专利名称：用于可灵活扩展的自动化设备的中央组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部件所述的用于可灵活扩展的自动化设
备的中央组件。
背景技术：
已知的多种市场上或专利文件中描述的可扩展自动化设备，也被称为存储程序控 制装置可以适配于不同的自动化任务，并且尤其可以使用到工业自动化技术领域以及开关 及控制技术的领域中。 这种自动化系统通常模块化地由中央组件、通信耦合器以及扩展模块组成。根据 现有技术的中央组件包括多个不同组件，如中央单元(也称作CPU)、电源、用于连接外部的 输入及输出模块和内部的输入及输出模块的接口 。 由于中央组件的各个组件的不同的功能及机械的实施方式，中央组件的制造，尤 其是源于为了避免组件的各个元件的干扰而进行多次彼此需协调的焊接处理是复杂而成 本昂贵的。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种用于可灵活扩展的自动化设备的中央组件，通 过该中央组件避免了现有技术中的缺点，并且中央组件尤其可以以简单而低廉的方式制造。 该目的根据本发明通过用于可灵活扩展的自动化设备的中央组件来实现，其具有 在权利要求1中描述的特征。根据本发明的中央组件的有利设计方案及改进方案在从属权 利要求及说明书中进行描述。 根据本发明的用于可灵活扩展的自动化设备的中央组件包括壳体，该壳体容纳多 个不同的组件，例如中央单元、电源、用于连接外部的输入及输出模块和内部的输入及输出 模块的接口。 根据本发明，中央组件由三个电子组件组成，其分别设置在单独的、设计为印刷电
路板或电路板的载体上。第一载体设置用于容纳中央单元的电子组件，第二载体设置用于
容纳内部输入及输出模块的电子组件以及内部输入及输出模块的显示装置，以及第三载体
设置用于容纳电源的电子组件以及连接外部模块的接口，例如外部输入及输出模块的接
口。带有用于中央组件电源的电子组件的第三载体设置在第一和第二载体之间。
中央组件的第一和第二载体与第三载体机械连接且电连接。优选地，多个载体为
了机械且电连接相互焊接，例如载体的连接通过焊接的插脚来实现。因此而取消了各个载
体之间的插塞连接并且实现了更好的机械稳定性。 载体彼此间成直角地设置，其中容纳有中央组件电源和连接外部输入及输出模块 的接口的第三载体设置在容纳有内部输入及输出模块的第二载体与容纳有中央单元的第 一载体之间。
在中央组件的优选实施例中，仅仅第二和第一载体具有连接件，优选是可插拔或 可焊接的接线夹、接线板或接线盒，例如用于连接设计为输入及输出模块的其他外部扩展 模块的外部信号。因为载体彼此焊接并且确保了载体之间的电连接而无需额外的插塞连 接，所以实现了三个电子组件之间插塞连接的减少。 根据本发明，第一载体由于中央单元的设置在其上的元器件而相对于第二及第三 载体来说，被设计为复杂多层的印刷电路板，并且第一载体的层数比第二及第三载体的层 数更高。 在中央组件的优选实施例中，在第一载体也设置有以太网接口和/或一个优选可 遮盖的装置，作为用于容纳可加装的配件的插槽。可加装的配件可以是可更换的用于其他 接口电路、存储卡或用于容纳时钟的印刷电路板。 位于第一和第二载体上并用于显示输入及输出模块的显示装置被设计为光导体 并且为此而设置，即将光聚拢并且无接触地传输到中央组件的端面上。 因为设置在不同载体上的电子组件可以利用各种合适而有利的焊接方法来制造， 所以相对于在三个载体上对应其功能来协调不同功能的组件，通过中央组件的简单的机械 机构可以成本低廉地制造中央组件。 多层的印刷电路板(第一载体)，其装配有多个用于中央单元(例如微控制器)、 存储器和逻辑电路模块的组件，该印刷电路板优选在双侧以SMD方法装配和焊接，或结合 额外所选择的用于连接插脚的焊接方法，该连接插脚用于多个印刷电路板彼此的机械和电 连接。 容纳有内部输入和输出模块的电子组件的印刷电路板(第二载体)可以根据所使 用的组件以SMD方法双侧地，或一侧以SMD方法而另一侧以波焊法或两侧以带有额外所选 焊接有布线组件的SMD方法进行装配和焊接。 用于电源和连接外部模块的接口的印刷电路板(第三载体)可以按照所使用的组 件一侧或两侧地以SMD方法装配和焊接。布线的组件以及三个印刷电路板之间的连接相反 可以通过波焊法进行处理。
