DE29605847U1

DE29605847U1 - Training device for a programmable logic controller (PLC)

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Publication number: DE29605847U1
Application number: DE29605847U
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1996-04-01
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2006-04-02
Also published as: DE19703090A1; DE19703090C2

Description

"G 17 431 - retsm 22. März 1996"G 17 431 - retsm 22 March 1996

Festo KG₁, 73734 EsslingenFesto KG ₁ , 73734 Esslingen

Übungsgerät für eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)Training device for a programmable logic controller (PLC)

Die Erfindung betrifft ein Übungsgerät für eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), bei der an dieser Steuerung wirklichkeitsgetreu geübt oder diese Steuerung wirklichkeitsgetreu getestet werden kann, ohne daß ein Anschluß an eine zu steuernde Maschine oder Anlage erforderlich wäre. Bisher mußte eine solche Steuerung an die zu steuernde Anlage oder Maschine angeschlossen werden, um entweder die Maschine oder Anlage oder die Steuerung zu testen oder daran zu üben. Neben dem hier erforderlichen großen Aufwand bestand insbesondere beim Üben die Gefahr, daß durch Fehlbedienungen oder Fehlfunktionen die Maschine oder Anlage beschädigt wurde.The invention relates to a training device for a programmable logic controller (PLC) with which this controller can be practiced or tested in a realistic manner without the need for a connection to a machine or system to be controlled. Previously, such a controller had to be connected to the system or machine to be controlled in order to either test the machine or system or the controller or to practice on it. In addition to the great effort required here, there was a risk, especially when practicing, that the machine or system could be damaged by incorrect operation or malfunctions.

Aus der DE 42 36 247 ist zwar bereits eine Einrichtung zur Programmierung und Bedienung einer speicherprogrammierbaren Steuerung für eine Maschine oder dergleichen bekannt, bei der ebenfalls eine Nachbildung auf dem Bildschirm eines Computers erfolgt, jedoch betrifft dort diese Nachbildung lediglich die Be-DE 42 36 247 already discloses a device for programming and operating a programmable logic controller for a machine or the like, in which a simulation is also carried out on the screen of a computer, but this simulation only concerns the operation.

dienungseinheit für die speicherprogrammierbare Steuerung. Diese bekannte Einrichtung dient lediglich zum Programmieren und Umprogrammieren der speicherprogrammierbaren Steuerung, wobei eine Umschaltung zwischen Programmiermodus und Bedienungsmodus möglich ist. Ein Test der speicherprogrammierbaren Steuerung in Verbindung mit der zu steuernden Maschine oder Anlage ist nicht vorgesehen oder aber die speicherprogrammierbare Steuerung muß wiederum mit einer realen Maschine oder Anlage verbunden werden, wobei die eingangs genannten Nachteile auftreten. operating unit for the programmable logic controller. This known device is used only for programming and reprogramming the programmable logic controller, whereby a switchover between programming mode and operating mode is possible. A test of the programmable logic controller in connection with the machine or system to be controlled is not provided or the programmable logic controller must in turn be connected to a real machine or system, whereby the disadvantages mentioned at the beginning arise.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Übungsgerät für eine speicherprogrammierbare Steuerung zu schaffen, bei dem auf eine reale zu steuernde Anlage oder Maschine vollständig verzichtet werden kann und bei dem dennoch realitätsnahe Übungen und Tests möglich sind.An object of the present invention is therefore to create a training device for a programmable logic controller in which a real system or machine to be controlled can be completely dispensed with and in which realistic exercises and tests are nevertheless possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mit der speicherprogrammierbaren Steuerung über eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle verbindbarer Computer vorgesehen ist, der eine Projektbibliothek zur Darstellung wenigstens einer durch die speicherprogrammierbare Steuerung wirklichkeitsgetreu auf einem Bildschirm zu betreibenden Maschine oder Anlage aufweist, und daß der Computer Steuermittel zur wirklichkeitsgetreuen Betätigung von Aktoren in der jeweiligen Darstellung durch die seitens der speicherprogrammierbaren Steuerung an der Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle angelegten entsprechenden Steuersignale sowie Mittel zur Bildung von wirklichkeitsgetreuen Sensorsig-This object is achieved according to the invention in that a computer is provided which can be connected to the programmable logic controller via an input/output interface and which has a project library for displaying at least one machine or system which can be operated realistically on a screen by the programmable logic controller, and in that the computer has control means for realistically operating actuators in the respective display by the corresponding control signals applied by the programmable logic controller to the input/output interface, as well as means for forming realistic sensor signals.

