DE4013815A1

DE4013815A1 - Programmable control circuit for machinery - contains base unit with number of contact arrangements and coupling assembly facilitating expansion

Info

Publication number: DE4013815A1
Application number: DE19904013815
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Heesemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-30
Filing date: 1990-04-30
Publication date: 1991-10-31
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: DE4013815C2

Abstract

The control circuit for machinery contains at least one operator unit and sensors and actuators connected in groups to decentralised contact arrangements which are connected to the operator unit. A base unit (6) formed from a number of contact arrangements (B') and a coupling assembly (8) contains a number of identical contact arrangements connected via actuators or sensors to individual modules which plug into the contact arrangements. The contact arrangements are connected to a local, intelligent assembly e.g. processor in the coupling assembly which manages data communications between the operator unit and the base unit via a data bus. USE/ADVANTAGE - For switching equipment for machinery. Facilitates addition of sensors and actuators without complex installation procedures or wiring.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für Maschinen mit wenigstens einer Bedieneinheit und einer Mehrzahl von Sensoren und Aktoren, die gruppenweise an dezentrale Kontaktanordnungen angeschlossen sind, die ihrerseits mit der Bedieneinheit verbunden sind.The invention relates to a control circuit for machines with at least one control unit and a plurality of sensors and actuators in groups on decentralized contact arrangements are connected, which in turn are connected to the control unit are connected.

Bisherige Steuerungssysteme für Maschinen sind in neuerer Technik speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS). Diese bestehen im einfachsten Fall aus einer Stromversorgung, einem Rechner (CPU) und einer Eingangs- und Ausgangsebene für die Verbindung zu Schaltgeräten für die Maschinensteuerung. Diese Geräteteile können zu einer Einheit zusammengefaßt sein. Die einzelnen Kanäle der Ein- und Ausgangsebene werden vorzugsweise zu bestimmten Gruppen zusammengefaßt, z. B. zweiunddreißig Eingangs- oder Ausgangskanäle. Da die Aktoren und Sensoren an vorgegebenen Stellen der Maschine angebracht sein müssen, ergibt sich die Notwendigkeit von vielen langen Leitungen, wenn die Schaltgeräte in konventioneller Schaltschranktechnik zentral im Schaltschrank untergebracht werden.Previous control systems for machines are in newer technology programmable logic controllers (PLC). These consist in simplest case from a power supply, a computer (CPU) and an entrance and exit level for the connection to Switchgear for machine control. These device parts can be combined into one unit. The individual channels the entrance and exit levels are preferably determined Groups summarized, e.g. B. thirty-two input or Output channels. Because the actuators and sensors at predetermined Points of the machine must be attached Need of many long lines when switching devices in conventional control cabinet technology centrally in the control cabinet be accommodated.

Es ist auch bekannt, Schaltgeräte dezentral in der Nähe der Sensoren und Aktoren der Maschine unterzubringen und diese Schaltgeräte mit ebenfalls dezentralen Steuerungsein richtungen zu steuern. Der Anschluß der Sensoren und Aktoren erfolgt über Klemmen von Verbindungsbausteinen. Die dezentralen Steuerungseinrichtungen sind über eine serielle Datenlei tung mit dem zentralen Rechner verbunden. Bei den dezen tralen Steuerungsgeräten werden dabei eine bestimmte Anzahl von Ein- und Ausgangskanälen zusammengefaßt, so daß sich die Anzahl der Verbindungsleitungen zum Schaltschrank deutlich verringert, für jede lokale Aufgabenstellung jedoch ist eine neue günstige Kombination von Eingängen und Ausgängen erforderlich.It is also known to be located near the switchgear To accommodate sensors and actuators of the machine and these switchgear with decentralized control to control directions. The connection of the sensors and actuators takes place via terminals of connection modules. The decentralized Control devices are via a serial data line device connected to the central computer. In the decade Central control devices become a specific one Number of input and output channels combined so that the number of connecting lines to the control cabinet clearly reduced, but there is a new one for each local task Favorable combination of inputs and outputs required.

