EP3909406A1 - Control unit and modular control system of an industrial automation system - Google Patents

Control unit and modular control system of an industrial automation system

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Publication number
EP3909406A1
EP3909406A1 EP20700260.1A EP20700260A EP3909406A1 EP 3909406 A1 EP3909406 A1 EP 3909406A1 EP 20700260 A EP20700260 A EP 20700260A EP 3909406 A1 EP3909406 A1 EP 3909406A1
Authority
EP
European Patent Office
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circuit board
main
heat sink
module
control according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20700260.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ingo Gurlt
Tobias Klug
Michael Schnatwinkel
Ralf Schumacher
Michael Kroner
Klaus Püschner
Marc STRÜNKMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Original Assignee
Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weidmueller Interface GmbH and Co KG filed Critical Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Publication of EP3909406A1 publication Critical patent/EP3909406A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02B1/04Mounting thereon of switches or of other devices in general, the switch or device having, or being without, casing
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    • H02B1/052Mounting on rails
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    • H05K7/20009Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136Forced ventilation, e.g. by fans
    • H05K7/20154Heat dissipaters coupled to components

Definitions

  • the invention relates to a controller for an industrial automation system, comprising a main module with a housing that can be placed on a top-hat rail with a base, and with at least two in the housing on ordered circuit boards, one of which is a backplane bus circuit board and a main circuit board , wherein the main circuit board is assigned a heat sink for cooling components and wherein the backplane bus board provides a backplane bus.
  • the invention further relates to a modular control system with such a main module.
  • controllers also called PLC (Programmable Logic Controller), PLC (Programmable Logic Controller) or PAC (Programmable Automation Controller) are used to control actuators and read measurement data via sensors.
  • PLC Programmable Logic Controller
  • PAC Programmable Automation Controller
  • the field devices include Input and output modules, also called I / O (input / output) modules that provide analog and / or digital input or output channels.
  • controls In general, it is provided to arrange controls in a control cabinet assigned to the industrial plant.
  • controls have typical assembly elements such as a top-hat rail mount.
  • the arrangement in a control cabinet sets boundary conditions for the geometric, mechanical, thermal and electrical design of the control.
  • the for components of the controller and especially for connections of the Control available space is severely limited.
  • the thermal load can also be high, so that a good cooling of the components must be achieved with a compact design.
  • performance requirements and / or the available interfaces of the controller often change over time, so that the controller can be flexibly expanded.
  • an expandable automation device which can be designed as a control, in which a main module that provides the main functionality can be expanded by one or more connection modules to include the main module with different ones Field bus system.
  • a disadvantage in terms of cost is that in each case a combination of main module and connection module must be used in order to set up a functional control.
  • a control according to the invention for an industrial automation system of the type mentioned at the outset is characterized in that the heat sink is arranged in the housing, is fastened to the base and carries at least one of the printed circuit boards.
  • the heat sink is thus used as a central element of the control, which carries at least one, preferably also more, of the circuit boards of the main module, i.e. that these circuit boards are attached to the heat sink.
  • the available space in the housing is optimally used, so that a compact main module with a high component density can be realized.
  • the assembly of the main module is simplified since a central assembly with printed circuit boards that are attached to the heat sink can be preassembled, which is then inserted as a whole into the base and connected to it.
  • the heat sink has an essentially cuboidal outline and stands with two mutually perpendicular right outer surfaces parallel to the main circuit board and the backplane bus circuit board.
  • a backplane bus circuit board located in the base and a main circuit board perpendicular to it can be compactly connected to one another via the heat sink. Both the main circuit board and the backplane bus circuit board are preferably fastened to the heat sink.
  • At least one outer surface of the heat sink is designed as a cooling surface with which the components of the main circuit board are in thermal contact.
  • the cooling surface can be stepped and have plateaus at different heights, in order to make good contact between components of the main circuit board of equal height.
  • the heat sink has at least one mounting foot which projects into the base and is fastened there.
  • the volume available in the base can be used to attach the heat sink and as much usable volume as possible remains in the area for printed circuit boards above the base.
  • the vertical main circuit board can also be guided parallel to the cooling surface of the heat sink into the base. In this way, additional assembly space is created on the main circuit board without the height of the main module, i. H. to increase the height above the top-hat rail.
  • a protruding into the base portion of the main circuit board can also serve for earth contact to the DIN rail via a contact spring arranged in the base.
  • an assembly comprising heat sinks and printed circuit boards is only attached to the base with the at least one mounting foot.
  • the heat sink has internal cooling fins through which cooling channels are formed.
  • the heat sink has large outer surfaces that can be used as cooling surfaces and are in thermal contact with components to be cooled, and a high cooling capacity of the heat sink is achieved.
  • the inner cooling fins preferably run perpendicular to the main circuit board in order to dissipate any heat carried from there as best as possible.
  • the heat sink has external cooling fins next to which at least one additional printed circuit board is arranged.
  • the space between the outer cooling fins can be optimally used to create additional installation space for components.
  • the outer cooling fins are preferably parallel to the main circuit board.
  • at least one of the outer cooling fins is shorter in a longitudinal direction than other sections of the heat sink in order to make room for electrical connections between the main circuit board and the additional circuit board (s).
  • the main module can be designed so that it can be operated autonomously as a so-called monolithic controller. It can be connected via a field bus to field devices and in particular also to an output station (remote I / O) which has a field bus coupler and input and / or output modules (I / O modules). It can also be provided that the main module itself acts in addition to the control functionality as a fieldbus coupler and has a direct connection option for I / O modules. Finally, I / O modules can also be included directly in the main module or slots for I / O modules can also be provided in the main module.
  • control can be operated as a modular control system.
  • the functional scope of the control system can e.g. through a safety control module, servo drive modules, fast and highly precise I / O and camera modules for production measurement and testing technology, memory modules / data loggers, multipli
  • er / switches media converters, repeaters, gateways and routers with sniffer and analysis functions (predictive analytics) can be added.
  • the main module can have a plug connector coupled to the backplane bus circuit board for connection to an expansion module that can be arranged on the side.
  • a control system comprises a control of the type described above with a main module and is expanded by at least one add-on module, the main module being connected to the at least one expansion module via a backplane bus circuit board.
  • FIG. 1 shows a schematic isometric view of a control system
  • FIGS. 2-2c show different views of a further exemplary embodiment of a control system
  • FIGS. 3a, b show different views of the main module according to FIGS. 3a, b with the housing cover attached;
  • FIG. 5a - 5d different views of another embodiment of a main module of a controller, shown without housing cover and partially without a base;
  • FIG. 7a - 7e different views of a further embodiment of a main module of a controller, shown without housing cover and without a base;
  • 9a is an isometric view of a further exemplary embodiment of a main module of a control, shown without a housing cover and without a base;
  • 9b, 9c are each an isometric view of a further embodiment example of a main module of a controller, shown without a housing cover; 10a, 10b show two different isometric views of a first exemplary embodiment of an expansion module for a control system;
  • FIG. 1 1 a, 11 b two different isometric views of a second exemplary embodiment from an expansion module for a control system
  • 13a-13c are schematic top views of a main module of a control
  • Fig. 1 shows a schematic isometric view of a first embodiment of a control system.
  • the control system comprises a main module 1 and, in this example, an expansion module 2.
  • the control system of Fig. 1 is easily seen for assembly in a cabinet.
  • the usual assembly orientation is such that the lower, not visible, side in FIG. 1 is fixed vertically in the control cabinet.
  • This page is also referred to below as the assembly page.
  • the side at the top in FIG. 1 is thus aligned parallel to the “mounting side” and also runs vertically when the switch cabinet is installed. It refers to the operator or user and is referred to below as the "front”.
  • the side that is visible in FIG. 1 and faces the viewer is oriented horizontally in a typical control cabinet installation and is referred to below as the “underside”.
  • the side that is not visible in FIG. 1 and faces away from the viewer, and which is also aligned horizontally when the switch cabinet is installed, is referred to as the “top side”.
  • the expansion module 2 follows, which for the sake of better illustration in Fig. 1 separated from Main module 1 is shown.
  • This left side of the main module 1 or the expansion module 2 is the left side even when installed in the control cabinet and is referred to below as such.
  • input / output modules 3 (not shown) can be connected here.
  • the main module 1 has a base 10 on which a housing cover 60 is placed.
  • the base 10 is, as shown in this exemplary embodiment, preferably be constructed from a plurality of components, in the present case from three locking supports 11 aligned parallel to one another, which are spaced apart by spacer elements 16.
  • the locking bracket 1 1 are used to attach the main module 1 to a top-hat rail of the control cabinet, on which they can be snapped on.
  • each locking bracket which unlocks the locking bracket 1 1 when actuated, so that the main module 1 can be removed from the DIN rail.
  • the arranged on the right side of the main module 1 locking bracket 1 1 has protruding locking hooks 14, with which the input / output modules 3 can be snapped onto the main module 1.
  • the input / output modules 3 are in turn equipped with comparable latching supports 11 so that they can be placed on the top hat rail and snapped onto the main module 1.
  • the right locking bracket 1 1 of the main module 1 also carries various bus contacts 15, via which a power supply and also data can be transmitted to the attached input / output modules 3.
  • the mechanical configuration of the right side of the main module 1 and the electrical and mechanical configuration of the bus contacts 15 corresponds to that of a fieldbus coupler of the same system, so that the input / output modules 3 designed for this system of the same fieldbus coupler can connect directly to the main module 1 of the control system . This enables the input / output modules 3 to be used directly without an interposed fieldbus and fieldbus coupler.
  • the right side of the main module 1 is designed. It has a section in which power supply connections 31 are positioned.
  • the power supply connections se 31 are formed as plug-in elements with a circuit board edge connector, which are plugged onto a circuit board arranged below (see, for example, FIGS. 2a or 3a).
  • the plug-in elements can provide 31 different desired contact types as power supply connections, for example push-in contacts, screw contacts or plug connectors.
  • the Ge housing cover 60 is formed in this area as a foldable folding bar 62. This system and this form factor is preferably implemented in a comparable manner in the attachable input / output modules 3.
  • the installation space of the main module 1 is larger and, in accordance with the housing cover 60, is formed by a main cover 61 which rises in height from the folding bar 62.
  • Ventilation openings 63 are preferably formed on the top and bottom, through which a convection air flow leads from bottom to top through the main module 1.
  • a fan can be placed on the bottom or the top of the main cover 61, which causes a forced air flow through the main module 1 for better cooling.
  • filter elements can also be provided which minimize the ingress of dirt through the ventilation openings 63.
  • connections 30 are provided on the underside, whereas the front of the main module 1 has switching and signaling elements 40, for example status indicators, switches or buttons.
  • An antenna connection 33 is also arranged on the front.
  • a memory card connector 34 with an insertion slot for e.g. (micro) SD memory card arranged. Details of the inner structure of the main module 1 are explained in the following figures.
  • the expansion module 2 which can be plugged into the left side of the main module 1, has a fundamentally comparable structure.
  • the extension module 2 also comprises a base 10 ′′ which has latching supports 1 T which are spaced apart from one another by spacing elements 16 ′′. Latching hooks 14 ′′ the latching connection with the main module 1.
  • a housing cover 60 'of the expansion module 2 is indicated only by ge dashed outlines and is otherwise transparent Darge, so that an internal structure is visible.
  • a printed circuit board 20 ' is arranged vertically, which has an upper end in FIG. Conclusions 30 'carries. These are correspondingly accessible from the front of the expansion module 2 forth.
  • bus contacts 15 ' On the right side of the expansion module 2 there are bus contacts 15 ', in the embodiment shown in the form of a circuit board edge connector. The main module 1 and the expansion module 2 are coupled to one another via the bus contacts 15 '.
  • a supplementary module 2 in order to inexpensively enlarge the assembly area and / or by means of assembly variants of the connections on the two printed circuit boards 20, the article variety of the expansion modules 2.
  • the structure of the expansion module 2 is shown in more detail in the following figures.
  • FIG. 2a to 2c another embodiment of a control system is shown in different views.
  • 2a and 2b each show a schematic isometric view from two different viewing directions and
  • FIG. 2c shows a top view of one side of the control system.
  • a main module 1 is connected to two expansion modules 2. Both extension modules 2 are inserted one behind the other on the left side of the main module 1, a first extension module 2 is therefore directly connected to the main module 1 and a second extension module 2 is inserted into the first extension module 2.
  • the bus contacts 15 'of the expansion module 2 are looped through, so that a number of expansion modules 2 can be strung together.
  • the left side of each expansion module 2 is configured analogously to the left side of the main module 1.
  • the basic structure of the main module 1 and the expansion modules 2 shown are constructed in a manner comparable to that of the first exemplary embodiment according to FIG. 1. Small differences relate to the design of the heat sink 50, which in the exemplary embodiment of FIGS. 2a to 2c occupies the overall height of the main module 1 , whereas in the embodiment of FIG. 1 there is a free space above the heat sink 50 which can be used for other purposes if necessary.
  • a further difference relates to the configuration of the bus contacts 15 ', which in the exemplary embodiment in FIGS. 2a to 2c do not function as circuit board edge connectors. are formed. Instead, connectors 26 and 26 'are provided, which are plugged into one another and have bus contacts 15'.
  • the extension modules of FIGS. 2a to 2c also have a printed circuit board 20 'which is aligned parallel to the mounting side or front side and which receives the plug connectors for the bus contacts 15' and which is electrically connected via a further one Plug connector with main (PCB) 20 'aligned perpendicular to it.
  • PCB Plug connector with main
  • FIGS. 3a, 4b and 4a, 4b are each isometric views from different viewing directions and FIG. 4c is a plan view of the front of the main module 1.
  • the design of the base 10 of the main module 1 corresponds to that of the main module 1 according to FIGS. 1 and 2a to 2c. Reference is hereby made to the associated description.
  • the present main module 1 has a plurality of printed circuit boards 20, the arrangement and function of which will be explained in more detail below.
  • a backplane bus plate 21 is first arranged, which he stretches over the entire surface of the base frame 18. To the right, the backplane bus circuit board 21 extends slightly beyond the base frame 18 to the circuit board support 17.
  • the circuit board carrier 17 carries vertically a connecting circuit board 22, which is inserted into the circuit board carrier 17 and extends to the bus contacts 15 on the right side of the main module 1.
  • connection circuit board 22 is perpendicular to the rear wall bus circuit board 21 and is with this via an angled connector 26th connected.
  • the connection circuit board 22 has at its upper end printed circuit board edge connectors, onto which the power supply connections 31, which are arranged in the folding strip 62 (cf. FIGS. 4a to 4c), are attached.
  • the main module 1 is supplied with supply voltage, generally a direct voltage in the range of 24 V, via these power supply connections 31.
  • supply voltage generally a direct voltage in the range of 24 V
  • On the connection circuit board 22 electronic components for the provision of the power supply to the main module 1 and the input / output modules 3 and plugged-in expansion modules 2 are arranged.
  • components arranged on printed circuit boards 20 are only shown as examples in the context of this application. It goes without saying that the space not occupied by components in the figures is available on all printed circuit boards 20 for electrical or electronic components. All printed circuit boards 20 can be equipped on one or (preferably) on both sides.
  • the backplane bus circuit board 21 accommodates a backplane bus for the main module 1 and any expansion modules 2.
  • the backplane bus provides power supply and data lines.
  • the data lines form at least one standardized and / or proprietary data bus.
  • the lines of the rear wall bus are e.g. passed on via the bus contacts 15 'to an inserted expansion module 2.
  • main board 23 vertically approximately centrally in the main module 1, which contains the essential functional elements of the main module 1, in particular one or more CPUs (central processing units), one or more FPGA (Field Programmable Gate Array), memory modules such as RAM (Random Access Memory), NVRAM (Non Volatile RAM), an RTC (Real Time Clock), as well as interface drivers for interface connections 32, for an antenna connection 33 and switching and signal elements 40 .
  • CPUs central processing units
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • RAM Random Access Memory
  • NVRAM Non Volatile RAM
  • RTC Real Time Clock
  • interface connections 32 and switching and signaling elements 40 are arranged in the front (in FIGS. 3a and 3b upper) area of the main circuit board 23.
  • the switching and signal elements 40 and an antenna connection 33 can be arranged on the edge of the main circuit board 23 (see, for example, FIG. 3a), whereas the various interface connections 32 are positioned on the side of the main circuit board 23 facing away from the connection circuit board 22.
  • 32 RJ-45 connections are provided as interface connections or D-SUB connections, which are also used as fieldbus connections. be set.
  • interface connections 32 can be designed as SFP (Small Form Factor Plugable) network connections, as USB connections, as display connections or also as BL / SL connections.
  • the antenna connection 33 can be designed, for example, as an SMA floch frequency connection.
  • a cooling body 50 is positioned between the connection circuit board 22 and the main circuit board 23.
  • a cooling surface 51 facing the main printed circuit board 23 is in thermal contact with heat-generating components of the main printed circuit board 23, which are preferably arranged on the side of the printed circuit board facing the cooling body 50. All heat-generating components such as the CPU, the FPGAs etc. can thus be cooled via the heat sink 50.
  • the heat sink 50 is fixed in the example shown (see FIGS. 2a to 2c) on mounting domes 19 which are formed in the base 10.
  • the assembly domes 19 can be guided through an opening in the backplane bus circuit board 21, so that the heat sink is connected directly to the base 10.
  • the assembly dome 19 can end below the backplane bus circuit board 21 and it can lead a screw through the backplane bus circuit board 21 and a dance piece into the heat sink 50, so that the heat sink 50 is fastened together with the backplane bus circuit board 21 to the base 10.
  • the upper cooling channel 52 facing the front in the FIGS. Is not formed over the entire width of the heat sink 50, so that a space is created on the rear side of the main circuit board 23 in which a small Additional circuit board 25 aligned parallel to main circuit board 23 is positioned.
  • This can be connected to the main circuit board 23 via solder pins and / or plug connectors and can accommodate additional switching and signal elements 40 or connections 30.
  • the additional circuit board 25 provides a memory card connection 34 for receiving a micro SD memory card and a battery connection 35 for receiving and contacting a buffer battery for supplying z.
  • the area in which the memory card connector 34 and also the battery is arranged can be covered by an access flap 64 in order to protect an inserted memory card or battery from inadvertent removal.
  • a display can also be arranged, or an opening through which a display is accessible.
  • the Display can be equipped with a touch function and form a switching and signal element 40.
  • FIGS. 3a, 3b and 4a to 4c (and also the examples of FIGS. 5a-5d, 6a-6c, 7a-7e, 8a and 8b) positioned in the front interface ports 32 can also be used in alternative configurations be wholly or partly accessible from the underside of the main module 1, as is implemented in the embodiment of FIGS. 1 and 2a to 2c.
  • an optional supplementary circuit board 24 can be arranged parallel to the main circuit board 23 (see, for example, Figs. 2a to 2c, 3a, 3b or also 9a to 9c).
  • This supplementary circuit board 24 can, for example, also have interface drivers and further interface connections 32, which are then accessible on the front or underside of the main module 1. In this way, a greater variety of interfaces can be provided.
  • the individual interface connections 32 are positioned on the main circuit board 23 and the supplementary circuit board 24 in such a way that they take advantage of the space between these circuit boards without being disturbed.
  • Components protruding into the installation space and in particular the interface connections 32 on the main circuit board 23 and the supplementary circuit board 24 are preferably arranged in a toothed and interlocking manner.
  • the installation space can be used as best as possible in a wide variety of configurations.
  • the supplementary circuit board 24 can also be used to provide particularly fast input / output channels via FPGA or GPIO (General Purpose Input Output) modules with direct access to the backplane bus, if necessary. In this way, special input / output channels with switching times in the nanosecond range can be implemented.
  • FPGA Field Programmable Gate array
  • GPIO General Purpose Input Output
  • the plug contact is mounted on the backplane bus board 21 in order to connect expansion modules 2 to the main module 1 via the bus contacts 15 ′ thereof.
