DE10020075C2 - Sicherheitsschaltgeräte-Modulanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltgerä­ te-Modulanordnung mit zumindest einem Eingangsmodul zum Verar­ beiten von Signalen eines Sicherheitsgebers und zum Erzeugen von Ausgangssignalen, und mit zumindest zwei Ausgangsmodulen zum Ansteuern von Aktoren, wobei das Eingangsmodul und die Aus­ gangsmodule in einer Reihe angeordnet sind und eine Modulreihe bilden und wobei das Eingangsmodul mindestens einem Ausgangsmo­ dul zugeordnet ist.

Sicherheitsschaltgeräte sind allgemein bekannt. Sie dienen da­ zu, das Signal eines Sicherheitsgebers, beispielsweise eines Not-Aus-Schalters, eines Schutztürpositionsschalters etc. si­ cher auszuwerten und einen oder mehrere sichere Ausgangskontak­ te eines Ausgangskreises anzusteuern. Über diese Ausgangskon­ takte werden dann Aktoren, beispielsweise Schütze, Ventile, Mo­ toren, gefährlicher Maschinenteile, beispielsweise Sägeblätter, Roboterarme, Hochspannungseinrichtungen etc., in einen sicheren Zustand gebracht. Die Anmelderin bietet unter dem Namen "PNOZ" eine Vielzahl von unterschiedlichen Sicherheitsschaltgeräte- Typen an. Ferner sind in "Maschinensicherheit", Winfried Grüf, Hüthig Verlag, 1997, verschiedene Varianten von Sicherheitsschaltgeräten dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau von Eingangsmodulen ist dort aufgezeigt. Ferner ist auch aus der DE 197 36 183 C1 ein Sicher­ heitsschaltgerät bekannt.

In der Praxis kommt es sehr häufig vor, daß mehrere Schalt­ ereignisse, beispielsweise das Betätigen eines Not-Aus- Schalters, das Öffnen einer Tür oder das Durchgreifen eines Lichtvorhangs beispielsweise UND-verknüpft werden müssen. Hier­ zu werden mehrere Sicherheitsschaltgeräte in Reihe geschaltet, wobei die Ausgangsklemmen eines Sicherheitsschaltgerätes mit den Eingangsklemmen des nachfolgenden Sicherheitsschaltgerätes verbunden werden.

In vielen Fällen wird neben der UND-Verknüpfung ein hierarchi­ scher Aufbau der Sicherheitsschaltgeräte gewünscht, um bei­ spielsweise mit einem Schaltereignis, beispielsweise der Not- Aus-Schalter, die gesamte Maschine still zu setzen und mit an­ deren Schaltereignissen, beispielsweise einem Schutztürschal­ ter, nur einen bestimmten Motor der gesamten Maschine zum Stillstand zu bringen. Ein solcher hierarchischer Aufbau ist bisher über eine entsprechende Verdrahtung möglich und hat sich in der Praxis durchaus bewährt.

Dennoch bleibt der Wunsch, einen einfacheren und preiswerteren Aufbau ohne Einschränkung der Sicherheit zu ermöglichen.

Aus der DE 43 12 757 A1 ist eine elektronische Steuereinrich­ tung für eine modulartig aufgebaute Ventilstation bekannt. Die Anordnung besitzt Eingangs- und Ausgangsmodule, die zum Empfang von Sensorsignalen oder zur Steuerung von externen Einrichtun­ gen vorgesehen sind. Die Module bilden dabei eine Reihenanord­ nung und sind über ein Busleitungssystem mit einer Steuerein­ heit verbunden. Den Modulen können automatisch individuelle Adressen zugeordnet werden, so daß die Ventilstation beliebig aufgebaut oder erweitert werden kann.

Aus der DE 198 38 178 A1 ist ein programmierbares Steuerungssy­ stem mit Eingabe- und Ausgabeeinheiten bekannt, die an Steck­ plätzen angebracht sind. Außerdem sind Mittel vorhanden, um die Verschiebung einer Ein- oder Ausgabeeinheit auf einen anderen als den ursprünglich vorgesehenen Steckplatz zu erkennen.

Aus der DE 195 02 499 A1 ist ein Bussystem zur Steuerung und Aktivierung von miteinander vernetzten und kommunizierenden Eingangs- und/oder Ausgangsmodulen bekannt. Die Module sind mit intelligenter Elektronik ausgestattet, die es gestattet, Si­ gnalverknüpfungen zwischen den Ein- und/oder Ausgängen durchzu­ führen.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Er­ findung darin, eine Sicherheitsschaltgeräte-Modulanordnung vor­ zusehen, die eine flexible Verknüpfung der eingesetzten Sicher­ heitsschaltgeräte ermöglicht, ohne eine zusätzliche Verdrahtung der einzelnen Sicherheitsschaltgeräte vornehmen zu müssen.

Diese Aufgabe wird mit einer Sicherheitsschaltgeräte-Modulan­ ordnung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Zuord­ nung des Eingangsmoduls zu den Ausgangsmodulen abhängig von der Position des Eingangsmoduls innerhalb der Modulreihe erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräte-Modulanordnung ist es also möglich, die Zuordnung des Eingangsmoduls zu einem oder beiden Ausgangsmodulen auszuwählen, indem das Eingangsmodul an einer bestimmten Position innerhalb der Modulreihe vorgesehen wird. Im Rahmen dieser Erfindung ist unter dem Begriff "Zuordnung" zu verstehen, daß eine Signalverbindung direkter oder indirekter Art zwischen dem Eingangsmodul und dem "zugeordneten" Ausgangsmodul besteht, so daß das Ausgangsmodul den angeschlossenen Aktor abhängig von dem Ausgangssignal des zugeordneten Eingangsmoduls steuert.