nalen von in der Darstellung vorhandenen Sensoren besitzt, wobei diese Sensorsignale über die Eingangs-ZAusgangs-Schnittstelle der speicherprogrammierbaren Steuerung zuführbar sind.nals of sensors present in the representation, whereby these sensor signals can be fed via the input/output interface of the programmable logic controller.

Mit dem erfindungsgemäßen Übungsgerät können alle Funktionen und Komponenten der zu betreibenden Maschine oder Anlage wirklichkeitsgetreu getestet werden, bzw. an dieser Maschine oder Anlage kann wirklichkeitsgetreu geübt werden, ohne daß die reale Anlage oder Maschine selbst dazu erforderlich wäre. Diese Maschine oder Anlage wird erfindungsgemäß auf dem Bildschirm des Computers bzw. im Computer emuliert und kann wie eine reale Maschine oder Anlage betrieben werden, d. h. die auf dem Bildschirm dargestellte Maschine oder Anlage reagiert auf Steuerbefehle wie eine reale Maschine oder Anlage und der Computer gibt auch entsprechend dem Betriebszustand in der Darstellung reale Sensorsignale an die speichexprogrammierbare Steuerung ab. In vorteilhafter Weise können dabei durch die Projektbibliothek auch verschiedene Maschinen oder Anlagen realisiert werden, so daß Tests und Übungen mit verschiedenen speicherprogrammierbaren Steuerungen möglich sind, die jeweils für verschiedene Maschinen oder Anlagen vorgesehen sind. Die Emulation der zu steuernden Maschinen oder Anlagen ist genauso unabhängig von der jeweiligen speicherprogrammierbaren Steuerung, wie die zu steuernden Anlagen selbst. Die Anwenderprogramme müssen nicht konvertiert werden, da die Programme für den Emulator und die Anlage völlig gleich sind. Diese Emulation mit dem erfindungsgemäßen Übungsgerät bietet allen Anwendern die gleiche Arbeitsweise wie bei der Inbetriebnahme einer realen Maschine oder An-With the training device according to the invention, all functions and components of the machine or system to be operated can be realistically tested, or this machine or system can be realistically practiced on without the real system or machine itself being required. According to the invention, this machine or system is emulated on the computer screen or in the computer and can be operated like a real machine or system, i.e. the machine or system shown on the screen reacts to control commands like a real machine or system and the computer also sends real sensor signals to the programmable logic controller according to the operating state in the display. In an advantageous manner, different machines or systems can also be implemented using the project library, so that tests and exercises are possible with different programmable logic controllers, each of which is intended for different machines or systems. The emulation of the machines or systems to be controlled is just as independent of the respective programmable logic controller as the systems to be controlled themselves. The user programs do not need to be converted, as the programs for the emulator and the system are completely the same. This emulation with the training device according to the invention offers all users the same way of working as when commissioning a real machine or system.

lage. Die Arbeitsweise der Emulation ist daher sehr leicht zu verstehen. Das Übungsgerät eignet sich nicht nur zum Test von speicherprogrammierbaren Steuerungen oder zu Übungen an speicherprogrammierbaren Steuerungen sondern kann auch als Vorführgerät für Fachberater und Kunden eingesetzt werden. Es können auch sehr kritische Situationen und Abläufe emuliert werden, die bei einer realen Anlage zu Beschädigungen oder Defekten führen könnten.situation. The way the emulation works is therefore very easy to understand. The training device is not only suitable for testing programmable logic controllers or for exercises on programmable logic controllers, but can also be used as a demonstration device for technical consultants and customers. Very critical situations and processes can also be emulated that could lead to damage or defects in a real system.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführte Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Übungsgeräts möglich.The measures listed in the subclaims enable advantageous further developments and improvements of the training device specified in claim 1.