  • the backplane bus plate 21 can alternatively also be used to accommodate support capacitors for smoothing and supporting the power supply line of the backplane bus.
  • RTC real-time clock
  • the buffer battery of the real-time clock (RTC) which is located on the additional circuit board 25 in the exemplary embodiment shown on the top or bottom of the backplane bus circuit board 21 (cf. FIG. 7e).
  • RTC real-time clock
  • the housing cover 60 or the base 10 there is then a corresponding place Flap or cover provided through which the backup battery is accessible and can be replaced.
  • FIGS. 5a to 5d and 6a to 6c show a further exemplary embodiment of a main module 1 of a control system.
  • FIGS. 5a to 5d show the main module 1 without the housing cover 60 attached
  • FIGS. 6a to 6c show the main module 1 with the housing cover 60 attached.
  • the base 10 of the main module 1 is designed as in the previous exemplary embodiments, to which reference is hereby made. The following essentially deals with the differences from the exemplary embodiments described above.
  • the main circuit board 23 is arranged in the area of the left side of the main module 1.
  • the switching and signaling elements 40 are in turn along a section of the upper (based on the illustration in the figures) edge of the main circuit board
  • the heat sink 50 is brought close to the main circuit board 23 in order to be able to thermally connect heat-emitting components of the main circuit board to the cooling body 50 and to be able to cool via the heat sink 50. In the upper area of the heat sink 50, this is released to make room for the
  • the section of the heat sink 50 located next to the interface connections 32 may be dispensed with, so that again more space is available for the additional printed circuit board 25 shown or space for an additional printed circuit board 25 aligned parallel to the front.
  • Another difference from the previous exemplary embodiments relates to the configuration of the printed circuit boards 20 in the region of the connection between the backplane bus printed circuit board 21 and the main printed circuit board 23.
  • the backplane bus circuit board 21 in turn leads to a plug contact via which the backplane bus can be transferred to plug-in expansion modules 2.
  • the backplane bus circuit board 21 is, however, only in the area of this plug contact up to the edge of the base frame 18 of the main module 1.
  • the backplane bus circuit board 21 ends in front of the main circuit board 23. This allows the main circuit board 23 to be extended downwards into the base 10, as a result of which more assembly area is available.
  • the area of the connector to the expansion modules 2 is left out. 5c, the main module 1 is shown from the same viewing direction as in FIG.
  • a Winkelver connector which transmits the backplane bus from the main circuit board 23 to the backplane bus circuit board 21.
  • both connectors can be combined, in such a way that the main circuit board 23 has a connector on the front and rear side, which on the one hand interacts with a corresponding mating connector on the backplane bus board 21 and forwards the backplane bus to the expansion module 2.
  • Such an arrangement of connectors is also referred to as a 180 ° connector.
  • the formation of all essential components on the main circuit board 23 also offers the advantage that high-frequency clocked signals are routed via a few plug connectors. which results in a good signal flow and thus the use of high clock frequencies. Saving the supplementary circuit board 24 also has a cost-reducing effect on the system if only a small number of connections and a small article variance is required.
  • the antenna connection 33 is arranged on the additional printed circuit board 25. This is advantageous if the antenna connection 33 and / or further interface connections 32 are not tough on the basic equipment of the main module 1, but can be added subsequently by retrofitting the additional circuit board 25.
  • the memory card connector 34 is also formed on the main circuit board 23. All of the connections and function blocks required to operate the main module can be implemented on the main circuit board 23 or the backplane bus circuit board 21 and the connection circuit board 22. Optional features such as the antenna connection 33 can then be retrofitted via the additional circuit board. As already mentioned in connection with the previous exemplary embodiment, a buffer battery for a real-time clock of the system can be accommodated on the backplane bus circuit board 21, for example.
  • FIG. 7a to e and 8a and 8b a further embodiment of a main module 1 of a controller is shown in different views.
  • 7a to e show the main module 1 without a housing. 8a, the arrangement shown in FIGS. 7a to e is inserted into a base 10.
  • FIG. 8b shows the complete main module 1 with a base 10 and an attached upper housing part 60.
  • 7a and 7b are isometric oblique views of the main module 1, which is shown here without a base 10 and without a housing cover 60
  • FIG. 7c shows a plan view of the main module 1
  • FIG. 7d shows a side view
  • FIG. 7e shows a plan view of the underside of the main module 1, that is to say a view from the direction of the base 10 (not shown here).
  • the main module 1 shown in FIGS. 7a to e and 8a, b is constructed in the same way as the main module 1 described in connection with the previous figures.
  • the backplane bus circuit board 21, as in the previous embodiments, is parallel to a top-hat rail onto which the main module 1 can be snapped on.
  • the backplane bus circuit board 21 therefore also rests on the base 10, as shown in FIG. 8a, which in turn has 3 latching supports 11 which are spaced apart from one another by spacing elements 16.
  • the backplane bus circuit board 21, the main circuit board 23, the connection circuit board 22 and the circuit board 25 are arranged vertically.
  • the heat sink 50 is arranged centrally in the main module 1 and, in addition to its function for cooling components of the main module 1, also serves to hold several of the circuit boards 20.
  • the heat sink 50 thus represents the central and load-bearing element of the main module 1. It extends over the entire extent of the main module 1 in a direction perpendicular to the top-hat rail, i. H. in the direction in which the locking carriers 1 1 extend.
  • the cooling channels 52 are also formed by inner fins 53.
  • the cooling channels 52 run vertically, so that a convection of cooling air through the cooling channels 52 sets in by convection.
  • a fan can be placed on the outside of the housing 60, for example, which increases a draft through the ventilation openings 63 and the cooling channels 52.
  • the inner cooling fins 53 are formed parallel to the rear wall of the printed circuit board 21 in a lower region of the heat sink 50, which takes up approximately half or slightly more than half the overall height. They thus dissipate heat from the cooling surface 51, which runs parallel to the main circuit board 23. In this example, the inner fins 53 do not extend to the opposite wall of the heat sink 50 in order to simplify its production in a continuous die-casting process.
  • cooling surface 51 are electronic components, which are arranged on the side facing the heat sink 50 of the main circuit board 23, in thermal contact.
  • the cooling surface 51 can be of stepped design and have plateaus at different heights in order to make good contact with components of the main circuit board of equal height.
  • the otherwise rectangular outline of the heat sink 50 is left out in order to make room for the cutting Position connections 32 and / or switching and signal elements 40, which are arranged on the main circuit board 23, ready to provide.
  • outer cooling fins 54 are aligned parallel to the main circuit board 23. They are thus also parallel to the additional printed circuit board 25, which for example accommodates modules for wireless communication and carries an antenna connection 33. Elements to be cooled on the additional printed circuit board 25 can be coupled to the adjacent cooling fin 54.
  • a mounting groove 55 is provided in the heat sink 50, which serves to fasten the printed circuit board 25.
  • the main circuit board 23 is also mounted on the heat sink 50 in this case.
  • mounting screws 232 can be seen, which lead through the main printed circuit board 23 and are screwed into corresponding threaded bores of the heat sink 50.
  • the backplane bus circuit board 21 is also screwed to the heat sink 50, which for this purpose has fastening bores 56, which can be seen, for example, in FIG. 7a.
  • the backplane bus circuit board 21 and the main circuit board 23, as well as the additional circuit board 25 together with the heat sink 50 form a preassembled module which is electrically functional and which as a whole is inserted into the base 10 for assembly.
  • the heat sink 50 is comparable to the embodiment of FIGS. 5a-d and 6a-c mounting feet 57, with which it through a recess at the edge of the backplane bus 21 te into the area of the base 10 protrudes.
  • guides for the mounting feet 57 are preferably formed, which receive an inserted heat sink by 50 laterally in a form-fitting manner.
  • the main circuit board 23 is also continued downward beyond the level of the backplane bus circuit board 21 in the direction of the base 10 and protrudes like the mounting feet 57 into the base 10. In this way, additional assembly space on the main circuit board 23 is created without the height of the main module 1, d. H. to increase the height above the top-hat rail.
  • a recess 231 is provided in the area of the top-hat rail itself or the top-hat rail receptacle 12 of the base 10.
  • the view of the underside of the rear wall bus circuit board 21 in FIG. 7e shows the mounting feet 57 carried downward, each with a mounting hole 58, by means of which the cooling element used body 50 can be screwed to the base from below.
  • Figil extension components 21 1 of the backplane bus board 21 can also be seen, which also protrude down into the base 10 and thus use its volume.
  • fastening screws 212 are also to be seen, with which the backplane bus board 21 is screwed to the heat sink 50.
  • FIG. 9a another embodiment of a main module 1 of a control is shown. Comparable to Fig. 8a is an isometric oblique view of the main module 1 is shown, wherein a base 10 and an attached Ge housing cover 60 are not shown in this figure.
  • FIG. 9a The basic structure of the embodiment shown in Fig. 9a corresponds to that of Figs. 7a-7e and 8a, b, in particular what the assembly of the heat sink 50 be. In this exemplary embodiment, too, this has mounting feet 57 projecting downward into the base 10. With the heat sink 50, the main circuit board 23 and also the backplane bus circuit board 21 are connected, for example via the fastening screws 212 visible in FIG. 9a.
  • inner cooling fins 53 are formed parallel to the backplane bus board 21 and in the upper, away from the backplane bus board 21 part of the heat sink 50 outer cooling fins 54 perpendicular to the backplane bus board 21 aligned.
  • the heat sink 50 is designed to be wider in the direction of the top-hat rail.
  • a total of four outer cooling fins 54 are present parallel to the main circuit board 23 and are distributed over the entire width of the heat sink 50.
  • cable connectors can also be provided, in particular for the transmission of high-frequency signals.
  • the additional printed circuit board 25 on the right in FIG. 9a carries a number of antenna connections 33 which are designed in accordance with the SMA (Sub-Miniature-A) standard.
  • These antenna connections 33 serving electronic components can, for example, also be arranged on the adjacent additional printed circuit board, which also carries antenna connections 33, high-frequency signals being exchanged between the two printed circuit boards via miniature high-frequency connectors and coaxial cables.
  • Suitable miniature high-frequency connectors are, for example, UMTC (Ultra-Miniature-Telecommunications-Connector) connectors.
  • coaxial cables are used before those with a diameter in the range of one millimeter. Positioning of the antenna connections 33 serving electronic components on the supplementary circuit board 24 or the backplane bus circuit board 21 is also possible.
  • a further difference between the exemplary embodiment in FIG. 9a and that described above lies in the presence of a supplementary printed circuit board 24 which supplements the functionality of the main printed circuit board 23.
  • This is arranged parallel to the main circuit board 23 and is connected to this via a circuit board connector which is formed in the plane of the backplane bus circuit board 21.
  • radio and / or memory modules 241 are arranged on the opposite side of the supplementary circuit board 24 from the main circuit board 23. The radio and / or memory modules 241 are thus accessible after removal of the housing cover 60 (not shown here) or opening a correspondingly arranged flap in the side wall of the housing cover 60 in order to be able to be supplemented or exchanged.
  • Fig. 9b shows in a similar way as Fig. 9a another embodiment of a main module 1 of a controller.
  • the main module 1 is shown in an isometric oblique view, wherein in this illustration a set-on housing cover 60 is also not shown, but unlike in FIG. 9a a base 10 is shown.
  • the basic structure of the exemplary embodiment shown in FIG. 9b corresponds to that of FIG. 9a, in particular in turn relating to the assembly of the heat sink 50.
  • the heat sink 50 has mounting feet 57 projecting downward into the base 10.
  • the main board 23 and also the backplane bus board 21 are connected to the heat sink 50. Elements to be cooled of the fluff board 23 can thus be in direct contact with one of the cooling surfaces 51 of the heat sink 50.
  • the dimensions of the heat sink 50 are otherwise cuboid without the outer cooling fins 54 protruding upwards in the example of FIG. 9a.
  • the heat sink 50 like the example of FIG. 9a, does not extend over the entire fleas of the main circuit board 23, so that above (based on the illustration in FIG. 9b) the heat sink 50 there is space for three additional circuit boards 25 which, similarly to the example in FIG. 9a, connections 30, for example interface connections 32 and / or antenna connections 33 as well as switching and signaling elements 40.
  • the cooling body has a fastening groove 55 for fixing at least one of the additional printed circuit boards 25.
  • a supplementary circuit board 24 is arranged parallel to the main circuit board 23 on the side opposite the heat sink 50.
  • the distance between the supplementary printed circuit board 24 and the main printed circuit board 23 is selected to be larger than in the example in FIG. 9a in order to provide further assembly space and in particular space for accommodating connections 30.
  • interface connections 32 are shown, specifically D-SUB connections 32 on the supplementary circuit board 24 and RJ-45 connections on the main circuit board 23.
  • components projecting into this installation space and in particular connections 30 such as the interface connections 32 shown here are arranged such that they interlock with one another.
  • radio and / or memory modules 241 can be provided, which can be used, if necessary, for additional To provide functionalities or additional storage space.
  • closable openings can be provided at the corresponding points, for example flaps or removable covers, in order to provide access to the radio and / or memory modules 241.
  • FIG. 9c shows a further exemplary embodiment of a control in the same way as in FIG. 9b.
  • the exemplary embodiment in FIG. 9 c represents a symbiosis of the examples in FIGS. 9 a and 9 b.
  • the heat sink 50 is also provided with external cooling fins 54.
  • the distance between the main circuit board 23 and the supplementary circuit board 24 is widened compared to the example of FIG. 9a in order to offer a large installation space for equipping the circuit boards and in particular for receiving connections 30.
  • FIG. 9b shows that further interface connections 32 are used in FIG. 9c.
  • the large space available for interface connections 32 enables the cost-effective generation of a high article variety desired by the customer with the possibility of flexibly arranging many interface connections 32.
  • FIGS. 10a and 10b, 1 1 a and 1 1 b and 12a, 12b each show isometric views from different directions of three examples of an expansion module 2 for a control system.
  • the first example shown in FIGS. 10a and 10b is also shown in the control system of FIG. 1.
  • the second, in FIGS. 1 1 a and 1 1 b shown example of the expansion module 2 is used in the example of FIGS. 2a to 2c.
  • a vertically arranged main circuit board 23 ' is provided, which has connections 30' at its upper edge (in the figures), that is to say towards the front side, specifically interface connections 32 '.
  • a so-called 180 ° connector is arranged, which provides plug contacts to both sides of the main circuit board 23'.
  • a backplane bus circuit board 21 ' is used on the right-hand side, which extends to a cut-out in the housing cover 60' shown in the figure.
  • FIGS. 1 1 a and 1 1 b differs from the first in that, similar to the main module 1, a backplane bus circuit board 21 'is provided, which is aligned parallel to the mounting side or front side and which is on each side of the Expansion module 2 has a connector.
  • the main circuit board 23 ' is placed vertically on the backplane bus circuit board 21' and is electrically connected to it via a further plug connector.
  • the expansion module 2 shown in FIGS. 12a and 12b differs from the ones shown above in that, in addition to and parallel to the main circuit board 23 ', an additional circuit board 24' is provided in order to provide additional circuit board space for equipping components.
  • the supplementary circuit board 24 '' is arranged above (based on the representation of FIGS. 12a, 12b) the connector 26 and is also formed less high than the main circuit board 23 '.
  • the main circuit board 23 'and supplementary circuit board 24' can, however, also be designed with the same overall height.
  • interface connections and / or switching and signal elements 40 ' can also be arranged on the supplementary circuit board 24'. In the example shown, these are mounted exclusively on the main circuit board 23 '.
  • the provision of the supplementary circuit board 24 'in the expansion module 2 can also be accompanied by interlocking assemblies, which is cost-effective a high article variance desired by the customer can be provided with the same basic structure of the expansion modules 2.
  • the extension modules 2 extend the control system by additional interfaces or also by application modules.
  • Application modules can contain functions or combinations of interfaces.
  • Application modules combine functions for specific areas of application.
  • the direct connection of the expansion modules 2 to the backplane bus of the main module 1 makes it possible to exchange a high data rate via the expansion modules 2.
  • the expansion modules 2 can also be regarded as "high-speed modules” or can be an output Form module for particularly short switching times.
  • the expansion modules 2 can also be used as memory modules, as repeaters, as camera modules, as gateways, as multipliers, switches or repeaters, as media converters, as data loggers, as routers for data analysis, possibly with sniffer and / or analysis function (for example predictive analytics) or to provide safety functions.
  • FIGS. 13a to 13c each show a schematic plan view of the front (only in the area of the fluff cover 61) of the fluff module 1.
  • 13a to 13c differ in the type of connections 30 or switching and signal elements 40 and in particular the density with which these connections 30 and switching and signal elements 40 are arranged on the front side.
  • FIGS. 13a and 13b can be achieved, for example, with the basic structure of all previously shown exemplary embodiments of a main module 1.
  • the configuration shown in FIG. 13c with a very high density of connections 30 and switching and signal elements 40 can preferably be implemented with the exemplary embodiments from FIGS. 3a and 3b and 4a to 4c and 9a to 9c, since in these exemplary embodiments in addition to the main circuit board 23 the supplementary circuit board 24 is available, in particular to accommodate further interface connections 32.

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Abstract

The invention relates to a control unit for an industrial automation system, having a main module (1) with a housing that can, together with a base (10), be placed on a top-hat rail, and with at least two circuit boards (20) arranged in the housing, of which one is a backplane bus circuit board (21 ) and one is a main circuit board (23), wherein a cooling body (50) is associated with the main circuit board (23) for cooling components and wherein the backplane bus circuit board (21) provides a backplane bus, and the cooling body (50) is arranged in the housing, is mounted to the base (10) and carries at least one of the circuit boards (20).

Description

Steuerung und modulares Steuerungssystem eines industriellen Control and modular control system of an industrial
Automatisierungssystems Automation system
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für ein industrielles Automatisierungssys tem, aufweisend ein Hauptmodul mit einem Gehäuse, das mit einem Sockel auf eine Hutschiene aufsetzbar ist, und mit mindestens zwei in dem Gehäuse an geordneten Leiterplatten, von denen eine eine Rückwandbusleiterplatte und ei ne eine Hauptleiterplatte ist, wobei der Hauptleiterplatte ein Kühlkörper zur Kühlung von Komponenten zugeordnet ist und wobei die Rückwandbusleiter platte einen Rückwandbus bereitstellt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein modu lares Steuerungssystem mit einem derartigen Hauptmodul. The invention relates to a controller for an industrial automation system, comprising a main module with a housing that can be placed on a top-hat rail with a base, and with at least two in the housing on ordered circuit boards, one of which is a backplane bus circuit board and a main circuit board , wherein the main circuit board is assigned a heat sink for cooling components and wherein the backplane bus board provides a backplane bus. The invention further relates to a modular control system with such a main module.
In industriellen Automatisierungssystemen werden Steuerungen, auch SPS (Speicher Programmierbare Steuerung), PLC (Programmable Logic Controller) oder PAC (Programmable Automation Controller) genannt, eingesetzt, um Ak toren anzusteuern und Messdaten über Sensoren einzulesen. In der Regel er folgt die Ansteuerung der Aktoren bzw. das Auslesen der Sensoren über Feld geräte, die über einen oder mehrere Feldbusse mit der Steuerung verbunden sind. Zu den Feldgeräten gehören u.a. Ein- und Ausgangsmodule, auch I/O (Input/Output) - Module genannt, die analoge und/oder digitale Ein- oder Aus gangskanäle bereitstellen. Häufig wird dabei nicht jedes einzelne Feldgerät unmittelbar an den Feldbus angeschlossen, sondern über einen sogenannten Feldbuskoppler (Remote I/O), der eine Schnittstelle zwischen dem Feldbus ei nerseits und einem Subbus, über den eine Mehrzahl von Feldgeräten an schließbar ist, dargestellt. Sensoren und Aktoren können auch jeweils mit ei nem eigenen Feldbusanschluss zur Verbindung mit dem Feldbus versehen sein. In industrial automation systems, controllers, also called PLC (Programmable Logic Controller), PLC (Programmable Logic Controller) or PAC (Programmable Automation Controller), are used to control actuators and read measurement data via sensors. As a rule, he actuates the actuators or reads out the sensors via field devices that are connected to the controller via one or more fieldbuses. The field devices include Input and output modules, also called I / O (input / output) modules that provide analog and / or digital input or output channels. Often, not every single field device is connected directly to the fieldbus, but rather via a so-called fieldbus coupler (remote I / O), which is an interface between the fieldbus on the one hand and a subbus, via which a plurality of field devices can be connected. Sensors and actuators can also each be provided with their own fieldbus connection for connection to the fieldbus.