Der Benutzer der Sicherheitsschaltgeräte-Modulanordnung ist so­ mit in der Lage, ein System nach seinen Bedürfnissen modular aufzubauen, indem er die Zuordnung der Eingangsmodule zu den Ausgangsmodulen und damit die Verknüpfung der Signale der Sicherheitsgeber frei wählen kann. Das Eingangsmodul kann abhängig von seiner Position innerhalb der Modulreihe auf das erste Ausgangsmodul, auf das zweite Ausgangsmodul oder auf bei­ de Ausgangsmodule wirken. Ein auf beide Ausgangsmodule wirken­ des (zugeordnetes) Eingangsmodul dient zur zentralen Betätigung beider Ausgangsmodule, während die Zuordnung eines Eingangsmo­ duls zu einem einzelnen Ausgangsmodul nur dieses betätigt.

Die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltgeräte-Modulanordnung er­ möglicht folglich dem Benutzer einen sehr flexiblen und einfa­ chen Aufbau eines Sicherheitsschaltgeräte-Systems, bei dem die Sicherheitsschaltgeräte unterschiedlich miteinander verknüpfbar sind, wobei die Verknüpfung selbst durch die entsprechende Aus­ wahl der Position des Eingangsmoduls innerhalb der Modulreihe festgelegt wird, ohne eine Änderung der Verdrahtung durchführen zu müssen.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind zumindest drei Ein­ gangsmodulplätze zur Aufnahme von jeweils einem Eingangsmodul und zumindest ein erster und ein zweiter Ausgangsmodulplatz zur Aufnahme von jeweils einem Ausgangsmodul vorgesehen, wobei zu­ mindest ein Eingangsmodulplatz dem ersten Ausgangsmodulplatz, zumindest ein weiterer Eingangsmodulplatz dem zweiten Ausgangs­ modulplatz und zumindest ein weiterer Eingangsmodulplatz dem ersten und dem zweiten Ausgangsmodulplatz zugeordnet ist.

Bei dieser Ausgestaltung sind also feste Modulplätze vorge­ sehen, beispielsweise in einem Gehäuse, die beispielsweise über eine feste Verdrahtung mit Ausgangsmodulplätzen verbunden sind. Anhand einer Zuordnungstabelle kann der Benutzer entsprechend seinen Bedürfnissen Eingangsmodule durch Auswahl der geeigneten Eingangsmodulplätze bestimmten Ausgangsmodulen zuordnen. Aufgrund der festen Zuordnung von Eingangsmodulplätzen zu Aus­ gangsmodulplätzen läßt sich ein einfacher Aufbau realisieren, der ohne Steuerungsmodule etc. auskommt.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist jeder Eingangsmo­ dulplatz einen Ausgangsanschluß und jeder Ausgangsmodulplatz einen Eingangsanschluß auf, wobei entsprechend der Zuordnung von Eingangsmodul- zur Ausgangsmodulplätzen eine elektrische Verbindung zwischen dem jeweiligen Ausgangsanschluß des Ein­ gangsmodulplatzes und dem Eingangsanschluß des Ausgangsmodul­ platzes vorgesehen ist.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß eine sichere, Software unabhängige fest verdrahtete Lösung geschaffen wird, bei der die Zuordnung einzelner Modulplätze für Eingangsmodule zu Mo­ dulplätzen für Ausgangsmodule fest vorgegeben ist und damit einfach in der Handhabung und kostengünstig ist. Obgleich eine feste Verdrahtung vorliegt, läßt sich ein sehr flexibles System aus Sicherheitsschaltgeräten aufbauen, wobei die Möglichkeiten der Zuordnung jedoch durch die feste Verdrahtung innerhalb ei­ nes vorgegebenen Rahmens beschränkt sind. Eine solche Lösung genügt jedoch in sehr vielen Fällen den gestellten Anforderun­ gen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Steuermo­ dul vorgesehen, das die Zuordnung von Eingangsmodulplätzen und Ausgangsmodulplätzen steuert.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die bei der fest verdrahte­ ten Lösung vorgegebenen Grenzen der Flexibilität aufgehoben werden. Vielmehr erlaubt das Steuermodul eine beliebige Zuordnung von Eingangsmodulen zu Ausgangsmodulen. Vorzugsweise um­ faßt das Steuermodul eine Steuervorrichtung mit einer Spei­ chereinheit, in der eine die Zuordnung festlegende Zuordnungs­ tabelle abgelegt ist. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung als Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller ausgebildet, wobei ein Datenbus - vorzugsweise ein serieller Datenbus, bspw. ein seri­ eller optischer Datenbus - die Verbindung der Steuervorrichtung mit den Modulplätzen übernimmt.

Die letzt genannten Maßnahmen führen insbesondere zu dem Vor­ teil, daß sich die Modulanordnung sehr einfach durch Hinzufügen weiterer Module skalieren läßt. Die neuen Module müssen ledig­ lich an den bestehenden Datenbus angebunden werden.

