DE29603064U1 - Modulares Baugruppensystem als Prozeßrechner Interface mit freier Busanpassung und Erweiterungsbus-Schnittstelle - Google Patents
Modulares Baugruppensystem als Prozeßrechner Interface mit freier Busanpassung und Erweiterungsbus-SchnittstelleInfo
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Description
T^ EuKontroU Energiesysteme Mikroelektronik GmbH, Paulsenstr. 20, 12163 Berlin
Modulares Baugruppensystem als Prozeßrechner Interface mit freier Busanpassung und
Erweiterungsbus-Schnittstelle.
In der industriellen Steuerungstechnik werden zur Prozeßkontrolle verschiedene Hardwarefunktionen
wie z.B. digitale Ein- und Ausgänge, Analog/Digital-Wandlung, Digital/Analog-Wandlung
und Datenübertragungs-Schnittstellen wie Serielle- und Parallele-Schnittstellen benötigt. Diese Funktionen werden auf Interface-Leiterplatten, den sogenannte Baugruppen
realisiert und von einem Prozeßrechner über einen sogenannten Bus angesteuert. Die technische
Entwicklung führte zu einer auch heute noch zunehmenden Anzahl von unterschiedlichen
Bussystemen. Eine größere Anzahl dieser Bussysteme besitzt jedoch, obwohl elektrisch völlig
unterschiedlich, als Busstecker einen Steckverbinder nach DIN 41 612 Bauform C (z.B. ECB,
SMP, G64, ISA96, AT96, MultibusII, Nubus, VME u.a.). Darüber hinaus sind verschiedene
sogenannte Feldbusschnittstellen wie CAN, Profibus u.a. als Datenübertragungsinterface in der
Anwendung, die sich auch über diesen Steckverbinder anschließen lassen. Der Hersteller von Prozeßinterfacetechnik steht nun vor dem Problem zwar die vom Kunden
benötigte Hardwarefünktion anbieten zu können, jedoch nicht auf dem vom Kunden gewünschten Bussystem.
Zur Lösung dieses Problems gibt es eine Reihe von technischen Ansätzen.
Hierzu zählen alle sogenannten „Modul"- oder „Piggy Back"- Konzepte, bei denen auf ein
sogenanntes „Motherboard" als Träger, welches für ein Bussystem entwickelt wurde, die
Hardwarefünktionen in Form von „Piggy Backs" oder „Modulen" aufgesteckt werden, oder auf
Lösungen mit geteilter Hardware, wobei im vorderen Teil die Hardwarefunktion und im hinteren
Teil die Busanpassung realisiert werden. Alle diese Lösungen haben den Nachteil, daß durch das
modulare Konzept der für die eigentliche Realisierung der Hardwarefünktion zur Verfügung
stehende Platz deutlich eingeschränkt wird und im Fall von „Piggy Backs" zusätzlich in der
Bauhöhe Beschränkungen auftreten.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, für eine
vorhandene Hardwarefünktion (z.B. Analog/Digital-Wandler) die Nutzung auf verschiedenen
Bussystemen zu ermöglichen ohne daß hierdurch die beschriebenen Nachteile entstehen.
Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst, wobei die 4
doppelt belegten Anschlüsse der 50 poligen MikroSteckverbinder (3) an solche Kontakte des 96
poligen Steckverbinders (2) gelegt werden, die bei verschiedenen Bussystemen mit Versorgungsspannungen
oder Masse belegt sind, um höhere Ströme übertragen zu können. Der 50 polige Mikrosteckverbinder (4) enthält die Baugruppensignale, die aus einem 8 bis 16 Bit
breiten Datenbus und einem 10 Bit breiten Adreßbus, 16 Bit Steuersignalen und einer 8 poligen
Spannungsversorgung bestehen.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß der Hardwarefünktion mit etwa 90% nahezu die gesamte
Netto Leiterplattenfläche einer 3HE Baugruppe (16Ox 100mm, HE=Höhen-Einheiten) und für
63% der Fläche auch die volle Bauhöhe zur Verfügung steht. Dies ist deshalb wichtig, da für
unterschiedliche Interfacefunktionalitäten oftmals sehr unterschiedliche Leiterplattenflächen und
Bauhöhen notwendig werden.