Alternativ oder zusätzlich zur Übertragung über dem Feldbus kann vorgesehen sein, Feldgeräte auch unmittelbar in vergleichbarer Weise wie bei einem Feld buskoppler an die Steuerung anzuschließen, indem diese einen Subbus, der mit dem eines Feldbuskopplers vergleichbar ist, bereitstellt. As an alternative or in addition to the transmission via the fieldbus, provision can also be made to connect field devices directly to the controller in a manner comparable to that of a fieldbus coupler, in that the controller provides a subbus which is comparable to that of a fieldbus coupler.
In der Regel ist vorgesehen, Steuerungen in einem der Industrieanlage zuge ordneten Schaltschrank anzuordnen. Zu diesem Zweck weisen Steuerungen typische Montagelemente wie beispielsweise eine Hutschienenaufnahme auf. Die Anordnung in einem Schaltschrank setzt Randbedingungen für die geomet rische, mechanische, thermische und elektrische Auslegung der Steuerung.In general, it is provided to arrange controls in a control cabinet assigned to the industrial plant. For this purpose, controls have typical assembly elements such as a top-hat rail mount. The arrangement in a control cabinet sets boundary conditions for the geometric, mechanical, thermal and electrical design of the control.
Der für Komponenten der Steuerung und insbesondere für Anschlüsse der Steuerung verfügbare Platz ist stark eingeschränkt. Die thermische Belastung kann zudem hoch sein, sodass bei kompakter Bauweise eine gute Kühlung der Komponenten erzielbar sein muss. Zudem ändern sich Anforderungen an Leis tungsfähigkeit und/oder die verfügbaren Schnittstellen der Steuerung häufig im Laufe der Zeit, sodass eine flexible Erweiterbarkeit der Steuerung wünschens wert ist. The for components of the controller and especially for connections of the Control available space is severely limited. The thermal load can also be high, so that a good cooling of the components must be achieved with a compact design. In addition, performance requirements and / or the available interfaces of the controller often change over time, so that the controller can be flexibly expanded.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 1 18 389 A1 ist ein erweiterbares Automatisie rungsgerät, das als Steuerung ausgebildet sein kann, bekannt, bei dem ein Hauptmodul, das die Hauptfunktionalität bereitstellt, um ein oder mehrere An- schlussmodule erweiterbar ist, um das Hauptmodul mit verschiedenen Feld bussystem betreiben zu können. Kostenmäßig nachteilig dabei ist, dass in je dem Fall eine Kombination aus Hauptmodul und Anschlussmodul eingesetzt werden muss, um eine funktionsfähige Steuerung aufzubauen. From document DE 10 2014 1 18 389 A1, an expandable automation device, which can be designed as a control, is known, in which a main module that provides the main functionality can be expanded by one or more connection modules to include the main module with different ones Field bus system. A disadvantage in terms of cost is that in each case a combination of main module and connection module must be used in order to set up a functional control.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung und ein modu lares Steuerungssystem bereitzustellen, die bei kompaktem Aufbau eine gute Kühlung elektronischer Komponenten ermöglichen, die flexibel in Hinblick auf zur Verfügung stehende Leiterplattenfläche und Anschlussmöglichkeiten sind und einen kompakten Aufbau aufweisen. It is an object of the present invention to provide a controller and a modular control system which, with a compact structure, enable good cooling of electronic components, which are flexible with regard to the available circuit board area and connection options, and which have a compact structure.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuerung und ein Steuerungssystem mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs gelöst. This object is achieved by a control and a control system with the features of the respective independent claim.
Eine erfindungsgemäße Steuerung für ein industrielles Automatisierungssys tem der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass der Kühlkör per in dem Gehäuse angeordnet ist, an dem Sockel befestigt ist und mindes tens eine der Leiterplatten trägt. Der Kühlkörper wird so als ein zentrales Ele ment der Steuerung eingesetzt, das zumindest eine, bevorzugt auch mehrere der Leiterplatten des Hauptmoduls trägt, d.h. das diese Leiterplatten an dem Kühlkörper befestigt sind. Auf diese Weise wird der zur Verfügung stehende Platz im Gehäuse optimal genutzt, so dass ein kompaktes Hauptmodul mit ei ner hohen Bauteiledichte realisiert werden kann. Zudem wird der Zusammen bau des Hauptmoduls vereinfacht, da eine zentrale Baugruppe mit Leiterplat ten, die an dem Kühlkörper befestigt sind, vormontiert werden kann, die dann als Ganzes in den Sockel eingesetzt und mit diesem verbunden wird. A control according to the invention for an industrial automation system of the type mentioned at the outset is characterized in that the heat sink is arranged in the housing, is fastened to the base and carries at least one of the printed circuit boards. The heat sink is thus used as a central element of the control, which carries at least one, preferably also more, of the circuit boards of the main module, i.e. that these circuit boards are attached to the heat sink. In this way, the available space in the housing is optimally used, so that a compact main module with a high component density can be realized. In addition, the assembly of the main module is simplified since a central assembly with printed circuit boards that are attached to the heat sink can be preassembled, which is then inserted as a whole into the base and connected to it.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerung weist der Kühlkörper einen im wesentlich quaderförmigen Umriss auf und steht mit zwei zueinander senk- rechten Außenflächen parallel zu der Hauptleiterplatte und der Rückwandbus leiterplatte. Auf diese Weise können eine im Sockel liegende Rückwandbus leiterplatte und eine dazu senkrecht stehende Hauptleiterplatte kompakt über den Kühlkörper miteinander verbunden werden. Bevorzugt sind sowohl die Hauptleiterplatte als auch die Rückwandbusleiterplatte an dem Kühlkörper be festigt. In an advantageous embodiment of the control, the heat sink has an essentially cuboidal outline and stands with two mutually perpendicular right outer surfaces parallel to the main circuit board and the backplane bus circuit board. In this way, a backplane bus circuit board located in the base and a main circuit board perpendicular to it can be compactly connected to one another via the heat sink. Both the main circuit board and the backplane bus circuit board are preferably fastened to the heat sink.
Weiter bevorzugt ist zumindest eine Außenfläche des Kühlkörpers als Kühlfläche ausgebildet, mit der die Komponenten der Hauptleiterplatte in thermischem Kon takt stehen. Die Kühlfläche kann dabei gestuft ausgebildet sein und Plateaus in verschiedenen Höhen aufweisen, um unterschiedlich hohe Bauelemente der Hauptleiterplatte gleichermaßen gut zu kontaktieren. More preferably, at least one outer surface of the heat sink is designed as a cooling surface with which the components of the main circuit board are in thermal contact. The cooling surface can be stepped and have plateaus at different heights, in order to make good contact between components of the main circuit board of equal height.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerung weist der Kühlkörper mindestens einen Montagefuß auf, der bis in den Sockel hineinragt und dort be festigt ist. So kann das im Sockel zur Verfügung stehende Volumen zur Befesti gung des Kühlkörpers genutzt werden und es verbleibt möglichst viel nutzbares Volumen in dem oberhalb des Sockels liegend Bereich für Leiterplatten. Zudem kann auch die senkrecht stehende Hauptleiterplatte parallel zur Kühlfläche des Kühlkörpers bis in den Sockel hineingeführt sein. Auf diese Weise wird zusätzli cher Bestückungsraum auf der Hauptleiterplatte geschaffen, ohne die Bauhöhe des Hauptmoduls, d. h. die Höhe über der Hutschiene, zu vergrößern. Ein in den Sockel hineinragender Abschnitt der Hauptleiterplatte kann auch zur Erdkontak tierung zur Hutschiene über eine im Sockel angeordnete Kontaktfeder dienen. In a further advantageous embodiment of the control, the heat sink has at least one mounting foot which projects into the base and is fastened there. The volume available in the base can be used to attach the heat sink and as much usable volume as possible remains in the area for printed circuit boards above the base. In addition, the vertical main circuit board can also be guided parallel to the cooling surface of the heat sink into the base. In this way, additional assembly space is created on the main circuit board without the height of the main module, i. H. to increase the height above the top-hat rail. A protruding into the base portion of the main circuit board can also serve for earth contact to the DIN rail via a contact spring arranged in the base.
Um eine schnelle und unkomplizierte Montage des Hauptmoduls zu ermögli chen, wird eine Kühlkörper und Leiterplatten umfassende Baugruppe nur mit dem mindestens einen Montagefuß an dem Sockel befestigt. In order to enable a quick and uncomplicated assembly of the main module, an assembly comprising heat sinks and printed circuit boards is only attached to the base with the at least one mounting foot.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerung weist der Kühlkör per innere Kühlfinnen auf, durch die Kühlkanäle ausgebildet sind. So weist der Kühlkörper große Außenflächen auf, die als Kühlflächen eingesetzt werden können und in thermischen Kontakt mit zu kühlenden Komponenten stehen, und es wird eine hohe Kühlleistung des Kühlkörpers erzielt. Bevorzugt verlau fen die inneren Kühlfinnen senkrecht zu der Hauptleiterplatte, um von dort ein getragene Wärme bestmöglich abzuleiten. In a further advantageous embodiment of the control, the heat sink has internal cooling fins through which cooling channels are formed. The heat sink has large outer surfaces that can be used as cooling surfaces and are in thermal contact with components to be cooled, and a high cooling capacity of the heat sink is achieved. The inner cooling fins preferably run perpendicular to the main circuit board in order to dissipate any heat carried from there as best as possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerung weist der Kühlkör per äußere Kühlfinnen auf, neben denen mindestens eine Zusatzleiterplatte angeordnet ist. Mit der mindestens einen Zusatzleiterplatte kann der Zwischen raum zwischen den äußeren Kühlfinnen optimal genutzt werden, um weiteren Bauraum für Komponenten zu schaffen. Die äußeren Kühlfinnen verlaufen be vorzugt parallel zu der Hauptleiterplatte. Bevorzugt ist zumindest eine der äu ßeren Kühlfinnen in einer Längsrichtung kürzer als andere Abschnitte des Kühlkörpers, um Platz für elektrische Verbindungen zwischen der Hauptleiter platte und der oder den Zusatzleiterplatte(n) zu schaffen. In a further advantageous embodiment of the control, the heat sink has external cooling fins next to which at least one additional printed circuit board is arranged. With the at least one additional printed circuit board, the space between the outer cooling fins can be optimally used to create additional installation space for components. The outer cooling fins are preferably parallel to the main circuit board. Preferably, at least one of the outer cooling fins is shorter in a longitudinal direction than other sections of the heat sink in order to make room for electrical connections between the main circuit board and the additional circuit board (s).
Das Hauptmodul kann dabei so ausgebildet sein, dass es autark als sogenann te monolithische Steuerung betrieben werden kann. Es kann über einen Feld bus mit Feldgeräten und insbesondere auch einer Ausgabestation (Remote I/O) verbunden sein, die einen Feldbuskoppler und Ein- und/oder Ausgabemodule (I/O Module) aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Hauptmodul selbst zusätzlich zur Steuerungsfunktionalität als Feldbuskoppler agiert und ei ne direkte Anschlussmöglichkeit für I/O Module aufweist. Schließlich können auch I/O Module unmittelbar im Hauptmodul enthalten sein oder auch Steck plätze für I/O Module beim Hauptmodul vorgesehen sein. The main module can be designed so that it can be operated autonomously as a so-called monolithic controller. It can be connected via a field bus to field devices and in particular also to an output station (remote I / O) which has a field bus coupler and input and / or output modules (I / O modules). It can also be provided that the main module itself acts in addition to the control functionality as a fieldbus coupler and has a direct connection option for I / O modules. Finally, I / O modules can also be included directly in the main module or slots for I / O modules can also be provided in the main module.
Darüber hinaus kann optional eine Anschlussmöglichkeit für Erweiterungsmo- dule am Hauptmodul vorgesehen sein, so dass die Steuerung als modulares Steuerungssystem betrieben werden kann. Der Funktionsumfang des Steue rungssystems kann z.B. durch ein Safety-Steuerungsmodul, Servo- Antriebsmodule, schnelle und hochgenaue I/O- und Kameramodule für Ferti gungsmess- und Prüftechnik, Speichermodule/Datenlogger, Multipli In addition, an option for connecting expansion modules to the main module can be provided, so that the control can be operated as a modular control system. The functional scope of the control system can e.g. through a safety control module, servo drive modules, fast and highly precise I / O and camera modules for production measurement and testing technology, memory modules / data loggers, multipli
er/Switches, Medienkonverter, Repeater, Gateways und Router mit Sniffer- und Analyse-Funktion (Predictive Analytics) ergänzt werden. er / switches, media converters, repeaters, gateways and routers with sniffer and analysis functions (predictive analytics) can be added.
Zur Verbindung mit einem seitlich anreihbaren Erweiterungsmodul kann das Hauptmodul in einer Ausgestaltung einen mit der Rückwandbusleiterplatte ge koppelten Steckverbinder aufweisen. In one embodiment, the main module can have a plug connector coupled to the backplane bus circuit board for connection to an expansion module that can be arranged on the side.
Ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem umfasst eine Steuerung der zuvor beschriebenen Art mit einem Hauptmodul und ist um mindestens ein angereih tes Ergänzungsmodul erweitert, wobei das Hauptmodul über eine Rückwand busleiterplatte mit dem mindestens einem Erweiterungsmodul verbunden ist.A control system according to the invention comprises a control of the type described above with a main module and is expanded by at least one add-on module, the main module being connected to the at least one expansion module via a backplane bus circuit board.
Es ergeben sich die im Zusammenhang mit der Steuerung beschriebenen Vor teile in einem zudem flexibel erweiterbaren System. Die erfindungsgemäße Steuerung und das erfindungsgemäße Steuerungssys tem werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figu ren näher erläutert. Die Figuren zeigen: The results described in connection with the control result in an also flexibly expandable system. The control according to the invention and the control system according to the invention are explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with the aid of FIGS. The figures show:
Fig.1 eine schematische isometrische Ansicht eines Steuerungssys tems; 1 shows a schematic isometric view of a control system;
Fig. 2 - 2c verschiedene Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Steuerungssystems; FIGS. 2-2c show different views of a further exemplary embodiment of a control system;
Fig. 3a, 3b zwei verschieden isometrische Ansichten eines Ausführungs beispiels eines Hauptmoduls einer Steuerung; 3a, 3b two different isometric views of an embodiment example of a main module of a controller;
Fig. 4a - 4c verschiedene Ansichten des Hauptmoduls gemäß Fig. 3a, b mit aufgesetztem Gehäusedeckel; 4a-4c show different views of the main module according to FIGS. 3a, b with the housing cover attached;
Fig. 5a - 5d verschiedene Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Hauptmoduls einer Steuerung, dargestellt ohne Gehäu sedeckel und teilweise ohne Sockel; Fig. 5a - 5d different views of another embodiment of a main module of a controller, shown without housing cover and partially without a base;
Fig. 6a - 6c das Hauptmodul der Fig. 5a bis 5d mit aufgesetztem Gehäu sedeckel; Fig. 6a - 6c, the main module of Figures 5a to 5d with the housing sedeckel.
Fig. 7a - 7e verschiedene Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Hauptmoduls einer Steuerung, dargestellt ohne Gehäu sedeckel und ohne Sockel; Fig. 7a - 7e different views of a further embodiment of a main module of a controller, shown without housing cover and without a base;
Fig. 8a, 8b das Hauptmodul der Fig. 7a bis 7e mit Sockel bzw. Sockel und aufgesetztem Gehäusedeckel; 8a, 8b the main module of FIGS. 7a to 7e with base or base and attached housing cover;
Fig. 9a eine isometrische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Hauptmoduls einer Steuerung, dargestellt ohne Gehäu sedeckel und ohne Sockel; 9a is an isometric view of a further exemplary embodiment of a main module of a control, shown without a housing cover and without a base;
Fig. 9b, 9c jeweils eine isometrische Ansicht eines weiteren Ausführungs beispiels eines Hauptmoduls einer Steuerung, dargestellt ohne Gehäusedeckel; Fig. 10a, 10b zwei verschiedene isometrische Ansichten eines ersten Aus führungsbeispiels eines Erweiterungsmoduls für ein Steue rungssystem; 9b, 9c are each an isometric view of a further embodiment example of a main module of a controller, shown without a housing cover; 10a, 10b show two different isometric views of a first exemplary embodiment of an expansion module for a control system;
Fig. 1 1 a, 11 b zwei verschiedene isometrische Ansichten eines zweiten Aus führungsbeispiels eines Erweiterungsmoduls für ein Steue rungssystem; Fig. 1 1 a, 11 b two different isometric views of a second exemplary embodiment from an expansion module for a control system;
Fig. 12a, 12b zwei verschiedene isometrische Ansichten eines dritten Aus 12a, 12b two different isometric views of a third off
führungsbeispiels eines Erweiterungsmoduls für ein Steue rungssystem; und example of an expansion module for a control system; and
Fig. 13a - 13c schematische Draufsichten auf ein Flauptmodul einer Steue 13a-13c are schematic top views of a main module of a control
rung in verschiedenen Anschlusskonfigurationen. in various connection configurations.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen isometrischen Ansicht ein erstes Ausfüh rungsbeispiel eines Steuerungssystems. Das Steuerungssystem umfasst ein Flauptmodul 1 sowie in diesem Beispiel ein Erweiterungsmodul 2. Fig. 1 shows a schematic isometric view of a first embodiment of a control system. The control system comprises a main module 1 and, in this example, an expansion module 2.
Im Rahmen dieser Anmeldung kennzeichnen gleiche Bezugszeichen in allen Fi guren gleiche oder gleichwirkende Elemente. Bei dem Erweiterungsmodul 2 sind zur besseren Unterscheidbarkeit Bezugszeichen der Komponenten mit einem Apostroph versehen. In the context of this application, the same reference symbols denote the same or equivalent elements in all the figures. In the expansion module 2, reference symbols of the components are provided with an apostrophe for better differentiation.
Das Steuerungssystem der Fig. 1 ist zur Montage in einem Schaltschrank vorge sehen. Die übliche Montageorientierung ist derart, dass die in der Fig. 1 untere, nicht sichtbare, Seite vertikal im Schaltschrank festgelegt ist. Diese Seite wird nachfolgend auch als Montageseite bezeichnet. Die in der Fig. 1 oben liegende Seite ist somit parallel zur„Montageseite“ ausgerichtet und verläuft ebenfalls bei einer Schaltschrankmontage senkrecht. Sie weist auf den Bediener oder Benutzer zu und wird nachfolgend als„Frontseite“ bezeichnet. Die in der Fig. 1 sichtbare, dem Betrachter zugewandte Seite ist bei einer typischen Schaltschrankmontage horizontal ausgerichtet und wird nachfolgend als„Unterseite“ bezeichnet. Die in der Fig. 1 nicht sichtbare, dem Betrachter abgewandte Seite, die bei der Schalt schrankmontage ebenfalls horizontal ausgerichtet wird als„Oberseite“ bezeich net. The control system of Fig. 1 is easily seen for assembly in a cabinet. The usual assembly orientation is such that the lower, not visible, side in FIG. 1 is fixed vertically in the control cabinet. This page is also referred to below as the assembly page. The side at the top in FIG. 1 is thus aligned parallel to the “mounting side” and also runs vertically when the switch cabinet is installed. It refers to the operator or user and is referred to below as the "front". The side that is visible in FIG. 1 and faces the viewer is oriented horizontally in a typical control cabinet installation and is referred to below as the “underside”. The side that is not visible in FIG. 1 and faces away from the viewer, and which is also aligned horizontally when the switch cabinet is installed, is referred to as the “top side”.
