interface-Einheit eine Layoutplatine mit vorgegebenen Verbindungen der Prozeßeingänge und Prozeßausgänge mit den I/O-Ports, sowie der I/O-Ports untereinander, um einfach und kostengünstig fehlerunanfällig die erforderlichen Verbindungen bereitzustellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer mit einer SPS sowie Aktoren und Sensoren verbundenen Interface-Einheit;

Fig. 2 die räumliche Anordnung einer Interface-Einheit unter der zugeordneten SPS.

Fig. 1 zeigt eine Interface-Einheit 1, die an eine speicherprogrammierbare Steuerung (=SPS) 2 angeschlossen ist. Dabei kann es sich vorzugsweise um eine einer Rotationsdruckmaschine zugeordnete Steuerung zur Kontrolle bzw. Automatisierung des Druckvorgangs handeln. Die Prozeßeingänge 3 der SPS 2 sind hier zusammen über eine Flachbandkabelsteckverbindung 4 mit einem zugeordneten Flachbandsteckverbinderanschluß 5, also einem (weiblichen) Sockel oder einem (männlichen) Stecker auf der Interface- Einheit verbunden. Analog sind die Prozeßausgänge 6 der SPS 2 über eine weitere Flachbandkabelsteckverbindung 7 an einen weiteren Flachbandsteckverbindeanschluß 8 auf der Interface-Einheit 1 angeschlossen.

Je nach Anzahl der an der SPS 2 vorhandenen Anschlußleisten für Prozeßeingänge 3 und Prozeßausgänge 6 können auch mehr oder weniger Verbindungen zwischen der Interface-Einheit und der SPS vorhanden sein. Anstatt wie hier über ein Flachbandkabel ist auch die Übertragung der Prozeßsignale zwischen der SPS 2 und der Interface- Einheit 1 und/oder zwischen der Interface-Einheit 1 und Sensoren bzw. Aktoren der Druckmaschine über ein Netzwerk denkbar. Die Sensoren können beispielsweise Meßwertaufnehmer zur Messung von Druckparametern, wie Farbdichte etc., einer Rotationsdruckmaschine sein. Die Aktoren können den Druckparametern zugeordnete Stellglieder, wie den Zonenschrauben, Registerschrauben etc., zugeordnete Antriebe etc. sein.

Die Prozeßeingänge 3 und Prozeßausgänge 6 sind zweckmäßig byteweise angeordnet.

Auf der Interface-Einheit 1 werden die Prozeßeingangs- (I1, I2) und Prozeßausgangs-Signale (O1, O2) von bzw. zu auf der Interface-Einheit 1 vorgesehenen I/O-Ports (=input/output-Ports, also Anschlüsse für die Eingabe und Ausgabe von Signalen) weitergeführt. Die "Verdrahtung" ist dabei hier aus Rationalisierungsgründen durch Leiterzugverbindungen auf einer Layout-Platine 25 ausgeführt, die jedoch alternativ auch zur individuellen Anpassung teilweise oder ganz durch Einzelverdrahtung realisiert werden können.

Der Anschluß der Sensoren 14, 15, 16 und Aktoren 11, 12, 13 an den I/O- Ports 9 der Interface-Einheit 1 erfolgt hier über standardisierte genormte Stecker 10. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann an einen Stecker 10 jeweils nur ein Aktor 11, 12, 13 oder ein nur ein Sensor 14, 15, 16 angeschlossen werden. Alternativ ist auch der Anschluß von Gruppen von Aktoren 11, 12, 13 oder Sensoren 14, 15, 16 über einen Stecker 10 möglich.

Als Aktoren sind im dargestellten Beispiel eine Lampe 13 und Thyristoren bzw. Schützrelais 11, 12 vorgesehen, wobei ggf. geeignete Treiberbausteine auf der Interface-Einheit 1 eingesetzt werden.

Die Lampe 13 ist z. B. über einen zweipoligen Prozeßsteckverbinder mit einem I/O-Port 9 fest verbunden. Auf der Layout-Platine wird ein Anschluß der Lampe 13 an die Masseverbindung N weitergeführt, während der zweite Anschluß als Output O1 mit dem Flachsteckerverbindungsanschluß 8 verbunden ist, der über die Flachbandkabelsteckverbindung 7 mit dem Prozeßausgang 6 der SPS verbunden ist. Damit fließt, wenn von der SPS das Signal O1 aktiviert also auf HIGH geschaltet wird, Strom über die Flachbandkabelsteckverbindung 7, den Flachbandsteckerverbindungsanschluß 8, die Verdrahtung auf der Layout- Platine 24 zum der Lampe 13 zugeordneten I/O-Port 9, die Lampe 13, den I/O-Port 9 und die Verdrahtung auf der Layout-Platine 25 zum Masseanschluß N. Durch ein Signal der SPS kann also die Lampe 13 aktiviert werden, die z. B. eine Signallampe an einer Druckmaschine sein kann.

