DE4106601C2 - Verbindungssystem für Kabel in eigensicheren Industrie-Schalttafeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem für Kabel in eigensicheren Industrie-Schalttafeln.

Eigensichere Industrieschalttafeln dienen dazu, von verschie­ denen Sensoren kommende Kabel mit eigensicheren Modulen zu verbinden, die wiederum mit beispielsweise einer Prozessor­ einheit in Verbindung stehen.

Hierfür weisen die Industrieschalttafeln in der Regel einen Eingangsklemmenblock auf, an dem Leiter, die von verschiede­ nen, in einer Steueranlage für industrielle Prozesse verteil­ ten Sensoren kommen, angebracht sind. Solche Sensoren sind beispielsweise Temperatursensoren oder Näherungssensoren.

Der Eingangsklemmenblock ist auf einer Leiterplatte angeordnet und steht über Leiterbahnen mit den Eingängen von eigensiche­ ren Modulen in Verbindung. Die Ausgänge der eigensicheren Module stehen über Leiterbahnen mit beispielsweise einer Prozessoreinheit in Verbindung.

Es ist wichtig, daß die von den Sensoren kommenden Kabel in einer geordneten Reihenfolge mit der Prozessoreinheit ver­ bunden werden können.

Bei einer großen Anzahl von Sensoren kann es vor dem Eingangs- Klemmenblock zu einem erheblichen Kabelwirrwarr kommen, ins­ besondere dann, wenn immer wieder neue Sensoren angeschlossen werden. Dieses Kabelwirrwarr erschwert den Anschluß in einer geordneten Reihenfolge erheblich. Es ist sehr schwierig, ein falsch angeschlossenes Kabel aufzuspüren und richtig anzu­ schließen. Hierzu ist es in der Regel erforderlich, alle bisher angeschlossenen Kabel zu entfernen, zu entwirren und in einer geordneten Reihenfolge neu anzuschließen. Dies ist jedoch sehr arbeitsaufwendig.

Die EP-A-02 82 447 beschreibt eine elektrische Schalteinheit, bei der Schaltgeräte über Leitungen mit nebeneinanderliegenden Kontaktelementen verbunden sind, wobei jedes Kontaktelement zwei steckbare Anschlußstellen für je einen Leiter aufweist und die Leiter steckbare Überbrückungsleitungen sind, die je zwei der Kontaktelemente miteinander verbinden.

Bei dieser elektrischen Schalteinheit, die eine Matrixstruk­ tur verwendet, ist jedoch die Anzahl der anschließbaren Ein­ richtungen durch die Matrix selbst beschränkt und kann nicht erweitert werden. Es ist nicht möglich, Kabel von verschiede­ nen Sensoren, die von verschiedenen Stellen kommen, an dem Verbindungssystem anzubringen, um sie in eine geordnete Rei­ henfolge zu bringen, da, für den Fall, daß Kabel angeschlossen werden, nicht ermittelt werden kann, von welchem Sensor diese kommen.

In dem DE-GM 68 00 890 ist eine Verteilereinrichtung mit einer Leiterplatte beschrieben, auf die Verbindungsbrücken aufge­ steckt werden können, die unterschiedliche Leiter auf der Leiterplatte miteinander verbinden können. Auch mit dieser Verteilereinheit ist es nicht möglich, Kabel in einer ungeord­ neten Reihenfolge anzuschließen und so zu sortieren, daß am Ausgang des Verbindungssystems eine geordnete Reihenfolge besteht, so daß eine Prozessoreinheit angeschlossen werden kann.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv ein­ fachen Mitteln ein Verbindungssystem für Kabel in eigensi­ cheren Industrieschalttafeln zu schaffen, das es ermöglicht, mit wenig Aufwand in einer ungeordneten Reihe angeschlossene Kabel in einer geeigneten Reihenfolge mit einer Prozessorein­ heit zu verbinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verbindungssystem gelöst, das
einen an der Plattenkante einer Leiterplatte angeordneten Eingangs-Klemmenblock, an dem Leiter, die von verschiedenen, in einer Steueranlage für industrielle Prozesse verteilten Sensoren kommen, angebracht sind,
auf der Leiterplatte angeordnete eigensichere Module, die jeweils für einen speziellen Schutz vorgesehen sind und deren Eingänge über Leiterbahnen auf der Leiterplatte mit dem Ein­ gangs-Klemmenblock verbunden sind, und
mehrere Verbindungsmodule umfaßt, die mit der Leiterplatte in wenigstens zwei in Ausrichtung zueinander liegenden Reihen durch Stifte so verbunden sind, daß sie eine Schaltkreiskon­ tinuität mit verschiedenen Leiterbahnen auf der Leiterplatte sicherstellen, und die mit den Ausgängen der eigensicheren Module über Leiterbahnen verbunden sind,
wobei durch eine geeignete Verknüpfung der Reihen der Ver­ bindungsmodule die Umwandlung der ungleichartigen Signale der Sensoren in eine geordnete Reihenfolge möglich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem ist es möglich, Kabel von Sensoren in einer ungeordneten Reihenfolge anzu­ schließen. Die geordnete Reihenfolge kann auf einfache Weise durch eine geeignete Verknüpfung der Reihen der Verbindungs­ module geschaffen werden. Es ist möglich, bestimmte Sensoren mit einem einzigen Ausgang zu verbinden. Darüberhinaus können fehlerhafte Leiter bzw. Sensoren schnell herausgefunden wer­ den.