An die in der Fig. 1 linke Seite des Flauptmoduls 1 schließt sich das Erweite rungsmodul 2 an, das der besseren Darstellung halber in der Fig. 1 getrennt vom Hauptmodul 1 wiedergegeben ist. Diese linke Seite des Hauptmoduls 1 bzw. des Erweiterungsmoduls 2 ist auch bei einer Montage im Schaltschrank die linke Seite und wird nachfolgend als solche bezeichnet. An die rechte Seite des Hauptmo duls 1 , die auch bei Schaltschrankmontage die rechte Seite des Hauptmoduls 1 ist und als solche nachfolgend bezeichnet wird, können sich hier nicht dargestellte Ein- / Ausgabemodule 3 anschließen. To the left in Fig. 1 of the main module 1, the expansion module 2 follows, which for the sake of better illustration in Fig. 1 separated from Main module 1 is shown. This left side of the main module 1 or the expansion module 2 is the left side even when installed in the control cabinet and is referred to below as such. On the right side of the main module 1, which is the right side of the main module 1 even when installed in a control cabinet and is referred to as such below, input / output modules 3 (not shown) can be connected here.
Das Hauptmodul 1 weist einen Sockel 10 auf, auf den ein Gehäusedeckel 60 auf gesetzt ist. Der Sockel 10 ist wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt be vorzugt aus mehreren Komponenten aufgebaut, vorliegend aus drei parallel zuei nander ausgerichteten Rastträgern 1 1 , die durch Abstandselemente 16 vonei nander beabstandet sind. Die Rastträger 1 1 dienen der Befestigung des Haupt moduls 1 an einer Hutschiene des Schaltschranks, auf die sie aufgerastet werden können. The main module 1 has a base 10 on which a housing cover 60 is placed. The base 10 is, as shown in this exemplary embodiment, preferably be constructed from a plurality of components, in the present case from three locking supports 11 aligned parallel to one another, which are spaced apart by spacer elements 16. The locking bracket 1 1 are used to attach the main module 1 to a top-hat rail of the control cabinet, on which they can be snapped on.
An der Oberseite des Hauptmoduls 1 sind an jedem Rastträger 1 1 Entriegelungs hebel 13 angeordnet, die bei Betätigung die Rastträger 1 1 entriegeln, so dass das Hauptmodul 1 von der Hutschiene abgenommen werden kann. Der auf der rech ten Seite des Hauptmoduls 1 angeordnete Rastträger 1 1 weist abstehende Rast haken 14 auf, mit denen die genannten Ein- / Ausgabemodule 3 an das Haupt modul 1 angerastet werden können. Die Ein- / Ausgabemodule 3 sind ihrerseits mit vergleichbaren Rastträgern 1 1 ausgestattet, so dass sie auf die Hutschiene aufgesetzt und durch Heranschieben an das Hauptmodul 1 angerastet werden können. At the top of the main module 1 1 1 release lever 13 are arranged on each locking bracket, which unlock the locking bracket 1 1 when actuated, so that the main module 1 can be removed from the DIN rail. The arranged on the right side of the main module 1 locking bracket 1 1 has protruding locking hooks 14, with which the input / output modules 3 can be snapped onto the main module 1. The input / output modules 3 are in turn equipped with comparable latching supports 11 so that they can be placed on the top hat rail and snapped onto the main module 1.
Der rechte Rastträger 1 1 des Hauptmoduls 1 trägt zudem verschiedene Buskon takte 15, über die eine Stromversorgung und auch Daten an die angesetzten Ein- / Ausgabemodule 3 übertragen werden können. Die mechanische Ausgestaltung der rechten Seite des Hauptmoduls 1 sowie die elektrische und mechanische Ausgestaltung der Buskontakte 15 entspricht der eines systemgleichen Feld buskopplers, so dass die für diesen systemgleichen Feldbuskoppler konstruierten Ein- / Ausgabemodule 3 sich hier unmittelbar an das Hauptmodul 1 des Steue rungssystems anschließen können. Diese ermöglicht eine direkte Verwendung der Ein- / Ausgabemodule 3 ohne einen zwischengeschalteten Feldbus und Feld buskoppler. The right locking bracket 1 1 of the main module 1 also carries various bus contacts 15, via which a power supply and also data can be transmitted to the attached input / output modules 3. The mechanical configuration of the right side of the main module 1 and the electrical and mechanical configuration of the bus contacts 15 corresponds to that of a fieldbus coupler of the same system, so that the input / output modules 3 designed for this system of the same fieldbus coupler can connect directly to the main module 1 of the control system . This enables the input / output modules 3 to be used directly without an interposed fieldbus and fieldbus coupler.
Im gleichen Formfaktor, den auch die Ein- / Ausgabemodule 3 haben, ist die rech te Seite des Hauptmoduls 1 ausgestaltet. Sie weist einen Abschnitt auf, in dem Stromversorgunganschlüsse 31 positioniert sind. Die Stromversorgungsanschlüs- se 31 sind dabei als Einsteckelemente mit einem Leiterplattenrandverbinder aus gebildet, die auf eine unterhalb angeordnete Leiterplatte (vgl. z.B. Fig. 2a oder 3a) aufgesteckt werden. Die Einsteckelemente können als Stromversorgungan schlüsse 31 verschiedene gewünschte Kontaktarten bereitstellen, beispielsweise Push-In-Kontakte, Schraubkontakte oder Steckverbinder. Um die Einsteckele mente der Stromversorgungsanschlüsse 31 austauschen zu können, ist der Ge häusedeckel 60 in diesem Bereich als eine hochklappbare Klappleiste 62 ausge bildet. Dieses System und dieser Formfaktor ist bevorzugt in vergleichbarer Art und Weise bei den ansetzbaren Ein- / Ausgabemodulen 3 umgesetzt. In the same form factor, which the input / output modules 3 have, the right side of the main module 1 is designed. It has a section in which power supply connections 31 are positioned. The power supply connections se 31 are formed as plug-in elements with a circuit board edge connector, which are plugged onto a circuit board arranged below (see, for example, FIGS. 2a or 3a). The plug-in elements can provide 31 different desired contact types as power supply connections, for example push-in contacts, screw contacts or plug connectors. In order to be able to exchange the Einsteckele elements of the power supply connections 31, the Ge housing cover 60 is formed in this area as a foldable folding bar 62. This system and this form factor is preferably implemented in a comparable manner in the attachable input / output modules 3.
In seinem breiteren linken Teil ist der Bauraum des Hauptmoduls 1 größer und entsprechend der Gehäusedeckel 60 durch einen die Klappleiste 62 in der Höhe ragenden Hauptdeckel 61 gebildet. An Unter- und Oberseite sind bevorzugt Lüf tungsdurchbrüche 63 ausgebildet, durch die ein Konvektionsluftstrom von unten nach oben durch das Hauptmodul 1 führt. Bei extremeren thermischen Umge bungsbedingungen kann an der Unterseite oder der Oberseite auf den Hauptde ckel 61 ein Lüfter aufgesetzt werden, der einen erzwungenen Luftstrom durch das Hauptmodul 1 zur besseren Kühlung hervorruft. In raueren Umgebungsbedingun gen können zudem Filterelemente vorgesehen sein, die ein Eindringen von Schmutz durch die Lüftungsdurchbrüche 63 minimieren. In its wider left part, the installation space of the main module 1 is larger and, in accordance with the housing cover 60, is formed by a main cover 61 which rises in height from the folding bar 62. Ventilation openings 63 are preferably formed on the top and bottom, through which a convection air flow leads from bottom to top through the main module 1. In more extreme thermal environmental conditions, a fan can be placed on the bottom or the top of the main cover 61, which causes a forced air flow through the main module 1 for better cooling. In harsher environmental conditions, filter elements can also be provided which minimize the ingress of dirt through the ventilation openings 63.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Hauptmoduls 1 sind Anschlüsse 30 an der Unterseite vorgesehen, wohingegen die Frontseite des Hauptmoduls 1 Schalt- und Signalelemente 40, beispielsweise Statusanzeigen, Schalter oder Taster aufweist. Ebenfalls an der Frontseite ist ein Antennenanschluss 33 ange ordnet. Zudem ist an der Frontseite ein Speicherkartenanschluss 34 mit einem Einsteckschacht für z.B. (micro)-SD-Speicherkarte angeordnet. Details zum inne ren Aufbau des Hauptmoduls 1 werden in nachfolgenden Figuren erläutert. In the illustrated embodiment of the main module 1, connections 30 are provided on the underside, whereas the front of the main module 1 has switching and signaling elements 40, for example status indicators, switches or buttons. An antenna connection 33 is also arranged on the front. In addition, a memory card connector 34 with an insertion slot for e.g. (micro) SD memory card arranged. Details of the inner structure of the main module 1 are explained in the following figures.
Das Erweiterungsmodul 2, das an die linke Seite des Hauptmoduls 1 angesteckt werden kann, weist einen grundsätzlich vergleichbaren Aufbau auf. Auch das Er weiterungsmodul 2 umfasst einen Sockel 10‘, der Rastträger 1 T aufweist, die durch Abstandselemente 16‘ voneinander beabstandet sind. Rasthaken 14‘ die nen rastenden Verbindung mit dem Hauptmodul 1 . The expansion module 2, which can be plugged into the left side of the main module 1, has a fundamentally comparable structure. The extension module 2 also comprises a base 10 ″ which has latching supports 1 T which are spaced apart from one another by spacing elements 16 ″. Latching hooks 14 ″ the latching connection with the main module 1.
In der Fig. 1 ist ein Gehäusedeckel 60‘ des Erweiterungsmoduls 2 nur durch ge strichelt eingezeichnete Umrisse angedeutet und ansonsten transparent darge stellt, so dass ein innerer Aufbau sichtbar ist. Im Erweiterungsmodul 2 ist eine Lei terplatte 20‘ senkrecht angeordnet, die an ihrem in der Fig. 1 oberen Ende An- Schlüsse 30‘ trägt. Diese sind entsprechend von der Frontseite des Erweite rungsmoduls 2 her zugänglich. An der rechten Seite des Erweiterungsmoduls 2 sind Buskontakte 15‘ vorhanden, im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form eines Leiterplattenrandverbinders. Über die Buskontakte 15‘ sind das Flauptmodul 1 und das Erweiterungsmodul 2 miteinander gekoppelt. Optional können auch mehrere, insbesondere zwei Leiterplatten 20 parallel zueinander in einem Ergän zungsmodul 2 angeordnet sein, um die Bestückungsfläche und/oder über Bestü ckungsvarianten der Anschlüsse auf den beiden Leiterplatten 20 die Artikelvari anz der Erweiterungsmodule 2 kostengünstig zu vergrößern. Auch der Aufbau des Erweiterungsmoduls 2 wird in nachfolgenden Figuren noch detaillierter dar gestellt. In Fig. 1, a housing cover 60 'of the expansion module 2 is indicated only by ge dashed outlines and is otherwise transparent Darge, so that an internal structure is visible. In the expansion module 2, a printed circuit board 20 'is arranged vertically, which has an upper end in FIG. Conclusions 30 'carries. These are correspondingly accessible from the front of the expansion module 2 forth. On the right side of the expansion module 2 there are bus contacts 15 ', in the embodiment shown in the form of a circuit board edge connector. The main module 1 and the expansion module 2 are coupled to one another via the bus contacts 15 '. Optionally, several, in particular two, printed circuit boards 20 can also be arranged parallel to one another in a supplementary module 2, in order to inexpensively enlarge the assembly area and / or by means of assembly variants of the connections on the two printed circuit boards 20, the article variety of the expansion modules 2. The structure of the expansion module 2 is shown in more detail in the following figures.
In den Fig. 2a bis 2c ist ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Steuerungssys tems in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Fig. 2a und 2b zeigen jeweils eine schematische isometrische Ansicht aus zwei verschiedenen Blickrichtungen und die Fig. 2c gibt eine Draufsicht auf eine Seite des Steuerungssystems wieder. In den Fig. 2a bis 2c sind Gehäusedeckel 60, 60‘ entfernt, um Einblick in den in neren Aufbau des Steuerungssystems zu geben. 2a to 2c, another embodiment of a control system is shown in different views. 2a and 2b each show a schematic isometric view from two different viewing directions and FIG. 2c shows a top view of one side of the control system. 2a to 2c, housing covers 60, 60 'are removed in order to provide an insight into the internal structure of the control system.
Bei dem in den Fig. 2a bis 2c dargestellten Steuerungssystem ist ein Hauptmodul 1 mit zwei Erweiterungsmodulen 2 verbunden. Beide Erweiterungsmodule 2 sind an der linken Seite des Hauptmoduls 1 hintereinander eingesteckt, ein erstes Er weiterungsmodul 2 ist also unmittelbar mit dem Hauptmodul 1 verbunden und ein zweites Erweiterungsmodul 2 in das erste Erweiterungsmodul 2 eingesteckt. Die ses ist möglich, da die Buskontakte 15‘ des Erweiterungsmoduls 2 durchgeschleift werden, so dass eine Aneinanderreihung mehrerer Erweiterungsmodule 2 erfol gen kann. Die linke Seite eines jeden Erweiterungsmoduls 2 ist zu diesem Zweck analog wie die linke Seite des Hauptmoduls 1 ausgebildet. In the control system shown in FIGS. 2a to 2c, a main module 1 is connected to two expansion modules 2. Both extension modules 2 are inserted one behind the other on the left side of the main module 1, a first extension module 2 is therefore directly connected to the main module 1 and a second extension module 2 is inserted into the first extension module 2. This is possible because the bus contacts 15 'of the expansion module 2 are looped through, so that a number of expansion modules 2 can be strung together. For this purpose, the left side of each expansion module 2 is configured analogously to the left side of the main module 1.
Vom Grundaufbau her sind das Hauptmodul 1 und die dargestellten Erweite rungsmodule 2 vergleichbar aufgebaut wie beim ersten Ausführungsbeispiel ge mäß Fig. 1. Kleine Unterschiede betreffen die Ausgestaltung des Kühlkörpers 50, der beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2a bis 2c die gesamte Bauhöhe des Hauptmoduls 1 einnimmt, wohingegen beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ein Freiraum oberhalb des Kühlkörpers 50 verblieben ist, der ggf. anderweitig genutzt werden kann. The basic structure of the main module 1 and the expansion modules 2 shown are constructed in a manner comparable to that of the first exemplary embodiment according to FIG. 1. Small differences relate to the design of the heat sink 50, which in the exemplary embodiment of FIGS. 2a to 2c occupies the overall height of the main module 1 , whereas in the embodiment of FIG. 1 there is a free space above the heat sink 50 which can be used for other purposes if necessary.
Ein weiterer Unterschied betrifft die Ausgestaltung der Buskontakte 15‘, die beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2a bis 2c nicht als Leiterplattenrandverbinder aus- gebildet sind. Stattdessen sind jeweils Steckverbinder 26 bzw. 26‘ vorgesehen, die ineinandergesteckt werden und die Buskontakte 15‘ aufweisen. Um die Anei- nanderreihbarkeit mehrerer Erweiterungsmodule 2 zu ermöglichen, weisen die Erweiterungsmodule der Fig. 2a bis 2c zudem eine parallel zur Montageseite bzw. Frontseite ausgerichtete Leiterplatte 20‘ auf, die die Steckverbinder für die Bus kontakte 15‘ aufnimmt und die elektrisch über einen weiteren Steckverbinder mit senkrecht dazu ausgerichteten Haupt(-Ieiterplatten) 20‘ stehen. A further difference relates to the configuration of the bus contacts 15 ', which in the exemplary embodiment in FIGS. 2a to 2c do not function as circuit board edge connectors. are formed. Instead, connectors 26 and 26 'are provided, which are plugged into one another and have bus contacts 15'. In order to make it possible to connect a number of extension modules 2 to one another, the extension modules of FIGS. 2a to 2c also have a printed circuit board 20 'which is aligned parallel to the mounting side or front side and which receives the plug connectors for the bus contacts 15' and which is electrically connected via a further one Plug connector with main (PCB) 20 'aligned perpendicular to it.
Die Funktion der verschiedenen Leiterplatten 20 und 20‘ von Hauptmodul 1 und den Erweiterungsmodulen 2 werden nachfolgend auch noch detaillierter be schrieben. The function of the various printed circuit boards 20 and 20 'of the main module 1 and the expansion modules 2 are also described in more detail below.
In den Fig. 3a, 3b und 4a - 4c ist ein Ausführungsbeispiel eines Hauptmoduls 1 einer Steuerung detaillierter dargestellt. Die Fig. 3a und 3b zeigen das Hauptmo dul 1 ohne aufgesetzten Gehäusedeckel 60, um Einblick in den inneren Aufbau zu erhalten. Die Fig. 4a bis 4c zeigen verschiedene Ansichten des Hauptmoduls 1 mit aufgesetztem Gehäusedeckel 60. Die Fig 3a, 4b und 4a, 4b sind jeweils iso metrische Ansichten aus verschiedenen Blickrichtungen und die Fig. 4c eine Draufsicht auf die Frontseite des Hauptmoduls 1. 3a, 3b and 4a - 4c, an embodiment of a main module 1 of a controller is shown in more detail. 3a and 3b show the Hauptmo module 1 without the housing cover 60 attached to get an insight into the internal structure. 4a to 4c show different views of the main module 1 with the housing cover 60 attached. FIGS. 3a, 4b and 4a, 4b are each isometric views from different viewing directions and FIG. 4c is a plan view of the front of the main module 1.
Die Ausgestaltung des Sockels 10 des Hauptmoduls 1 entsprich der der Haupt- module 1 gemäß den Fig. 1 und 2a bis 2c. Auf die zugehörige Beschreibung wird hiermit verwiesen. The design of the base 10 of the main module 1 corresponds to that of the main module 1 according to FIGS. 1 and 2a to 2c. Reference is hereby made to the associated description.
Das vorliegende Hauptmodul 1 weist eine Mehrzahl von Leiterplatten 20 auf, de ren Anordnung und Funktion nachfolgend näher erläutert wird. The present main module 1 has a plurality of printed circuit boards 20, the arrangement and function of which will be explained in more detail below.
Auf dem Grundrahmen 18 des Sockels 10 ist zunächst eine Rückwandbusleiter platte 21 angeordnet, die sich über die gesamte Fläche des Grundrahmens 18 er streckt. Zur rechten Seite hin reicht die Rückwandbusleiterplatte 21 leicht über den Grundrahmen 18 bis auf den Leiterplattenträge 17 hinaus. Der Leiterplatten träger 17 trägt senkrecht eine Anschlussleiterplatte 22, die in den Leiterplattenträ ger 17 eingesteckt ist und bis zu den Buskontakten 15 an der rechten Seite des Hauptmoduls 1 reicht. On the base frame 18 of the base 10, a backplane bus plate 21 is first arranged, which he stretches over the entire surface of the base frame 18. To the right, the backplane bus circuit board 21 extends slightly beyond the base frame 18 to the circuit board support 17. The circuit board carrier 17 carries vertically a connecting circuit board 22, which is inserted into the circuit board carrier 17 and extends to the bus contacts 15 on the right side of the main module 1.