Entsprechend wird durch den Output O2 das Relais 12 geschaltet: wenn am Prozeßausgang 6 der entsprechende Anschluß auf O2 =HIGH geschaltet wird, fließt Strom über die Flachbandkabelsteckverbindung 7, den Flach­ bandsteckbverbinderanschluß 8, die "Verdrahtung" auf der Layout-Platine 25, einen I/O-Port 9, das Relais 12, wieder über den zugeordneten I/O-Port 9, über die Verbindung auf der Layout-Platine 25 zur Masse N. Über das Relais 12 kann beispielsweise eine Klebeeinrichtung oder ein Stellelement im Falzapparat etc. angesteuert werden.

Der Aktor 11 ist als Relais ausgebildet, das vom Spannungssensor 16 aus über eine auf der Layout-Platine 25 ausgeführte Zwischenverbindung Z1 zwischen dem Sensor 16 und dem Aktor 11 geschaltet wird, wobei das Schalten des Aktors 11 an die SPS weitergemeldet wird, indem die auf der Layout-Platine 25 ausgeführte Zwischenverbindung Z2 zwischen dem Sensor 14 und dem Aktor 11 beim Schalten des Relais 11 als Input I1 über den Flachbandsteckverbinderanschluß 5, die Flachbandsteckverbindung 4 und den Prozeßeingang 3 weitergeführt wird. Vom Sensor 14 wird die Spannung P, also ein HIGH-Pegel nur dann an die auf der Layout-Platine 25 ausgeführte Zwischenleitung Z2 weitergeführt, wenn der zugeordnete, als Taster ausgeführte Sensor 14 durch Drücken des Tasters betätigt wird.

Der Senor 15 stellt einen Lichtsensor z. B. zur Erfassung von Passerdifferenzen dar, der zur Spannungsversorgung an die Masse N und an die Spannung P angeschlossen ist und der beim Einfall einer über einem Grenzwert liegenden Lichtstärke einen Input I2 in Form eines HIGH-Signales über den Flachbandsteckanschluß 5, die Flachbandkabelsteckverbindung 4 und den Prozeßeingang 3 an die SPS weitergibt. Passerdifferenzen können beispielsweise mit einem Lichtsensorenarray erfaßt werden, wobei die Einzelsignale der Lichtsensoren auf der Interface-Einheit 1 bzw. in der SPS 2 verknüpft werden können, oder das Lichtsensorenarray einen Positionswert an die Interface-Einheit liefern kann.

Die einzelnen, binären Pins der Prozeßeingänge 3 und Prozeßausgänge 6 können z. B. byteweise geordnet sein. Die Anschlüsse der Sensoren und Aktoren, die über jeweils einen Prozeßsteckverbinder an einem I/O-Port 9 erfolgen, umfassen, falls erforderlich Anschlüsse an Masse N und Spannung P auf der Platine, sowie jeweils mindestens eine oder mehrere binäre Leitungen für Inputs und/oder für Outputs.

Die Spannungsversorgung der SPS 2, der Bauelemente auf der Interface- Einheit 1 und der über I/O-Ports 9 angeschlossenen Sensoren 14, 15, 16 und Aktoren 11, 12, 13 erfolgt gemeinsam über einen einzigen, also zentralen Spannungsanschluß 18. Dieser Spannungsanschluß 18 ist hier seitlich an der Interface-Einheit 1 angeordnet. Alternativ wäre auch eine Spannungsversorgung der SPS 2, der Interface-Einheit 1 und der I/O-Ports 9 für die Sensoren/Aktoren auch über einen zentralen Spannungsversorgungsanschluß 18 an der SPS 2 möglich.

Die Spannung, hier 24 Volt Gleichspannung, wird gegebenenfalls über Spannungskonstanter und Filter geleitet, um zuverlässige, störungsfreie Versorgung der SPS, der Baugruppen auf der Interface-Einheit 1 und der über I/O-Ports angeschlossenen Sensoren und Aktoren auch unter Prozeßbedingungen zu gewährleisten.

Sie wird auf der Layout-Platine 25 über Leiterzugverbindungen zu den I/O- Ports 9, ggf. zu Bauelementen auf der Interface-Einheit und zu einem Flachbandsteckverbinderanschluß 24 weitergeführt. Der Flachbandsteckverbinderanschluß 24 ist über ein hier als Flachbandkabel ausgebildetes Spannungsversorgungskabel 19 mit einem Flachbandkabelsteckverbinderanschluß 23 auf der SPS verbindbar, so daß die SPS über den Flachbandkabelsteckverbinderanschluß 23, das Spannungsversorgungskabel 19, den Flachbandkabelsteck­ verbinderanschluß 24, und zwei auf der Layout-Platine 25 ausgeführte Leiterzugverbindungen mit dem Spannungsanschluß 18 auf der Interface- Einheit 1 verbunden.