Vorteilhafterweise sind die Verbindungsmodule vom Kreuzver­ drahtungstyp und ihre Anzahl kann abhängig von den Funktionen ausreichend erhöht werden, die sich aus der Anlage ergeben, mit der sie verbunden sind.

Zweckmäßigerweise sind die Verbindungsmodule vom Kreuzver­ drahtungstyp mit der Leiterplatte durch Nietung oder Ultra­ schallschweißen verbunden.

Vorzugsweise weisen die Verbindungsmodule jeweils wenigstens eine Verbindung für einen Leiter auf.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verbindungssystems sind die Leiter über einen mit den eigensicheren Modulen ver­ bundenen Ausgangsklemmenblock mit der zentralen Verarbeitungs­ einheit verbunden werden, der auf der Leiterplatte vorgesehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich­ nung näher erläutert, die ein Verbindungssystem für Kabel in einer eigensicheren Industrieschalttafel zeigt.

Auf einer Montageplatte 1 für eine elektrische Schalttafel ist eine Leiterplatte 2 angeordnet. Ein an der Kante der Leiter­ platte 2 angeordneter Eingangsklemmenblock 3 ist für die Aufnahme von außen kommender Leiter auf der genannten Leiter­ platte 2 befestigt. Die Eingänge von eigensicheren Schaltungs­ modulen 4, die jeweils einem bestimmten Typ eines Sensors entsprechen, der mit ihnen verbunden ist, sind mit dem Ein­ gangsklemmenblock 3 durch Leiterbahnen auf der Leiterplatte 2 verbunden. Die Ausgänge der Module 4 sind durch Leiterbahnen auf der Leiterplatte 2 mit einer Anzahl von Verbindungsmodu­ len 5 des Kreuzverdrahtungstyps verbunden, durch die die mit den Modulen 4 verbundenen Leiter zur Verbindung mit einer zen­ tralen Prozeßsteuereinheit verdrahtet werden können, wobei die Verbindung über einen Ausgangsklemmenblock 6 erfolgt. Der letztere kann mit Hilfe eines Schnappverbinders befestigt sein.

Die Verbindungsmodule 5 vom Kreuzverdrahtungstyp sind auf der Leiterplatte 2 in zwei zueinander ausgerichteten Anordnungen vorgesehen, so daß es möglich ist, eine gleichartige und methodische Verbindung in Form einer geordneten Reihenfolge von Schaltkreisfunktionen an den Ausgang zu bringen.

Die Verbindungsmodule 5 sind mit Hilfe von Stiften mit der Leiterplatte 2 so verbunden, daß gesichert ist, daß der Schaltkreis kontinuierlich mit den verschiedenen Leiterbahnen auf der Leiterplatte 2 so verbunden ist, wie eine integrierte Komponente üblicherweise mit einer Leiterplatte verbunden ist. Die exakte Verbindung wird bei den Verbindungsmodulen 5 vom Kreuzverdrahtungstyp mittels Klingen sichergestellt, die in ihnen vorgesehen sind und in den Leiter jedes Kabels ein­ schneiden, nachdem die Isolationsschicht des Leiters durch­ drungen wurde. Wenn ein Leiter in der Aussparung im oberen Teil des Verbindungsmoduls 5 mit Hilfe eines geeigneten Werk­ zeugs befestigt wird, schneiden einige Klingen der Verbin­ dungsmodule 5 so weit in die Isolation des Leiters ein, bis sie den Leiterkern erreichen.

Die Klingen stellen eine dauernde Schaltungsverbindung mit den Stiften her, die sich unter dem Verbindungsmodul 5 befinden. Wenn die Verbindungsmodule 5 mit mehreren Aussparungen ver­ sehen sind, können sie mehrpolige Verbindungsmodule bilden.

Dadurch, daß mehrere Verbindungsmodule 5 auf der Leiter­ platte 2 aufgeschweißt sind, kann eine geordnete Reihenfolge von Signalen und entsprechenden Funktionen an dem Klemmenblock 6 erreicht werden, auch wenn eine nichtgeordnete Reihenfolge von Signalen an der Ausgangsseite des Schaltmoduls 4 vorhanden ist, indem für jedes Schaltmodul 4 eine optimale Neuordnung der Ausgangsverbindungen erfolgt.