Eine weitere Erhöhung der Flexibilität des gesamten Systems wird dann erreicht, wenn die Steuervorrichtung eine Erkennungs­ einheit umfaßt, die eine Positionierung der Module innerhalb der Modulreihe erkennt, wobei eine Zuordnungstabelle abhängig von der Plazierung der Ausgangsmodule und abhängig von einer relativen Zuordnungstabelle absolut ermittelt wird. D. h., daß die Zuordnungstabelle zunächst eine Zuordnung von Modulplätzen innerhalb der Modulreihe relativ zu den Ausgangsmodulen ent­ hält. So könnte die relative Zuordnungstabelle beispielsweise die Zuordnung enthalten, daß alle Module links neben einem Aus­ gangsmodul diesem zugeordnet sind und alle Module rechts von dem letzten rechten Ausgangsmodul allen Ausgangsmodulen zuge­ ordnet sind. Anhand der Belegung der Modulplätze innerhalb der Modulreihe mit Eingangs- und Ausgangsmodulen kann die Steuer­ vorrichtung dann unter Zugrundelegung der relativen Zuordnungs­ tabelle eine absolute Zuordnungstabelle bestimmen, in der die Zuordnung in absoluten Werten abgelegt ist, also bspw. Modul 1 wirkt auf Modul 4, etc.

Diese Maßnahmen führen zu einer größtmöglichen Flexibilität und Freiheit beim Aufbau eines modularen Sicherheitsschaltgeräte- Systems, das im übrigen auch sehr einfach skalierbar ist. Vor­ zugsweise ist eine Eingabeeinheit vorgesehen, die einer Eingabe und/oder Änderung der Zuordnungstabelle ermöglicht, so daß eine weitere Steigerung der Flexibilität des gesamten Systems er­ zielt wird.

Bei den Eingangsmodulen handelt es sich vorzugsweise um Ein­ gangskreise von bekannten Sicherheitsschaltgeräten, d. h. jenen Schaltkreisen, die die Signale von Sicherheitsgebern sicher auswerten. Bei den Ausgangskreisen handelt es sich vorzugsweise um die Ausgangskontakte von Sicherheitsschaltgeräten, d. h. elektromechanisch arbeitenden oder elektronisch arbeitenden Schaltern, die von den Ausgangssignalen der Eingangskreise be­ tätigt werden. Auch die Ausgangskreise sind dabei sicher aufge­ baut. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, daß ein sicherer Aufbau bspw. durch Vorsehen zweier unabhängiger Kanäle oder ei­ nes Kanals plus Überprüfungseinheit erzielbar ist.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste­ hend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils an­ gegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer erfindungs­ gemäßen Sicherheitsschaltgeräte-Modulanordnung;

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm einer möglichen Zuordnung von Eingangsmodulen und Ausgangsmodulen;

Fig. 3 eine schematische Blockdarstellung einer Steuervor­ richtung, die in einem Steuerungsmodul vorgesehen ist;

Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer Sicherheitsschaltgeräte-Modulanordnung entsprechend dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Rückseite der in Fig. 4 gezeigten Sicherheitsschaltgeräte-Modul­ anordnung; und

Fig. 6 eine schemahafte Blockdarstellung einer Sicherheits­ schaltgeräte-Modulanordnung entsprechend einer wei­ teren Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine Sicherheitsschaltgeräte-Modulanordnung mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Diese Sicherheitsschaltgeräte- Modulanordnung (im folgenden kurz Modulanordnung genannt) um­ faßt eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Modulplätzen 12.1 bis 12.7, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils ein Modul 14 aufnehmen. Insbesondere enthält der Modulplatz 12.1 ein Steuermodul 16, die Modulplätze 12.2, 12.3, 12.5 und 12.7 jeweils ein Eingangsmodul 18.1 bis 18.4, und die beiden Modulplätze 12.4 und 12.6 jeweils ein Ausgangsmodul 19.1 und 19.2. Die Eingangs- und Ausgangsmodule bilden somit eine Modul­ reihe, in der jedes Modul eine bestimmte Position bzw. einen bestimmten Modulplatz einnimmt.

Die Eingangsmodule 18.1, 18.2, 18.3 und 18.4 sind eingangssei­ tig mit Signalgebern verbunden, was mit Pfeilen P angedeutet ist. Bei den Signalgebern, die in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet sind, handelt es sich beispielsweise um Schutztürschalter 20.1 oder einen Not-Aus-Schalter 20.2. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Not-Aus-Schalter 20.2 dem Eingangsmodul 18.4 und die anderen Schutztürschalter 20.1 den Eingangsmodulen 18.1, 18.2 und 18.3 zugeordnet.

Die Eingangsmodule 18 enthalten Auswerte- und Steuereinheiten, über die die Signale der Sicherheitsgeber sicher ausgewertet werden.

Üblicherweise sind diese Eingangsmodule zweikanalig aufgebaut, um die geforderte Sicherheit bei der Auswertung der Eingangssignale zu erzielen.

Die beiden vorgesehenen Ausgangsmodule 19.1 und 19.2 umfassen üblicherweise elektromechanische oder elektronische Schaltele­ mente, die abhängig von zugeführten Eingangssignalen sicher zwischen zwei Schaltzuständen hin und her schalten. Das Ausgangssignal des jeweiligen Ausgangsmoduls 19.1, 19.2 wird einem Aktor zugeführt, was mit Pfeilen A angedeutet ist. Bei den Aktoren handelt es sich beispielsweise um Schütze 21, die die Energieversorgung beispielsweise eines Motors herstellen oder unterbrechen können.

