DE3612034A1 - Modulares steuersystem mit busline - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein modulares Steuersy­ stem mit Busline gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches modulares Steuersystem mit Busline ist aus den BBC-Nachrichten, Jahrgang 55, 1973, Seite 197 bis 207 (W. Wolfgarten: Procontic - Ein neues System der BBC-Elektronik, D. Kleim, B. Rempt: Der Aufbau des Sy­ stems Procontic) bekannt. Dort wird ein programmierbares Steuersystem für den Einsatz in der Steuerungs- und Überwachungstechnik beschrieben. Die programmierbare Steuerung löst alle für einen Prozeß gleichzeitig ablau­ fenden steuerungsinternen Vorgänge in eine zeitliche Folge von Einzelhandlungen auf. Dadurch ist es möglich, logische Verknüpfungen aller Art zu zentralisieren und in einem Programmträger abzulegen sowie den Datentrans­ port untereinander in ein festes Format zu bringen.

Die eingesetzten Baugruppen teilen sich auf in zur Pro­ zeßperipherie gehörende Ein/Ausgabegeräte, welche die Signalanpassung und die Störungsunterdrückung durchfüh­ ren, und die Zentralteilgeräte (Bus-Verwaltung). Den Datenaustausch übernimmt eine Datenschiene (Busline). Sie ist die parallele Verbindung aller Baugruppenklemmen untereinander und enthält Datenleitungen, Adreßleitungen und Steuerleitungen. Die Signale der Adreßleitungen be­ stimmen die angesprochene Baugruppe (z.B. Eingang, Aus­ gang, Speicher). Die Datenleitungen führen die Informa­ tion von der Zentrale (Bus-Verwaltung) zur Peripherie und umgekehrt. Die Steuerleitungen überwachen den folge­ richtigen Ablauf der Datenübernahme und führen so eine wichtige Kontroll- und Fehlererkennungsaufgabe durch.

Dieses System ist nur mit einigem Aufwand erweiterbar, da die Busline in ihrer Länge dem projektierten Steuer­ system angepaßt ist.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrun­ de, ein modulares Steuersystem mit Busline der eingangs genannten Art anzugeben, das in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Forderungen bei der Projektierung fle­ xibel anpaßbar und ohne großen Aufwand zu einem späteren Zeitpunkt erweiterbar ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß das Steuersystem beliebig anreih­ bar, einfach montier- und kontaktierbar sowie flexibel den unterschiedlichen Erfordernissen anpaßbar ist. Er­ weiterungen können leicht durch einfaches Einstecken zusätzlicher Ein- oder Ausgabeeinheiten ausgeführt wer­ den.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau des modularen Steuersystems mit beliebig anreihbaren Ein- oder Ausgabeeinhei­ ten,

Fig. 2 den Aufbau einer Ein- oder Ausgabeeinheit

Fig. 3 eine alternativ aufgebaute Ein- oder Ausgabe­ einheit.

In Fig. 1 ist der Aufbau des modularen Steuersystems mit beliebig anreihbaren Ein- oder Ausgabeeinheiten darge­ stellt. Es sind z.B. drei analoge oder digitale Ein- oder Ausgabeeinheiten 1 a, b, c (nachfolgend auch "Einheiten" genannt) zu erkennen. Als Zentraleinheit ist eine Bus-Verwaltung 2 vorgesehen. Zur Versorgung des Steuersystems dient ein Netzteil 3. Die Ein- oder Ausga­ beeinheiten 1 a, b, c sind untereinander sowie mit der Bus-Verwaltung 2 über eine Busline verbunden.

Die Busline gliedert sich in mehrere Abschnitte 4 a, b, c. Jeder Busline-Abschnitt 4 a, b, c ist einerseits fest mit einer Ein- oder Ausgabeeinheit verbunden und besitzt andererseits einen Bus-Stecker an seinem offenen Ende. Dieser Bus-Stecker kann entweder in die Bus-Kupplung einer benachbarten Ein- oder Ausgabeeinheit oder in die Bus-Kupplung der Bus-Verwaltung eingesteckt werden. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der fest mit der Einheit 1 a verbundene Bus-Abschnitt 4 a mittels seines Bus-Steckers 5 a in die Bus-Kupplung 7 der Bus-Verwaltung 2 eingesteckt. Der fest mit der Einheit 1 b verbundene Busline-Abschnitt 4 b ist mittels seines Bus-Steckers 5 b in die Bus-Kupplung 6 a der Einheit 1 a eingesteckt. Der fest mit der Einheit 1 c verbundene Busline-Abschnitt 4 c ist mittels seines Bus-Steckers 5 c in die Bus-Kupplung 6 b der Einheit 1 b eingesteckt. Die Bus-Kupplung 6 c der Einheit 1 c bleibt beim Steuersystem des Ausführungsbei­ spiels offen, kann jedoch bei einer Erweiterung des Steuersystems mit dem Busline-Abschnitt einer weiteren angereihten Einheit kontaktiert werden.