Die Buskontakte 15, über die eine Stromversorgung und Datenanbindung der Ein- / Ausgabemodule 3 erfolgt, werden entsprechend unmittelbar über die Anschluss leiterplatte 22 kontaktiert. Die Anschlussleiterplatte 22 steht senkrecht zur Rück wandbusleiterplatte 21 und ist mit dieser über einen winkeligen Steckverbinder 26 verbunden. Die Anschlussleiterplatte 22 weist an ihrem oberen Ende Leiterplat tenrandverbinder auf, auf die die Stromversorgungsanschlüsse 31 , die in der Klappleiste 62 angeordnet sind (vgl. Fig. 4a bis 4c) aufgesteckt sind. The bus contacts 15, via which a power supply and data connection of the input / output modules 3 takes place, are correspondingly contacted directly via the connection circuit board 22. The connection circuit board 22 is perpendicular to the rear wall bus circuit board 21 and is with this via an angled connector 26th connected. The connection circuit board 22 has at its upper end printed circuit board edge connectors, onto which the power supply connections 31, which are arranged in the folding strip 62 (cf. FIGS. 4a to 4c), are attached.
Über diese Stromversorgungsanschlüsse 31 wird das Hauptmodul 1 mit Versor gungsspannung, in der Regel eine Gleichspannung im Bereich von 24V, versorgt. Auf der Anschlussleiterplatte 22 sind elektronische Komponenten zur Bereitstel lung der Stromversorgung des Hauptmoduls 1 und der Ein- / Ausgabemodule 3 sowie angesteckter Erweiterungsmodule 2 angeordnet. Grundsätzlich sind im Rahmen dieser Anmeldung auf Leiterplatten 20 angeordnete Komponenten nur beispielhaft dargestellt. Es versteht sich, dass der in den Figuren nicht mit darge stellten Komponenten belegte Platz auf allen Leiterplatten 20 für elektrische bzw. elektronische Bauteile zur Verfügung steht. Alle Leiterplatten 20 können ein- oder (bevorzugt) beidseitig bestückt sein. The main module 1 is supplied with supply voltage, generally a direct voltage in the range of 24 V, via these power supply connections 31. On the connection circuit board 22, electronic components for the provision of the power supply to the main module 1 and the input / output modules 3 and plugged-in expansion modules 2 are arranged. Basically, components arranged on printed circuit boards 20 are only shown as examples in the context of this application. It goes without saying that the space not occupied by components in the figures is available on all printed circuit boards 20 for electrical or electronic components. All printed circuit boards 20 can be equipped on one or (preferably) on both sides.
Die Rückwandbusleiterplatte 21 nimmt einen Rückwandbus für das Hauptmodul 1 und eventuelle Erweiterungsmodule 2 auf. Der Rückwandbus stellt Stromversor- gungs- und Datenleitungen bereit. Die Datenleitungen bilden mindestens einen standardisierten und/oder proprietären Datenbus. Die Leitungen des Rückwand busses werden z.B. über die Buskontakte 15‘ an ein eingestecktes Erweite rungsmodul 2 weitergereicht. The backplane bus circuit board 21 accommodates a backplane bus for the main module 1 and any expansion modules 2. The backplane bus provides power supply and data lines. The data lines form at least one standardized and / or proprietary data bus. The lines of the rear wall bus are e.g. passed on via the bus contacts 15 'to an inserted expansion module 2.
Wie insbesondere die Fig. 3a und 3b zeigen, steht auf der Rückwandbusleiterplat te 21 senkrecht etwa mittig im Hauptmodul 1 eine Hauptleiterplatte 23, die die wesentlichen Funktionselemente des Hauptmoduls 1 aufnimmt, insbesondere ei ne oder mehrere CPU (Central Processing Unit), ein oder mehrere FPGA (Field Programmable Gate Array), Speicherbausteine wie RAM (Random Access Me mory), NVRAM (Non Volatile RAM) , eine RTC (Real Time Clock), sowie Schnitt stellentreiber für Schnittstellenanschlüsse 32, für einen Antennenanschluss 33 und Schalt- und Signalelemente 40. As shown in FIGS. 3a and 3b in particular, on the backplane bus board 21 there is a main board 23 vertically approximately centrally in the main module 1, which contains the essential functional elements of the main module 1, in particular one or more CPUs (central processing units), one or more FPGA (Field Programmable Gate Array), memory modules such as RAM (Random Access Memory), NVRAM (Non Volatile RAM), an RTC (Real Time Clock), as well as interface drivers for interface connections 32, for an antenna connection 33 and switching and signal elements 40 .
Diese Schnittstellenanschlüsse 32 und Schalt- und Signalelemente 40 sind im vorderen (in den Fig. 3a und 3b oberen) Bereich der Hauptleiterplatte 23 ange ordnet. Die Schalt- und Signalelemente 40 sowie ein Antennenanschluss 33 können auf der Kante der Hauptleiterplatte 23 angeordnet sein (vgl. beispielswei se Fig. 3a), wohingegen die verschiedenen Schnittstellenanschlüsse 32 auf der der Anschlussleiterplatte 22 abgewandten Seite der Hauptleiterplatte 23 positio niert sind. Insbesondere sind als Schnittstellenanschlüsse 32 RJ-45 Anschlüsse vorgesehen oder D-SUB-Anschlüsse, die ebenfalls als Feldbusanschlüsse einge- setzt werden. Weiter können Schnittstellenanschlüsse 32 als SFP (Small Form factor Plugable) Netzwerkanschlüsse, als USB-Anschlüsse, als Display- Anschlüsse oder auch als BL/SL-Anschlüsse ausgebildet sein. Der Antennenan schluss 33 kann beispielsweise als SMA-Flochfrequenzanschluss ausgebildet sein. These interface connections 32 and switching and signaling elements 40 are arranged in the front (in FIGS. 3a and 3b upper) area of the main circuit board 23. The switching and signal elements 40 and an antenna connection 33 can be arranged on the edge of the main circuit board 23 (see, for example, FIG. 3a), whereas the various interface connections 32 are positioned on the side of the main circuit board 23 facing away from the connection circuit board 22. In particular, 32 RJ-45 connections are provided as interface connections or D-SUB connections, which are also used as fieldbus connections. be set. Furthermore, interface connections 32 can be designed as SFP (Small Form Factor Plugable) network connections, as USB connections, as display connections or also as BL / SL connections. The antenna connection 33 can be designed, for example, as an SMA floch frequency connection.
Zwischen der Anschlussleiterplatte 22 und der Hauptleiterplatte 23 ist ein Kühl körper 50 positioniert. Eine zur Hauptleiterplatte 23 weisende Kühlfläche 51 steht in thermischen Kontakt mit wärmeerzeugenden Bauteilen der Hauptleiterplatte 23, die bevorzugt auf der dem Kühlkörper 50 zugewandten Leiterplattenseite ange ordnet sind. Alle wärmeerzeugenden Bauteile wie die CPU, die FPGAs usw. kön nen so über den Kühlkörper 50 gekühlt werden. A cooling body 50 is positioned between the connection circuit board 22 and the main circuit board 23. A cooling surface 51 facing the main printed circuit board 23 is in thermal contact with heat-generating components of the main printed circuit board 23, which are preferably arranged on the side of the printed circuit board facing the cooling body 50. All heat-generating components such as the CPU, the FPGAs etc. can thus be cooled via the heat sink 50.
Der Kühlkörper 50 ist im dargestellten Beispiel (vgl. Fig. 2a bis 2c) auf Montage domen 19 befestigt, die im Sockel 10 ausgebildet sind. Die Montagedome 19 können durch einen Durchbruch in der Rückwandbusleiterplatte 21 geführt sein, so dass der Kühlkörper unmittelbar mit dem Sockel 10 verbunden ist. Alternativ können die Montagedome 19 unterhalb der Rückwandbusleiterplatte 21 enden und es kann eine Schraube durch die Rückwandbusleiterplatte 21 und ein Dis tanzstück bis in den Kühlkörper 50 führen, so dass der Kühlkörper 50 zusammen mit der Rückwandbusleiterplatte 21 am Sockel 10 befestigt ist. The heat sink 50 is fixed in the example shown (see FIGS. 2a to 2c) on mounting domes 19 which are formed in the base 10. The assembly domes 19 can be guided through an opening in the backplane bus circuit board 21, so that the heat sink is connected directly to the base 10. Alternatively, the assembly dome 19 can end below the backplane bus circuit board 21 and it can lead a screw through the backplane bus circuit board 21 and a dance piece into the heat sink 50, so that the heat sink 50 is fastened together with the backplane bus circuit board 21 to the base 10.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 3a und 3b ist der in den Figu ren obere, der Frontseite zugewandte Kühlkanal 52 nicht über die gesamte Breite des Kühlkörpers 50 ausgebildet, so dass an der Rückseite der Hauptleiterplatte 23 ein Freiraum geschaffen ist, in dem eine kleine parallel zu Hauptleiterplatte 23 ausgerichtete Zusatzleiterplatte 25 positioniert ist. Diese kann über Lötstifte und/oder Steckverbinder mit der Hauptleiterplatte 23 verbunden sein und kann zusätzliche Schalt- und Signalelemente 40 oder auch Anschlüsse 30 aufnehmen. In the illustrated embodiment of FIGS. 3a and 3b, the upper cooling channel 52 facing the front in the FIGS. Is not formed over the entire width of the heat sink 50, so that a space is created on the rear side of the main circuit board 23 in which a small Additional circuit board 25 aligned parallel to main circuit board 23 is positioned. This can be connected to the main circuit board 23 via solder pins and / or plug connectors and can accommodate additional switching and signal elements 40 or connections 30.
Beim dargestellten Beispiel (vgl. Fig. 3a) stellt die Zusatzleiterplatte 25 einen Speicherkartenanschluss 34 zur Aufnahme einer Micro-SD Speicherkarte bereit sowie einen Batterieanschluss 35 zur Aufnahme und Kontaktierung einer Puffer batterie zur Versorgung z. B. der Echtzeituhr (RTC). In the example shown (see FIG. 3a), the additional circuit board 25 provides a memory card connection 34 for receiving a micro SD memory card and a battery connection 35 for receiving and contacting a buffer battery for supplying z. B. the real-time clock (RTC).
Wie in den Fig. 4a bis 4c sichtbar ist, kann der Bereich, in dem der Speicherkar tenanschluss 34 und auch die Batterie angeordnet ist durch eine Zugangsklappe 64 abgedeckt sein, um eine eingesetzte Speicherkarte bzw. Batterie vor verse hentlicher Entnahme zu schützen. Im Hauptdeckel 61 kann auch ein Display an geordnet sein, bzw. ein Durchbruch, durch den ein Display zugänglich ist. Das Display kann mit einer Touch-Funktion ausgestattet sein und ein Schalt- und Sig nalelement 40 bilden. As can be seen in FIGS. 4a to 4c, the area in which the memory card connector 34 and also the battery is arranged can be covered by an access flap 64 in order to protect an inserted memory card or battery from inadvertent removal. In the main cover 61, a display can also be arranged, or an opening through which a display is accessible. The Display can be equipped with a touch function and form a switching and signal element 40.
Die in diesem Ausführungsbeispiel der Fig. 3a, 3b und 4a bis 4c (und auch den Beispielen der Fig. 5a-5d, 6a-6c, 7a-7e, 8a und 8b) in der Frontseite positionier ten Schnittstellenanschlüsse 32 können in alternativen Ausgestaltungen auch ganz oder teilweise von der Unterseite des Flauptmoduls 1 her zugänglich sein, wie dieses beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2a bis 2c umgesetzt ist. The in this embodiment of FIGS. 3a, 3b and 4a to 4c (and also the examples of FIGS. 5a-5d, 6a-6c, 7a-7e, 8a and 8b) positioned in the front interface ports 32 can also be used in alternative configurations be wholly or partly accessible from the underside of the main module 1, as is implemented in the embodiment of FIGS. 1 and 2a to 2c.
An der linken Seite des Flauptmoduls 1 kann parallel zur Hauptleiterplatte 23 eine optionale Ergänzungsleiterplatte 24 angeordnet (vgl. z.B. Fig. 2a bis 2c, 3a, 3b oder auch 9a bis 9c). Diese Ergänzungsleiterplatte 24 kann beispielsweise eben falls Schnittstellentreiber und weitere Schnittstellenanschlüsse 32 aufweisen, die dann an der Front- oder Unterseite des Flauptmoduls 1 zugänglich sind. Es kann auf diese Weise eine größere Varianz an Schnittstellen bereitgestellt werden. Die einzelnen Schnittstellenanschlüsse 32 sind auf der Flauptleiterplatte 23 und der Ergänzungsleiterplatte 24 so positioniert, dass sie ohne sich zu stören den zwi schen diesen Leiterplatten liegenden Bauraum ausnutzen. Bevorzugt sind in die sen Bauraum hineinragende Komponenten und insbesondere die Schnittstellen anschlüsse 32 auf der Flauptleiterplatte 23 und der Ergänzungsleiterplatte 24 in verzahnter und ineinandergreifender Art angeordnet. Der Bauraum kann so in un terschiedlichsten Bestückungsvarianten bestmöglich genutzt werden. On the left side of the main module 1, an optional supplementary circuit board 24 can be arranged parallel to the main circuit board 23 (see, for example, Figs. 2a to 2c, 3a, 3b or also 9a to 9c). This supplementary circuit board 24 can, for example, also have interface drivers and further interface connections 32, which are then accessible on the front or underside of the main module 1. In this way, a greater variety of interfaces can be provided. The individual interface connections 32 are positioned on the main circuit board 23 and the supplementary circuit board 24 in such a way that they take advantage of the space between these circuit boards without being disturbed. Components protruding into the installation space and in particular the interface connections 32 on the main circuit board 23 and the supplementary circuit board 24 are preferably arranged in a toothed and interlocking manner. The installation space can be used as best as possible in a wide variety of configurations.
Die Ergänzungsleiterplatte 24 kann zudem verwendet werden, um besonders schnelle Ein- / Ausgabekanäle über FPGA- oder GPIO (General Purpose Input Output) - Bausteine mit ggf. direktem Zugriff auf den Rückwandbus bereit zu stel len. Auf diese Weise können spezielle Ein- / Ausgabekanäle mit Schaltzeiten im Bereich vom Nanosekunden realisiert werden. The supplementary circuit board 24 can also be used to provide particularly fast input / output channels via FPGA or GPIO (General Purpose Input Output) modules with direct access to the backplane bus, if necessary. In this way, special input / output channels with switching times in the nanosecond range can be implemented.
In einer Aussparung der Ergänzungsleiterplatte 24 ist auf der Rückwandbusleiter platte 21 der Steckkontakt montiert, um Erweiterungsmodule 2 über die dessen Buskontakte 15‘ mit dem Hauptmodul 1 zu verbinden. Neben der Funktion der Weiterleitung und Verteilung des Rückwandbusses kann die Rückwandbusleiter platte 21 alternativ auch verwendet werden, um Stützkondensatoren zur Glättung und Stützung der Stromversorgungsleitung des Rückwandbusses aufzunehmen. Auch ist denkbar, die Pufferbatterie der Echtzeituhr (RTC), die sich beim darge stellten Ausführungsbeispiel auf der Zusatzleiterplatte 25 befindet, auf der Ober oder Unterseite der Rückwandbusleiterplatte 21 anzuordnen (vgl. Fig. 7e). Im Gehäusedeckel 60 oder dem Sockel 10 ist dann an entsprechender Stelle eine Klappe oder Abdeckung vorgesehen, durch die die Pufferbatterie zugänglich ist und getauscht werden kann. Es kann auch eine Schublade vorgesehen sein, in die die Pufferbatterie eingesetzt ist, um die Pufferbatterie leicht tauschen zu kön nen. In a recess of the supplementary circuit board 24, the plug contact is mounted on the backplane bus board 21 in order to connect expansion modules 2 to the main module 1 via the bus contacts 15 ′ thereof. In addition to the function of forwarding and distributing the backplane bus, the backplane bus plate 21 can alternatively also be used to accommodate support capacitors for smoothing and supporting the power supply line of the backplane bus. It is also conceivable to arrange the buffer battery of the real-time clock (RTC), which is located on the additional circuit board 25 in the exemplary embodiment shown on the top or bottom of the backplane bus circuit board 21 (cf. FIG. 7e). In the housing cover 60 or the base 10 there is then a corresponding place Flap or cover provided through which the backup battery is accessible and can be replaced. There may also be a drawer into which the backup battery is inserted in order to be able to easily replace the backup battery.
In den Fig. 5a bis 5d und 6a bis 6c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Hauptmoduls 1 eines Steuerungssystems dargestellt. Die Fig. 5a bis 5d zeigen das Hauptmodul 1 ohne aufgesetzten Gehäusedeckel 60, wohingegen die Fig. 6a bis 6c das Hauptmodul 1 mit aufgesetztem Gehäusedeckel 60 wiedergeben. 5a to 5d and 6a to 6c show a further exemplary embodiment of a main module 1 of a control system. FIGS. 5a to 5d show the main module 1 without the housing cover 60 attached, whereas FIGS. 6a to 6c show the main module 1 with the housing cover 60 attached.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Sockel 10 des Hauptmoduls 1 wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen ausgeführt, auf die hiermit verwiesen wird. Nachfolgend wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den zuvor beschrie benen Ausführungsbeispielen eingegangen. In this exemplary embodiment, too, the base 10 of the main module 1 is designed as in the previous exemplary embodiments, to which reference is hereby made. The following essentially deals with the differences from the exemplary embodiments described above.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist neben der AnschlussleiterplatteIn the embodiment shown here is next to the connection circuit board
22 und der Rückwandbusleiterplatte 21 und ggf. verwendeten Zusatzleiterplatten 25 nur eine Hauptleiterplatte 23 und keine Ergänzungsleiterplatte 24 vorgesehen. 22 and the backplane bus circuit board 21 and any additional circuit boards 25 used, only one main circuit board 23 and no supplementary circuit board 24 are provided.
Um den zur Verfügung stehenden Platz bestmöglich ausnutzen zu können, ist die Hauptleiterplatte 23 im Bereich der linken Seite des Hauptmoduls 1 angeordnet. Die Schalt- und Signalelemente 40 sind wiederum entlang eines Abschnitts der oberen (bezogen auf die Darstellung in den Figuren) Kante der HauptleiterplatteIn order to make the best possible use of the available space, the main circuit board 23 is arranged in the area of the left side of the main module 1. The switching and signaling elements 40 are in turn along a section of the upper (based on the illustration in the figures) edge of the main circuit board
23 positioniert. Bedingt durch die Anordnung der Hauptleiterplatte 23 seitlich im Hauptmodul 1 sind die zur Seite deutlich von der Hauptleiterplatte 23 abstehen den Schnittstellenanschlüsse 32 (wiederum insbesondere RJ-45 und USB- Anschlüsse) nach rechts hin im Hauptmodul 1 auf der Hauptleiterplatte 23 ange ordnet. In einem Bereich unterhalb (wieder bezogen auf die Darstellung der Figu ren) ist der Kühlkörper 50 bis nahe an die Hauptleiterplatte 23 herangeführt, um Wärme abgebende Komponenten der Hauptleiterplatte thermisch mit dem Kühl körper 50 verbinden zu können und über den Kühlkörper 50 kühlen zu können. Im oberen Bereich des Kühlkörpers 50 ist dieser ausgeklinkt, um Platz für die 23 positioned. Due to the arrangement of the main circuit board 23 laterally in the main module 1, the side connections 32 (again in particular RJ-45 and USB connections) which clearly protrude from the main circuit board 23 are arranged to the right in the main module 1 on the main circuit board 23. In an area below (again based on the representation of the Figu ren), the heat sink 50 is brought close to the main circuit board 23 in order to be able to thermally connect heat-emitting components of the main circuit board to the cooling body 50 and to be able to cool via the heat sink 50. In the upper area of the heat sink 50, this is released to make room for the
Schnittstellenanschlüsse 32 und die Zusatzleiterplatte 25 bereitstellen zu können. Bei geringerem Kühlbedarf kann ggf. auf den sich neben den Schnittstellenan schlüssen 32 befindenden Abschnitt des Kühlkörpers 50 verzichtet werden, so dass wiederum mehr Platz für die dargestellte Zusatzleiterplatte 25 bzw. Platz für eine parallel zur Frontseite ausgerichtete Zusatzleiterplatte 25 bereitsteht. Ein weiterer Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen betrifft die Ausgestaltung der Leiterplatten 20 im Bereich der Verbindung zwischen der Rückwandbusleiterplatte 21 und der Hauptleiterplatte 23. To be able to provide interface connections 32 and the additional circuit board 25. With a lower cooling requirement, the section of the heat sink 50 located next to the interface connections 32 may be dispensed with, so that again more space is available for the additional printed circuit board 25 shown or space for an additional printed circuit board 25 aligned parallel to the front. Another difference from the previous exemplary embodiments relates to the configuration of the printed circuit boards 20 in the region of the connection between the backplane bus printed circuit board 21 and the main printed circuit board 23.
