DE4013815C2

DE4013815C2 - Control circuit for machines

Info

Publication number: DE4013815C2
Application number: DE19904013815
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Heesemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-30
Filing date: 1990-04-30
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: DE4013815A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für Maschinen mit wenigstens einer Bedieneinheit und einer Mehrzahl von Sensoren und Aktoren, die gruppenweise an dezentrale Kontaktanordnungen angeschlossen sind, die ihrerseits mit der Bedieneinheit verbun den sind, wobei aus einer Mehrzahl von Kontaktanordnungen zusam men mit einem Koppelbaustein eine Grundeinheit gebildet wird und der Koppelbaustein ein lokales, intelligentes Bauelement auf weist, das über einen Datenbus zwischen der Bedieneinheit und dem Grundbaustein eine Datenübertragung zwischen der Bedienein heit und den angeschlossenen Aktoren oder Sensoren organisiert.The invention relates to a control circuit for machines with at least one control unit and a plurality of sensors and actuators in groups on decentralized contact arrangements are connected, which in turn are connected to the control unit which are, together from a plurality of contact arrangements a basic unit is formed with a coupling module and the coupling module is a local, intelligent component points that over a data bus between the control unit and the basic module is a data transfer between the operator unit and the connected actuators or sensors.

Bisherige Steuerungssysteme für Maschinen sind in neuerer Tech nik speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS). Diese bestehen im einfachsten Fall aus einer Stromversorgung, einem Rechner (CPU) und einer Eingangs- und Ausgangsebene für die Verbindung zu Schaltgeräten für die Maschinensteuerung. Diese Geräteteile kön nen zu einer Einheit zusammengefaßt sein. Die einzelnen Kanäle der Ein- und Ausgangsebene werden vorzugsweise zu bestimmten Gruppen zusammengefaßt, z. B. zweiunddreißig Eingangs- oder Aus gangskanäle. Da die Aktoren und Sensoren an vorgegebenen Stellen der Maschine angebracht sein müssen, ergibt sich die Notwendig keit von vielen langen Leitungen, wenn die Schaltgeräte in kon ventioneller Schaltschranktechnik zentral im Schaltschrank un tergebracht werden.Previous control systems for machines are in newer tech nik programmable logic controllers (PLC). These consist in simplest case from a power supply, a computer (CPU) and an entrance and exit level for the connection to Switchgear for machine control. These device parts can NEN be combined into one unit. The individual channels the entrance and exit levels are preferably determined Groups summarized, e.g. B. Thirty-two input or off gangways. Because the actuators and sensors at predetermined locations must be attached to the machine, the necessary results of long cables if the switchgear is in con conventional control cabinet technology centrally in the control cabinet be brought up.

Eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art ist beispielsweise durch die VDI-Zeitschrift 1986, Nr. 1/2, Seite 13 und 14 bekannt. Dabei sind die Schaltgeräte dezentral in der Nähe von Sensoren und Aktoren der Maschine unterzubringen und diese Schaltgeräte mit ebenfalls dezentralen Steuerungseinrichtungen zu steuern. Der Anschluß der Sensoren und Aktoren erfolgt über Klemmen von Verbindungsbausteinen. Die dezentralen Steuerungs einrichtungen sind über eine serielle Datenleitung mit dem zen tralen Rechner verbunden. Bei den dezentralen Steuerungsgeräten werden dabei eine bestimmte Anzahl von Ein- und Ausgangskanälen zusammengefaßt, so daß sich die Anzahl der Verbindungsleitungen zum Schaltschrank deutlich verringert, für jede lokale Aufgaben stellung jedoch ist eine neue günstige Kombination von Eingängen und Ausgängen erforderlich.A control circuit of the type mentioned is, for example, by the VDI magazine 1986, No. 1/2, Page 13 and 14 known. The switchgear is decentrally close to To accommodate sensors and actuators of the machine and these Switchgear with decentralized control devices to control. The sensors and actuators are connected via Clamping connection blocks. The decentralized control facilities are connected to the zen via a serial data line central computer connected. For the decentralized control devices are a certain number of input and output channels summarized so that the number of connecting lines to the control cabinet significantly reduced for every local task position is a new, inexpensive combination of inputs and outputs required.

Bei dem bekannten System werden kom plette E/A-Blöcke mit einer spezifischen Elektronik verwendet. Das Hinzufügen von Aktoren und/oder Sensoren erfordert daher eine tiefgreifende Änderung des Steuerungssystems, da der ent sprechende E/A-Block geändert werden muß.In the known system, com plette I / O blocks used with specific electronics. The addition of actuators and / or sensors therefore requires a profound change in the control system, as the ent speaking I / O block must be changed.