Die Funktion der gesamten Sicherheitsschaltgeräte-Modulan­ ordnung besteht nun darin, die Energieversorgung der den beiden Schütze zugeordneten Motoren zu unterbrechen, wenn der Not-Aus- Schalter 20.2 gedrückt wird, während lediglich einer der beiden Motoren von der Energieversorgung abgekoppelt wird, wenn einer der Schutztürschalter 20.1 betätigt wird. Das entsprechende Schaltdiagramm ist in Fig. 2 dargestellt. Die beiden Schütze 21 werden demnach über jeweils einen Strompfad versorgt, in denen jeweils der Not-Aus-Schalter 20.2 und zwei Schutztürschalter 2.1 bzw. ein Schutztürschalter 20.1 in Reihe geschaltet sind.

Es ergibt sich ein hierarchischer Aufbau der Schalter, da der Not-Aus-Schalter 20.2 auf beide Schütze 21 wirkt, während die Schutztürschalter 20.1 jeweils nur auf ein Schütz 21 wirken.

Im Hinblick auf die in Fig. 1 gezeigte Modulanordnung ist es erforderlich, daß die Ausgangssignale der Eingangsmodule 18.1, 18.2 und 18.4 auf das Ausgangsmodul 19.1 und die Ausgangssigna­ le der Eingangsmodule 18.3 und 18.4 auf das Ausgangsmodul 19.2 wirken, um die in Fig. 2 angegebene Verknüpfung zu erzielen. Die vorgenannte Zuordnung der Eingangsmodule zu den Ausgangsmo­ dulen ist mit Hilfe von Pfeilen Z graphisch dargestellt. Diese durch Pfeile Z angedeutete Zuordnung erfordert elektrische Si­ gnalleitungen, die Ausgangsanschlüsse der Eingangsmodule mit Eingangsanschlüssen der Ausgangsmodule verbinden. Mögliche Realisierungen solcher elektrischen Verbindungen werden im weite­ ren Verlauf der Beschreibung näher erläutert.

Das Steuermodul 16 umfaßt eine Steuervorrichtung 30, in der die gewünschte Zuordnung von Modulplätzen 12 für Eingangsmodule zu Modulplätzen 12 für Ausgangsmodule festgehalten ist. Eine Zuordnungstabelle, die die durch Pfeile Z gekennzeichnete Zuordnung definiert, könnte beispielsweise wie folgt aussehen:

In dieser Tabelle steht "V" für eine Signalverbindung, d. h. daß beispielsweise zwischen dem Modulplatz 12.2 und dem für ein Ausgangsmodul vorgesehenen Modulplatz 12.4 eine Verbindung zur Übertragung von Signalen vorhanden ist. Entsprechend der ange­ gebenen Zuordnungstabelle läßt sich somit ein Sicherheits­ schaltgeräte-System aufbauen, bei dem unabhängig voneinander zwei Aktoren über die Ausgangsmodule 12.4 und 12.6 ansteuerbar sind, wobei das Ausgangsmodul im Modulplatz 12.4 über maximal drei UND-verknüpfte Signalgeber und das Ausgangsmodul in Modul­ platz 12.6 über maximal zwei UND-verknüpfte Sicherheitsgeber betätigt werden.

Selbstverständlich ist es durchaus denkbar, einzelne Modulplät­ ze für Eingangsmodule nicht zu besetzen, so daß im einfachsten Fall nur der Modulplatz 12.7 mit einem Eingangsmodul 18.4 bestückt ist, mit dem Ergebnis, daß beide Schütze 21 über den Not-Aus-Schalter 20.2 alleine betätigt werden können.

Das besondere der vorliegenden Modulanordnung 10 ist insbeson­ dere darin zu sehen, daß die Zuordnung von Modulplätzen 12.2, 12.3, 12.5 und 12.7 für Eingangsmodule 18.1 bis 18.4 zu Modul­ plätzen 12.4 und 12.6 für Ausgangsmodule 19.1, 19.2 unabhängig von den tatsächlich eingesetzten Eingangsmodulen 18 vorgesehen ist. Der Benutzer kann somit baukastenartig ein System zusam­ menstellen, wobei lediglich die vorgegebene Zuordnungstabelle die Anzahl der verschiedenen Verknüpfungsmöglichkeiten ein­ schränkt. Will der Benutzer beispielsweise ein Schütz 21 über zwei in Reihe geschaltete Sicherheitsgeber betätigen, wählt er die Modulplätze 12.2 und 12.3 für die Eingangsmodule und das Ausgangsmodul 19.1 im Modulplatz 12.4 zur Ansteuerung des ent­ sprechenden Schützes 21. Will der Benutzer jedoch ein hierar­ chisches System aufbauen, bei dem zwei Schütze 21 über einen zentralen Not-Aus-Schalter 20.2 und jeweils über einen Tür­ schalter 20.1 betätigbar sind, wählt er die Modulplätze 12.3 und 12.5 für jeweils ein Eingangsmodul und den Modulplatz 12.7 für ein dem Not-Aus-Schalter zugeordnetes Eingangsmodul 18.4, wobei die Ausgangsmodule 19.1, 19.2 in den Modulplätzen 12.4 und 12.6 vorgesehen sind.