Wie aus Fig. 5b gut ersichtlich ist, mündet auf der linken Seite des Hauptmoduls 1 die Rückwandbusleiterplatte 21 wiederum in einem Steckkontakt, über den der Rückwandbus zu einsteckbaren Erweiterungsmodulen 2 übergeben werden kann. Die Rückwandbusleiterplatte 21 ist jedoch nur im Bereich dieses Steckkontaktes bis zum Rand des Grundrahmens 18 des Hauptmoduls 1 geführt. Im oberen und unteren Abschnitt (bezogen auf die Montageausrichtung des Hauptmoduls 1 im Schaltschrank) endet die Rückwandbusleiterplatte 21 vor der Hauptleiterplatte 23. Dadurch kann die Hauptleiterplatte 23 nach unten in den Sockel 10 verlängert werden, wodurch mehr Bestückungsfläche zur Verfügung steht. Der Bereich des Steckverbinders zu den Erweiterungsmodulen 2 ist dabei ausgespart. In der Fig. 5c ist das Hauptmodul 1 aus gleicher Blickrichtung wie bei Fig. 5b wiedergege ben, wobei jedoch der Sockel 10 entfernt ist, um die Hauptleiterplatte 23 in Ihrer gesamten Größe darstellen zu können. Diese Figur zeigt weiterhin, dass der Kühlkörper 50 mit einem Abschnitt, der als ein Montagefuß 57 bildet, ebenfalls bis in den Sockel 10 hineinragt, was seiner Befestigung dient. As can be clearly seen from FIG. 5b, on the left side of the main module 1 the backplane bus circuit board 21 in turn leads to a plug contact via which the backplane bus can be transferred to plug-in expansion modules 2. The backplane bus circuit board 21 is, however, only in the area of this plug contact up to the edge of the base frame 18 of the main module 1. In the upper and lower section (based on the mounting orientation of the main module 1 in the control cabinet), the backplane bus circuit board 21 ends in front of the main circuit board 23. This allows the main circuit board 23 to be extended downwards into the base 10, as a result of which more assembly area is available. The area of the connector to the expansion modules 2 is left out. 5c, the main module 1 is shown from the same viewing direction as in FIG. 5b, but the base 10 is removed in order to be able to display the main circuit board 23 in its entire size. This figure further shows that the heat sink 50, with a section which forms a mounting foot 57, also protrudes into the base 10, which serves to secure it.
Zusätzlich zu dem durchgeführten Steckverbinder zur Weitergabe des Rück wandbusses an die Erweiterungsmodule 2 ist ein hier nicht gezeigter Winkelver binder angeordnet, der den Rückwandbus von der Hauptleiterplatte 23 auf die Rückwandbusleiterplatte 21 überträgt. Bei einer alternativen Ausgestaltung kön nen beide Steckverbinder kombiniert sein, derart, dass die Hauptleiterplatte 23 auf Vorder- und Rückseite jeweils einen Steckverbinder aufweist, der einerseits mit einem entsprechenden Gegensteckverbinder auf der Rückwandbusleiterplatte 21 zusammenwirkt und den Rückwandbus zum Erweiterungsmodul 2 weiterleitet. Eine solche Anordnung von Steckverbindern wird auch als 180°-Steckverbinder bezeichnet. In addition to the connector carried out for forwarding the rear wall bus to the expansion modules 2, a Winkelver connector, not shown here, is arranged, which transmits the backplane bus from the main circuit board 23 to the backplane bus circuit board 21. In an alternative embodiment, both connectors can be combined, in such a way that the main circuit board 23 has a connector on the front and rear side, which on the one hand interacts with a corresponding mating connector on the backplane bus board 21 and forwards the backplane bus to the expansion module 2. Such an arrangement of connectors is also referred to as a 180 ° connector.
Die größere Fläche der Hauptleiterplatte 23, die so erzielt werden kann, ermög licht es, die wesentlichen Funktionen auf einer Leiterplatte unter zu bringen, wodurch die Ergänzungsleiterplatte 24 entfallen kann. Für die meisten benötigten Anwendungen wird eine ausreichende Leiterplattenfläche bei kompakten Gehäu seabmessungen bereitgestellt. Die in diesen Figuren gezeigte Variante stellt so mit eine kostengünstige Version des Steuerungssystems dar. Die Ausbildung aller wesentlichen Komponenten auf der Hauptleiterplatte 23 bietet zudem den Vorteil, dass hochfrequent getaktete Signale über wenige Steckverbinder geführt werden, was einen guten Signalfluss und damit die Nutzung von hohen Taktfrequenzen zur Folge hat. Das Einsparen der Ergänzungsleiterplatte 24 wirkt sich zudem kos tenreduzierend auf das System aus, wenn nur eine geringe Anzahl an Anschlüs sen und eine geringe Artikelvarianz benötigt wird. The larger area of the main circuit board 23, which can be achieved in this way, makes it possible to accommodate the essential functions on a circuit board, as a result of which the supplementary circuit board 24 can be omitted. Sufficient circuit board space with compact housing dimensions is provided for most required applications. The variant shown in these figures thus represents an inexpensive version of the control system. The formation of all essential components on the main circuit board 23 also offers the advantage that high-frequency clocked signals are routed via a few plug connectors. which results in a good signal flow and thus the use of high clock frequencies. Saving the supplementary circuit board 24 also has a cost-reducing effect on the system if only a small number of connections and a small article variance is required.
Ein weiterer kleiner Unterschied zu den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen liegt in der Zuordnung der Anschlüsse 30 und Schalt- und Signalelemente 40 auf die verschiedenen Leiterplatten 20. Beim vorliegenden Beispiel ist der Antennen anschluss 33 auf der Zusatzleiterplatte 25 angeordnet. Dieses ist vorteilhaft, wenn der Antennenanschluss 33 und/oder weitere Schnittstellenanschlüsse 32 nicht zur Grundausstattung des Hauptmoduls 1 zähen, sondern entsprechend durch Nach rüstung der Zusatzleiterplatte 25 nachträglich hinzugefügt werden kann. Another small difference from the previously shown exemplary embodiments lies in the assignment of the connections 30 and switching and signal elements 40 to the different printed circuit boards 20. In the present example, the antenna connection 33 is arranged on the additional printed circuit board 25. This is advantageous if the antenna connection 33 and / or further interface connections 32 are not tough on the basic equipment of the main module 1, but can be added subsequently by retrofitting the additional circuit board 25.
Auf der Hauptleiterplatte 23 ist bei diesem Ausführungsbespiel auch der Spei cherkartenanschluss 34 ausgebildet. Alle zum Betrieb des Hauptmoduls notwen digen Anschlüsse und Funktionsbausteine können auf der Hauptleiterplatte 23 bzw der Rückwandbusleiterplatte 21 und der Anschlussleiterplatte 22 realisiert werden. Optionale Merkmale wie z.B. der Antennenanschluss 33 können dann über die Zusatzleiterplatte nachgerüstet werden. Wie bereits in Zusammenhang mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel erwähnt ist, kann eine Pufferbatterie für eine Echtzeituhr des Systems zum Beispiel auf der Rückwandbusleiterplatte 21 Platz finden. On this circuit board 23, the memory card connector 34 is also formed on the main circuit board 23. All of the connections and function blocks required to operate the main module can be implemented on the main circuit board 23 or the backplane bus circuit board 21 and the connection circuit board 22. Optional features such as the antenna connection 33 can then be retrofitted via the additional circuit board. As already mentioned in connection with the previous exemplary embodiment, a buffer battery for a real-time clock of the system can be accommodated on the backplane bus circuit board 21, for example.
In den Fig. 7a bis e und 8a und 8b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Hauptmoduls 1 einer Steuerung in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Fig. 7a bis e zeigen das Hauptmodul 1 ohne Gehäuse. In Fig. 8a ist die in den Fig. 7a bis e gezeigte Anordnung in einen Sockel 10 eingesetzt. In Fig. 8b schließlich ist das vollständige Hauptmodul 1 mit Sockel 10 und aufgesetztem Gehäuseoberteil 60 dargestellt. Die Fig. 7a und 7b sind isometrische Schrägansichten auf Haupt modul 1 , das hier ohne Sockel 10 und ohne aufgesetzten Gehäusedeckel 60 ge zeigt ist, die Fig. 7c zeigt eine Draufsicht auf das Hauptmodul 1 , die Fig. 7d eine Seitenansicht und die Fig. 7e eine Draufsicht auf die Unterseite des Hauptmoduls 1 , also eine Ansicht aus Richtung des hier nicht dargestellten Sockels 10. 7a to e and 8a and 8b, a further embodiment of a main module 1 of a controller is shown in different views. 7a to e show the main module 1 without a housing. 8a, the arrangement shown in FIGS. 7a to e is inserted into a base 10. Finally, FIG. 8b shows the complete main module 1 with a base 10 and an attached upper housing part 60. 7a and 7b are isometric oblique views of the main module 1, which is shown here without a base 10 and without a housing cover 60, FIG. 7c shows a plan view of the main module 1, FIG. 7d shows a side view and FIG. 7e shows a plan view of the underside of the main module 1, that is to say a view from the direction of the base 10 (not shown here).
Bezüglich des Grundaufbaus ist das in den Fig. 7a bis e und 8a, b gezeigte Hauptmodul 1 ebenso aufgebaut wie die in Zusammenhang mit den vorherigen Figuren beschriebenen Hauptmodule 1. Insbesondere ist wiederum eine Mehr zahl an Leiterplatten 20 vorhanden, konkret eine Rückwandbusleiterplatte 21 , ei ne Anschlussleiterplatte 22, eine Hauptleiterplatte 23 und eine Zusatzleiterplatte 25. Die Rückwandbusleiterplatte 21 liegt wie bei den vorherigen Ausführungsbei spielen parallel zu einer Hutschiene, auf die das Hauptmodul 1 aufrastbar ist. Die Rückwandbusleiterplatte 21 liegt damit auch, wie Fig. 8a zeigt, auf dem Sockel 10 auf, der wiederum durch vorliegend 3 Rastträger 1 1 , die durch Abstandselemente 16 voneinander beabstandet sind, aufweist. Gegenüber der Rückwandbusleiter platte 21 sind die Hauptleiterplatte 23, die Anschlussleiterplatte 22 und die Zu satzleiterplatte 25 senkrecht angeordnet. With regard to the basic structure, the main module 1 shown in FIGS. 7a to e and 8a, b is constructed in the same way as the main module 1 described in connection with the previous figures. In particular, there is again a number of printed circuit boards 20, specifically a backplane bus board 21, egg ne connection circuit board 22, a main circuit board 23 and an additional circuit board 25. The backplane bus circuit board 21, as in the previous embodiments, is parallel to a top-hat rail onto which the main module 1 can be snapped on. The backplane bus circuit board 21 therefore also rests on the base 10, as shown in FIG. 8a, which in turn has 3 latching supports 11 which are spaced apart from one another by spacing elements 16. Opposite the backplane bus circuit board 21, the main circuit board 23, the connection circuit board 22 and the circuit board 25 are arranged vertically.
Wie bereits bei den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Kühlkörper 50 zentral im Hauptmodul 1 angeordnet und dient neben seiner Funktion zur Küh lung von Komponenten des Hauptmoduls 1 auch zur Halterung mehrere der Lei terplatten 20. Der Kühlkörper 50 stellt somit das zentrale und tragende Element des Hauptmoduls 1 dar. Er erstreckt sich über die gesamte Ausdehnung des Hauptmoduls 1 in einer Richtung senkrecht zur Hutschiene, d. h. in der Richtung, in der auch die Rastträger 1 1 verlaufen. As in the previously shown exemplary embodiments, the heat sink 50 is arranged centrally in the main module 1 and, in addition to its function for cooling components of the main module 1, also serves to hold several of the circuit boards 20. The heat sink 50 thus represents the central and load-bearing element of the main module 1. It extends over the entire extent of the main module 1 in a direction perpendicular to the top-hat rail, i. H. in the direction in which the locking carriers 1 1 extend.
In dieser Richtung sind auch die Kühlkanäle 52 durch innere Finnen 53 gebildet. Bei Montage des Hauptmoduls 1 an einer Hutschiene verlaufen die Kühlkanäle 52 senkrecht, so dass durch Konvektion ein Kühlluftzug durch die Kühlkanäle 52 ein setzt. Wenn erforderlich, kann wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbei spiel der Fig.1 beschrieben ein Lüfter beispielsweise außen am Gehäuse 60 auf gesetzt werden, der einen Luftzug durch die Lüftungsdurchbrüche 63 und die Kühlkanäle 52 verstärkt. In this direction, the cooling channels 52 are also formed by inner fins 53. When mounting the main module 1 on a top-hat rail, the cooling channels 52 run vertically, so that a convection of cooling air through the cooling channels 52 sets in by convection. If necessary, as described in connection with the exemplary embodiment of FIG. 1, a fan can be placed on the outside of the housing 60, for example, which increases a draft through the ventilation openings 63 and the cooling channels 52.
In einem unteren Bereich des Kühlkörpers 50, der etwa die Hälfte oder etwas über der Hälfte der Bauhöhe einnimmt, sind die inneren Kühlfinnen 53 parallel zur Rückwand der Leiterplatte 21 ausgebildet. Sie leiten damit Wärme von der Kühl fläche 51 ab, die parallel zur Hauptleiterplatte 23 verläuft. Die inneren Finnen 53 reichen bei diesem Beispiel nicht zur gegenüberliegenden Wand des Kühlkörpers 50, um dessen Herstellung in einem Strang-Druckgussprozess zu vereinfachen. The inner cooling fins 53 are formed parallel to the rear wall of the printed circuit board 21 in a lower region of the heat sink 50, which takes up approximately half or slightly more than half the overall height. They thus dissipate heat from the cooling surface 51, which runs parallel to the main circuit board 23. In this example, the inner fins 53 do not extend to the opposite wall of the heat sink 50 in order to simplify its production in a continuous die-casting process.
Mit dieser Kühlfläche 51 stehen elektronische Komponenten, die auf der zum Kühlkörper 50 weisenden Seite der Hauptleiterplatte 23 angeordnet sind, in ther mischen Kontakt. Die Kühlfläche 51 kann dabei gestuft ausgebildet sein und Pla teaus in verschiedenen Höhen aufweisen, um unterschiedlich hohe Bauelemente der Hauptleiterplatte gleichermaßen gut zu kontaktieren. With this cooling surface 51 are electronic components, which are arranged on the side facing the heat sink 50 of the main circuit board 23, in thermal contact. The cooling surface 51 can be of stepped design and have plateaus at different heights in order to make good contact with components of the main circuit board of equal height.
In einem in den Figuren oberen Bereich des Kühlkörpers 50 ist der ansonsten quaderförmige Umriss des Kühlkörpers 50 ausgespart, um Platz für die Schnitt- Stellenanschlüsse 32 und/oder Schalt- und Signalelemente 40, die auf der Haupt leiterplatte 23 angeordnet sind, bereit zu stellen. Im verbleibenden Abschnitt des Kühlkörpers 50 sind äußere Kühlfinnen 54 parallel zur Hauptleiterplatte 23 ausge richtet. Sie stehen damit auch parallel zur Zusatzleiterplatte 25, die beispielsweise Module zur drahtlosen Kommunikation aufnimmt und einen Antennenanschluss 33 trägt. Auf der Zusatzleiterplatte 25 zu kühlende Elemente können mit der be nachbarten Kühlfinne 54 gekoppelt sein. Im Bereich der Aussparung ist eine Be festigungsnut 55 im Kühlkörper 50 vorgesehen, die der Befestigung der Leiterplat te 25 dient. In an upper region of the heat sink 50 in the figures, the otherwise rectangular outline of the heat sink 50 is left out in order to make room for the cutting Position connections 32 and / or switching and signal elements 40, which are arranged on the main circuit board 23, ready to provide. In the remaining section of the heat sink 50, outer cooling fins 54 are aligned parallel to the main circuit board 23. They are thus also parallel to the additional printed circuit board 25, which for example accommodates modules for wireless communication and carries an antenna connection 33. Elements to be cooled on the additional printed circuit board 25 can be coupled to the adjacent cooling fin 54. In the area of the recess, a mounting groove 55 is provided in the heat sink 50, which serves to fasten the printed circuit board 25.
Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist auch bei diesem Bei spiel die Hauptleiterplatte 23 an dem Kühlkörper 50 montiert. Beispielsweise sind in Fig. 7b Befestigungsschrauben 232 zu erkennen, die durch die Hauptleiterplat te 23 führen und in entsprechende Gewindebohrungen des Kühlkörpers 50 ein geschraubt sind. Darüber hinaus ist auch die Rückwandbusleiterplatte 21 mit dem Kühlkörper 50 verschraubt, der zu diesem Zweck Befestigungsbohrungen 56 aufweist, die beispielsweise in Fig. 7a zu erkennen sind. Die Rückwandbusleiter platte 21 und die Hauptleiterplatte 23, ebenso wie die Zusatzleiterplatte 25 bilden so mit dem Kühlkörper 50 zusammen eine vormontierte Baugruppe, die elektrisch in sich funktionsfähig ist und die als Ganzes in den Sockel 10 zur Montage einge setzt wird. As in the previously described exemplary embodiments, the main circuit board 23 is also mounted on the heat sink 50 in this case. For example, in Fig. 7b mounting screws 232 can be seen, which lead through the main printed circuit board 23 and are screwed into corresponding threaded bores of the heat sink 50. In addition, the backplane bus circuit board 21 is also screwed to the heat sink 50, which for this purpose has fastening bores 56, which can be seen, for example, in FIG. 7a. The backplane bus circuit board 21 and the main circuit board 23, as well as the additional circuit board 25 together with the heat sink 50 form a preassembled module which is electrically functional and which as a whole is inserted into the base 10 for assembly.
Zur Montage der genannten Einheit in dem Sockel 10 weist der Kühlkörper 50 vergleichbar mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5a-d bzw. 6a-c Montagefüße 57 auf, mit denen er durch eine Aussparung am Rand der Rückwandbusleiterplat te 21 bis in den Bereich des Sockels 10 hineinragt. Im Sockel 10 sind bevorzugt Führungen für die Montagefüße 57 ausgebildet, die einen eingesetzten Kühlkör per 50 seitlich formschlüssig aufnehmen. Wie insbesondere in Fig. 7b gut zu se hen ist, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch die Hauptleiterplatte 23 über die Ebene der Rückwandbusleiterplatte 21 hinaus nach unten in Richtung des Sockels 10 fortgeführt und ragt wie die Montagefüße 57 in den Sockel 10 hinein. Auf diese Weise wird zusätzlicher Bestückungsraum auf der Hauptleiter platte 23 geschaffen, ohne die Bauhöhe des Hauptmoduls 1 , d. h. die Höhe über der Hutschiene, zu vergrößern. To mount the unit mentioned in the base 10, the heat sink 50 is comparable to the embodiment of FIGS. 5a-d and 6a-c mounting feet 57, with which it through a recess at the edge of the backplane bus 21 te into the area of the base 10 protrudes. In the base 10, guides for the mounting feet 57 are preferably formed, which receive an inserted heat sink by 50 laterally in a form-fitting manner. As can be seen particularly well in FIG. 7 b, in the exemplary embodiment shown, the main circuit board 23 is also continued downward beyond the level of the backplane bus circuit board 21 in the direction of the base 10 and protrudes like the mounting feet 57 into the base 10. In this way, additional assembly space on the main circuit board 23 is created without the height of the main module 1, d. H. to increase the height above the top-hat rail.