Bei den bekannten Systemen erfordert das Hinzufügen von Aktoren und/oder Sensoren eine tiefgreifende Änderung des Steuerungssys tems, da bei einem zentralen Steuerungssystem eine eigene zu sätzliche Leitung gelegt werden und das auf dieser Leitung über tragene System auswertbar gemacht werden muß und beim dezentralen System ebenfalls ein ggfs. nicht unerheblicher Verdrahtungsauf wand zur dezentralen Steuerungseinrichtung, eine Änderung übli cherweise als Steckerleisten ausgebildeter Kontaktanordnungen sowie eine geänderte Zuordnung der von der dezentralen Steu erungseinrichtung an den zentralen Rechner übertragenen Signale erforderlich ist.The known systems require the addition of actuators and / or sensors a profound change in the control system tems, because with a central control system it has its own additional line can be placed on this line carried system must be made evaluable and decentralized System also a possibly not insignificant wiring on wall to the decentralized control device, a change übli usually designed as connector strips contact arrangements as well as a changed assignment of the decentralized tax signals transmitted to the central computer is required.

Ausgehend von einer sich hieraus ergebenden Problemstellung ist die erfindungsgemäße Steuerschaltung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Mehrzahl von Kontaktanord nungen zusammen mit einem Koppelbaustein eine Grundeinheit ge bildet ist, daß eine Mehrzahl von Kontaktanordnungen der Grund einheit gleich aufgebaut ist und mit einem Aktor oder Sensor über ein dem Aktor oder Sensor zugeordnetes, auf eine Kontaktanordnung aufsteckbares Einzelmodul verbunden ist und daß die Kontaktanord nungen mit einem lokalen, intelligenten Bauelement in dem Koppelbaustein verbunden sind, das eine Datenübertragung zwi schen der Bedieneinheit und dem Grundbaustein über einen Datenbus organisiert.Starting from a problem that arises from this the inventive control circuit of the type mentioned characterized in that from a plurality of contact arrangement a basic unit together with a coupling module forms is that a plurality of contact arrangements are the reason unit is constructed identically and with an actuator or sensor one assigned to the actuator or sensor, on a contact arrangement plug-in single module is connected and that the contact arrangement with a local, intelligent component in the Coupling block are connected, the data transmission between the control unit and the basic module via one Data bus organized.

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ist dezentral ausgebildet, wobei sich in der Maschine dezentrale Grundeinheiten befinden, die jeweils aus einem Koppelbaustein und einer Anzahl von Einzel module tragenden Kontaktanordnungen bestehen, wobei die Anzahl der Einzelmodule der Anzahl der in dem zugeordneten Teil der Maschine vorhandenen Aktoren und/oder Sensoren entspricht. Die Einzelmodule leiten die sich aus den Aktoren und/oder Sensoren ergebenden Signale an den Koppelbaustein weiter, der mit einem lokalen intelligenten Bauelement für die Übertragung zu dem Bedienterminal bzw. dessen Rechner, vorzugsweise über einen seriellen Datenbus, sorgt.The control circuit according to the invention is decentralized, where there are decentralized basic units in the machine, each consisting of a coupling module and a number of individual module-bearing contact arrangements exist, the number of the individual modules the number of in the assigned part of the Machine corresponds to existing actuators and / or sensors. The Individual modules are derived from the actuators and / or sensors resulting signals to the coupling module, which with a local intelligent device for transmission to the Operating terminal or its computer, preferably via a serial data bus.