Es zeigt sich also, daß sehr flexibel unterschiedliche Sicher­ heitsschaltgeräte-Systeme aufbaubar sind, wobei verschiedene Reihenschaltungen und Parallelschaltungen von Sicherheitsgebern denkbar sind. Selbstverständlich ist die in Fig. 1 gezeigte Mo­ dulanordnung 10 skalierbar, d. h. auch auf mehr als die gezeig­ ten vier Eingangsmodule und zwei Ausgangsmodule erweiterbar.

In dem vorgenannten Ausführungsbeispiel waren die Modulplätze für die Ausgangsmodule 19.1 und 19.2 festgelegt auf die Modul­ plätze 12.4 und 12.6. Selbstverständlich ist es auch denkbar, die Modulanordnung so aufzubauen, daß die Modulplätze für die Ausgangsmodule 19.1 und 19.2 ebenfalls frei wählbar sind. In diesem Fall muß jedoch die oben genannte absolute Zuordnungsta­ belle aufgegeben werden und statt dessen eine relative Zuord­ nungstabelle in der Steuervorrichtung 30 abgespeichert werden. Unter "relativ" ist zu verstehen, daß die Zuordnung der Modul­ plätze relativ zu der Position der eingesetzten Ausgangsmodule in der Modulreihe angegeben wird. Eine Umsetzung der oben ge­ nannten absoluten Tabelle in eine relative Zuordnungstabelle würde mit Worten beispielsweise ausgedrückt werden:

• a) Alle Modulplätze links vom ersten Ausgangsmodul 19.1 sind diesem zugeordnet
• b) alle Modulplätze zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsmodul 19.1, 19.2 sind dem zweiten Ausgangs­ modul 19.2 zugeordnet
• c) alle Modulplätze rechts vom zweiten Ausgangsmodul 19.2 sind beiden Ausgangsmodulen 19.1, 19.2 zugeord­ net.

In mathematischer Form könnte diese Zuordnung wie folgt ausse­ hen:

• a) MP < MP-A1 → A1
• b) MP-A1 < MP < MP-A2 → A2
• c) MP < MP-A2 → A1 und A2

Wobei MP für die Modulplatznummer und MP-A1 für die Modulplatz­ nummer des Ausgangsmoduls A1 und MP-A2 für die Modulplatznummer des Ausgangsmoduls A2 steht.

Aus dieser relativen Zuordnungstabelle läßt sich eine absolute Zuordnungstabelle, wie sie oben dargestellt ist, errechnen, so­ bald die beiden Ausgangsmodule 19.1 und 19.2 an entsprechende Modulplätze angebracht sind. Die Steuervorrichtung 30 ermittelt beim Start des Systems diejenigen Modulplätze, in denen Aus­ gangsmodule angeordnet sind und berechnet anhand dessen dann die absolute Zuordnungstabelle. Um die Erkennung von Ausgangs­ modulen und Eingangsmodulen für die Steuervorrichtungen 30 zu ermöglichen, besitzt jedes Modul 18, 19 eine Kennung, anhand derer die Steuervorrichtung den Typ des Moduls bestimmen kann. Ferner bestimmt die Steuervorrichtung die Nummer des Modulplat­ zes innerhalb der Modulreihe, in dem das jeweilige Eingangs- oder Ausgangsmodul aufgenommen ist. Somit ist in der Steuervor­ richtung ein exaktes Abbild aller Modulplätze und damit der ge­ samten Modulreihe mit den eingeschobenen Eingangs- bzw. Aus­ gangsmodulen vorhanden. Diese Information zusammen mit der be­ rechneten absoluten Zuordnungstabelle ermöglicht es dem Steuer­ modul 16, die Ausgangssignale der Eingangsmodule 18.1 bis 18.4 gemäß der in der Zuordnungstabelle angegebenen Verknüpfungsre­ gel an das zugeordnete Ausgangsmodul weiterzuleiten.

Es zeigt sich, daß dieses System, bei dem auf festgelegte Mo­ dulplätze für Ausgangsmodule verzichtet wird, sehr viel flexibler ist. So wäre es beispielsweise denkbar, die beiden Aus­ gangsmodule 19.1 und 19.2 an den Modulplätzen 12.3 bzw. 12.5 vorzusehen, und die Eingangsmodul 18.2 und 18.3 an den Modul­ plätzen 12.4 und 12.6. Dies hätte dann bei der oben genannten relativen Zuordnungstabelle zur Folge, daß der Not-Aus-Schalter 20.2 UND-verknüpft mit einem Schutztürschalter 20.1 wäre, und beide Schütze 21 mit dem Not-Aus-Schalter 20.2 sowie mit dem Schutztürschalter 20.1 betätigen würden. Damit könnten beide Motoren durch Öffnen der entsprechenden Schutztür oder des Not- Aus-Schalters zum Stillstand gebracht werden.