In vorteilhafter Weise sind Mittel zur Simulation von manuellen Eingriffen und/oder zur Veränderung und Modifikation der jeweils auf dem Bildschirm dargestellten Maschine oder Anlage vorgesehen. Insbesondere sind diese Mittel dabei zur Veränderung, Hinzufügung und/oder Entfernung von Aktoren und Sensoren und/oder zur manuellen Bedienung von Einzelelementen ausgebildet. Besonders einfach und schnell ausführbar werden solche Manipulationen, wenn diese Mittel als mit dem Computer in Wirkverbindung stehende Maus ausgebildet sind. Eine Demontage eines Aktors oder eines Sensors kann beispielsweise durch einfaches Anklicken mit dem Mauszeiger erfolgen. Das entsprechende Sensorsignal verschwindet dann sofort von der Schnittstelle.Advantageously, means are provided for simulating manual interventions and/or for changing and modifying the machine or system shown on the screen. In particular, these means are designed for changing, adding and/or removing actuators and sensors and/or for manually operating individual elements. Such manipulations can be carried out particularly easily and quickly if these means are designed as a mouse that is operatively connected to the computer. An actuator or sensor can be dismantled, for example, by simply clicking on it with the mouse pointer. The corresponding sensor signal then immediately disappears from the interface.

Im Computer ist zweckmäßigerweise ein Programm zur Nachbildung des mechanischen und physikalischen Verhaltens der jeweils ab-The computer should contain a program to simulate the mechanical and physical behavior of the respective

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gebildeten Maschine oder Anlage enthalten, so daß die Tests oder Übungen sehr wirklichkeitsnah durchgeführt werden können.machine or system so that the tests or exercises can be carried out in a very realistic manner.

Zur Auswahl der gewünschten Maschine oder Anlage sind insbesondere als Menüsteuerung ausgebildete Mittel vorgesehen, so daß ein einfacher und schneller Wechsel zwischen verschiedenen zu steuernden Maschinen oder Anlagen möglich ist.In order to select the desired machine or system, means designed as menu controls are provided, so that a simple and quick change between different machines or systems to be controlled is possible.

Zusätzlich können noch in vorteilhafter Weise Steuermittel zur Abbildung einer Bedienungsstation oder von Bedienungselementen für die jeweils ausgewählte Maschine oder Anlage vorgesehen sein, wobei auch die entsprechenden Bedienelemente in vorteilhafter Weise über den Mauszeiger betätigt werden können.In addition, control means for displaying an operating station or operating elements for the respective selected machine or system can advantageously be provided, whereby the corresponding operating elements can also be advantageously operated via the mouse pointer.

Die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle enthält Schraubklemmen oder Steckverbindungen zum Anschluß der speicherprogrammierbaren Steuerung, so daß diese wie an eine reale Maschine angeschlossen werden kann. Die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle besitzt noch einen Signalumsetzer, um eine entsprechende Umsetzung der Signale der speicherprogrammierbaren Steuerung in für den Computer verwertbare Signale und umgekehrt zu bewirken.The input/output interface contains screw terminals or plug connections for connecting the programmable logic controller so that it can be connected like a real machine. The input/output interface also has a signal converter to convert the signals from the programmable logic controller into signals that can be used by the computer and vice versa.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine an einen Computer angeschlossene speicherprogrammierbare Steuerung in einer schematischen Darstellung, wobei auf dem Bildschirm des Computers eine zu steu-An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. The single figure shows a programmable logic controller connected to a computer in a schematic representation, with a control to be controlled being shown on the computer screen.

ernde Maschine und ein entsprechendes Bedienpult abgebildet sind.machine to be operated and a corresponding control panel are shown.