Die erforderlichen Anpassungen an unterschiedliche Bussysteme werden als Modul (6) in der
zweiten Ebene ausgeführt. Für die Busanpassung wirkt sich eine Höhen- und Flächeneinschränkung
wenig aus, da hier nur digitale Signale anzupassen, oder sogar nur anders zu verdrahten sind.
EuKontroll Energiesysteme Mikroelektronik GmbH, Modulares Baugruppensystem mit freier Busanpassung und Erweiterungsbus-Schnittstelle
* Zusätzlich wird durch die besondere Anordnung der Steckverbinder (3 bis 5) am Rand der
Leiterplatten erreicht, daß sowohl die Nutzfläche der Baugruppe, als auch die Nutzfläche des
Anpassungsmoduls nicht durch Steckverbinder unterbrochen wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben.
Wird die Modulleiterplatte (7) zur Bussystemanpassung über 6 oder 9 HE geführt, so können
auch 2 oder 3 Baugruppen je 3HE auf Bussysteme mit 6HE (z.B. VME-Bus) oder auf 9 HE
Bussysteme angepaßt werden. Von Vorteil ist hierbei, das erstens verschiedene Baugruppen mit
unterschiedlicher Funktionalität kombiniert werden können, zweitens eigenintelligente
Subsysteme gebildet werden können, die die Möglichkeiten der Multiprozessor-Schnittstelle
nach Schutzanspruch 3 nutzen und drittens zusätzliche Interfacefunktionalität auf dem
Anpassungsmodul realisiert werden kann. Die hierbei entstehenden neuen Interfacesignale
können über freie Steckerpins der weiteren Baugruppen (z.B. J2 des VME-Bus) und den
Übergabesteckverbindern (3) nach außen gefuhrt werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 3 und 4 angegeben.
Zusätzlich zur Möglichkeit der Busanpassung beinhaltet die Erfindung eine lokale Erweiterungs-Bus-Schnittstelle
(5), über die Funktionsbaugruppen mit eigenem Prozessor untereinander Daten austauschen können. Von Vorteil ist hierbei, daß dabei der Master-CPU-Bus nicht belastet wird
und mehrere 3HE Baugruppen vertikal angeordnet ein eigenständiges 6HE oder 9HE Subsystem
mit gemeinsamer Systembusschnittstelle bilden können. Die Signalbelegung dieses Erweiterungsbussteckers ist nur für die Versorgungsspannung und Masse festgelegt und richtet
sich ansonsten nach den verwendeten Prozessoren. Über zwei zusätzliche Erweiterungsbusstecker
(9) auf den Anpassungsmodulen (7) kann die Verbindung von Baugruppen zusätzlich horizontal erfolgen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 5 angegeben.
Wird die Funktionsbaugruppe schon in der Basisausführung mit einer der möglichen und häufig
benötigten Bussystem-Anpassung versehen, so kann in vielen Fällen die zweite Ebene völlig
entfallen. Diese Standardmäßige Busanpassung läßt sich durch Entfernen entsprechender
Brücken (11) und oder Schaltkreise (10) vollständig, d.h. inklusive der Spannungszufuhrung
aufheben, um die allgemeine Busanpassungsfahigkeit nicht zu beeinträchtigen.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung wird anhand der Zeichnungen 1 bis 3 erläutert.
Es zeigen:
Figur Nr. 1 eine 3 HE Baugruppen (1) mit Modulleiterplatte (6) zur Anpassung an einen 3HE
Bus (z.B. SMP Bus) oder auch einen seriellen Feldbus (z.B. CAN) in Draufsicht und in der
Seitenansicht.
Figur Nr.2 eine 3 HE Baugruppe (1) ohne Modulleiterplatte mit Busstecker (2)
Übergabesteckverbinder (3) Baugruppenstecker (4) und dem Erweiterungsbussteckers (5).
Zusätzlich sind als Beispiel eine Busanpassung mittels der Leitungsbrücken (11) und der
gesteckten Bustreiber-Schaltungen (10) angedeutet. Am Busstecker (2) ist jetzt direkt eines der
Bussysteme (z.B. der ISA96 Bus) verfügbar.