Eine fest mit der Bus-Verwaltung 2 verbundene Anschluß­ leitung 8 ist zur Spannungsversorgung mittels ihres Steckers 9 in eine Anschlußkupplung 10 des Netzteils 3 eingesteckt.

Die Einheiten 1 a, b, c, die Bus-Verwaltung 2 sowie das Netzteil 3 sind auf eine Tragschiene 11 mit Hutprofil aufgesteckt. Zur Verdeutlichung des Aufbaus des Steuer­ systems sind in der Darstellung gemäß Fig. 1 jeweils räumliche Abstände zwischen den einzelnen Blöcken vor­ handen, während in Realität die Blöcke ohne Abstände eng aneinandergereiht und gegebenenfalls zusätzlich unter­ einander mechanisch verbunden sind.

Zur zentralen seriellen Daten-Einspeisung in die Bus- Verwaltung 2 ist ein Zweidrahtleiter 12 (oder ein Licht­ wellenleiter) vorgesehen. Über den Zweidrahtleiter 12 können Daten für die Bus-Verwaltung 2 und Daten für die einzelnen Einheiten 1 a, b, c eingespeist werden.

Die periphere Ein- und Ausgabe der Daten erfolgt über steckbare Klemmen 13 a, b, c in den Frontplatten der Ein­ heiten 1 a, b, c. In diese Klemmen 13 a, b, c sind Anschluß­ leitungen 14 a, b, c mittels ihrer Anschlußstecker 15 a, b, c, einsteckbar. Eine die Daten betreffende Zustandsanzeige erfolgt über Leuchtdioden 16 a, b, c in der Frontplatte der Einheiten 1 a, b, c. Alternativ hierzu können die Leucht­ dioden 16 a, b, c den Klemmen 13 a, b, c räumlich zugeordnet oder selbst in den Klemmen 13 a, b, c integriert sein.

In Fig. 2 ist der Aufbau einer einzelnen Ein- oder Aus­ gabeeinheit 1 a dargestellt. Die Einheit 1 a weist einen schmalen, quaderförmigen Körper auf. In die schmale Deckplatte ist die Bus-Kupplung 6 a eingelassen. Neben der Bus-Kupplung 6 a ist der Busline-Abschnitt 4 a aus der Deckplatte geführt. Am freien Ende des Busline-Abschnit­ tes 4 a ist der Bus-Stecker 5 a angeschlossen.

In der schmalen Frontplatte der Einheit 1 a befinden sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 im unteren Teil die steckbaren Klemmen 13 a und im oberen Abschnitt die Leuchtdioden 16 a. In der schmalen Boden­ platte ist ein Prüfstecker 17 a mit Teststiften eingelas­ sen. Alternativ hierzu kann der Prüfstecker 17 a auch in der schmalen Frontplatte angeordnet sein. Über den Prüf­ stecker sind die an den steckbaren Klemmen 13 a abgreif­ baren Signale unabhängig von den angelegten Ein- und Ausgabeeinheiten setzbar. An der Rückenplatte ist eine Schnappvorrichtung 18 zur Montage der Einheit 1 a auf die Tragschiene 11 vorgesehen.

In Fig. 3 ist eine alternativ aufgebaute Ein- oder Aus­ gabeeinheit dargestellt. Bei dieser Variante befindet sich der Prüfstecker 17 a in der Frontplatte. Die Leucht­ dioden 16 a sind parallel zu den Klemmen 13 a angeordnet.

