串联模块、连接模块和模块化构造的控制装置的制作方法

本发明涉及一种用于模块化构造的控制装置的串联模块，该串联模块具有第一串联接口和第一总线接口以及第二串联接口和第二总线接口，其中在两个总线接口之间构造有总线通信线路而在两个串联接口之间构造有多根连接线。本发明还涉及一种用于模块化构造的控制装置的连接模块以及一种模块化构造的控制装置。

背景技术：

从de112013002370t5公知一种电磁阀系统，其中多个第一至第三电磁阀单元被分成多个第一至第三组，其中这些组分配有安全电源控制单元，以便控制第一至第三组中的每个组的第一至第三电磁阀单元。

技术实现要素：

本发明的任务在于提供一种串联模块、一种连接模块以及一种模块化构造的控制装置，该模块化构造的控制装置能够实现串联模块在该模块化构造的控制装置中的灵活布置。

该任务针对在开头所提到的类型的具有权利要求1的特征的串联模块来解决。在这种情况下规定：在两个串联接口之间至少部分地z形链地布置有连接线。在这种情况下，z形链被理解为：连接线示例性地与在第一串联接口的一排连接触点之内的第一连接触点连接而且与在第二串联接口的一排连接触点之内的第二连接触点连接，第一串联接口的连接触点以可预先给定的节距来布置，第二串联接口的连接触点同样以可预先给定的节距、尤其是与第一串联接口相同的节距来布置。由此，这种z形链能够在多个串联模块沿着穿线轴穿成线的情况下规定多个串联模块组，这些串联模块组可以分别通过连接线之一来响应，尤其是被供应电能或者与电能断开。在这种情况下，尤其可以规定：在一组串联模块之内，分别只有沿着穿线轴布置的第一串联模块具有连接线的z形链，而在该组之内随后布置的串联模块没有连接线的z形链。因此，不同于直线地被引导穿过串联模块的连接线，z形链能够使用相同构造的串联模块，由此可以限制串联模块的多样性，这对这种串联模块和由其构成的控制装置的仓储管理和生产成本产生有利影响。而关于在第一总线接口与第二总线接口之间延伸、尤其是在模块外壳之内在第一总线接口与第二总线接口之间延伸的总线通信线路方面，没有设置z形链。更确切地说，总线通信线路优选地与穿线轴平行地并且相对于穿线轴直线地延伸穿过全部沿着穿线轴布置的串联模块。总线通信线路可以是单线或者线复合体。总线通信线路的设计取决于应该通过该总线通信线路来传输的总线系统的类型。总线通信线路还可以以有屏蔽的或无屏蔽的结构类型来构造，这同样取决于总线系统的类型。还可以规定：总线接口分别是串联接口的组成部分，替选地可以设置总线接口在模块外壳上的分立式设计方案，该模块外壳必要时被设置而且在该模块外壳的外表面上可以布置总线接口和串联接口。连接线可以被设置用于将电位提供给耗电器并且可以被称作供电线。替选地，连接线可以被设置用于将电信号提供给该耗电器并且可以被称作信号线。多根连接线可以选择性地只包括供电线或者只包括信号线或者包括两种线型的组合。

本发明的有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

适宜的是：这些连接线中的两根连接线分别分配有连接触点，以便构成耗电器接口，该耗电器接口被构造用于连接耗电器。在此，耗电器可以示例性地集成到串联模块的模块外壳中，其中在这种情况下，或者可以设置耗电器与耗电器接口的可插拔的耦合或者可以设置耗电器尤其是通过焊接与耗电器接口的材料配合的耦合。替选地，被分配给连接线的连接触点可以被引导到串联模块的模块外壳的外表面上，而且在那里能够实现耗电器的电耦合或机电耦合。替选地规定：多个串联模块在有所分配的耗电器的情况下或在没有所分配的耗电器的情况下都容纳在共同的模块外壳中。耗电器尤其可以是机电阀、优选地是磁阀或压电阀，或者可以是机电执行器、尤其是磁调节器或电机。在这种情况下规定：如果在两根连接线之间存在足够的电位差则使耗电器运行，只要应该运行耗电器就提供该电位差，而且切断该电位差必然导致切断耗电器。