Bei dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einem Computer 10 in üblicher Weise ein Bildschirm 11, eine Tastatur 12 und eine Maus 13 angeschlossen. Bei diesem Computer handelt es sich beispielsweise um einen PC. Weiterhin ist eine üblicherweise an einem solchen Computer 10 angeordnete serielle oder parallele Schnittstelle 14 über eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 15 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 16 verbunden, die im folgenden verkürzt mit SPS 16 bezeichnet wird. Diese SPS 16 dient zur Steuerung einer Maschine oder einer Anlage und wird so an die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 15 angeschlossen, wie wenn es sich hierbei um die zu steuernde Maschine oder Anlage handelt würde, d. h. der Anschluß erfolgt über nicht dargestellte Schraubklemmen oder Steckverbindungen.In the embodiment shown in the single figure, a screen 11, a keyboard 12 and a mouse 13 are connected to a computer 10 in the usual way. This computer is, for example, a PC. Furthermore, a serial or parallel interface 14 usually arranged on such a computer 10 is connected via an input/output interface 15 to a programmable logic controller 16, which is referred to below as PLC 16 for short. This PLC 16 is used to control a machine or a system and is connected to the input/output interface 15 as if it were the machine or system to be controlled, i.e. the connection is made via screw terminals or plug connections (not shown).

Die Eingangs-ZAusgangs-Schnittstelle 15 dient zur Umsetzung der Steuersignale der SPS 16 an die erforderlichen Signalpegel für den Computer 10 und umgekehrt zur Umsetzung von im Computer erzeugten Sensorsignale an den für die SPS 16 erforderlichen Signalpegel.The input/output interface 15 is used to convert the control signals of the PLC 16 to the required signal levels for the computer 10 and vice versa to convert sensor signals generated in the computer to the signal levels required for the PLC 16.

Der Computer 10 und seine Komponenten stellen ein Übungsgerät dar, mit Hilfe dessen die SPS 16 getestet oder vorgeführt werden kann oder mit Hilfe dessen an der SPS 16 geübt werden kann. Der Computer 10 enthält dabei in Form von Software eine Pro-The computer 10 and its components represent a training device with the help of which the PLC 16 can be tested or demonstrated or with the help of which the PLC 16 can be practiced. The computer 10 contains a program in the form of software.

jektbibliothek, die verschiedene Maschinen oder Anlagen enthält (es kann auch nur eine sein), die von der jeweiligen SPS 16 gesteuert werden sollen. Mit Hilfe der Tastatur 12 oder der Maus 13 wird über ein Menüprograrnm die zur jeweiligen SPS 16 gehörende Maschine oder Anlage ausgewählt, die dann auf dem Bildschirm 11 erscheint. Im vorliegenden Falle zeigt der Bildschirm 11 eine Werkzeugmaschine 17 und eine entsprechende Bedienungsstation 18. Diese kann auch entfallen, wenn sie in realer Form an der SPS 16 angeordnet ist.Project library containing various machines or systems (it can also be just one) that are to be controlled by the respective PLC 16. Using the keyboard 12 or the mouse 13, the machine or system belonging to the respective PLC 16 is selected via a menu program, which then appears on the screen 11. In the present case, the screen 11 shows a machine tool 17 and a corresponding operating station 18. This can also be omitted if it is arranged in real form on the PLC 16.