Figur Nr.3 zwei 3 HE Baugruppen (1) mit 6HE Modulleiterplatte (7) zur Anpassung an einen
6HE Bus (z.B. VME Bus) und den Erweiterungsbussteckern (9) in Draufsicht und in der
Frontsicht. In diesem Beispiel sind vier 3HE Baugruppen zu einem gemeinsamen Subsystem
verbunden.
Claims (5)
1. Modulares Baugruppensystem als Prozeßrechner Interface mit freier Busanpassung und
Erweiterungsbus-Schnittstelle. Dieses im folgenden Baugruppe genannte Interface besitzt
das Einfach-Europaformat (160 &khgr; 100 mm) und zum Bussystem einen bis zu 96 poligen
Steckverbinder nach DIN 41 612 Bauform C, im folgenden Busstecker genannt, und ist
dadurch gekennzeichnet,
daß die Signale des Bussteckers (2) 1 zu 1 auf zwei 50 polige MikroSteckverbinder, den
Übergabesteckern (3), geführt werden, wobei 4 Signale des 50 poligen Übergabesteckers
doppelt belegt sind. Die Signale der Baugruppe (1) enden auf einem 50 poligen Mikrosteckverbinder,
dem Baugruppenstecker (4), der in einem Winkel von 90° zum Busstecker am oberen Rand der Baugruppe angeordnet ist. Eine Busanpassung an alle Bussysteme mit DIN 41 612
Stecker erfolgt dadurch, daß mittels einer Modulleiterplatte (6) die Bussignale über die zwei
Übergabestecker (3) aufgenommen und entsprechend angepaßt über den Baugruppenstecker (4)
an die Baugruppe (1) weitergeleitet werden. In umgekehrter Richtung werden die Signale am
Baugruppenstecker (4) aufgenommen, angepaßt und über die zwei Übergabestecker (3) an den
Bus weitergeleitet.
2. Modulares Baugruppensystem mit freier Busanpassung nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß sich mit einer Modulleiterplatte (7), die sich über mehrere vertikal angeordnete Baugruppen
erstreckt, Bussysteme mit mehr als einem 96 poligen DIN 41612 Stecker anpassen lassen (z.B.
6HE VME-Bus). Zur mechanischen Stabilisierung des Systems dienen je drei Befestigungsbohrungen
(8) auf den Baugruppen, die jeweils ein gleichschenkliges Dreieck bilden und zwar
eine Bohrung zwischen den Übergabesteckern (3) und je eine neben dem Baugruppenstecker (4)
und dem Erweiterungsbusstecker (5).
3. Modulares Baugruppensystem nach Schutzanspruch 1 und 2 mit Erweiterungsbus
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels eines vierten 50 poligen MikroSteckverbinders, dem Erweiterungsbusstecker (5), der
in einem Winkel von 90° zum Busstecker (2) am unteren anderen Rand der Baugruppe angeordnet
ist eine Multiprozessor-Schnittstelle gebildet wird, über die Baugruppen mit eigener CPU
ohne Beteiligung des eigentlichen Bussystems Daten austauschen können. Die Erweiterungsbusstecker
(5) mehrerer 3HE Baugruppen werden über die Modulleiterplatte (7) nach Schutzanspruch 2 direkt 1 zu 1 verbunden.
4. Modulares Baugruppensystem nach Schutzanspruch 1 bis 3 mit Erweiterungsbus
dadurch gekennzeichnet,
daß sich auf der Modulleiterplatte (7) zwei zusätzliche 50 polige Erweiterungsbusstecker (9)
zwischen den 3HE Baugruppen befinden, die 1 zu 1 mit den Erweiterungsbussteckern (5)
verbunden sind. Hierdurch lassen sich nebeneinander liegende Baugruppen mit eigener CPU in
einem Kartenträger horizontal zu einem größeren Multiprozessorsubsystem verbinden.
5. Modulares Baugruppensystem mit freier Busanpassung nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß sich eine bestimmte Busanpassung durch das Stecken eines oder mehrerer elektrischer
Schaltkreise (10) und einiger Schaltungsbrücken (11) ohne eine gesonderte Modulleiterplatte
erreichen läßt. Diese Standardanpassung läßt sich vollständig aufheben, so daß die freie
Busanpassung nach Schutzanspruch 1 bis 2 nicht beeinträchtigt wird.
Priority Applications (2)
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Family Applications After (1)
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