在本发明的一个扩展方案中规定：总线通信线路以及这些连接线中的两根连接线分别分配有至少一个连接触点，以便构成耗电器接口，该耗电器接口被构造用于连接耗电器。在这种情况下出发点是：在可集成在相对应的模块化构造的控制装置中的串联模块的正常运行状态下，给这两根连接线持续地供应电能；而且耗电器包括总线通信电路，该总线通信电路被构造为分析经由总线通信线路传输的总线通信信号。总线通信线路可包括多根芯线，在这种情况下优选地也设置多个连接触点。根据所分析的总线通信信号，总线通信电路产生适合于被分配给耗电器的功率级的操控信号，使得该功率级可以选择性地将在连接线上被提供的电位用于运行耗电器或者阻断所述电位，以便阻止耗电器的运行。这种耗电器例如可以构造为机电阀或者机电驱动装置。

有利的是：在总线通信线路上连接有总线通信电路，该总线通信电路被构造用于使总线通信线路与多根信号线连接，而且这些信号线与两个串联接口之一连接，尤其是仅仅与两个串联接口之一连接。这些信号线是如下电线，所述电线可以选择性地被设置用于独立地给所连接的耗电器供电或者与连接线相结合地给耗电器供电。优选地，将这些信号线用于操控没有自己的总线通信电路的耗电器，如这例如在简单地构造的耗电器（如磁阀或压电阀）的情况下是情况如此的那样。经此，在多个串联模块按顺序连接的情况下，多个简单地构造的耗电器可以独立地被操控。尤其是，借助于所分配的总线通信电路将电能提供给多根信号线能够实现对随后布置的串联模块的有利的供电，这些串联模块就其而言分别构造用于连接简单地构造的耗电器。

有利的是：总线通信电路与这些连接线中的两根连接线连接，以便确保对总线通信电路的供电。在这种情况下，就其而言被设置用于操控一个或多个尤其是简单地构造的耗电器的总线通信电路在模块化构造的控制装置的可预先给定的区域之内能有针对性地被供应电能或者与该电能断开，由此可以在模块化构造的控制装置之内实现尤其是安全相关的功能。

在本发明的一个有利的扩展方案中规定：这些连接线构成多个连接线对，这些连接线对分别包括尤其是z形链的接地线和尤其是z形链的供电线。这能够实现将各自的电压水平提供给与相应的连接线对连接的串联模块组和所分配的耗电器。这一方面可以是关于安全相关的应用方面令人感兴趣的，因为连接线对可以给所分配的串联模块彼此无关地供应电能或者可以切断针对相对应的串联模块组的相应的电能供应，而不影响如下其它耗电器，所述其它耗电器与连接在其它连接线对上的串联模块耦合。此外，经此能够针对相应的串联模块组实现对所连接的耗电器的双通道的切断，因为不仅可以影响供电线而且可以影响接地线，而经此不影响其它串联模块组。经此，可以实现在针对相应的串联模块可预先给定的安全级别之内的更高的安全等级。

