DE4323440A1 - Elektronisches Gerät, insbesondere Automatisierungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Gerät, insbesondere ein Automatisierungsgerät, nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 37 15 234 ist eine Einrichtung zum Anschluß von externen Leitungen an ein Grundgerät bekannt. Das Grundgerät ist durch elektronische Baugruppen realisiert, die in Baugruppenträgern angeordnet sind. Die Anschluß­ einrichtung besteht aus einem Gehäuse, das an einer seiner Innenseiten mit Schraubanschlußverbindungen versehen ist. Diese Schraubanschlußverbindungen sind mit Kontakt­ elementen auf der Außenseite des Gehäuses verbunden, die zu einem Frontstecker auf einer elektronischen Baugruppe des Grundgeräts korrespondieren. Die externen Leitungen sind zu einem Kabel gebündelt, dem Gehäuse zugeführt und einzeln in den Schraubanschlußverbindungen kontaktiert. Das Anschließen der externen Leitungen und zusätzlich erforderlicher Potentialleitungen ist sehr zeitaufwendig, benötigt an der Frontseite der elektronischen Baugruppe viel Platz und ist eine große Fehlerquelle, da aufgrund der engen Verhältnisse im Bereich der Frontplatte des Grundgeräts Verdrahtungsfehler durch Verwechslung der Schraubanschlußverbindungen auftreten können.

Um einen einfachen und fehlersichereren Anschluß zu er­ möglichen, wird in der deutschen Patentanmeldung P 43 16 291.6 vorgeschlagen, das Grundgerät und die Ein­ richtung zum Anschluß externer Leitungen durch Mittel zur Signalübertragung miteinander zu koppeln und sie so zu gestalten, daß sie räumlich unabhängig voneinander aufstellbar sind. Dadurch wird erreicht, daß am Grundgerät lediglich der zur Anordnung von Mitteln zur Signalübertra­ gung erforderliche Platz benötigt wird, der, insbesondere wenn viele externe Leitungen anzuschließen sind, erheblich geringer ist als der Platzbedarf für die Anschlußstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektroni­ sches Gerät, insbesondere ein Automatisierungsgerät, mit einem Grundgerät und mindestens einer Einrichtung zum Anschluß externer Leitungen zu schaffen, das bezüglich der Zahl der Anschlußstellen variabel und darüber hinaus reparaturfreundlich ausgestaltet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das neue elektronische Gerät der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale auf. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das elektronische Gerät auf einfache Weise an die jeweiligen Anforderungen bezüglich der Zahl von Anschlußstellen anpaßbar ist. Der Klemmblock wird mit so vielen Klemmodulen ausgerüstet, wie Anschlußstellen benötigt werden. Die Kopplung zwischen dem Grundgerät und der Einrichtung zum Anschluß externer Leitungen kann vorteilhaft mit vorkonfektionierten Kabeln, z. B. Flachbandsteckleitungen, realisiert werden. Auf diese Art kann mit einer elektronischen Baugruppe des Baugruppenträgers eine hohe Anzahl von Kanälen bedient werden. Da die Einrichtung zum Anschluß externer Leitungen räumlich unabhängig vom Grundgerät in der Nähe der anzu­ schließenden Sensoren oder Aktoren aufgestellt werden kann, werden nur kurze externe Leitungen benötigt und somit der Verdrahtungsaufwand verringert. Da zwischen Grundgerät und Anschlußeinrichtung lediglich logische Signale übertragen werden müssen, sinkt die Verlust­ leistung auf den nun kürzeren externen Leitungen sowie die Störanfälligkeit der eventuell auf den externen Lei­ tungen vorhandenen Analogsignale. Aufgrund des größeren Platzangebots in der Anschlußeinrichtung können auch raumintensivere, aber leichter zu handhabende Anschluß­ techniken, wie z. B. die schraubenlose Federkraftklemme, verwendet werden. Zudem wird die Anschlußeinrichtung über­ sichtlicher und eine Fehlverdrahtung weniger wahrschein­ lich, da für jeden Aktor-/Sensoranschluß eine Anschluß­ stelle vorhanden ist. Am Grundgerät ist keine Rangierung der Potentiale und Signale erforderlich, da diese voll­ ständig an der Anschlußeinrichtung ausgeführt wird. Weiterhin erlaubt die Einrichtung einen feinmodularen Aufbau, bei dem je Anschlußstelle ein Klemmodul und ein Umsetzmodul zur wahlweisen Beschaltung der externen Leitung vorgesehen werden kann. Ein- und Ausgabemodule sind dadurch beliebig mischbar. Dies wirkt sich vorteil­ haft auf die Projektierung, Montage, Fehlerbeseitigung oder Erweiterung des elektronischen Geräts aus. Ein Sicherungsmodul kann zur Absicherung der Potentialleitun­ gen eingesetzt werden. Wenn im Grundgerät ein Rangier­ verteiler mit programmierbaren Schaltern vorhanden ist, kann die Zuordnung der Anschlußstellen zu den im Grund­ gerät verwendeten Adressen durch einen vom Anwender zu erstellenden Parametersatz beliebig festgelegt werden. Dadurch wird die Projektierung des elektronischen Geräts erleichtert.

Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Gehäuse einer Einrichtung zum Anschluß exter­ ner Leitungen mit vier gesteckten Umsetzmodulen,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der Anschlußeinrichtung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Anschaltung mit Rangier­ verteiler im Grundgerät,

Fig. 4 einen Klemmblock,

Fig. 5 ein Klemmodul,

Fig. 6 Einpreßkontakte eines Sicherungsmoduls und

Fig. 7 einen Einpreßkontakt eines Klemmoduls.

Das Gehäuse 1 in Fig. 1 ist zur Abdeckung eines Basis­ teils, das auf einem in Fig. 1 nicht dargestellten, normierten Profil montierbar ist, vorgesehen. An dem Gehäuse 1 befinden sich drei Reihen von Öffnungen 2 mit schraubenlosen Federklemmen zum Anschluß von externen Leitungen, die über Betätigungsöffnungen 3 lösbar sind. Über einen Kabelanschluß 4 kann die Anschlußeinrichtung mit einem Grundgerät gekoppelt werden. Als Grundgeräte kommen z. B. Personal Computer oder Automatisierungsgeräte in Frage, die über eine geeignete Kommunikationsschnitt­ stelle verfügen. Die Kommunikation kann sowohl über eine Digital-Ein-/Ausgabe, die für jeden Kanal eine Signal­ leitung bereitstellt, als auch mit einem Multiplexüber­ tragungssystem, z. B. einer seriellen Schnittstelle nach DIN 19 245, erfolgen. Damit das Basisteil unabhängig von der Art der Signalübertragung zum Grundgerät ist, kann der Kabelanschluß 4 alternativ auch als Steckplatz für ein Kopfmodul mit einer Anpaßelektronik ausgeführt werden, das dann mit einem Steckplatz zur Kabelverbindung versehen ist. Da die Anschlußeinrichtung entfernt vom nicht darge­ stellten Grundgerät plaziert werden kann, ist sie nicht an dessen räumliche Beschränkungen gebunden. Vorteilhaft ist somit die schraubenlose Federklemmverbindung zum Anschluß externer Leitungen verwendbar, die das schnelle Herstellen einer Klemmverbindung mit hoher Zuverlässigkeit erlaubt. Über den Federklemmen ist ein Beschriftungsfeld vorgesehen, auf dem die Kennzeichnungen 1 . . . 16 (1 . . . 6 sind in Fig. 1 verdeckt) der einzelnen Anschlüsse unter­ gebracht sind. Durch die übersichtliche Anordnung der An­ schlußstellen werden Aufwand und Fehlermöglichkeiten bei der Verdrahtung stark reduziert. Zur Umsetzung der Signal­ art auf den angeschlossenen externen Leitungen sind in das Basisteil steckbare Umsetzmodule 6 vorgesehen. Diese haben einheitliche äußere Abmessungen und sind daher beliebig gegeneinander tauschbar. Zur Unterscheidung weisen sie an ihrer Oberseite eine Fläche 7 zur Anbringung eines Bezeichnungsschildes auf. Zur Überwachung der externen Leitungen sind jeweils Kanalanzeigen 8 an den Vorder­ seiten der Umsetzmodule 6 vorgesehen. Am linken Ende der Reihen von Öffnungen 2 sind mit L- und L+ bezeichnete Öffnungen für Potentialleitungen angebracht, die zur Zuführung der Potentialleitungen auf ein Sicherungsmodul mit einer von vorne austauschbaren Sicherung dienen.