In Fig. 3 ist zur Erläuterung die Steuervorrichtung 30 des Steuermoduls 16 als Blockdiagramm dargestellt. Die Steuervor­ richtung 30 umfaßt eine Steuereinheit 31, die beispielsweise als Mikroprozessor ausgebildet ist. An der Steuereinheit 31 ist ein Speicher 33 mit beliebigem Zugriff (RAM) und ein Festwert­ speicher 35 (ROM, EEPROM, etc.) über entsprechende Leitungen angeschlossen. Ferner umfaßt die Steuervorrichtung 30 eine Ein­ gabeeinheit 37, die die Eingabe und Änderung von Daten zuläßt, die im RAM-Speicher 33 abgelegt sind. Zur Steuerung der Kommu­ nikation über einen nicht dargestellten Daten- und Signalbus, ist ein Busbaustein 38 vorgesehen. Im einfachsten Fall ist der Bus als Schieberegister realisiert, bei dem jedes Modul eine Zelle des Schieberegisters ist, deren Inhalt über Taktsignale zu der Steuereinheit bzw. den Busbaustein 38 verschoben wird.

Wie zuvor erwähnt, enthält die Steuervorrichtung 30 eine rela­ tive Zuordnungstabelle. Diese ist in dem ROM-Speicher 35 abge­ legt, so daß diese auch bei Energieausfall nicht verlorengeht. Im Gegensatz dazu wird die von der Steuereinheit 31 berechnete absolute Zuordnungstabelle in dem RAM-Speicher 33 abgelegt.

Darüber hinaus steuert die Steuereinheit 31 den Modul- Erkennungsvorgang, bei dem der Reihe nach jeder Modulplatz 12.2 bis 12.7 daraufhin abgefragt wird, ob ein Modul eingesteckt ist und welcher Art (Eingangs- oder Ausgangsmodul, Typ des Moduls, bspw. welche Art von Sicherheitsgeber ist angeschlossen, etc.) dieses Modul ist.

In Fig. 4 ist die Modulanordnung 10 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Diese Modulanordnung 10 umfaßt ein schematisch dargestelltes Gehäuse 40, in dem einzelne Modulplätze 12.1 bis 12.7 physisch vorgesehen sind. Die Bestückung der Modulplätze 12.1 bis 12.7 entspricht der in Fig. 1 gezeigten dort ausführ­ lich beschriebenen Bestückung, so daß auf eine nochmalige Be­ schreibung verzichtet wird.

Die einzelnen Module 18, 19 lassen sich in einfacher Art und Weise von vorne in den jeweiligen Modulplatz 12 einschieben, wie dies bei dem Ausgangsmodul 19.2 graphisch verdeutlicht ist. An der Rückseite der Module 18, 19 sind vorzugsweise Steckkon­ takte vorgesehen, die in entsprechende Steckkontaktaufnahmen eingreifen. Diese Steckkontaktaufnahmen sind an einer Leiter­ platte 50 vorgesehen, die sich über die gesamte Breite an der Rückseite des Gehäuses 40 erstreckt. In der in Fig. 5 darge­ stellten Rückansicht ist diese Platine 50 zu erkennen. Ferner sind die Steckkontaktaufnahmen an jedem Modulplatz 12 schema­ tisch angedeutet und mit dem Bezugszeichen 52 gekennzeichnet. Auf der Platine 50 verlaufen die zur Versorgung der einzelnen Module erforderlichen Leitungen, insbesondere jedoch der Daten- und Signalbus, wobei zur Veranschaulichung einzelne wenige Lei­ tungen dargestellt und mit dem Bezugszeichen 53 bezeichnet sind.

Es ergibt sich aus Fig. 4, daß die erfindungsgemäße Modulanord­ nung 10 in einfacher Art und Weise den Aufbau eines hierarchi­ schen Schaltgeräte-Systems ermöglicht. Insbesondere kann das System sehr einfach bei Bedarf umgebaut und damit an neue Gege­ benheiten angepaßt werden. Darüber hinaus eröffnet die vorge­ nannte relative Zuordnungstabelle eine sehr einfache Möglich­ keit, verschiedene Eingangsmodule in unterschiedlicher Weise verschiedenen Ausgangsmodulen zuzuordnen. Dabei ist es nicht mehr erforderlich, die Verdrahtung der Eingangs- und Ausgangs­ module zu verändern.

Eine gegenüber der in Fig. 4 gezeigten Gehäusevariante flexi­ blere Lösung zur Aufnahme von Modulen besteht darin, eine sog. Hutschiene innerhalb eines Schaltschranks vorzusehen, an der die Module beliebig angebracht werden können. Damit existieren keine fest vorgegebenen Modulplätze mehr, was eine Verbindung der einzelnen Module untereinander mittels fester Verdrahtung beispielsweise mittels der in Fig. 5 gezeigten Platine nicht ermöglicht. Statt dessen erfolgt die Verbindung der Module un­ tereinander über ein serielles synchrones Bussystem, wobei ein Modul jeweils mit den benachbarten Modulen über entsprechende Signalleitungen verbunden ist. Die Zuordnung der Eingangsmodule zu den Ausgangsmodulen erfolgt in diesem Fall über die bereits erwähnte relative Zuordnungstabelle, die in dem Steuermodul 16 abgelegt ist. Über den Datenbus ist das Steuermodul 16 in der Lage, die Modulplätze bzw. die Modulpositionen der Eingangsmo­ dule und der Ausgangsmodule innerhalb der Modulreihe zu erken­ nen und - wie zuvor erläutert - die absolute Zuordnungstabelle zu berechnen.

Folglich spielt es keine Rolle, ob die Eingangsmodule oder die Ausgangsmodule in definierten Modulplätzen oder beispielsweise beliebig an einer Hutschiene innerhalb eines Schaltschranks an­ gebracht sind.