本发明的任务针对具有权利要求7的特征的连接模块来解决。在这种情况下，连接模块包括：总线通信接口，该总线通信接口被构造用于与上级控制装置连接；供电接口，该供电接口被构造用于与电源连接；组合接口，该组合接口包括总线接口和串联接口而且该组合接口被构造用于与串联模块、尤其是根据权利要求1至6之一构造的串联模块连接，其中在总线通信接口与总线接口之间构造有总线通信线路，而且其中在供电接口与串联接口之间构造有至少两个供电线对，所述至少两个供电线对分别包括接地线和电源线，以便构成针对串联模块的至少两个彼此无关的供电路径。这种连接模块被设置用于与多个串联模块连接，而且用于耦合输入以及提供总线通信信号、供电电压以及必要时模拟信号，如它们尤其被用于被分配给串联模块的简单地构造的耗电器的那样。连接模块的总线通信接口优选地与总线接口相同地来构造，如其构造在连接模块的组合接口上的那样而且如其以相同的方式也设置在串联模块上的那样。在这种情况下出发点是：总线通信信号在不改变通信协议的情况下穿过连接模块，而且必要时在连接模块中将信息从总线通信信号中读出或者将信息录入到总线通信信号中。替选地，可以规定：连接模块以总线节点的方式来构造，其中在总线通信接口上提供的总线通信信号在连接模块中经历从第一总线通信协议变为第二总线通信协议，接着该总线通信信号紧接着在组合接口的总线接口上被提供。此外，在这种情况下也可以规定：在连接模式中，为了内部目的而读出总线通信信号，和/或基于来自连接模块中的信息将信息写入到总线通信信号中。被分配给连接模块的供电接口能够将电能馈入到连接模块中，其中该电能以可预先给定的方式被转交给连接模块的至少连个供电线对。选择性地，供电接口被构造用于与恰好一个电源连接或者与多个电源连接，这尤其是取决于安全等级，在连接模块的情况下，该安全等级应该在可预先给定的安全级别之内被遵循。供电接口的设计方案还取决于：在所分配的串联模块上应该连接哪些耗电器。构造在连接模块上的组合接口被设置用于串联模块的耦合，而且与此相应地不仅包括总线接口而且包括串联接口，该总线接口和该串联接口可以在结构上分开地或者组合地来构造。在连接模块的组合接口的串联接口上提供的至少两个供电线对能够在相应的接地线与相应的电源线之间提供至少两个彼此无关的电压，因此利用所述至少两个彼此无关的电压可以在下游按顺序连接的串联模块之内构造至少两个不同的供电电压组，所述两个不同的供电电压组必要时可以彼此分开地被提供和切断。

在连接模块的一个有利的扩展方案中规定：至少一根、尤其是每根供电线都分配有至少一个开关装置，用于中断在供电接口与串联接口之间的电连接。利用该开关装置，尤其是根据经由总线通信线路在连接模块中传输的总线通信信号可以在连接模块之内有针对地切断至少一根、优选地多根供电线，以便由此可以影响对按顺序连接到连接模块上的串联模块组的能量供应。这尤其是当该连接模块被用在模块化构造的控制装置中时是令人感兴趣的，该模块化构造的控制装置被用于操控具有不同的机器组或设备组的复杂的机器或设备。在这种情况下可以规定：在有对机器或设备的安全相关的影响的情况下只使该机器或设备的部分停止运转，而该设备的其它部分应该维持其运行。优选地规定：供电线中的每根供电线都分配有开关装置，以便可以完全影响在下游按顺序连接到该连接模块上的全部串联模块。还规定：所述开关装置满足在可预先给定的安全级别之内的可预先给定的安全等级，尤其是能够通过开关装置的结构类型或者开关装置的冗余布置来实现对供电电压的可靠的切断。

在本发明的另一设计方案中规定：在总线通信线路上连接有总线通信电路，该总线通信电路被构造用于使总线通信线路与多根信号线连接，而且这些信号线与串联接口连接。

在连接模块的一个有利的扩展方案中规定：连接线对中的至少两个连接线对分别分配有单独构造的供电连接端，用于供电电压的外部输送。经此，可以给不同组的按顺序连接到连接模块上的串联模块供应不同的并且彼此无关的电压。尤其是可以通过分立式构造的供电电压接口来实现对所述供电电压的输送。

本发明的任务通过模块化构造的控制装置来解决，如其在权利要求11中说明的那样。该模块化构造的控制装置被设置用于操控多个耗电器而且包括：根据权利要求7至10之一所述的连接模块；多个按顺序连接到连接模块上的根据权利要求1至6之一所述的串联模块；以及分别被分配给这些串联模块的耗电器，所述耗电器来自如下组：开关阀、具有集成的传感器的阀、比例阀、机电执行器。