Im Bereich der Hutschiene selbst bzw. der Hutschienenaufnahme 12 des Sockels 10 ist eine Aussparung 231 vorhanden. Die Ansicht auf die Unterseite der Rück wandbusleiterplatte 21 in Fig. 7e zeigt die nach unten durchgeführten Montagefü ße 57 mit jeweils einer Montagebohrung 58, mittels derer der eingesetzte Kühl- körper 50 von unten mit dem Sockel verschraubt werden kann. In dieser Abbil dung sind zudem Bauelemente 21 1 der Rückwandbusleiterplatte 21 zu erkennen, die ebenfalls nach unten in den Sockel 10 hineinragen und so dessen Volumen mit nutzen. In der Abbildung sind weiterhin Befestigungsschrauben 212 zu erken nen, mit denen die Rückwandbusleiterplatte 21 mit dem Kühlkörper 50 ver schraubt ist. A recess 231 is provided in the area of the top-hat rail itself or the top-hat rail receptacle 12 of the base 10. The view of the underside of the rear wall bus circuit board 21 in FIG. 7e shows the mounting feet 57 carried downward, each with a mounting hole 58, by means of which the cooling element used body 50 can be screwed to the base from below. In this Figil extension components 21 1 of the backplane bus board 21 can also be seen, which also protrude down into the base 10 and thus use its volume. In the figure, fastening screws 212 are also to be seen, with which the backplane bus board 21 is screwed to the heat sink 50.
In Fig. 9a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Hauptmoduls 1 einer Steue rung dargestellt. Vergleichbar mit Fig. 8a ist eine isometrische Schrägansicht des Hauptmoduls 1 wiedergegeben, wobei ein Sockel 10 und ein aufgesetzter Ge häusedeckel 60 in dieser Figur nicht wiedergegeben sind. In Fig. 9a, another embodiment of a main module 1 of a control is shown. Comparable to Fig. 8a is an isometric oblique view of the main module 1 is shown, wherein a base 10 and an attached Ge housing cover 60 are not shown in this figure.
Vom Grundaufbau entspricht das in Fig. 9a dargestellte Ausführungsbeispiel dem der Fig. 7a-7e und 8a, b, insbesondere was die Montage des Kühlkörpers 50 be trifft. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel weist dieser nach unten in den Sockel 10 hereinragende Montagefüße 57 auf. Mit dem Kühlkörper 50 sind die Haupt leiterplatte 23 und auch die Rückwandbus leiterplatte 21 verbunden, beispielswei se über die in der Fig. 9a sichtbaren Befestigungsschrauben 212. The basic structure of the embodiment shown in Fig. 9a corresponds to that of Figs. 7a-7e and 8a, b, in particular what the assembly of the heat sink 50 be. In this exemplary embodiment, too, this has mounting feet 57 projecting downward into the base 10. With the heat sink 50, the main circuit board 23 and also the backplane bus circuit board 21 are connected, for example via the fastening screws 212 visible in FIG. 9a.
Ebenfalls wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind beim Kühl körper 50 in einem unteren, der Rückwandbusleiterplatte 21 benachbarten Ab schnitt innere Kühlfinnen 53 parallel zur Rückwandbusleiterplatte 21 ausgebildet und im oberen, von der Rückwandbusleiterplatte 21 entfernt liegenden Teil des Kühlkörpers 50 äußere Kühlfinnen 54 senkrecht zur Rückwandbusleiterplatte 21 ausgerichtet. Just as in the previously described embodiment, in the cooling body 50 in a lower, adjacent to the backplane bus board 21, inner cooling fins 53 are formed parallel to the backplane bus board 21 and in the upper, away from the backplane bus board 21 part of the heat sink 50 outer cooling fins 54 perpendicular to the backplane bus board 21 aligned.
Im Unterschied zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper 50 in Richtung der Hutschiene breiter ausgebildet. Insgesamt sind vier äußere Kühlfinnen 54 parallel zur Hauptleiterplatte 23 vorhanden und sind über die ge samte Breite des Kühlkörpers 50 verteilt. Zwischen den Kühlfinnen 54 befinden sich drei Zwischenräume, in denen jeweils eine Zusatzleiterplatte 25 vorhanden ist. Zur Befestigung zumindest einem Teil dieser Zusatzleiterplatten 25 ist wiede rum eine Befestigungsnut 55 im Kühlkörper 50 vorhanden, in die flexibel positio nierbar Befestigungsschrauben eingeschraubt werden können. In contrast to the exemplary embodiment described above, the heat sink 50 is designed to be wider in the direction of the top-hat rail. A total of four outer cooling fins 54 are present parallel to the main circuit board 23 and are distributed over the entire width of the heat sink 50. There are three spaces between the cooling fins 54, in each of which there is an additional printed circuit board 25. For fastening at least a part of these additional circuit boards 25, there is again a fastening groove 55 in the heat sink 50, into which fastening screws which can be flexibly positioned can be screwed.
Um elektrische Verbindungen zwischen der Hauptleiterplatte 23 und den Zusatz leiterplatten 25 bzw. zwischen verschiedenen der Zusatzleiterplatten 25 vorneh men zu können, sind drei der vier genannten äußeren Finnen 54, zwischen denen die Zusatzleiterplatten 25 positioniert sind, nicht über die gesamte Ausdehnung des Kühlkörpers 50 ausgebildet. Konkret enden die erste und dritte der genann ten Kühlfinnen 54 in Fig. 9a vor dem hinteren, nicht sichtbaren Ende des Kühlkör pers. Die (wiederum von links gesehen) zweite der Kühlfinnen 54 reicht an beiden Seiten nicht an den sonstigen Umriss des Kühlkörpers 50 heran. Die zwischen der Hauptleiterplatte 23 und den Zusatzleiterplatten 25 bzw. zwischen den Zu satzleiterplatten 25 untereinander ausgeführten Verbindungen können Steckver binder verschiedenster Art sein. Neben Leiterplattensteckverbindern können ins besondere zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen auch Kabelsteckverbinder vorgesehen sein. Beispielsweise trägt die in der Fig. 9a rechte Zusatzleiterplatte 25 eine Anzahl von Antennenanschlüssen 33, die gemäß dem SMA (Sub- Miniature-A) - Standard ausgebildet sind. Diese Antennenanschlüsse 33 bedie nende Elektronikkomponenten können beispielsweise auch auf der benachbarten Zusatzleiterplatte, die ebenfalls Antennenanschlüsse 33 trägt, angeordnet sein, wobei Hochfrequenzsignale über Miniaturhochfrequenzstecker und Koaxialkabel zwischen den beiden Leiterplatten ausgetauscht werden. Geeignete Miniatur hochfrequenzsteckverbinder sind beispielsweise UMTC (Ultra-Miniature- Telecommunications-Connector) - Verbinder. Für die Koaxialkabel werden bevor zugt solche mit einem Durchmesser im Bereich von einem Millimeter eingesetzt. Auch ist eine Positionierung der die Antennenanschlüsse 33 bedienenden Elekt ronikkomponenten auf der Ergänzungsleiterplatte 24 oder der Rückwandbus leiterplatte 21 möglich. In order to be able to make electrical connections between the main circuit board 23 and the additional circuit boards 25 or between different ones of the additional circuit boards 25, three of the four outer fins 54 mentioned, between which the additional circuit boards 25 are positioned, are not over the entire extent of the heat sink 50 is formed. Specifically, the first and third of the aforementioned cooling fins 54 in FIG. 9 a end in front of the rear, invisible end of the cooling body. The second of the cooling fins 54 (again seen from the left) does not reach the other outline of the cooling body 50 on both sides . The connections made between the main circuit board 23 and the additional circuit boards 25 or between the circuit boards 25 to each other can be fasteners of various types. In addition to printed circuit board connectors, cable connectors can also be provided, in particular for the transmission of high-frequency signals. For example, the additional printed circuit board 25 on the right in FIG. 9a carries a number of antenna connections 33 which are designed in accordance with the SMA (Sub-Miniature-A) standard. These antenna connections 33 serving electronic components can, for example, also be arranged on the adjacent additional printed circuit board, which also carries antenna connections 33, high-frequency signals being exchanged between the two printed circuit boards via miniature high-frequency connectors and coaxial cables. Suitable miniature high-frequency connectors are, for example, UMTC (Ultra-Miniature-Telecommunications-Connector) connectors. For the coaxial cables are used before those with a diameter in the range of one millimeter. Positioning of the antenna connections 33 serving electronic components on the supplementary circuit board 24 or the backplane bus circuit board 21 is also possible.
Ein weiterer Unterscheid des Ausführungsbeispiels der Fig. 9a gegenüber dem zuvor beschriebenen liegt im Vorhandensein einer Ergänzungsleiterplatte 24, die die Funktionalität der Hauptleiterplatte 23 ergänzt. Diese ist parallel zur Haupt leiterplatte 23 angeordnet und steht mit dieser über einen Leiterplattenverbinder, der in der Ebene der Rückwandbusleiterplatte 21 ausgebildet ist, in Verbindung. Auf der Ergänzungsleiterplatte 24 sind beispielsweise Funk- und/oder Speicher- module 241 auf der der Hauptleiterplatte 23 gegenüberliegende Seiten der Er gänzungsleiterplatte 24 angeordnet. Die Funk- und/oder Speichermodule 241 sind damit nach Abnahme des hier nicht dargestellten Gehäusedeckels 60 oder Öffnen einer entsprechend angeordneten Klappe in der Seitenwand des Gehäu sedeckels 60 zugänglich, um ergänzt oder ausgetauscht werden zu können. A further difference between the exemplary embodiment in FIG. 9a and that described above lies in the presence of a supplementary printed circuit board 24 which supplements the functionality of the main printed circuit board 23. This is arranged parallel to the main circuit board 23 and is connected to this via a circuit board connector which is formed in the plane of the backplane bus circuit board 21. On the supplementary circuit board 24, for example, radio and / or memory modules 241 are arranged on the opposite side of the supplementary circuit board 24 from the main circuit board 23. The radio and / or memory modules 241 are thus accessible after removal of the housing cover 60 (not shown here) or opening a correspondingly arranged flap in the side wall of the housing cover 60 in order to be able to be supplemented or exchanged.
Fig. 9b zeigt in ähnlicher Weise wie Fig. 9a ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes Hauptmoduls 1 einer Steuerung. Das Hauptmodul 1 ist in einer isometrischen Schrägansicht wiedergegeben, wobei in dieser Darstellung ebenfalls ein aufge setzter Gehäusedeckel 60 nicht gezeigt ist, jedoch anders als in Fig. 9a ein So ckel 10 dargestellt ist. Vom Grundaufbau entspricht das in Fig. 9b dargestellte Ausführungsbeispiel dem der Fig. 9a, insbesondere wiederum die Montage des Kühlkörpers 50 betreffend. Auch hier weist der Kühlkörper 50 nach unten in den Sockel 10 hineinragende Montagefüße 57 auf. Mit dem Kühlkörper 50 sind die Flauptplatine 23 und auch die Rückwandbusplatine 21 verbunden. Zu kühlende Elemente der Flauptplatine 23 können so unmittelbar an einer der Kühlflächen 51 des Kühlkörpers 50 anlie- gen. Zur Optimierung des zur Verfügung stehenden Bestückungsplatzes auf der Flauptplatine 23 ist diese im Bereich der Montagefüße 57 ebenfalls bis in den So ckel 10 hineingeführt. Dieses geschieht in Form von zwei in den Sockel 10 hinein ragenden Laschen-ähnlichen Abschnitten, die im mittleren Bereich durch eine Aussparung voneinander getrennt sind, analog zur Aussparung 231 des Beispiels der Fig. 7b. Fig. 9b shows in a similar way as Fig. 9a another embodiment of a main module 1 of a controller. The main module 1 is shown in an isometric oblique view, wherein in this illustration a set-on housing cover 60 is also not shown, but unlike in FIG. 9a a base 10 is shown. The basic structure of the exemplary embodiment shown in FIG. 9b corresponds to that of FIG. 9a, in particular in turn relating to the assembly of the heat sink 50. Here, too, the heat sink 50 has mounting feet 57 projecting downward into the base 10. The main board 23 and also the backplane bus board 21 are connected to the heat sink 50. Elements to be cooled of the fluff board 23 can thus be in direct contact with one of the cooling surfaces 51 of the heat sink 50. To optimize the available placement space on the floss board 23, this is also led into the base 10 in the area of the mounting feet 57. This is done in the form of two tab-like sections protruding into the base 10, which are separated from one another in the central region by a cutout, analogous to the cutout 231 of the example in FIG. 7b.
Anders als beim Beispiel der Fig. 9a ist der Kühlkörper 50 in seinen Abmaßen an sonsten quaderförmig ohne die beim Beispiel der Fig. 9a nach oben hervorste henden äußeren Kühlfinnen 54. Der Kühlkörper 50 erstreckt sich ebenso wie beim Beispiel der Fig. 9a nicht über die gesamte Flöhe der Flauptleiterplatte 23, so dass oberhalb (bezogen auf die Darstellung der Fig. 9b) des Kühlkörpers 50 Raum für hier drei Zusatzleiterplatten 25 verbleibt, die ähnlich wie beim Beispiel der Fig. 9a Anschlüssen 30, beispielsweise Schnittstellenanschlüsse 32 und/oder Antennenanschlüsse 33 sowie Schalt- und Signalelemente 40 tragen. Der Kühl körper weist zur Festlegung zumindest einer der Zusatzleiterplatten 25 eine Be festigungsnut 55 auf. In contrast to the example of FIG. 9a, the dimensions of the heat sink 50 are otherwise cuboid without the outer cooling fins 54 protruding upwards in the example of FIG. 9a. The heat sink 50, like the example of FIG. 9a, does not extend over the entire fleas of the main circuit board 23, so that above (based on the illustration in FIG. 9b) the heat sink 50 there is space for three additional circuit boards 25 which, similarly to the example in FIG. 9a, connections 30, for example interface connections 32 and / or antenna connections 33 as well as switching and signaling elements 40. The cooling body has a fastening groove 55 for fixing at least one of the additional printed circuit boards 25.
Ebenfalls wie beim Beispiel der Fig. 9a ist parallel zur Flauptleiterplatte 23 auf der dem Kühlkörper 50 entgegengesetzten Seite eine Ergänzungsleiterplatte 24 an geordnet. Der Abstand der Ergänzungsleiterplatte 24 von der Flauptleiterplatte 23 ist größer gewählt als im Beispiel der Fig. 9a, um weiteren Bestückungsbauraum und insbesondere Bauraum zur Aufnahme von Anschlüssen 30 bereit zu stellen. Also as in the example of FIG. 9a, a supplementary circuit board 24 is arranged parallel to the main circuit board 23 on the side opposite the heat sink 50. The distance between the supplementary printed circuit board 24 and the main printed circuit board 23 is selected to be larger than in the example in FIG. 9a in order to provide further assembly space and in particular space for accommodating connections 30.
Im Beispiel sind Schnittstellenanschlüsse 32 dargestellt, konkret D-SUB An schlüsse 32 auf der Ergänzungsleiterplatte 24 und RJ-45 Anschlüsse auf der Flauptleiterplatte 23. Um den Bauraum zwischen der Flauptleiterplatte 23 und der Ergänzungsleiterplatte 24 bestmöglich nutzen zu können, sind in diesen Bauraum hineinragende Komponenten und insbesondere Anschlüsse 30 wie die hier dar gestellten Schnittstellenanschlüsse 32 so angeordnet, dass sie miteinander ver zahnen. Auf der der Flauptleiterplatte entgegengesetzten, äußeren Seite der Er gänzungsleiterplatte 24 können wiederum Funk- und/oder Speichermodule 241 vorgesehen sein, die bedarfsweise eingesetzt werden können, um zusätzliche Funktionalitäten oder weiteren Speicherplatz bereit zu stellen. In dem hier gezeig ten Gehäusedeckel 60 können verschließbare Öffnungen an den entsprechenden Stellen vorgesehen sein, beispielsweise Klappen oder abnehmbare Deckel, um Zugang zu den Funk- und/oder Speichermodulen 241 zu gewähren. In the example, interface connections 32 are shown, specifically D-SUB connections 32 on the supplementary circuit board 24 and RJ-45 connections on the main circuit board 23. In order to make the best possible use of the installation space between the main circuit board 23 and the supplementary circuit board 24, components projecting into this installation space and in particular connections 30 such as the interface connections 32 shown here are arranged such that they interlock with one another. On the opposite side of the main circuit board, he supplementary circuit board 24, in turn, radio and / or memory modules 241 can be provided, which can be used, if necessary, for additional To provide functionalities or additional storage space. In the housing cover 60 shown here, closable openings can be provided at the corresponding points, for example flaps or removable covers, in order to provide access to the radio and / or memory modules 241.
Fig. 9c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuerung in gleicher Weise wie in Fig. 9b. Bezüglich des Grundaufbaus wird auf die Beschreibung zu den vorhergehenden Figuren verwiesen. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 9c stellt ei ne Symbiose der Beispiele der Fig. 9a und 9b dar. Wie beim Beispiel der Fig. 9a ist der Kühlkörper 50 auch mit äußeren Kühlfinnen 54 versehen. Wie beim Bei spiel der Fig. 9b ist der Abstand zwischen der Hauptleiterplatte 23 und der Ergän zungsleiterplatte 24 gegenüber dem Beispiel der Fig. 9a verbreitert, um einen großen Bauraum zur Bestückung der Leiterplatten und insbesondere zur Auf nahme von Anschlüssen 30 zu bieten. Ein Vergleich mit Fig. 9b zeigt, dass bei Fig. 9c weitere Schnittstellenanschlüsse 32 eingesetzt sind. Der große zur Verfü gung stehende Platz für Schnittstellenanschlüsse 32 ermöglicht die kostengünsti ge Erzeugung einer vom Kunden gewünschten hohen Artikelvarianz mit der Mög lichkeit, viele Schnittstellenanschlüsse 32 flexibel anzuordnen. FIG. 9c shows a further exemplary embodiment of a control in the same way as in FIG. 9b. With regard to the basic structure, reference is made to the description of the previous figures. The exemplary embodiment in FIG. 9 c represents a symbiosis of the examples in FIGS. 9 a and 9 b. As in the example in FIG. 9 a, the heat sink 50 is also provided with external cooling fins 54. As in the case of FIG. 9b, the distance between the main circuit board 23 and the supplementary circuit board 24 is widened compared to the example of FIG. 9a in order to offer a large installation space for equipping the circuit boards and in particular for receiving connections 30. A comparison with FIG. 9b shows that further interface connections 32 are used in FIG. 9c. The large space available for interface connections 32 enables the cost-effective generation of a high article variety desired by the customer with the possibility of flexibly arranging many interface connections 32.
In den Fig. 10a und 10b, 1 1 a und 1 1 b sowie 12a, 12b sind jeweils isometrische Ansichten aus verschiedenen Richtungen von drei Beispielen eines Erweite rungsmoduls 2 für ein Steuerungssystem dargestellt. Das erste, in den Fig. 10a und 10b gezeigte Beispiel ist auch in dem Steuerungssystem der Fig. 1 gezeigt. Das zweite, in den Fig. 1 1 a und 1 1 b wiedergegebene Beispiel des Erweiterungs moduls 2 wird beim Beispiel der Fig. 2a bis 2c eingesetzt. 10a and 10b, 1 1 a and 1 1 b and 12a, 12b each show isometric views from different directions of three examples of an expansion module 2 for a control system. The first example shown in FIGS. 10a and 10b is also shown in the control system of FIG. 1. The second, in FIGS. 1 1 a and 1 1 b shown example of the expansion module 2 is used in the example of FIGS. 2a to 2c.
