【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种模块化组装的自动化系统，其包括：具有插入式总线端口连接器的主单元；多个模块，模块各自具有插入式总线连接器和插入式信号连接器；和主板，在主板上借助于多个连接机构布置主单元和模块。
技术介绍
1、在自动化技术中，利用输入/输出模块将对于控制系统和分散式外围解决方案必要的致动器/传感器经由端子连接至输入端或输出端。在此，在系列制造的机器或相同结构或结构变体的数量较大的情况下，这导致大量的工作和测试。在这种情况下更有利的是，不在控制设备的端口处截取信号，而是经由插入式连接器和例如预组装的线缆来与其连接。然而，为此控制系统需要将信号直接在客户特定的或应用特定的印刷电路板上输出或接收。印刷电路板又具有用于应用特定的自动化的接口或插入式连接器。
2、在2018年1月29日的公开文献《双保险模块的ej背板的设计指南(design guidefor ej backplane for twinsafe modules)》1.5.1版中，已经提出了用于印刷电路板上的模块和插入式连接器的应用特定的结构的解决方案。
3、在已知的模块化组装的自动化系统中不利的是：总是又必须重新创建所施加的模块的背板总线的布局或路由，并且必须由模块的制造商检查故障安全性。另一缺点是：需要为已知的模块化组装的自动化系统提供改变的模块，该模块使制造商现有的模块范围扩展出另外的模块。用于背板总线的特定路由、即用于模块的背板上的逻辑总线引起背板成本增加。这是因为制造商的规范在阻抗和射频表现方面适用于逻辑总线。
技
1、根据本专利技术，所指出的缺点通过模块化组装的自动化系统的以下特征的组合来解决。在此，模块化组装的自动化系统包括：具有插入式总线端口连接器的主单元；多个模块，模块各自具有插入式总线连接器和插入式信号连接器；分层构造的具有总线导线的背板总线板，背板总线板与多个插入式模块连接器连接，在插入式模块连接器中又设有模块的插入式总线连接器；主板，在主板上设有多个连接器元件，其中，模块的插入式信号连接器布置在连接器元件中，并且连接器元件与主板的导线电接触；以及多个连接机构，连接机构布置在主板上并且与主板的导线电接触，使得电连接路径存在于连接器元件之间进而连接至模块的插入式信号连接器和连接机构，其中，连接机构设计用于与过程信号线缆连接；在此，模块设计用于，经由插入式总线连接器借助于背板总线板与主单元通信，并且将主单元的逻辑输出作为信号转发至插入式信号连接器，模块还设计用于，将在插入式信号连接器处的来自连接机构的信号作为逻辑输入经由插入式总线连接器和背板总线板转发至主单元，其中，背板总线板的分层构造和总线导线设计用于，使得包括总线导线和芯材料的层堆叠包含对于保持背板总线板上的信号的信号完整性必要的进而在背板总线板上的信号的信号完整性方面必要的特征，背板总线板单独地布置在主板上。
2、专利技术人已经认识到在主板上模块化组装的自动化系统的一个缺点是：不得不将这种模块化组装的自动化系统构造在主板上的用户总是必须考虑，其如何对用于模块的背板总线的导线进行路由或分拆以及布局，而不必注意背板总线上的信号的信号完整性的认证的规范。这意味着：在主板上的逻辑总线的路由或分拆引起主板成本提高，因为在阻抗和射频表现方面的规范适用于逻辑总线。
3、有利地，现在通过由控制系统制造商设计的且已经测试过的、已认证的单独扁平模块来提供逻辑总线布线、即背板总线板上的总线导线的布线，该扁平模块仅必须布设到相应的主板上。
4、就本专利技术的目的而言，“信号完整性”应被理解为要从模块的例如驱动器(发送器)传输到主单元以及沿相反方向传输的数字信号的质量。信号完整性可以在导线上、例如在多个层上被串扰(cross-talk)和反射(阻抗表现)负面影响或者通常被导线的阻抗或浪涌阻抗负面影响。在背板总线有高速信号传输的情况下，不能再忽略印刷电路板上的铜导线的寄生效应。例如在有转弯部或位置改变部或过孔的情况下，导线的阻抗取决于其几何形状和变体。此外，信号线路或导线在其阻抗方面在其端部或接收器处必须被正确地连接至终端。所有这些特性(例如阻抗、分层构造、芯材料厚度、可能的终端电阻)都对应于对于保持背板总线板上的信号的信号完整性必要的特征。因此，这种系统的制造商已经在信号完整性之一方面测试并核准过背板总线，从而确保可靠的数据传输。
5、此外有利的是：背板总线板布置在主板与模块基座之间，其中，模块基座设计为用于模块的紧固基座并且布置在主板上，并且模块基座具有用于插入式模块连接器之一的第一凹部和用于连接器元件之一的第二凹部。
6、这具有特别的优点，即针对例如din标准轨道结构已经开发的模块范围也可以继续用于具有模块化组件的主板解决方案。这显著降低了所使用的模块的开发、维护和生产的成本。此外有利的是：主板解决方案的开发耗费最小，因为要实现用户特定解决方案的客户除了一些组件规则之外仅需实现主板中期望的功能，并且不必考虑背板总线的关于信号完整性必要的分拆。
7、在通过背板总线板实现的这种解决方案中，所有已经存在的部件也可以立即用于主板组件。