In Fig. 6 ist ein Ausschnitt einer Modulanordnung 10' darge­ stellt, die sich hinsichtlich ihrer Funktionalität nicht von der bereits erläuterten Modulanordnung 10 unterscheidet. Der Unterschied dieser Modulanordnung 10' zu dem bereits erläuter­ ten Modul 10 besteht in der Art der Daten- bzw. Signalübertra­ gung von einem Modul zum anderen.

Gegenüber der beschriebenden drahtgebundenen Buslösung erfolgt bei der Modulanordnung 10' gemäß Fig. 6 eine Übertragung der Daten auf optischem Weg. Hierfür weisen die Eingangsmodule 18 als auch die Ausgangsmodule 19 jeweils zwei Sen­ de/Empfangseinheiten 80, 82 auf. Das Steuermodul 16 hingegen umfaßt lediglich eine Sende/Empfangseinheit 84.

Die beiden Sende/Empfangseinheiten 80 umfassen drei Empfangse­ lemente 86 sowie ein Sendeelement 88. Im Gegensatz dazu umfas­ sen die Sende/Empfangseinheiten 82 und 84 drei Sendeelemente 88 und ein Empfangselement 86.

Jedes der Empfangselemente 86 umfaßt einen Infrarotsensor 91 und eine Verstärkerstufe 93, die das Ausgangssignal des Infra­ rotsensors 91 verstärkt.

Jedes Sendeelement 88 umfaßt einen Infrarotsender, vorzugsweise in Form einer Infrarot-LED 95 und eine zur Ansteuerung der LED 95 dienende Treiber-Stufe 97.

Die Sende/Empfangseinheiten 80 sind im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel innerhalb der Eingangs- bzw. Ausgangsmodule links angeordnet, während die Sende/Empfangseinheiten 82 in den Modu­ len rechts angeordnet sind. Gleiches gilt auch für die Sen­ de/Empfangseinheit 84 im Steuermodul 16. Um eine Übertragung von Daten von einem Modul zum benachbarten Modul zu ermögli­ chen, sind in den Seitenwänden der Module Öffnungen für die In­ frarotsender und Infrarotempfänger vorgesehen. Sind die Module in einer Modulreihe Seitenwand an Seitenwand angeordnet, liegt eine Sende/Empfangseinheit 80 eines Moduls einer Sen­ de/Empfangseinheit 82 bzw. 84 des benachbarten Moduls gegen­ über, so daß eine optische Verbindung zwischen den Infrarotemp­ fängern und den Infrarotsendern entsteht. Über eine entspre­ chende modulinterne Verbindung der Sende/Empfangseinheit 80 mit der Sende/Empfangseinheit 82 läßt sich auf diese Weise ein Bus­ system innerhalb der Modulreihe aufbauen.

Zur Datenübertragung über den optischen Datenbus von und zu der Steuereinrichtung 30 ist es notwendig, daß jedes Modul 18 und 19 über entsprechende Register zur Speicherung von Daten ver­ fügt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt das Eingangs­ modul 18.1 ein Eingangsschieberegister 61, das ein Signal vom angeschlossenen Sicherheitsgeber 20 speichert.

Das Ausgangsmodul 19 umfaßt ebenfalls ein Eingangsschieberegi­ ster 61, sowie ein Ausgangsschieberegister 63, in dem ein zur Steuerung des Schützes 21 vorgesehenes Signal gespeichert wird.

Die einzelnen Schieberegister 61, 63 der in der Modulreihe an­ geordneten Eingangs- und Ausgangsmodule bilden ein Schieberegi­ ster, das über die Steuervorrichtung 30 gesteuert wird. Die Steuervorrichtung 30 kann über einen Ausgang 65 ein Taktsignal an die Module 18, 19 übermitteln, das dafür sorgt, daß ein in einem Schieberegister 61, 63 abgelegtes Datum zu dem nächsten Schieberegister in Richtung der Steuervorrichtung 30 geschoben wird. Über einen Ausgang 67 der Steuervorrichtung 30 kann ein Übernahmesignal an die Module 18, 19 übermittelt werden, das dafür sorgt, daß ein am jeweiligen Schieberegister anliegendes Signal gespeichert wird.

Ferner umfaßt die Steuervorrichtung 30 einen Datenausgang 68, über den Daten an die Module 18, 19 übermittelt werden und einen Dateneingang 69, dem die in den Schieberegistern liegen­ den Daten zugeführt werden. Somit umfaßt das vorliegende Bussy­ stem zwei Steuerleitungen, die an den Ausgängen 65 und 67 der Steuervorrichtung 30 anliegen, sowie zwei Datenleitungen, die an dem Ausgang 68 bzw. dem Eingang 69 anliegen. Um eine Verbin­ dung der beiden Datenleitungen am Ende der Modulreihe zu ermög­ lichen, ist im vorliegenden Fall ein Koppelelement 71 in Form eines Lichtleiters angebracht.

Die Energieversorgung der einzelnen Module 18, 19 erfolgt über ein im Steuermodul 16 vorgesehenes Netzteil 73, von dem zwei Versorgungsleitungen 74 ausgehen. Jedes der Module 16, 18, 19 weist entsprechende Steckkontakte 76 auf, um die Versorgungs­ leitungen 74 durch alle Module hindurchzuführen und damit die entsprechende Versorgung zu gewährleisten.

