AT408822B

Input and output modules for use in a control system uses optical communication between electronic modules

Abstract

The control system is of a type used with industrial processes and the controller is coupled to a general computer using a unit having input/output modules (22). These allow communication with sensors and actuators and intermodule communication is made using and optical bus system (17). The modules have optical links (33,34) with internal boards having opto electrical stages (52,53).

AT408822B, drawing sheet 1
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Term

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28 claims: 28 independent, 0 dependent

  1. 1
    Input and / or output module with or without its own processor unit for use in a control system with at least one higher-level computer unit, comprising electrical interfaces for integrating sensors and / or actuators into the control system and an additional interface to a further input and / or output module , characterized in that at least two optical communication interfaces (33, 34) for wireless communication with a line-up, adjacent input and / or output assembly (22) for setting up an optical I / O bus system (17) between several input and / or output assemblies (22). 1. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe mit oder ohne eigener Prozessoreinheit zur Verwendung in einem Steuerungssystem mit wenigstens einer übergeordneten Rechnereinheit, umfassend elektrische Schnittstellen zur Einbindung von Sensoren und/oder von Aktoren in das Steuerungssystem sowie eine zusätzliche Schnittstelle zu einer weiteren Ein- und/oder Ausgabebaugruppe, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei optische Kommunikationsschnittstellen (33, 34) zur leitungslosen Kommunikation mit einer anreihbaren, benachbarten Ein- und/oder Ausgabebaugruppe (22) zum Aufbau eines optischen I/O-Bussystems (17) zwischen mehreren Ein- und/oder Ausgabebaugruppen (22) ausgebildet sind.
  2. 2
    Input and / or output assembly according to Claim 1, characterized in that the two optical communication interfaces (33, 34) are formed by an optical / electrical and an electrical / optical signal converter (52, 53). 2. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden optischen Kommunikationsschnittstellen (33, 34) durch einen optisch/elektrischen und durch einen elektrisch/optischen Signalwandler (52, 53) gebildet sind.
  3. 3
    Input and / or output assembly according to Claim 1 or 2, characterized in that each of the optical communication interfaces (33, 34) has a connection option without an air gap or via a slight air transmission path (49) to the respectively assigned optical communication interfaces (33, 34) on an adjacent one Represents input and / or output assembly (22). 3. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der optischen Kommunikationsschnittstellen (33, 34) eine Verbindungsmöglichkeit ohne Luftspalt oder via einer geringfügigen Luftübertragungsstrecke (49) zu jeweils zugeordneten optischen Kommunikationsschnittstellen (33, 34) an einer benachbarten Einund/oder Ausgabebaugruppe (22) darstellt.
  4. 4
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Kommunikationsschnittstelle (33) eine Sendestelle und die andere optische Kommunikationsschnittstelle (34) eine Gegenstelle in der Luftübertragungsstrecke (49) für optische Signale (35, 36) im optischen I/O-Bussystem (17) bildet. 4th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that one optical communication interface (33) is a transmission point and the other optical communication interface (34) is a counterpart in the air transmission path (49) for optical signals (35, 36) forms in the optical I / O bus system (17).
  5. 5
    Input and / or output module according to one or more of the preceding claims, characterized in that the optical communication interfaces (33, 34) for integrating the input and / or output module (22) into the optical I / O bus system (17) are between several input and / or output assemblies (22) and for transmitting and / or receiving visible or invisible optical signals (35, 36) in or out of the line or wireless transmission path of the optical I / O bus system (17) are formed. 5. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Kommunikationsschnittstellen (33, 34) zur Einbindung der Ein- und/oder Ausgabebaugruppe (22) in das optische I/O-Bussystem (17) zwischen mehreren Ein- und/oder Ausgabebaugruppen (22) und zur Aussendung und/oder zum Empfangen sichtbarer oder unsichtbarer optischer Signale (35, 36) in bzw. aus der leitungs- bzw. kabellosen Übertragungsstrecke des optischen I/O-Bussystems (17) ausgebildet sind.