Aus der Zeitschrift "Regelungstechnische Praxis und Prozeß Rechentechnik", H. 6, 1973, Seiten 136 bis 143, ist ein sogenanntes CAMAC-System bekannt, bei dem die Prozeßperipherie eines Prozeß rechners durch seriell miteinander verbundene Crates gebildet wird. In die Crates sind Module einsetzbar, die für bestimmte Aufgaben vorgesehen sind. Aus dem auf Seite 142 bis 143 be schriebenen Anwendungsbeispiel geht hervor, daß die Module zur Durchführung verschiedener Aufgaben ausgebildet sind. Beispiels weise ist ein Modul zur Ansteuerung der Schütze und Ventile, ein anderes Modul zur Abfrage der Schalter, ein weiteres Modul zur Digital-Analog-Wandlung für die Sollwertvorgaben usw. vorgese hen. Das Problem der Erweiterung des Systems um Aktoren und/oder Sensoren stellt sich daher bei diesem Peripherieaufbau eben falls.From the journal "Control Practice and Process Rechentechnik ", H. 6, 1973, pages 136 to 143, is a so-called CAMAC system known in which the process periphery of a process computer formed by serially interconnected crates becomes. Modules can be used in the crates that are designed for certain Tasks are provided. From the be on page 142 to 143 Written application example shows that the modules for Are trained to perform various tasks. Example wise is a module for controlling the contactors and valves another module for querying the switches, another module for Digital-analog conversion provided for the setpoint specifications etc. hen. The problem of expanding the system with actuators and / or This is why sensors are used in this peripheral configuration if.

Ausgehend von einer sich hieraus ergebenden Problemstellung ist die erfindungsgemäße Steuerschaltung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Grundeinheit eine Mehrzahl von gleich aufgebauten Kontaktanordnungen zur Aufnahme unterschiedlicher Aktoren oder Sensoren aufweist und daß die verschiedenen Aktoren oder Sensoren mit jeweils einer Kontaktanordnung durch ein auf die Kontaktanordnung aufsteckbares Einzelmodul verbunden sind, das eine zur Verbindung des Aktors oder Sensors mit dem Koppelbaustein geeignete Schaltung enthält.Starting from a problem that arises from this the inventive control circuit of the type mentioned characterized in that the basic unit comprises a plurality of identically constructed contact arrangements to accommodate different Has actuators or sensors and that the different Actuators or sensors, each with a contact arrangement an individual module which can be plugged onto the contact arrangement is connected are the one for connecting the actuator or sensor with the Coupling module contains suitable circuit.

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ist dezentral ausgebildet, wobei sich in der Maschine dezentrale Grundeinheiten befinden, die jeweils aus einem Koppelbaustein und Kontaktanordnungen be stehen, die zur Kontaktierung unterschiedlicher Aktoren und/oder Sensoren gleich ausgebildet sind. Jedem Aktor und/oder Sensor ist ein Einzelmodul zugeordnet, das eine zur Verbindung des Ak tors oder Sensors mit dem Koppelbaustein geeignete Schaltung enthält. Die Einzelmodule leiten die sich aus den Aktoren und/oder Sensoren ergebenden Signale an den Koppelbaustein weiter, der mit einem lokalen intelligenten Bauelement für die Übertragung zu dem Bedienterminal bzw. dessen Rechner, vorzugsweise über einen seriellen Datenbus, sorgt.The control circuit according to the invention is decentralized, with decentralized basic units in the machine, each consisting of a coupling module and contact arrangements are available for contacting different actuators and / or Sensors are of the same design. Any actuator and / or sensor a single module is assigned, one for connecting the Ak suitable circuit or sensor with the coupling module contains. The individual modules are derived from the actuators and / or sensors resulting signals to the coupling module, which with a local intelligent device for transmission to the Operating terminal or its computer, preferably via a serial data bus.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Claims

1. Control circuit for machines ( 7 ) with at least one operating unit ( 1 ) and a plurality of sensors and actuators, which are connected in groups to decentralized contact arrangements ( 8 '), which in turn are connected to the operating unit ( 1 ), from a plurality of contact arrangements ( 8 ') together with a coupling module ( 8 ) a basic unit ( 6 ) is formed and the coupling module ( 8 ) has a local, intelligent component, which via a data bus ( 5 ) between the control unit ( 1 ) and the basic module ( 6 ) organizes data transmission between the operating unit ( 1 ) and the connected actuators or sensors,
characterized in that the base unit ( 6 ) has a number of identical contact arrangements ( 8 ') for receiving different actuators or sensors and
that the various actuators or sensors of a contact arrangement (8 ') by a voltage on the Kontaktanord (8') attachable single module (9), each containing a suitable for connecting the actuator or sensor to the coupling block (8) circuit ( 17 ) contains.

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

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

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

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

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

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