Die in den Einzelmodulen enthaltene Verschaltung sorgt für eine einheitliche Belegung der Kontakte der Einzelmodule, so daß die vorzugsweise durch Steckerleisten gebildeten Kontaktanordnungen der Grundeinheit alle oder gruppenweise gleich aufgebaut sein können. Die Anzahl der Kontaktanordnungen der Grundeinheit richtet sich nach der Anzahl der angeschlossenen Aktoren und Sensoren. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß auch die Grundeinheit modular aufgebaut sein kann, d. h. daß zusätzliche Kontaktanordnungen ohne weiteres ansteckbar mit den übrigen Kontaktanordnungen und dem Koppelbaustein verbindbar sein können.The interconnection contained in the individual modules ensures a uniform assignment of the contacts of the individual modules, so that the contact arrangements preferably formed by connector strips the basic unit can be constructed all or the same in groups can. The number of base unit contacts depends on the number of connected actuators and Sensors. It is readily apparent that the Basic unit can be modular, d. H. that additional Contact arrangements easily plugged into the rest Contact arrangements and the coupling module can be connectable.

Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform die Einzelmodule Schnellverbindungsmittel zur Verbindung mit den Kontaktanord nungen aufweisen, können sie - unabhängig von der Art des angeschlossenen Aktors bzw. Sensors - ohne besondere Überlegung mit einer Kontaktanordnung verbunden werden. Für verschiedene Aktoren bzw. Sensoren ist daher nicht eine fachmännische Installation erforderlich, da die Aktoren oder Sensoren nur auf die Kontaktleisten aufgesteckt werden müssen. Die Kontaktanord nungen können alle gleich oder zumindest in Gruppen gleich aufgebaut sein.If in a preferred embodiment the individual modules Quick connection means for connection to the contact arrangement can have - regardless of the type of connected actuator or sensor - without special consideration to be connected to a contact arrangement. For different ones Actuators or sensors are therefore not professional Installation required because the actuators or sensors are only on the contact strips must be attached. The contact arrangement All can be the same or at least the same in groups be constructed.

In einer bevorzugten Ausführungsform bilden die Kontaktleisten über spezielle, dafür vorgesehene Kontake einen lokalen Datenbus. In diesem Fall weisen die einzelnen Module zweckmäßigerweise ein eigenes intelligentes Bauelement auf, das die Schnittstelle zu dem lokalen Datenbus bildet. In a preferred embodiment, the contact strips form a local data bus via special, dedicated contacts. In this case, the individual modules expediently have a own intelligent component that interfaces to the local data bus.

Die Erfindung soll mit weiteren bevorzugten Ausführungsformen anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended with further preferred embodiments based on an embodiment shown in the drawing are explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bedien terminals mit einem zentralen Rechner sowie dezentrale Steuerungseinheiten in einer Maschine, Fig. 1 is a schematic representation of a control terminal, to a central computer and distributed control units in a machine

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf eine Grundeinheit, be stehend aus einem Koppelbaustein und neun Einzel modulen, Fig. 2 is a view from below of a base unit, be detached from a switching module and nine individual modules,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Einzelmoduls. Fig. 3 is a side view of a single module.

In Fig. 1 ist schematisch ein Bedienterminal 1 mit einer Tastatur 2 und einem Monitor 3 dargestellt. An das Bedienterminal 1 ist ein Rechner 4 angeschlossen. Bedienterminal 1 und Rechner 4 weisen jeweils eine Schnittstelle zu einem seriellen Datenbus 5 auf, der eine Datenverbindung zu dezentralen Grundeinheiten 6 in einer Maschine 7 herstellt. An die Grundeinheiten 6 sind (nicht dargestellte) Aktoren und/oder Sensoren angeschlossen, von denen die Sensoren Einstell- oder Zustandsdaten der Maschine feststel len und die Aktoren diese Einstell- oder Zustandsdaten der Maschine verändern können.In Fig. 1, a control terminal 1 with a keyboard 2 and a monitor 3 is shown schematically. A computer 4 is connected to the operator terminal 1 . Operating terminal 1 and computer 4 each have an interface to a serial data bus 5 , which establishes a data connection to decentralized basic units 6 in a machine 7 . Actuators and / or sensors (not shown) are connected to the base units 6 , of which the sensors determine setting or status data of the machine and the actuators can change these setting or status data of the machine.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Grundeinheit 6 in einer Ansicht von oben, also auf die Haupt-Kontaktseite der Grundeinheit 6. Fig. 2 shows the structure of a basic unit 6 in a view from above, so the main-contact side of the base unit 6.