Die Verbindungsmodule 5 ermöglichen es, die Reihenfolge von Signalen und Funktionen für einen zentralen Prozessor an den Eingang des zentralen Prozessors anzupassen, wenn die notwen­ digen Veränderungen bei den Verbindungen am Ausgang vorgenom­ men werden, auch wenn alle Leiter, die von den verschiedenen Sensoren kommen, die in der industriellen Anlage verteilt sind, mit dem Klemmenblock 3 in einer ungeordneten Weise verbunden sind.

Durch die Verbindungsmodule 5 können die Leiter dann entspre­ chend einer gleichartigen Signal- oder Funktionstypologie angeordnet werden, obwohl die Leiter am Eingangsklemmenblock 3 in einer nicht vollkommen gleichartigen Weise angeordnet sind, so daß sie danach durch den Ausgangsklemmenblock 6 zu dem zentralen Prozessor geführt werden können. Dieses ist möglich, weil die Verbindung sehr einfach und schnell ist.

Verbindungsmodule vom Kreuzverdrahtungstyp wurden bisher in der Fernmelde- und Vermittlungstechnik verwendet.

Wenn zum Beispiel mehrere Leiter, die mit Temperatur- oder Drucksensoren und dergleichen verbunden sind, an den Klemmen­ block 3 angeschlossen werden, werden die Leiter durch die Ver­ bindungsmodule 5 in einer geordneten Reihenfolge angeordnet und sind dann am Ausgangsklemmenblock 6 so geordnet, wie es für den Eingang des zentralen Prozessors erforderlich ist.

Die gesamte Montageplatte 1 und die entsprechenden Komponenten werden dann entweder in einen Schaltschrank eingebaut, der außerdem mehrere verschiedene Montageplatten 1 enthalten kann, oder direkt in den Steuer- und Schaltschrank der Anlage, die einen Schutz erhalten soll oder in einen benachbarten Schalt­ schrank, wenn es räumlich nicht anders möglich ist.

Die Kreuzverdrahtungs-Verbindung kann auch zwischen Modulen ausgeführt werden, die zu verschiedenen Montageplatten 1 gehören.

Es ist also möglich, bei Verwendung der beschriebenen Montage­ platte 1, die die Verbindungsmodule 5 enthält, die Art der Verbindungen der eigensicheren Systeme, die in industriellen Anlagen vorhanden sind, zu vereinfachen und die Verbindungen sehr viel schneller, zuverlässiger und vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt vorteilhafter zu machen.

Claims (5)

1. Verbindungssystem für Kabel in eigensicheren Industrie­ schalttafeln, mit

• - einem an der Plattenkante einer Leiterplatte angeordneten Eingangsklemmenblock (3), an dem Leiter, die von ver­ schiedenen, in einer Steueranlage für industrielle Pro­ zesse verteilten Sensoren kommen, angebracht sind,
• - auf der Leiterplatte (2) angeordneten eigensichere Modu­ len (4), die jeweils für einen speziellen Schutz vorgese­ hen sind und deren Eingänge über Leiterbahnen auf der Leiterplatte (2) mit dem Eingangsklemmenblock (3) ver­ bunden sind, und
• - mehreren Verbindungsmodulen (5), die mit der Leiterplatte (2) in wenigstens zwei in Ausrichtung zueinander liegen­ den Reihen durch Stifte so verbunden sind, daß sie eine Schaltkreiskontinuität mit verschiedenen Leiterbahnen auf der Leiterplatte (2) sicherstellen, und die mit den Aus­ gängen der eigensicheren Module (4) über Leiterbahnen verbunden sind, wobei durch eine geeignete Verknüpfung der Reihen der Verbindungsmodule (5) die Umwandlung der ungleichartigen Signale der Sensoren in eine geordnete Reihenfolge mög­ lich ist.

2. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsmodule (5) vom Kreuzverdrahtungstyp sind und ihre Menge abhängig von den Funktionen ausreichend erhöht werden kann, die sich aus der Anlage ergeben, mit der sie verbunden sind.

3. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsmodule (5) vom Kreuzverdrahtungstyp mit der Leiterplatte (2) durch Nietung oder Ultraschallschweißen verbunden sind.

4. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsmodule (5) je wenigstens eine Verbindung für einen Leiter aufweisen.

5. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leiter über einen mit den eigensicheren Modulen (5) verbundenen Ausgangsklemmenblock (6) mit einer zentralen Prozessoreinheit verbunden werden kann, der auf der Leiterplatte (2) vorgesehen ist.