Wie bereits im Zusammenhang mit den ersten Ausführungsbeispie­ len beschrieben, besitzt jedes Modul 18, 19 eine Kennung, die dem Steuermodul zugeführt wird. Die jeweilige Kennung ist in einem Modul 18, 19 hardwaremäßig gelöst, beispielsweise durch eine Widerstandsschaltung. In Fig. 6 sollen die Pfeile K an­ deuten, daß den beiden Eingangsschieberegistern 61 die jeweili­ ge Kennungs-Information zugeführt wird, die über den Bus dem Steuermodul weitergegeben wird.

Zu den in den Fig. 1 und 6 gezeigten Ausfüh­ rungsbeispielen sind andere Ausführungsformen durchaus denkbar. So ist es beispielsweise möglich, das Steuermodul 16 einzusparen, und die Verknüpfungs­ tabelle in Form einer festen Verdrahtung der einzelnen Modul­ plätze 12 zu realisieren. Es ist klar, daß diese Lösung gegen­ über dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eine einge­ schränkte Flexibilität besitzt. Dennoch ist sie für viele An­ wendungsfälle ausreichend.

Claims (11)

1. Sicherheitsschaltgeräte-Modulanordnung mit zumindest einem Eingangsmodul (18) zum Verarbeiten von Signalen eines Sicherheitsgebers (20) und zum Erzeugen von Ausgangs­ signalen, und mit zumindest zwei Ausgangsmodulen (19; 19.1, 19.2) zum Ansteuern von Aktoren (21) abhängig von den Ausgangssignalen, wobei das Eingangsmodul (18) und die Ausgangsmodule (19) in einer Reihe angeordnet sind und eine Modulreihe bilden, wobei das Eingangsmodul (18) mindestens einem Ausgangsmodul (19) zugeordnet ist, und wobei die Zuordnung des Eingangsmoduls (18) zu den Aus­ gangsmodulen (19) abhängig von der Position des Eingangs­ moduls (18) innerhalb der Modulreihe erfolgt.

2. Modulanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei Eingangsmodulplätze (12.2, 12.3, 12.5, 12.7) zur Aufnahme von jeweils einem Eingangsmodul (18) und zumindest ein erster und ein zweiter Ausgangsmodul­ platz (12.4, 12.6) zur Aufnahme von jeweils einem Aus­ gangsmodul (19) vorgesehen ist, wobei zumindest ein Ein­ gangsmodulplatz (12.2) dem ersten Ausgangsmodulplatz (12.4), zumindest ein weiterer Eingangsmodulplatz (12.5) dem zweiten Ausgangsmodulplatz (12.6) und zumindest ein weiterer Eingangsmodulplatz (12.7) dem ersten und dem zweiten Ausgangsmodulplatz (12.4, 12.6) zugeordnet ist.

3. Modulanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Eingangsmodulplatz (12.2, 12.3, 12.5, 12.7) ei­ nen Ausgangsanschluß (12.4, 12.6) und jeder Ausgangsmodul­ platz einen Eingangsanschluß aufweist, wobei entsprechend der Zuordnung von Eingangsmodul- zu Ausgangsmodulplätzen eine elektrische Verbindung zwischen dem jeweiligen Aus­ gangsanschluß des Eingangsmodulplatzes und dem Eingangsan­ schluß des Ausgangsmodulplatzes vorgesehen ist.

4. Modulanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Steuermodul (16) vorgesehen ist, daß die Zuordnung von Eingangsmodulen zu Ausgangsmodulen steuert.

5. Modulanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermodul (16) eine Steuervorrichtung (30) mit einer Speichereinheit (33, 35) aufweist, in der eine die Zuordnung festlegende Zuordnungstabelle abgelegt ist.

6. Modulanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (30) als Mikroprozessor ausge­ bildet ist, und ein Datenbus (53) zur Verbindung der Steuervorrichtung (30) mit den Modulplätzen (12.2-12.7) vorgesehen ist.

7. Modulanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenbus als optischer Datenbus (80, 82, 84) aus­ gebildet ist, wobei jedes Eingangs- (18) und jedes Aus­ gangsmodul optische Sende- (88) und Empfangsmittel (86) umfaßt, die eine Datenverbindung zu einem benachbarten Mo­ dul (16, 18, 19) herstellen.

8. Modulanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (30) eine Erkennungseinheit um­ faßt, die die Positionierung der Eingangs- und Ausgangsmo­ dul (18, 19) innerhalb der Modulreihe erkennt, wobei die Zuordnungstabelle abhängig von der Plazierung der Aus­ gangsmodule (19) und abhängig von einer relativen Zuord­ nungstabelle absolut ermittelt wird.

9. Modulanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingabeeinheit (37) vorgesehen ist, die eine Ein­ gabe und/oder Änderung der Zuordnungstabelle ermöglicht.

10. Modulanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangsmodulplätze (12.2, 12.3, 12.5, 12.7) und Aus­ gangsmodulplätze (12.4, 12.6) identisch als Modulplätze (12) aufgebaut sind und zur Aufnahme von Eingangs- und Ausgangsmodulen (18, 19) geeignet sind.

11. Modulanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsmodule (18) Ein­ gangskreise und die Ausgangsmodule (19) Ausgangskreise von Sicherheitsschaltgeräten sind.