  6. 6
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine optische Kommunikationsschnittstelle (33) zur leitungs- bzw. kabellosen Verbindung mit einer vorgeordneten Ein- und/oder Ausgabebaugruppe (22) und wenigstens eine optische Kommunikationsschnittstelle (34) zur leitungs- bzw. kabellosen Verbindung mit einer nachgeordneten Ein- und/oder Ausgabebaugruppe (22) angeordnet ist. 6th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one optical communication interface (33) for line or wireless connection to an upstream input and / or output assembly (22) and at least one optical communication interface ( 34) is arranged for line or wireless connection with a downstream input and / or output assembly (22).
  7. 7
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf voneinander abgewandten Begrenzungsflächen der Ein- und/oder Ausgabebaugruppe (22) jeweils eine optische Kommunikationsschnittstelle (33, 34) ausgebildet ist. 7th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that an optical communication interface (33, 34) is formed on each of the boundary surfaces of the input and / or output assembly (22) facing away from one another.
  8. 8
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Begrenzungsfläche eine optische Kommunikationsschnittstelle (33) zum Empfangen optischer Signale (35) und an der dazu gegenüberliegenden Begrenzungsfläche eine optische Kommunikationsschnittstelle (34) zur Aussendung optischer Signale (36) ausgebildet ist. 8th. Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that an optical communication interface (33) for receiving optical signals (35) on the first boundary surface and an optical communication interface (34) on the opposite boundary surface for transmitting optical signals Signals (36) is formed.
  9. 9
    Input and / or output assembly according to Claim 7 or 8, characterized in that the boundary surfaces are formed by opposing side walls (37, 38) of a receiving housing (26) of the input and / or output assembly (22). 9. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen durch gegenüberliegende Seitenwände (37, 38) eines Aufnahmegehäuses (26) der Ein- und/oder Ausgabebaugruppe (22) gebildet sind.
  10. 10
    Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims 10. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü12 AT 408 822 B che, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüberliegende Seitenwände (37, 38) des Aufnahmegehäuses (26) jeweils wenigstens einen Durchbruch oder einen transparenten Teilbereich zum Durchtritt der optischen Signale aufweisen. AT 408 822 B surface, characterized in that opposite side walls (37, 38) of the receiving housing (26) each have at least one opening or a transparent partial area for the passage of the optical signals.
  11. 11
    Input and / or output module according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is designed for integration into a serial, optical I / O bus system (17) with a ring structure. 11. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Einbindung in ein serielles, optisches I/OBussystem (17) mit Ringstruktur ausgebildet ist.
  12. 12
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Teilnehmer in einem leitungslosen Teil des I/O-Bussystem (17) mit serieller, kettenartiger Busstruktur, insbesondere in Art eines Daisy-Chain-Bussystem, ausgebildet ist 12th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is used as a participant in a wireless part of the I / O bus system (17) with a serial, chain-like bus structure, in particular in the manner of a daisy chain bus system, is trained
  13. 13
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese unter Zwischenschaltung eines Buskoppelmodul (21) zur Anbindung an einen leitungsgebunden Teil des I/O-Bussystem (17) mit der Rechnereinheit (2) kommunikativ verbindbar ist. 13th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that it can be communicatively connected to the computer unit (2) with the interposition of a bus coupling module (21) for connection to a wired part of the I / O bus system (17) .
  14. 14
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seitenwand (37, 38) zusätzlich zu den optischen Kommunikationsschnittstellen (33, 34) weitere optische Schnittstellen ausgebildet sind. 14th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that further optical interfaces are formed on each side wall (37, 38) in addition to the optical communication interfaces (33, 34).
  15. 15
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren optischen Schnittstellen durch wenigstens ein von einer Seitenwand (37) zur gegenüberliegenden Seitenwand (38) führendes Lichtleitelement (55, 56) gebildet sind. 15th Input and / or output assembly according to Claim 14, characterized in that the further optical interfaces are formed by at least one light guide element (55, 56) leading from one side wall (37) to the opposite side wall (38).