Ein im Computer 10 enthaltenes Emulationsprogramm bildet das mechanische und physikalische Verhalten der Werkzeugmaschine oder einer anderen durch das Menü ausgewählten Maschine oder Anlage wirklichkeitsgetreu nach, so daß jeweils auf einen entsprechenden Steuerbefehl seitens der SPS 16 hin die entsprechende Bewegung oder Reaktion an der abgebildeten Werkzeugmaschine 17 wirklichkeitsgetreu erfolgt. Solche Bewegungen oder Reaktionen sind beispielsweise Drehbewegungen von Spannfuttern, Betätigungen von Arbeitszylindern, Schrittmotoren und Vorschüben, Werkzeugeinstellungen und Auswechselungen sowie bei komfortablen Ausführungen auch die Auswirkungen und Einwirkungen auf zu bearbeitende Werkstücke. Entsprechend den gesteuerten Bewegungen erzeugt das Emulationsprogramm Sensorsignale und gibt sie über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 15 an die SPS 16 ab. Auch die Erzeugung dieser Sensorsignale erfolgt wirklichkeitsgetreu, so daß die SPS 16 arbeitet, wie wenn sie an einer realen Maschine angeschlossen wäre. Solche Sensorsignale sind beispielsweise Drehgeschwindigkeiten, Vorschubge-An emulation program contained in the computer 10 realistically reproduces the mechanical and physical behavior of the machine tool or another machine or system selected through the menu, so that in response to a corresponding control command from the PLC 16, the corresponding movement or reaction on the machine tool 17 shown takes place realistically. Such movements or reactions are, for example, rotary movements of chucks, operations of working cylinders, stepper motors and feeds, tool settings and replacements, and in convenient versions also the effects and influences on workpieces to be machined. The emulation program generates sensor signals in accordance with the controlled movements and transmits them to the PLC 16 via the input/output interface 15. The generation of these sensor signals is also realistic, so that the PLC 16 works as if it were connected to a real machine. Such sensor signals are, for example, rotation speeds, feed rates

schwindigkeiten, Endschalterbetätigungen, Temperaturen, Positionssignale oder dergleichen,.speeds, limit switch activations, temperatures, position signals or the like.

Die Bedienung der SPS 16 erfolgt entweder durch eine nicht dargestellte Bedienungstastatur oder durch nicht dargestellte Bedienungselemente an der SPS 16 oder über die Bedienungsstation 18 auf dem Bildschirm 11. Diese kann beispielsweise mittels eines Mauszeigers 19 durch die Maus 13 oder durch die Tastatur 12 bedient werden. Die entsprechenden Bedienungssignale werden dann über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 15 der SPS 16 zugeführt und lösen dort die entsprechenden Steuersignale aus. Alternativ oder zusätzlich kann über die Bedienungsstation 18 auch direkt auf die dargestellte Werkzeugmaschine 17 eingewirkt werden, wobei die ausgelösten Bewegungen der SPS 16 gemeldet und von dieser kontrolliert werden.The PLC 16 is operated either by means of an operating keyboard (not shown) or by means of operating elements (not shown) on the PLC 16 or via the operating station 18 on the screen 11. This can be operated, for example, using a mouse pointer 19, the mouse 13 or the keyboard 12. The corresponding operating signals are then fed to the PLC 16 via the input/output interface 15 and trigger the corresponding control signals there. Alternatively or additionally, the machine tool 17 shown can also be directly influenced via the operating station 18, with the triggered movements being reported to the PLC 16 and controlled by it.

Eine Betätigung von Aktoren an der Werkzeugmaschine 17, beispielsweise von Arbeitszylindern, Vorschubantrieben oder Drehantrieben kann auch direkt durch den Mauszeiger 19 erfolgen, indem dieser auf den entsprechenden Aktor gerichtet und die Betätigung durch ein entsprechendes Anklicken der Maus 13 ausgelöst wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt der Mauszeiger 19 auf einen Arbeitszylinder 20. Hierdurch können manuelle Eingriffe auf den Bewegungsablauf der Werkzeugmaschine 17 emuliert werden.Actuation of actuators on the machine tool 17, for example working cylinders, feed drives or rotary drives, can also be carried out directly by the mouse pointer 19, by pointing it at the corresponding actuator and triggering the actuation by clicking the mouse 13 accordingly. In the illustrated embodiment, the mouse pointer 19 points to a working cylinder 20. This allows manual interventions in the movement sequence of the machine tool 17 to be emulated.