Bauelemente auf der Interface-Einheit, die SPS sowie über I/O-Port anschließbare Sensoren 14 bis 16 und Aktoren 11 bis 13 werden also vom zentralen Spannungsanschluß 18 aus gemeinsam mit Spannung versorgt. Falls für Bauelemente auf der Interface-Einheit 1 oder Sensoren oder Aktoren niedrigere Spannungen erforderlich sind, kann die erforderliche Spannung aus der Versorgungsspannung durch Spannungswandler, Spannungsteiler, etc. auf der Interface-Einheit 1 erzeugt werden.

Die gezeigten I/O-Ports können jeweils nur für den Input, bzw. nur für den Output von Daten oder auch als kombinierte input+output-Ports ausgebildet sein.

Fig. 2 zeigt die räumliche Anordnung der Interface-Einheit 1 und der SPS 2. Die Interface-Einheit 1 ist von der SPS 2 durch Abstandshalter 20 distanziert. Die Gesamthöhe der Interface-Einheit 1 inklusive der Abstandshalter 20 beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel weniger als 30 mm. Der Platzbedarf der Interface-Einheit ist also sehr gering. Die Interface-Einheit 1 weist hier die gleichen Einbaumaße, also etwa die gleiche Länge und Breite wie die SPS 2 auf und ist damit in standardisierten Einbauracks montierbar. Die Flachbandsteckverbindungen 4, 7 für die Prozeßdaten sowie 19 für die Spannungsversorgung sind Interface-Einheit- seitig jeweils in Flachbandsteckverbinderanschlüssen 5, 8 sowie 24 und SPS-seitig jeweils in zugeordnete Flachbandkabelsteckverbinderanschluß 21, 22 sowie 23 eingesteckt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere kann die Anordnung und Anzahl der Anschlüsse für Sensoren und Aktoren, die Ausbildung der "Verdrahtung" der Layout-Platine und die Art des Anschlusses der SPS bzw. der Sensoren und Aktoren vom dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen. Auch kann die Erfindung, deren Einsatz in Druckmaschinen besonders vorteilhaft ist, auf anderen Anwendungsgebieten verwendet werden.

Claims (14)

1. Interface-Einheit (1) für eine speicherprogrammierbare Steuerung (2), insbesondere für Druckmaschinen, mit Anschlüssen (5, 8), die mit Prozeßeingängen (3) und Prozeßausgängen (6) auf der SPS (2) verbindbar sind, wobei ein Spannungsversorgungsanschluß (18) zur gemeinsamen Spannungsversorgung der SPS (2) der Interface-Einheit (1) und der an der Interface-Einheit (1) für den Anschluß von Sensoren (14, 15, 16) und Aktoren (11, 12, 13) ausgebildeten Input/Output-Ports (9) vorgesehen ist.

2. Interface-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erforderliche Verbindungen zwischen den Sensoren (14, 15, 16) und/oder Aktoren (11, 12, 13) auf der Interface-Einheit (1) ausgeführt sind.

3. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Interface-Einheit (1) an der SPS (2) montierbar ist und zusammen mit dieser eine anschlußfertige Einheit bildet.

4. Interface-Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Interface-Einheit (1) unter der SPS (2) montierbar ist.

5. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Interface-Einheit (1) die gleichen Einbaumaße wie die speicherprogrammierbare Steuerung (2) aufweist.

6. Interface-Einheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Interface-Einheit (1) über Abstandshalter (20) an der speicherprogrammierbaren Steuerung (2) montierbar ist.

7. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die SPS (2)-seitigen Anschlüsse (5, 8) auf der Interface-Einheit (1) mit den Prozeßeingängen (3) und Prozeßausgängen (6) auf der SPS (2) über Flachbandsteckverbindungen (4, 7) verbindbar sind.

8. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung der SPS (2) über eine Flachbandsteckverbindung (19) zur Interface-Einheit (1) ausgeführt ist.

9. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung mit 24 Volt Gleichspannung erfolgt.

10. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Input/Output-Ports (9) als steckbare Anschlüsse ausgebildet sind.

11. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein eigener Anschluß für einen Aktor (11, 12, 13) oder einen Sensor (14, 15, 16) vorgesehen ist.

12. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeweils eine Gruppe von Aktoren (11, 12, 13) oder Sensoren (14, 15, 16) ein gemeinsamer Stecker (10) für den Anschluß an einen Input/output-Port (9) vorgesehen ist.

13. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung für die Interface-Einheit (1), die Input/output-Ports (9) auf der Interface- Einheit (1) und die speicherprogrammierbare Schaltung (2) über einen Spannungsversorgungsanschluß (18) auf der Interface- Einheit (1) anschließbar ist.

14. Interface-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Interface-Einheit (1) eine Layout-Platine mit den erforderlichen Verbindungen der Prozeßeingänge (3) und Prozeßausgänge (6) mit den Input/Output- Ports (10) sowie der erforderlichen Verbindungen der Input/Output- Ports untereinander umfaßt.