  16. 16
    Input and / or output assembly according to claim 14 or 15, characterized in that the further optical interfaces are formed by a light entry point (57) with at least one adjoining light guide element (55, 56) with a light exit point (58). 16. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren optischen Schnittstellen durch eine Lichteintrittsstelle (57) mit wenigstens einem daran anschließenden Lichtleitelement (55, 56) mit einer Lichtaustrittsstelle (58) gebildet sind.
  17. 17
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen optischen Schnittstellen bzw. die Lichteinund Lichtaustrittstelle (57, 58) am Aufnahmegehäuse (26) zur Einbindung in einen optischen Signalrückführungspfad (54) bzw. zum Aufbau des Ringschluß im I/O-Bussystem (17) zwecks Rückführung optischer Signale (40, 60) an das übergeordnete Buskoppelmodul (21) ausgebildet sind. 17th Input and / or output assembly according to one or more of Claims 14 to 16, characterized in that the additional optical interfaces or the light entry and exit points (57, 58) on the receiving housing (26) for integration in an optical signal return path (54) or are designed to establish the ring closure in the I / O bus system (17) for the purpose of feeding back optical signals (40, 60) to the higher-level bus coupling module (21).
  18. 18
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Buskoppelmodul (21) zur Anbindung des leitungslosen Teils des optischen I/O-Bussystems (17) zwischen aneinandergereihten Ein- und/ oder Ausgabebaugruppen (22) an einen leitungsgebundenen Teil des optisch und/oder elektrisch ausgeführten Teils des I/O-Bussystem (17) und umgekehrt ausgebildet ist. 18th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bus coupling module (21) for connecting the wireless part of the optical I / O bus system (17) between input and / or output assemblies (22) in a row a wired part of the optically and / or electrically implemented part of the I / O bus system (17) and vice versa is formed.
  19. 19
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels wenigstens einem Einspeisungskontakt am Buskoppelmodul (21) eine Einspeisung einer elektrischen Spannung in eine Stromschiene (25) für die elektrische Versorgung von mittels einer bedarfweise lösbaren Schnappvorrichtung aufrastbaren Ein- und/oder Ausgabebaugruppen (22) ausgeführt ist. 19th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that by means of at least one feed contact on the bus coupling module (21) an electrical voltage is fed into a busbar (25) for the electrical supply of a snap-on device which can be detached if necessary - and / or output assemblies (22) is executed.
  20. 20
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Buskoppelmodul (21) die Koppelung zwischen dem leitungsgebundenen, optisch oder elektrisch aufgebauten Teil des I/O-Bussystem (17) mit dem über die optischen Kommunikationsschnittstellen (33, 34) aus mehreren leitungslos miteinander vernetzten Ein- und/oder Ausgabebaugruppen (22) aufgebauten Teil des I/OBussystem (17), weichereine Ein- und/oder Ausgabebaugruppeninsel darstellt, bildet. 20th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bus coupling module (21) provides the coupling between the wired, optically or electrically constructed part of the I / O bus system (17) with the one via the optical communication interfaces ( 33, 34) part of the I / O bus system (17) made up of several input and / or output modules (22) networked with one another without wires, which represents an input and / or output module island, forms.
  21. 21
    Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that individual input and / or output assembly islands are connected by means of bus coupling modules (21) over greater distances of several meters to the computer unit (2) or to a higher-level master or CPU module (19) can be removed. 21. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Ein- und/oder Ausgabebaugruppeninseln mittels Buskoppelmodulen (21) über größere Distanzen von mehreren Metern zur Rechnereinheit (2) bzw. zu einer übergeordneten Master- bzw. CPU-Baugruppe (19) absetzbar sind.
  22. 22
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Kommunikationsschnittstellen (33, 34) zur kommunikativen Verbindung mit einer korrespondierenden optischen Kommunikations13 22nd Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that the optical communication interfaces (33, 34) for communicative connection with a corresponding optical communication13 AT 408 822 B AT 408 822 B Interface (33, 34) of an input and / or output assembly (22) which can be lined up next to one another are formed. Schnittstelle (33, 34) einer benachbart anreihbaren Ein- und/oder Ausgabebaugruppe (22) ausgebildet sind.