Die Grundeinheit 6 besteht aus einem Koppelbaustein 8 sowie im dargestellten Ausführungsbeispiel aus neun Steckerleisten 8′ als Kontaktanordnungen. Der Koppelbaustein 8 stellt eine Verbindung zu dem seriellen Datenbus 5 über Eingangsklemmen 10 und Ausgangsklemmen 11 her. The basic unit 6 consists of a coupling module 8 and, in the exemplary embodiment shown, of nine plug strips 8 'as contact arrangements. The coupling module 8 establishes a connection to the serial data bus 5 via input terminals 10 and output terminals 11 .

Ferner weist der Koppelbaustein 8 Spannungsversorgungsklemmen 12, 13 für 24 V bzw. 5 V auf.Furthermore, the coupling module 8 has voltage supply terminals 12 , 13 for 24 V and 5 V, respectively.

Einzelmodule 9 sind steckbar mit angedeuteten Arretierungsnasen 14 mit der Grundeinheit 8 verbunden und weisen an ihren Unter seiten Kontakte 15 auf. Die Kontaktbelegung ist für jedes Ein zelmodul 9 gleich, wobei die mit den Sensoren verbundenen Ein zelmodule 9 belegte Eingangsklemmen für den Datenbus 5 und die mit den Aktoren verbundenen Einzelmodule 9 Ausgangsklemmen für den Datenbus 5 aufweisen.Individual modules 9 are plugged in with indicated locking lugs 14 connected to the base unit 8 and have contacts 15 on their undersides. The pin assignment is for each zelmodul A 9 is the same, the connected to the sensors A zelmodule 9 occupied the input terminals for the data bus 5 and associated with the actuators individual modules 9 output terminals for the data bus 5 have.

Fig. 3 verdeutlicht einen beispielhaften Aufbau eines Einzel moduls 9. Es besteht aus einem Gehäuse mit zwei nach unten ragenden Rastnasen 16, mit denen das Einzelmodul 9 steckbar arretierbar ist. Durch die Arretierung kontaktieren die Kontakte 15 mit entsprechenden Kontaktklemmen der Steckerleisten 8′. Fig. 3 illustrates an exemplary structure of a single module 9th It consists of a housing with two downwardly projecting locking lugs 16 , with which the individual module 9 can be locked in place. By locking the contacts 15 contact with corresponding contact terminals of the connector strips 8 '.

Mit den Kontakten 15 ist eine Vorschaltung des Einzelmoduls 9, beispielsweise eine Schaltelektronik, verbunden. Auf der Oberseite des Gehäuses angeordnete Klemmen 18 dienen zur Verbindung des zugeordneten Aktors oder Sensors mit dem Einzel modul 9. Die Vorschaltung 17 kann in einfachen Fällen eine bloße Signalverteilung auf die Kontakte 15 bewirken, in anderen Fällen auch Bauelemente, wie Schwellwertschalter, oder auch Prozessoren o. ä. beinhalten.A series circuit of the individual module 9 , for example switching electronics, is connected to the contacts 15 . Terminals 18 arranged on the top of the housing serve to connect the assigned actuator or sensor to the individual module 9 . In simple cases, the ballast 17 can effect a mere signal distribution on the contacts 15 , in other cases also contain components such as threshold switches or processors or the like.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Aufbau einer dezentra len Steuerung mit Hilfe der Einzelmodule 9 und der Grundeinheiten 6 für verschiedene Maschinen 7 in vielfältigster Form möglich ist, ohne daß hierfür Änderungen des Koppelbausteins 8 und der Einzelmodule 9 erforderlich wären. Zum Einsatz können dabei Ein zelmodule 9 kommen, die Analogklemmen, Zählerklemmen o. ä. auf weisen. Darüberhinaus können die Einzelmodule 9 Eingangs- und Ausgangs- sowie Stromversorgungskontakte, ggfs. für verschiedene Spannungen, aufweisen. Darüberhinaus können die Einzel module 9 mit Statusleitungen für Fehlererkennung o. ä. versehen sein und untereinander über ausgewählte Kontakte 15 einen lokalen Datenbus bilden. Die Vorschaltung 17 belegt einheitlich, bestimmte Kontakte 15 mit Eingangs- bzw. Ausgangssignalen der Sensoren bzw. Aktoren, so daß die zugehörigen Kontaktklemmen der Steckerleisten 8′ mit entsprechenden Anschlüssen des lokalen intelligenten Bauelementes im Koppelbaustein 8 vorverdrahtet sein können. Das lokale intelligente Bauelement kann ein Prozessor, ein ASIC-Baustein o. ä. sowie eine Kombination solcher Elemente sein.It is readily apparent that the construction of a decentralized control using the individual modules 9 and the basic units 6 for various machines 7 is possible in a wide variety of forms without changes to the coupling module 8 and the individual modules 9 being necessary for this. A single module 9 can be used which has analog terminals, meter terminals or the like. In addition, the individual modules 9 can have input and output contacts as well as power supply contacts, possibly for different voltages. In addition, the individual modules 9 can be provided with status lines for error detection or the like and can form a local data bus with one another via selected contacts 15 . The ballast 17 uniformly, certain contacts 15 with input or output signals from the sensors or actuators, so that the associated contact terminals of the connector strips 8 'can be pre-wired to corresponding connections of the local intelligent component in the coupling module 8 . The local intelligent component can be a processor, an ASIC component or the like and a combination of such elements.