Das Prinzipschaltbild nach Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit der elektrischen Ausführung einer Anschlußeinrichtung. Die Anschlußeinrichtung wird mit einer elektrischen Leitung 10, z. B. einem Flachbandkabel, mit einem nicht gezeigten Grundgerät verbunden. Diese Leitung 10 führt die Signale zur Spannungsversorgung +5 V und M5V sowie digitale Signale D1 . . . D8 zur Ansteuerung der einzelnen Kanäle. Die Leitung 10 ist an einem Basisteil 11 angeschlossen, das zur elektrischen Verdrahtung von acht Anschlußstellen K1 . . . K8 mit acht Umsetzmodulen U1 . . . U8 und einem Sicherungsmodul 12 dient. Da an der Anschlußstelle K1 ein Schalter 13 und an der Anschlußstelle K2 eine Spule 14 eines Relais angeschlossen sind, werden als Umsetzmodule U1 und U2 ein Eingabe- bzw. ein Ausgabemodul verwendet. Die Module U1 und U2 sind jeweils mit einer Kanalanzeige 15 und 16 versehen und sind über das Basisteil 11 und die Leitung 10 an eine Stromversorgung angeschlossen. Entspre­ chend der Wahl der Umsetzmodule U1 und U2 ist D1 ein digitales Eingangs- bzw. D2 ein digitales Ausgangssignal am Grundgerät.

In einer im Grundgerät integrierten Anschaltung nach Fig. 3 sind je Kanal eine Eingangsleitung 17 und eine Ausgangsleitung 18 auf ein I/O-Interface 19 geführt, das eine Ausgangstreiberstufe für eine Beschaltung mit einem Ausgabemodul sowie einen Eingangsverstärker für ein Eingabemodul enthält. Im Fall der Beschaltung mit einem Eingabemodul kann durch geeignete Wahl des Potentials an der Ausgangstreiberstufe, z. B. über Programmierung von Schaltern eines Rangierverteilers 20, sichergestellt werden, daß die Ausgangstreiberstufe inaktiv ist und das Signal am Eingabemodul nicht durch die Ausgangstreiber­ stufe beeinflußt wird. Somit ist eine frei wählbare Beschaltung einer Leitung 21 am I/O-Interface 19 möglich. Über ein Bus-Interface 22, das den Rangierverteiler 20 an einen Systembus 23 des Grundgeräts koppelt, sind sowohl programmierbare Schalter des Rangierverteilers 20 durch Übergabe von Parametern 24 - in Fig. 3 durch gestrichelte Pfeile angedeutet - programmierbar, als auch nach erfolg­ ter Programmierung der Schalter Daten 25 von der Anschluß­ einrichtung einles- bzw. ausgebbar. Die Adressierung der angeschlossenen Ein-/Ausgabekanäle kann byte-weise er­ folgen, indem den einzelnen Datenbits über den Rangier­ verteiler 20 jeweils ein Kanal zugeordnet wird. Die Zuordnung wird durch einen vom Anwender zu erstellenden Parametersatz festgelegt, der zur Ansteuerung der pro­ grammierbaren Schalter an den Knotenstellen des Rangier­ verteilers in einer Initialisierungsphase verwendet wird.

Die Zahl der Kanäle ist bei dieser Anordnung entsprechend dem Bedarf frei wählbar; vorteilhaft wird sie auf 8, 16 oder 32 festgelegt. Abweichend von diesem Ausführungs­ beispiel können auch andere Schnittstellen zur Kommunika­ tion zwischen der Anschlußeinrichtung und dem Grundgerät verwendet werden, wobei dann gegebenenfalls in der An­ schlußeinrichtung eine Logik zur Datendecodierung und Kanaladressierung erforderlich ist.

Das Basisteil enthält einen Klemmblock gemäß Fig. 4, der für die anzuschließenden Aktoren/Sensoren einen Drei­ leiter-Anschluß bietet. Der Klemmblock kann eine beliebige Anzahl von Klemmodulen 5, vorzugsweise 8, 16 oder 32, enthalten. Aus Sicht einer Stromversorgung ist den Klemm­ modulen 5 ein Sicherungsmodul 9 mit einer von vorne tauschbaren Sicherung 26 vorgelagert. Unterhalb der Sicherung 26 sind vier Klemmen für die Zuführung der Potentialleitungen L+ und L- integriert, die in Fig. 4 entsprechend beschriftet sind. Zur elektrischen Verbin­ dung der einzelnen Komponenten des Basisteils dient eine nicht dargestellte Leiterplatte, auf welche der Klemm­ block durch Einpressen von an der Rückseite befindlichen Einpreßstiften 27 montiert wird. Die Potentiale werden also über die Leiterplatte an jedes Klemmodul 5 geführt, so daß Drahtbrücken zur Weiterleitung der Potentiale nicht erforderlich sind. Durch die Ausbildung der Kontakte des Klemmblocks als Einpreßstifte ist der komplette Klemm­ block in einem Arbeitsgang in die Leiterplatte einsetzbar. Die fertigmontierte Leiterplatte wird von der Rückseite in ein Gehäuse 1 nach Fig. 1 eingesetzt.