本发明以及有利的设计方案、改进方案及本发明的其他优点可以借助于以下附图 所示的实施例来详细描述和说明。
图1示出了用于可灵活扩展的自动化设备的中央组件的实施例， 图2示出了带有其上设置的电子组件的中央组件的印刷电路板的实施例， 图3示出了印刷电路板相互间的连接办法， 图4示出了位于第一印刷电路板上的装置且其作为用于容纳可加装配件的插槽 的实施例， 图5示出了中央组件的显示装置的实施例，该显示装置设置在第二印刷电路板 上， 图6示出了相互堆叠的同类件的栓_孔连接的实施例，
图7示出了设置在第一印刷电路板上的显示装置的实施例，
图8示出了容纳可加装配件以及容纳该配件的插槽的实施例，
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图9示出了光导体的同类件的设计方案，以及 图10示出了带有缺口的中央组件的实施例，该缺口用于通过螺钉来壁装固定。
具体实施例方式
图1示出了用于可灵活扩展的自动化设备的中央组件1及壳体端面4的实施例，其用于控制和/或监控技术处理并带有壳体2，在其壳体下部件3上设置有用于中央组件1的电源的电子组件。 在壳体端面4上设置有串行接口 10、以太网接口 11、优选可遮盖的装置40(作为用于容纳可加装配件的插槽)以及连接件20。 带有多个插槽的可遮盖装置40设置用于容纳其他接口电路(例如额外的串行接口 )的可更换印刷电路板，设置作为用于存储卡的卡座和/或设置用于容纳时钟的印刷电路板。 另外，壳体端面4具有用于显示输入及输出模块的显示装置13，其设计为光导体。光导体为此设置，即光被聚拢到固定的位置并且无接触地传输到中央组件1的端面4上。由此，通过聚拢在所使用的光导体中的光而以有利的方式实现，即光仅仅输出到中央组件l的端面4上的一个位置上。 在中央组件1的特别的实施例中，该中央组件设计为壁装式。为此，第三印刷电路板和壳体下部件3具有至少一个缺口 66，该缺口用于容纳固定装置，优选是用于壁装的螺钉。 图2示出了中央组件1的印刷电路板PCB1、PCB2、PCB3的实施例，印刷电路板带有在其上设置且用于中央单元的电子组件、电源60、用于连接外部输入及输出模块和内部输入及输出模块的接口。 中央组件1的三个电子组件分别设置在单独的印刷电路板PCB1、 PCB2、 PCB3上。带有中央组件1的电源60的第三印刷电路板PCB3根据本发明设置在第一印刷电路板PCB1和第二印刷电路板PCB2之间，该电源面对于中央组件1的壳体端面4设置。
印刷电路板PCB1 、 PCB2、 PCB3基本上以直角相互设置，其中容纳有电源60及另一用于连接外部输入及输出模块的连接件20的印刷电路板PCB3设置在容纳有中央单元、容纳可加装配件40的装置/连接件20以及以太网接口 11的第一印刷电路板PCB1和容纳有输入及输出模块的第二印刷电路板PCB2之间。 第一印刷电路板PCB1作为紧凑构造的多层印刷电路板，优选具有六个层，相对而言包括优选四个层的第二印刷电路板PCB2可以成本低廉地制造。 在中央组件1的第一和第二印刷电路板PCB1、PCB2上分别设置有由第一和第二光导体51、52构成的显示装置13。显示装置的详细图示在图5中示出。 图3示出了中央组件1的彼此直角放置的印刷电路板PCB1、PCB2、PCB3的电及机械连接30、光导体51、52在第一和第二印刷电路板PCB1、PCB2上的设置以及用于通信接口的插塞件12和用于输入/输出模块的连接器5。 为了印刷电路板PCB1 、PCB2、PCB3依次连接，第一和第二印刷电路板PCB1 、PBC2在优选的实施例中具有多个弯曲的插脚31，其穿过设置在第三印刷电路板PCB3中的孔并且例如通过波焊法进行焊接。