  23. 23
    23 Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that the receiving housing (26) and / or the corresponding communication interface parts (33, 34) and / or the light entry or exit points (57, 58) without an intermediate gap or can be lined up via an air transmission path (49) from a few tenths of a millimeter to several centimeters. 23. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmegehäuse (26) und/oder die korrespondierenden Kommunikationsschnittsteilen (33, 34) und/oder die Lichtein- bzw. Lichtaustrittsstellen (57, 58) ohne Zwischenspalt oder über eine Luftübertragungsstrecke (49) von wenigen Zehntel Millimetern bis zu mehreren Zentimetern anreihbar sind.
  24. 24
    Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that on a first side of a printed circuit board (31) or a component carrier in the receiving housing (26) the optical / electrical signal converter (52) and on the opposite side the Printed circuit board (31) or the component carrier, the electrical / optical signal converter (53) is arranged. 24. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer ersten Seite einer Printplatte (31) bzw. eines Bauteilträgers im Aufnahmegehäuse (26) der optisch/elektrische Signalwandler (52) und auf der gegenüberliegenden Seite der Printplatte (31) bzw. des Bauteilträgers der elektrisch/optische Signalwandler (53) angeordnet ist.
  25. 25
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den optisch/elektrischen Signalwandler (52) und/ oder an den elektrisch/optischen Signalwander (53) ein Lichtleitelement (64;65) anschließt, welches die optische Kommunikationsschnittstelle (33;34) am Aufnahmegehäuse (26) definiert. 25th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that a light guide element (64;65) connects to the optical / electrical signal converter (52) and / or to the electrical / optical signal converter (53), which the optical communication interface (33;34) defined on the receiving housing (26).
  26. 26
    Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer elektrisch/optischer Signalwandler (59) mittels einer Verstellvorrichtung (63) zwischen einer Ruhestellung (61) und einer Arbeitsstellung (62), in welcher eine Aussendung von optischen Signalen (40, 60) in den optischen Signalrückführungspfad (54) ermöglicht ist, verstellbar gelagert ist. 26th Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that a further electrical / optical signal converter (59) by means of an adjusting device (63) between a rest position (61) and a working position (62), in which a transmission of optical signals (40, 60) in the optical signal feedback path (54) is made adjustable.
  27. 27
    27 Input and / or output assembly according to claim 26, characterized in that the additional electrical / optical signal converter (59) is provided at least in the last input and / or output assembly (22) of an input and / or output assembly island and optionally by a user or can be adjusted automatically into the working position (62) by plugging the last input and / or output assembly (22) onto a corresponding mounting rail (23) or onto the power rail (25). 27. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche elektrisch/optische Signalwandler (59) zumindest in der letzten Ein- und/oder Ausgabebaugruppe (22) einer Ein- und/oder Ausgabebaugruppeninsel vorgesehen und wahlweise durch einen Benutzer oder automatisch durch Aufstecken der letzten Ein- und/ oder Ausgabebaugruppe (22) auf eine entsprechende Montageschiene (23) oder auf die Stromschiene (25) in die Arbeitsstellung (62) verstellbar ist.
  28. 28
    Input and / or output assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that the electrical / optical signal converter (59), which can optionally be engaged and disengaged, is in electrically conductive contact with the printed circuit board (31) and is in the working position (62) Part of the two-part light guide element (55;56) replaced in the signal return path (54). 28. Ein- und/oder Ausgabebaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wahlweise ein- und ausrückbare, elektrisch/optische Signalwandler (59) mit der Printplatte (31) elektrisch leitend kontaktiert ist und in der Arbeitsstellung (62) ein Teilstück des zweiteiligen Lichtleitelementes (55;56) im Signalrückführungspfad (54) ersetzt.
Independent claims28