In Fig. 5, die ein Schnittbild durch ein Klemmodul 5 darstellt, sind schraubenlose Federkraftklemmen gut erkennbar. Zum Anschließen wird eine externe Leitung durch eine Öffnung 28 in das Klemmodul 5 eingeführt und eine Federkraftklemme 29 mit einem geeigneten Werkzeug, z. B. einem Schraubendreher, durch eine Öffnung 30 hin­ durch betätigt. Nach dem Loslassen der Federkraftklemme 29 stellt diese einen sicheren Kontakt zu der externen Leitung her. Die Federkraftklemme 29 ist über einen Metallstreifen 31 mit einem Einpreßstift 32 verbunden, der, wie bereits oben beschrieben, in eine Leiterplatte eingepreßt wird.

An einem Sicherungsmodul wird die elektrische Verbindung zwischen Modul und Leiterplatte mittels zwei gemäß Fig. 6 nebeneinander angeordneten Einpreßstiften 33 und 34 her­ gestellt, während gemäß Fig. 7 für die weiteren Klemm­ module 5 (Fig. 4) ein Einpreßstift 35 wegen der gerin­ geren zu übertragenden Stromstärke genügt.

Im Falle einer defekten Federkraftklemme sind bei dem erfindungsgemäßen Klemmblock auf einfache Weise einzelne Klemmodule austauschbar.

Claims (12)

1. Elektronisches Gerät, insbesondere Automatisierungs­ gerät, mit einem Grundgerät und mindestens einer Einrich­ tung zum Anschluß externer Leitungen an das elektronische Gerät, wobei das Grundgerät und die Einrichtung zum Anschluß externer Leitungen durch Mittel zur Signal­ übertragung miteinander gekoppelt und räumlich unab­ hängig voneinander aufstellbar sind, nach dem deutschen Patent . . . . . . . (Patentanmeldung P 43 16 291.6), da­ durch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung zum Anschluß externer Leitungen einen Klemmblock aufweist, der einzelne Klemmodule (5, 9) enthält.

2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Anschlußstelle der Einrichtung ein Klemmodul (5) vorgesehen ist.

3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Klemmodule (5, 9) schraubenlose Federkraftklemmen (29) eingesetzt sind.

4. Elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Klemmodul (9) zum Anschluß von Poten­ tialleitungen für die Stromversorgung der Anschluß­ einrichtung vorhanden ist und als Sicherungsmodul aus­ geführt ist mit einer von der Anschlußseite her aus­ tauschbaren Sicherung (26).

5. Elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß als Mittel zur Signalübertragung ein Multiplexübertragungssystem vorgesehen ist.

6. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Signalübertragung je Anschlußstelle der Einrichtung eine elektrische Leitung vorgesehen ist.

7. Elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung zum Anschluß externer Leitungen mit Mitteln zur Umsetzung (6) der Signalart auf der Leitung in eine zur Signalverarbeitung geeignete ausrüstbar ist.

8. Elektronisches Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Um­ setzung (6) als signalartspezifische Umsetzmodule ausge­ führt sind und daß in der Einrichtung je Anschlußstelle ein Umsetzmodul einsetzbar ist.

9. Elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Anschlußstelle externer Leitungen Anzeige­ mittel (8) für den Signalzustand auf der externen Leitung vorhanden sind.

10. Elektronisches Gerät nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anzeigemittel (8) auf dem zugeordneten Umsetzmodul angeordnet sind.

11. Elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Einrichtung ein Sicherungsmodul (9) zur Absicherung der externen Potentialleitungen einsetzbar ist.

12. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Grundgerät ein mit programmierbaren Schaltern versehener Rangierverteiler (20) vorhanden ist zur Zuordnung der Anschlußstellen zu den im Grundgerät verwendeten Adressen.