印刷电路板PCB1、 PCB2、 PCB3之间的电连接通过以标号31标注的焊接插脚来实现。 通过设置在中央组件1中的印刷电路板PCB1、 PCB2、 PCB3的前述的电及机械连接取消了昂贵的插塞连接并且实现了更好的机械稳定性。 在第三印刷电路板PCB3上还示出了用于容纳固定装置的缺口 66，该固定装置用于中央组件的壁装。 图4示出了位于第一印刷电路板PCB1上的、可遮盖的装置40的实施例，该装置作为用于容纳至少一个可加装的印刷电路板44的插槽，其中印刷电路板44例如设置用于额外的接口、存储卡和/或用于容纳时钟。 在装置40的第一实施例42中，可加装的印刷电路板44可以插入到例如由U型轨45形成的卡座中。 在另一实施例43中，用于容纳可加装印刷电路板44的装置40由两个纵向延伸的轨道状部件46构成，可加装的印刷电路板44插入到这两个轨道状部件之间。
为了容纳印刷电路板44，纵向延伸的方形部件46或U型轨45在其适于将待插入印刷电路板44纳入其中的端部上进行倒棱或圆滑处理，以便于容纳印刷电路板44。
图5示出了中央组件1的显示装置13的实施例，该显示装置设置在第二印刷电路板PCB2上。显示装置13通过第二光导体52形成，其将由光学显示元件53，优选是发光二极管(见图9)产生的光聚拢，第二光导体52由四个同类件54构成并且防止第二光导体52的各个束之间的干扰。 第二光导体52可以由多个依次设置的光导体同类件54构成并且这样设置，即为其制造可以使用简单而成本低廉的注塑工具。光导体51、52的结构设计方案详见图9。
同类件54的设置例如通过同类件54的堆叠和同类件优选通过栓_孔连接的连接方式来实现。图6示出了堆叠的同类件54的栓-孔连接。 在图7中示出了第一光导体51，其设置在第一印刷电路板PCB1上，其中由光学显示元件53产生的光也通过第一光导体51进行聚拢，并且由第一光导体51聚拢的光从显示元件53在光射出面62上被传输到中央组件1的端面4的中央位置上。
第一光导体51根据优选的实施例由同类件54和容纳同类件54的载体56构成。载体56与同类件54共同形成一个多头光导体，以使得设计出该多头光导体可以产生多个光点。另外，载体56也可以具有用于将光导体51固定到印刷电路板PCB1上的联接部件57。载体56还防止了光导体54的各个束之间的干扰。 图8示出了用于中央组件1的可加装配件40的容纳装置40的实施例，其带有多个用于容纳到第一或第三印刷电路板PCB1、PCB3的插槽。连接器件58、59以标号5S、59表示，其用于将可加装配件44，例如通信接口或时钟连接到第一印刷电路板PCB1或第三印刷电路板PCB3上。 在图9中示出了光导体的同类件54的截面图并且详述了同类件54的设计方案，即作为第一光导体51使用。同类体54由四个单一的光导体束构成。同类件通过连接片63加固。 由光学显示元件53产生的光通过同类件54的射入面65射入，然后通过全反射反射到面61上并且射出到射出孔或面62中。
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图10示出了中央组件1以及借助于螺钉用于壁装加固的缺口 66
附图标记列表
1中央组件2壳体3壳体下部件4壳体端面5用于输入及输出模块的连接器10串行接口11以太网接口12， 58， 59用于连接可加装配件的连接器件
13显示装置20连接件30载体相互的连接31插脚40作为插槽用于容纳可加装配件的装置41用于容纳额外印刷电路板的开口42用于容纳额外印刷电路板的第一实施例43用于容纳额外印刷电路板的第二实施例44额外印刷电路板45卡座、U型轨46纵向延伸方形的部件51第一光导体52第二光导体53显示元件54光导体的同类件55栓-孔连接56载体57联接部件60电源61反射面62射出孔、射出面63连接片64孔口65射入孔66缺口PCB1用于容纳中央单元的电子组件的第一载体PCB2用于容纳内部输入及输出模块的电子组件的第二载体PCB3用于容纳电源的电子组件以及连接外部输入及输出模:
载体
权利要求