8、此外有利的是：如果客户要利用主板设计方案进一步使用其他的i/o(输入/输出)模块，客户不必准备不同的模块类型作为替代件。
9、此外有利的是：第二背板总线板始于第一背板总线板经由板连接器与第一背板总线板连接，该第一背板总线板经由第一插入式模块连接器与主单元的插入式总线端口连接器连接。
10、对于使用的模块必要的插槽数量取决于各应用相关的应用或客户要求。现在，控制系统制造商可以开发各个不同长度的背板总线板并且通过将其分段针对相应的任务为客户提供模块化系统。因此，不必为每个要求开发和测试单独的背板总线板。
11、进一步有利的是：主板具有保护块，保护块经由块基座接入连接路径中，并且保护块设计用于在过压、极性逆反或射频干扰方面保护模块。对于已经处于模块范围中的模块已经常见或常见的是：例如针对控制系统中的一个或多个i/o模块的24vdc负载供电的馈电，在要单独插接的模块中实施不同的电保护措施，以便保证各个单独模块和其功能的相应核准。保护措施包括过压保护、极性逆反保护和用于衰减射频干扰的低通滤波器。保护措施通常集成在单独的馈电模块中或安装在特定的基础单元中。在此，在电测试/核准中需要关于所使用的部件和相应的电路板布局的精确限定的情况。但是，如果用户针对其应用相关的自动化组件优选主板设计方案，则必须将保护功能又集成到主板中，或者又强制性需要使用特定的馈电模块。然而，这会相应地扩大实际构造。出于该原因，设计一种保护模块，该保护模块实现电保护功能并且对于用户能简单地插到主板上。
12、另一优点可在于，主板设计为应用相关的印刷电路卡，以便将主单元连接至与具体应用相关联的机器模块，该印刷电路卡具有用于分配路径的导线布局，分配路径用于将信号和电压供应分配到各个应用相关的设计为插入式连接器的连接机构。
13、总之，可以说现在已经找到了一种针对应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模块化组装的自动化系统(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的模块化组装的自动化系统(1)，其中，所述背板总线板(RP1，RP2，RP3)布置在所述主板(HP)与模块基座(MS)之间，其中，所述模块基座(MS)设计为用于所述模块(EA)的紧固基座并且布置在所述主板(HP)上，并且所述模块基座(MS)具有用于所述插入式模块连接器(211，...，234)之一的第一凹部(11)和用于所述连接器元件(312，…，334)之一的第二凹部(12)。
3.根据权利要求1或2所述的模块化组装的自动化系统(1)，其中，第二背板总线板(RP2)始于第一背板总线板(RP1)经由板连接器(4)与所述第一背板总线板(RP1)连接，所述第一背板总线板经由第一插入式模块连接器(211)与所述主单元(IM)的所述插入式总线端口连接器(10)连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化组装的自动化系统(1)，其中，所述主板(HP)具有保护块(SB)，所述保护块经由块基座(BS)接入所述连接路径(VW1，...，VW4)中，并且所述保护块设计用于在过压、极性逆反或
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模块化组装的自动化系统(1)，其中，所述主板(HP)设计为应用相关的印刷电路卡，以便将所述主单元(IM)连接至与具体应用相关联的机器模块，所述印刷电路卡具有用于分配路径的导线布局，所述分配路径用于将信号和电压供应分配到各个应用相关的设计为插入式连接器的连接机构(B1，B2，B3，B4)。
...【技术特征摘要】
1.一种模块化组装的自动化系统(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的模块化组装的自动化系统(1)，其中，所述背板总线板(rp1，rp2，rp3)布置在所述主板(hp)与模块基座(ms)之间，其中，所述模块基座(ms)设计为用于所述模块(ea)的紧固基座并且布置在所述主板(hp)上，并且所述模块基座(ms)具有用于所述插入式模块连接器(211，...，234)之一的第一凹部(11)和用于所述连接器元件(312，…，334)之一的第二凹部(12)。
3.根据权利要求1或2所述的模块化组装的自动化系统(1)，其中，第二背板总线板(rp2)始于第一背板总线板(rp1)经由板连接器(4)与所述第一背板总线板(rp1)连接，所述第一背板总线板经由第一插入式模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德列亚斯·特劳布，迈克尔·布雷恩利希，克里斯蒂安·奥尔斯瓦尔德，斯特凡·霍尔茨，莉迪娅·罗伊纳·布罗伊宁，弗兰蒂泽克·茹雷克，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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