Zentraler Bestandteil des modular aufgebauten Steuersy­ stems ist die Seriell-Parallel-Umsetzung von Daten mit adressierbaren Ein- und Ausgabeeinheiten. Dies wird er­ reicht durch die Schaffung von System-Grundbausteinen, wie Netzversorgung, Bus-Verwaltung, analoge Ein- oder Ausgabe (auch vermischt), digitale Ein- oder Ausgaben. Das zur Netzversorgung dienende getaktete Netzteil 3 stellt dabei die Versorgungsspannung für die Arbeitsbau­ steine zur Verfügung.

Die zentrale Datenzuführung in die Bus-Verwaltung 2 er­ folgt, wie erwähnt, über den Zweidrahtleiter oder Licht­ wellenleiter 12. Nach der Serien-Parallel-Umwandlung der Daten bzw. gleichzeitig hiermit werden diese Daten auf einen langsameren Datenstrom zur besseren Störunterdrük­ kung umgesetzt (in den KHz-Bereich) und über die Busline den angereihten Ein- oder Ausgabeeinheiten zugeführt. Die Ein- und Ausgabeeinheiten sowie das Gesamt-System sind adressierbar.

Durch die Verwendung eines variablen Aufbausystems aus entsprechenden Kunststofftrageelementen wird sowohl die Bildung kleiner als auch großer Steuersystem-Baueinhei­ ten erlaubt. Die elektrische Verbindung der Busline er­ folgt dabei jeweils durch die einzelnen Busline-Ab­ schnitte, wobei geräteintern in jeder Ein- oder Ausgabe­ einheit eine elektrische Verbindung zwischen der als Abzweig für die Einheit dienenden Bus-Kupplung 6 a, b, c.. und dem Bus-Stecker 5 a, b, c... besteht. Die einzelnen Busline-Abschnitte 4 a, b, c... sind vorzugsweise als Flachbandkabel (z.B. mit 34 Polen) ausführbar. Die offe­ ne Bus-Kupplung der letzten Ein- oder Ausgabeeinheit eines Steuersystems ist durch eine geeignete Abdeckung zu verschließen, um einen Schutz vor Feuchtigkeit, Staub und elektromagnetischen Störfeldern zu gewährleisten.

Claims (10)

1. Modulares Steuersystem zur Datenübertagung mit einer Bus-Verwaltung und mehreren adressierbaren Ein- und/oder Ausgabeeinheiten sowie einer Busline, dadurch gekennzeichnet, daß die Busline aus einzelnen Busline- Abschnitten (4 a, b, c) besteht, die einerseits jeweils fest mit einer Ein- oder Ausgabeeinheit (1 a, b, c) verbun­ den sind und andererseits einen Bus-Stecker (5 a, b, c) aufweisen, der in die Bus-Kupplung (6 a, b, c bzw. 7) der benachbarten Ein- oder Ausgabeeinheit (1 a, b, c) bzw. der benachbarten Bus-Verwaltung (2) einsteckbar ist, wobei in jeder Ein- oder Ausgabeeinheit (1 a, b, c) geräteintern elektrische Verbindungen zwischen Bus-Kupplung (6 a, b, c) und Busline-Abschnitt (4 a, b, c) vorgesehen sind.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine serielle Dateneinspeisung in die Bus-Verwaltung (2) über einen Zweidrahtleiter oder Lichtwellenleiter (12) erfolgt.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bus-Verwaltung (2) eine Serien-Paral­ lel-Wandlung der Daten zur Einführung in die Busline durchführt.

4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bus-Verwaltung (2) die eingespeisten Daten auf einen langsameren Datenstrom umsetzt.

5. Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- oder Ausgabeeinheiten (1 a, b, c) in ihren Frontplatten mit steckbaren Klemmen (13 a, b, c) für Anschlußleitungen (14 a, b, c) versehen sind.

6. Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- oder Ausgabeeinheiten (1 a, b, c) mit Leuchtdioden (16 a, b, c) zur Zustandsanzeige der Daten versehen sind.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leuchtdioden (16 a, b, c) in der Front­ platte angeordnet sind.

8. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leuchtdioden (16 a, b, c) den steckbaren Klemmen (13 a, b, c) räumlich zugeordnet sind.

9. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leuchtdioden (16 a, b, c) in den steckba­ ren Klemmen (13 a, b, c) integriert sind.

10. Steuersystem nach einem der vorstehenden An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- oder Ausgabeeinheiten (1 a, b, c) mit Prüfsteckern (17 a) zum unabhängigen Setzen der Signale versehen sind.