一种用于可灵活扩展的自动化设备的中央组件，包括壳体(2)，所述壳体容纳有中央单元、电源(60)、用于连接外部输入及输出模块和内部输入及输出模块的接口，其特征在于，所述中央组件由三个电子组件组成，其分别设置在单独的载体(PCB1、PCB2、PCB3)上，其中第三载体(PCB3)设置在第一和第二载体(PCB1、PCB2)之间，所述第一载体(PCB1)设置用于容纳所述中央单元的电子组件，所述第二载体(PCB2)设置用于容纳所述内部输入及输出模块的电子组件，以及所述第三载体(PCB3)设置用于容纳所述电源(60)的电子组件以及所述连接外部输入及输出模块的接口。
2. 根据权利要求l所述的中央组件，其特征在于，所述中央组件的第一和第二载体 (PCB1、PCB2)与所述第三载体(PCB3)机械连接且电连接。
3. 根据前述权利要求中任一项所述的中央组件，其特征在于，所述载体(PCB1、PCB2、 PCB3)为了机械且电连接(30)相互焊接。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的中央组件，其特征在于，所述载体(PCB1、PCB2、 PCB3)基本上彼此间成直角地设置，其中所述容纳有电源和连接外部输入及输出模块的接 口的第三载体(PCB3)设置在所述容纳有内部输入及输出模块的第二载体(PCB2)与所述容 纳有中央单元的第一载体(PCB1)之间。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的中央组件，其特征在于，所述第一和第二载体 (PCB1、PCB2)具有可插拔或可焊接的接线夹，用于连接外部信号。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的中央组件，其特征在于，所述第一载体(PCB1)相 对于所述第二及第三载体(PCB2、PCB3)来说，被设计为复杂多层的印刷电路板，并且所述 第一载体(PCB1)的层数比所述第二及第三载体(PCB2、PCB3)的层数更高。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的中央组件，其特征在于，所述第一载体(PCB1)具 有以太网接口 (11)。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的中央组件，其特征在于，所述第一载体(PCB1)具 有串行接口 (10)。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的中央组件，其特征在于，所述第一载体(PCB1)具 有可遮盖的装置(40)，其作为用于容纳可加装的配件的插槽。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的中央组件，其特征在于，设计为光导体(51、52) 的显示装置(13)设置在所述第一和第二载体(PCB1、PCB2)上，所述显示装置将光聚拢并且 无接触地传输到所述中央组件的端面上。
全文摘要
本发明涉及一种用于可灵活扩展的自动化设备的中央组件，包括壳体(2)，该壳体容纳有中央单元、电源(60)、用于连接外部的输入及输出模块和内部的输入及输出模块的接口。中央组件由三个电子组件组成，其分别设置在单独的载体(PCB1、PCB2、PCB3)上，其中第三载体设置在第一和第二载体(PCB1、PCB2)之间，第一载体(PCB1)设置用于容纳中央单元的电子组件，第二载体(PCB2)设置用于容纳内部输入及输出模块的电子组件，以及第三载体(PCB3)设置用于容纳电源的电子组件以及连接外部输入及输出模块的接口。
文档编号G05B19/02GK101738943SQ20091022308
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者安德列亚斯·威尔默斯, 杨德强, 格尔德·格勒克纳, 王奕凌, 苏永辉, 赫尔诺特·高布, 陈奕庆 申请人:Abb股份有限公司