Die Klemmen 18 der Einzelmodule 9 mit LEDs zur Statusanzeige versehen sein, so daß an der dezentralen Steuerung der jeweilige Status des zugehörigen Sensors/Aktors erkennbar ist. Ferner ist es möglich, die verschiedenen Klemmenarten zu markieren, um im Servicefall erkennen zu können, welcher Art das eingesetzte Einzelmodul 8 ist und ob die betreffenden Klemmen Analog- Zählerklemmen usw. sind.The terminals 18 of the individual modules 9 are provided with LEDs for status display so that the respective status of the associated sensor / actuator can be recognized on the decentralized control. Furthermore, it is possible to mark the different types of terminals in order to be able to recognize when servicing, what type the individual module 8 is and whether the relevant terminals are analog counter terminals etc.

Claims

1. Control circuit for machines ( 7 ) with at least one control unit ( 1 ) and a plurality of sensors and actuators, which are connected in groups to decentralized contact arrangements ( 8 '), which in turn are connected to the control unit ( 1 ), characterized in that that from a plurality of contact arrangements ( 8 ') together with a coupling module ( 8 ) a basic unit ( 6 ) is formed, that a plurality of contact arrangements ( 8 ') of the basic unit ( 6 ) is constructed identically and with an actuator or sensor via a the actuator or sensor assigned to a contact arrangement ( 8 ') pluggable individual module ( 9 ) is connected and that the contact arrangements ( 8 ') are connected to a local, intelligent component in the coupling module ( 8 ) which enables data transmission between the operating unit ( 1 ) and the basic module ( 6 ) organized via a data bus ( 5 ).

2. Control circuit according to claim 1, characterized in that the individual modules ( 9 ) quick connection means ( 14 , 16 ) for connection to the contact arrangements ( 8 ') of the basic unit ( 6 ).

3. Control circuit according to claim 2, characterized in that the mechanical quick connection means ( 14 , 16 ) are formed by latching means.

4. Control circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the individual modules ( 9 ) of a basic unit ( 6 ) are interconnected by a local data bus.

5. Control circuit according to claim 4, characterized in that the local data bus is formed via the connector strip.

6. Control circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the data bus between the control unit ( 1 ) and the base unit ( 6 ) is a serial data bus ( 5 ).

7. Control circuit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the individual modules ( 9 ) are connected to a display element for optical status display.

8. Control circuit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the individual modules ( 9 ) contain a circuit suitable for connecting the actuators or sensors to the coupling module ( 8 ).