Der Mauszeiger kann auch dazu verwendet werden, die dargestellte Werkzeugmaschine 17 oder eine andere ausgewählte MaschineThe mouse pointer can also be used to move the displayed machine tool 17 or another selected machine

oder Anlage zu verändern und zu modifizieren. Beispielsweise können Aktoren und Sensoren hinzugefügt oder entfernt werden, indem der Mauszeiger 19 jeweils darauf gerichtet und die Maus in einer bestimmten Weise betätigt wird, z. B. Betätigung der linken und/oder rechten Maustaste, Doppelklick oder dergleichen. Wird ein Sensor oder ein entsprechender Aktor entfernt, so entfällt dadurch automatisch das entsprechende Sensorsignal und das Emulationsprogramm geht nunmehr von einer Werkzeugmaschine ohne diesen Sensor oder Aktor aus. Auf ähnliche Weise kann ein Aktor oder Sensor hinzugefügt werden, wobei das Emulationsprogramm dann automatisch das zugehörige Sensorsignal erzeugt.or system. For example, actuators and sensors can be added or removed by pointing the mouse pointer 19 at them and operating the mouse in a certain way, e.g. pressing the left and/or right mouse button, double-clicking or the like. If a sensor or a corresponding actuator is removed, the corresponding sensor signal is automatically eliminated and the emulation program now assumes a machine tool without this sensor or actuator. In a similar way, an actuator or sensor can be added, whereby the emulation program then automatically generates the corresponding sensor signal.

In weiterer Ausbildung kann das Emulationsprogramm auch einen Tongenerator ansteuern, um entsprechend den dargestellten Bewegungen die zugehörigen Geräusche zu erzeugen. Die mechanischen Eigenschaften der realen Anlagen, wie z. B. ein Stau von Werkstücken bei einer Station, eine Bewegungsbehinderung eines Rundschalttisches oder dergleichen können im Emulationsprogramm ebenfalls berücksichtigt werden.In further development, the emulation program can also control a sound generator in order to generate the corresponding noises according to the movements shown. The mechanical properties of the real systems, such as a jam of workpieces at a station, an obstruction to the movement of a rotary indexing table or the like, can also be taken into account in the emulation program.

Die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 15 kann in an sich bekannter Weise auch optische Anzeigeelemente, wie Leuchtdioden aufweisen, um die Anschlußkonfiguration und/oder die jeweils anliegenden Signale zu visualisieren.The input/output interface 15 can also have optical display elements, such as light-emitting diodes, in a manner known per se, in order to visualize the connection configuration and/or the respective signals present.

Claims

•"·<5 17 431 - retsm 22 March 1996 Festo KG1, 73734 Esslingen Training device for a programmable logic controller (PLC) Claims

1. Training device for a programmable logic controller (PLC), characterized in that a computer (10) is provided which can be connected to the programmable logic controller (16) via an input/output interface (15), which has a project library for displaying at least one machine (17) or system to be operated by the programmable logic controller (16) realistically on a screen (11), and in that the computer (10) has control means for realistically operating actuators (20) in the respective display by means of the corresponding control signals applied by the programmable logic controller (16) to the input/output interface (15), as well as means for forming realistic sensor signals from sensors present in the display, these sensor signals being transmitted via

the input/output interface (15) of the programmable logic controller (16).

2. Training device according to claim 1, characterized in that means are provided for simulating manual interventions and/or for changing and modifying the machine (17) or system shown on the screen (11).

3. Training device according to claim 2, characterized in that the means are designed for changing, adding and/or removing actuators (2 0) and sensors and/or for manually operating individual elements.

4. Training device according to claim 2 or 3, characterized in that the means are designed as a mouse (13) that is operatively connected to the computer.

5. Training device according to one of the preceding claims, characterized in that the computer (10) contains a program, in particular an emulation program, for simulating the mechanical and physical behavior of the respective machine or system depicted.

6. Training device according to one of the preceding claims, characterized in that means designed in particular as a menu control are provided for selecting the desired machine (17) or system.

7. Training device according to one of the preceding claims, characterized in that control means are provided for displaying an operating station (18) or operating elements for the respectively selected machine (17) or system.

8. Training device according to one of the preceding claims, characterized in that the input/output interface (15) has screw terminals or plug connections for connecting the programmable logic controller (16).

9. Training device according to one of the preceding claims, characterized in that the input/output interface (15) has a signal converter, in particular a signal adaptation stage.