Beim ersten Beispiel der Fig. 10a und 10b ist eine senkrecht angeordnete Flaupt- leiterplatte 23‘ vorgesehen, die an ihren oberen (in den Figuren), also zur Front seite weisenden Kante Anschlüsse 30‘ aufweist, konkret Schnittstellenanschlüsse 32‘. In the first example of FIGS. 10a and 10b, a vertically arranged main circuit board 23 'is provided, which has connections 30' at its upper edge (in the figures), that is to say towards the front side, specifically interface connections 32 '.
In einem dem Sockel 10 benachbartem Abschnitt der Hauptleiterplatte 23‘ ist ein sogenannter 180°-Steckverbinder angeordnet, der Steckkontakte zu beiden Sei ten der Hauptleiterplatte 23‘ bereitstellt. In diesem Steckverbinder ist zur rechten Seite hin eine Rückwandbusleiterplatte 21‘ eingesetzt, die bis zu einem Aus schnitt in der in der Figur durchscheinend dargestellten Gehäusedeckel 60‘ reicht. Beim Anstecken des Erweiterungsmoduls 2 an ein Flauptmodul 1 kontaktiert die se Rückwandbusleiterplatte 21‘ einen entsprechenden Steckverbinder im Flaupt modul 1 . Gleichzeitig wird auf der linken Seite des Erweiterungsmoduls 2 ein ähn- licher Steckverbinder zur Kontaktierung weiterer Erweiterungsmodule 2 bereitge stellt. In a section of the main circuit board 23 'adjacent to the base 10, a so-called 180 ° connector is arranged, which provides plug contacts to both sides of the main circuit board 23'. In this connector, a backplane bus circuit board 21 'is used on the right-hand side, which extends to a cut-out in the housing cover 60' shown in the figure. When the expansion module 2 is connected to a main module 1, the backplane bus board 21 ′ contacts a corresponding connector in the main module 1. At the same time, a similar Licher connector for contacting additional expansion modules 2 is provided.
Das in den Fig. 1 1 a und 1 1 b gezeigte Beispiel unterscheidet sich von dem ersten dahingehend, dass ähnlich wie beim Hauptmodul 1 eine Rückwandbusleiterplatte 21‘ vorgesehen ist, die parallel zur Montageseite bzw. Frontseite ausgerichtet ist und die an jeder der Seiten des Erweiterungsmoduls 2 einen Steckverbinder auf weist. Senkrecht auf die Rückwandbusleiterplatte 21‘ ist die Hauptleiterplatte 23‘ aufgesetzt und mit dieser über einen weiteren Steckverbinder elektrisch verbun den. Ein Abschnitt der Hauptleiterplatte 23‘ ragt dabei bis in den Sockel 10 hinein, wodurch beispielsweise eine Erdkontaktierung über eine im Sockel 10 angeord nete Kontaktfeder zur Hutschiene erfolgen kann. The example shown in FIGS. 1 1 a and 1 1 b differs from the first in that, similar to the main module 1, a backplane bus circuit board 21 'is provided, which is aligned parallel to the mounting side or front side and which is on each side of the Expansion module 2 has a connector. The main circuit board 23 'is placed vertically on the backplane bus circuit board 21' and is electrically connected to it via a further plug connector. A section of the main circuit board 23 'protrudes into the base 10, whereby, for example, ground contact can be made to the top-hat rail via a contact spring arranged in the base 10.
Das in den Fig. 12a und 12b gezeigte Erweiterungsmodul 2 unterscheidet sich von den zuvor dargestellten darin, dass zusätzlich zur und parallel zur Haupt leiterplatte 23‘ eine Ergänzungsleiterplatte 24‘ vorgesehen ist, um zusätzlichen Leiterplattenplatz zur Bestückung von Komponenten bereit zu stellen. In dem ge zeigten Beispiel ist die Ergänzungsleiterplatte 24‘ oberhalb (bezogen auf die Dar stellung der Fig. 12a, 12b) des Steckverbinders 26 angeordnet und auch weniger hoch ausgebildet als die Hauptleiterplatte 23‘. In alternativen Ausgestaltungen können die Hauptleiterplatte 23‘ und Ergänzungsleiterplatte 24‘ jedoch auch mit gleicher Bauhöhe ausgebildet sein. In dem Fall können Schnittstellenanschlüsse und/oder Schalt- und Signalelemente 40’ auch auf der Ergänzungsleiterplatte 24‘ angeordnet sein. Im dargestellten Beispiel sind diese ausschließlich auf der Hauptleiterplatte 23‘ montiert. Ähnlich wie bei der Hauptleiterplatte 23 und der Er gänzungsleiterplatte 24 des Hauptmoduls 1 (vgl. beispielsweise die Beschreibung zu den Fig. 9a bis 9c), kann auch im Erweiterungsmodul 2 das Vorsehen der Er gänzungsleiterplatte 24‘ mit verzahnt ineinandergreifenden Bestückungen einher gehen, wodurch kostengünstig eine vom Kunden gewünschte hohe Artikelvarianz bei gleichem Grundaufbau der Erweiterungsmodule 2 bereit gestellt werden kann. The expansion module 2 shown in FIGS. 12a and 12b differs from the ones shown above in that, in addition to and parallel to the main circuit board 23 ', an additional circuit board 24' is provided in order to provide additional circuit board space for equipping components. In the example shown, the supplementary circuit board 24 '' is arranged above (based on the representation of FIGS. 12a, 12b) the connector 26 and is also formed less high than the main circuit board 23 '. In alternative configurations, the main circuit board 23 'and supplementary circuit board 24' can, however, also be designed with the same overall height. In this case, interface connections and / or switching and signal elements 40 'can also be arranged on the supplementary circuit board 24'. In the example shown, these are mounted exclusively on the main circuit board 23 '. Similar to the main circuit board 23 and the supplementary circuit board 24 of the main module 1 (see, for example, the description of FIGS. 9a to 9c), the provision of the supplementary circuit board 24 'in the expansion module 2 can also be accompanied by interlocking assemblies, which is cost-effective a high article variance desired by the customer can be provided with the same basic structure of the expansion modules 2.
Die Erweiterungsmodule 2 erweitern das Steuerungssystem um zusätzliche Schnittstellen oder auch um Applikationsmodule. Applikationsmodule können Funktionen oder auch Kombinationen von Schnittstellen enthalten. Applikati onsmodule fassen Funktionen für konkrete Anwendungsgebiete zusammen. The extension modules 2 extend the control system by additional interfaces or also by application modules. Application modules can contain functions or combinations of interfaces. Application modules combine functions for specific areas of application.
Die unmittelbare Anbindung der Erweiterungsmodule 2 an dem Rückwandbus des Hauptmoduls 1 ermöglicht es, eine hohe Datenrate über die Erweite rungsmodule 2 auszutauschen. Die Erweiterungsmodule 2 können in dem Sin ne auch als„High-Speed Module“ angesehen werden oder können ein Ausga- bemodul für besonders kurze Schaltzeiten bilden. Zur Erweiterung des Funkti onsumfangs des Steuerungssystems können die Erweiterungsmodule 2 auch als Speichermodule, als Repeater, als Kameramodule, als Gateways, als Multi plier, Switches oder Repeater, als Medienkonverter, als Datenlogger, als Rou ter zur Datenanalyse, ggf. mit Sniffer- und/oder Analyse-Funktion (z. B. Predec- tive Analytics) oder zur Bereitstellung von Sicherheitsfunktionen (Safety) aus gebildet sein. The direct connection of the expansion modules 2 to the backplane bus of the main module 1 makes it possible to exchange a high data rate via the expansion modules 2. The expansion modules 2 can also be regarded as "high-speed modules" or can be an output Form module for particularly short switching times. To expand the range of functions of the control system, the expansion modules 2 can also be used as memory modules, as repeaters, as camera modules, as gateways, as multipliers, switches or repeaters, as media converters, as data loggers, as routers for data analysis, possibly with sniffer and / or analysis function (for example predictive analytics) or to provide safety functions.
Die Fig. 13a bis 13c zeigen jeweils eine schematische Aufsicht auf die Frontseite (nur im Bereich des Flauptdeckels 61 ) des Flauptmoduls 1 . FIGS. 13a to 13c each show a schematic plan view of the front (only in the area of the fluff cover 61) of the fluff module 1.
Schematisch und nicht in der exakten geometrischen Position sind verschiedene mögliche Konstellationen der Frontseite mit Anschlüssen 30 und Schalt- und Sig nalelementen 40 wiedergegeben. Die verschiedenen Ausgestaltungen der Fig.Various possible constellations of the front with connections 30 and switching and signal elements 40 are shown schematically and not in the exact geometric position. The various configurations of FIG.
13a bis 13c unterscheiden sich in Art der Anschlüsse 30 bzw. Schalt- und Signal elemente 40 sowie insbesondere der Dichte mit der diese Anschlüsse 30 und Schalt- und Signalelemente 40 an der Frontseite angeordnet sind. 13a to 13c differ in the type of connections 30 or switching and signal elements 40 and in particular the density with which these connections 30 and switching and signal elements 40 are arranged on the front side.
Die in den Fig. 13a und 13b gezeigten Ausführungsbeispiele sind z.B. mit dem Grundaufbau aller zuvor gezeigten Ausführungsbeispiele eines Flauptmoduls 1 erzielbar. Die in Fig. 13c gezeigte Konfiguration mit einer sehr hohen Dichte an Anschlüssen 30 und Schalt- und Signalelementen 40 ist bevorzugt mit den Aus führungsbeispielen der Fig. 3a und 3b und 4a bis 4c sowie 9a bis 9c umsetzbar, da bei diesen Ausführungsbeispielen neben der Hauptleiterplatte 23 die Ergän zungsleiterplatte 24 zur Verfügung steht, um insbesondere weitere Schnittstellen anschlüsse 32 aufzunehmen. The exemplary embodiments shown in FIGS. 13a and 13b can be achieved, for example, with the basic structure of all previously shown exemplary embodiments of a main module 1. The configuration shown in FIG. 13c with a very high density of connections 30 and switching and signal elements 40 can preferably be implemented with the exemplary embodiments from FIGS. 3a and 3b and 4a to 4c and 9a to 9c, since in these exemplary embodiments in addition to the main circuit board 23 the supplementary circuit board 24 is available, in particular to accommodate further interface connections 32.
Bezugszeichen Reference numerals
1 Hauptmodul 1 main module
2 Erweiterungsmodul 2 expansion module
3 Ein- / Ausgabemodul 3 input / output module
10 Sockel 10 bases
1 1 Rastträger 1 1 locking bracket
12 Hutschienenaufnahme 12 DIN rail mount
13 Entriegelungshebel 13 release lever
14 Rasthaken 14 locking hooks
15 Buskontakte 15 bus contacts
16 Abstandselement 16 spacer
17 Leiterplattenträger 17 PCB carriers
18 Grundrahmen 18 base frame
19 Montagedom 19 assembly tower
20 Leiterplatten 20 circuit boards
21 Rückwandbusleiterplatte 21 backplane bus circuit board
21 1 Bauelement 21 1 component
212 Befestigungsschraube 212 fixing screw
22 Anschlussleiterplatte 22 Connection circuit board
221 Leiterplattenrandkontakte 221 PCB edge contacts
23 Hauptleiterplatte 23 main circuit board
231 Aussparung für Hutschiene 231 Cut-out for top hat rail
232 Befestigungsschraube 232 fastening screw
24 Ergänzungsleiterplatte 24 supplementary circuit board
241 Funk- und/oder Speichermodul 241 radio and / or memory module
25 Zusatzleiterplatte 25 additional circuit board
26 Steckverbinder 26 connectors
30 Anschlüsse 30 connections
31 Stromversorgungsanschluss 31 Power supply connection
32 Schnittstellenanschluss 32 interface connection
33 Antennenanschluss 33 Antenna connection
34 Speicherkartenanschluss 34 memory card connector
35 Batterieanschluss 35 Battery connection
36 Audioanschluss 40 Schalt- und Signalelemente 36 audio connection 40 switching and signaling elements
50 Kühlkörper 50 heat sinks
51 Kühlfläche 51 cooling surface
52 Kühlkanal 52 cooling channel
53 innere Kühlfinne 53 inner cooling fin
54 äußere Kühlfinne 54 outer cooling fin
55 Befestigungsnut 55 mounting groove
56 Befestigungsbohrung 57 Montagefuß 56 mounting hole 57 mounting foot
58 Montagebohrung 58 mounting hole
60 Gehäusedeckel 60 housing cover
61 Hauptdeckel 61 main cover
62 Klappleiste 62 folding bar
63 Lüftungsdurchbruch 63 Breakthrough in ventilation
64 Zugangsklappe 64 access hatch

Claims

Ansprüche Expectations
1. Steuerung für ein industrielles Automatisierungssystem, aufweisend ein Hauptmodul (1 ) mit einem Gehäuse, das mit einem Sockel (10) auf ei ne Hutschiene aufsetzbar ist, und mit mindestens zwei in dem Gehäuse angeordneten Leiterplatten (20), von denen eine eine Rückwandbus leiterplatte (21 ) und eine eine Hauptleiterplatte (23) ist, wobei der Hauptleiterplatte (23) ein Kühlkörper (50) zur Kühlung von Komponen ten zugeordnet ist und wobei die Rückwandbusleiterplatte (21 ) einen Rückwandbus bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass 1. Control for an industrial automation system, comprising a main module (1) with a housing, which can be placed on a DIN rail with a base (10), and with at least two circuit boards (20) arranged in the housing, one of which has a backplane bus circuit board (21) and a main circuit board (23), wherein the main circuit board (23) is assigned a heat sink (50) for cooling components and wherein the backplane bus circuit board (21) provides a backplane bus, characterized in that
der Kühlkörper (50) in dem Gehäuse angeordnet ist, an dem Sockel (10) befestigt ist und mindestens eine der Leiterplatten (20) trägt. the heat sink (50) is arranged in the housing, is attached to the base (10) and carries at least one of the printed circuit boards (20).
2. Steuerung nach Anspruch 1 , bei der das Hauptmodul (1 ) einen mit der Rückwandbusleiterplatte (21 ) gekoppelten Steckverbinder (60) zum Anschluss mindestens eines seitlich anreihbaren Erweiterungsmoduls (2) aufweist. 2. Control according to Claim 1, in which the main module (1) has a plug connector (60) coupled to the backplane bus circuit board (21) for connecting at least one expansion module (2) which can be arranged in a row.
3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Kühlkörper (50) einen im wesentlich quaderförmigen Umriss aufweist und mit zwei zueinander senkrechten Außenflächen parallel zu der Hauptleiterplatte (23) und der Rückwandbusleiterplatte (21 ) steht. 3. Control according to claim 1 or 2, wherein the heat sink (50) has a substantially cuboidal shape and is parallel to the main circuit board (23) and the backplane bus circuit board (21) with two mutually perpendicular outer surfaces.
4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der zumindest eine Außenfläche des Kühlkörpers (50) als Kühlfläche (51 ) ausgebildet ist, mit der die Komponenten der Hauptleiterplatte (23) in thermischem Kontakt stehen. 4. Control according to one of claims 1 to 3, wherein at least one outer surface of the heat sink (50) is designed as a cooling surface (51) with which the components of the main circuit board (23) are in thermal contact.
5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Rückwand busleiterplatte (21 ) flach auf oder in dem Sockel angeordnet ist, so dass sie parallel zu einer Hutschiene, auf die das Hauptmodul (1 ) auf gesetzt ist, ausgerichtet ist. 5. Control according to one of claims 1 to 4, wherein the rear wall bus circuit board (21) is arranged flat on or in the base, so that it is aligned parallel to a top-hat rail on which the main module (1) is placed.
6. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Hauptleiter platte (23) und die Rückwandbusleiterplatte (21 ) an dem Kühlkörper (50) befestigt sind. 6. Control according to one of claims 1 to 5, wherein the main circuit board (23) and the backplane bus circuit board (21) on the heat sink (50) are attached.
7. Steuerung nach Anspruch 5 und 6, bei der der Kühlkörper (50) mindes tens einen Montagefuß (57) aufweist, der bis in den Sockel (10) hinein ragt und dort befestigt ist. 7. Control according to claim 5 and 6, wherein the heat sink (50) has at least one mounting foot (57) which projects into the base (10) and is fastened there.
8. Steuerung nach Anspruch 6, bei der der Kühlkörper (50), die Haupt leiterplatte (23) und die Rückwandbusleiterplatte (21 ) eine vormontier bare Baugruppe bilden, die als Ganzes an dem Sockel (10) befestigt ist. 8. Control according to claim 6, wherein the heat sink (50), the main circuit board (23) and the backplane bus circuit board (21) form a preassembled bare assembly which is attached as a whole to the base (10).
9. Steuerung nach Anspruch 8, bei der die Baugruppe nur mit dem min destens einen Montagefuß (57) an dem Sockel (10) befestigt ist. 9. Control according to claim 8, wherein the assembly is attached to the base (10) only with the min least one mounting foot (57).
10. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Hauptleiter platte (23) mindestens einen Abschnitt aufweist, der bis in den Sockel (10) hineinragt. 10. Control according to one of claims 1 to 9, wherein the main circuit board (23) has at least one section which projects into the base (10).
1 1. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der der Kühlkörper (50) innere Kühlfinnen (53) aufweist, durch die Kühlkanäle (52) ausge bildet sind. 1 1. Control according to one of claims 1 to 10, in which the heat sink (50) has inner cooling fins (53) through which the cooling channels (52) are formed.
12. Steuerung nach Anspruch 11 , bei der die inneren Kühlfinnen (53) senk recht zu der Hauptleiterplatte (23) verlaufen. 12. Control according to claim 11, wherein the inner cooling fins (53) perpendicular to the main circuit board (23).
13. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der der Kühlkörper (50) äußere Kühlfinnen (54) aufweist, neben denen mindestens eine Zusatzleiterplatte (25) angeordnet ist. 13. Control according to one of claims 1 to 12, wherein the heat sink (50) has outer cooling fins (54), next to which at least one additional circuit board (25) is arranged.
14. Steuerung nach Anspruch 13, bei der die äußeren Kühlfinnen (54) pa rallel zu der Hauptleiterplatte (23) verlaufen. 14. Control according to claim 13, wherein the outer cooling fins (54) pa rallel to the main circuit board (23).
15. Steuerung nach Anspruch 13 oder 14, bei der zumindest eine der äu ßeren Kühlfinnen (54) in einer Längsrichtung kürzer ist als andere Ab schnitte des Kühlkörpers (50). 15. Control according to claim 13 or 14, wherein at least one of the outer cooling fins (54) is shorter in a longitudinal direction than other sections of the heat sink (50).
16. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der im Hauptmodul (1 ) parallel zur Hauptleiterplatte (23) eine Ergänzungsleiterplatte (24) angeordnet ist. 16. Control according to one of claims 1 to 12, in which a supplementary circuit board (24) is arranged in the main module (1) parallel to the main circuit board (23).
17. Steuerung nach Anspruch 16, bei der Komponenten auf aufeinander zu weisenden Seiten der Hauptleiterplatte (23) und der Ergänzungsleiter platte (24) in verzahnter und ineinandergreifender Art angeordnet sind. 17. Control according to claim 16, in which components on mutually facing sides of the main circuit board (23) and the supplementary circuit board (24) are arranged in a toothed and interlocking manner.
18. Steuerungssystem mit einer Steuerung mit einem Hauptmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 17, wobei das Hauptmodul (1 ) über eine Rückwandbusleiterplatte (21 ) mit mindestens einem angereihten Erwei terungsmodul (2) verbunden ist. 18. Control system with a controller having a main module (1) according to one of claims 2 to 17, wherein the main module (1) via a backplane bus circuit board (21) with at least one extension module (2) in series.
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