附图说明

在附图中示出了本发明的一个有利的实施方式。在这种情况下：

图1示出了模块化构造的控制装置的示意图，该控制装置具有一个连接模块、多个串联模块以及耗电器；而

图2示出了连接模块的第二实施方式的示意图。

具体实施方式

在图1中示出的控制装置1包括沿着穿线轴2穿成线的多个模块，该控制装置可以是未进一步示出的自动化系统的组成部分，该自动化系统例如被设置用于在使用多个可电驱动或可气动驱动的执行器的情况下运行复杂的技术设备。这些模块是连接模块3以及多个串联模块4、5、6、7。耗电器8、9和10分别与串联模块4、5和6连接。示例性地，耗电器8构造为比例阀，耗电器10构造为具有集成的传感器的阀而耗电器9包括两个开关阀53。出于清楚的原因，省去了呈现与相应的阀连接的流体管道。

纯示范性地，连接模块3以及串联模块4、5、6、7都包括在下文进一步描述的电线。然而，也还可以规定：在一个未进一步示出的变型方案中，连接模块以及串联模块也包括流体管道、尤其是供应管道和排气管道。

设置在连接模块3以及串联模块4、5、6、7中的电线可以被分成三个不同的组。第一线路组由总线通信线路11构成，该总线通信线路11平行于穿线轴2地延伸经过连接模块3以及经过全部串联模块4、5、6、7并且使连接模块3以及全部串联模块4、5、6、7彼此连接。纯示范性地规定：总线通信线路11未中断地依次经过串联模块4、5、6、7中的每个串联模块。在一个未进一步示出的实施方式中可以规定：可包括一根或多根导线的总线通信线路至少在一个串联模块中引导到耗电器接口上并且通过耗电器构成回路，这也被称作菊花链（daisy-chain）布局。

连接模块3以及串联模块4、5、6、7还分别包括多根连接线，这些连接线或者属于第二组电线、即供电线或者属于第三组电线、即信号线。

示例性地规定：供电线分别成对地布置而且尤其是包括通电的电线和接地线。为了阐明供电线的走向，在下文针对连接模块3以及针对所有串联模块4、5、6、7，分别将相同的附图标记用于彼此电连接的那些供电线。经此，依据供电线经过连接模块3以及串联模块4、5、6、7的走向得到：纯示范性地设置供电线15、16、17、18、19、20、21、22、23、24。

此外，关于属于第三组电线的信号线方面适用：这里存在信号线25、26、27、28、29、30、31、32、33、34。

连接模块3包括第一总线接口36、第二总线接口37、第一串联接口38以及第二串联接口39。第一总线接口36也可以被称作总线通信接口，因为该第一总线接口被构造用于与未示出的上级控制装置连接。第一串联接口38也可以被称作供电接口，因为该第一串联接口被构造用于与未示出的电源连接。第二总线接口37和第二串联接口39也可以被称作组合接口。在串联模块3的情况下以及在串联模块4、5、6、7的情况下，总线接口36、37以及串联接口38、39安装在模块外壳42的彼此对立的端面40、41上。

纯示范性地规定：连接模块3和串联模块4、5、6、7分别具有至少在机电方面相同的接口。在连接模块的未进一步示出的变型方案中，该连接模块在输入侧也可具有其它机电接口配置。

在连接模块3中，第一总线接口36用于与上游的总线成员连接，该上游的总线成员选择性地可以是总线节点或者上级控制装置、尤其是存储可编程控制器（sps）。无论如何，都由上级控制装置或总线节点在第一总线接口36上提供总线通信信号，该总线通信信号沿着穿线轴2通过全部串联模块3、4、5、6、7来转发。在这种情况下可以规定：串联模块3、4、5、6、7各自访问经由总线通信线路11传输的总线通信信号并且实行与此相关的读和/或写过程，以便例如从总线通信信号中提取用于自己的运行的参数或指令或者将用于其它总线成员、尤其是上级控制装置的信息转交给该总线通信信号。

全部串联模块3、4、5、6、7的第一和第二总线接口36、37示范性地相同地来构造，使得不必使用不同的连接装置、例如不同的插拔连接器。

设置在串联模块4、5、6、7上的串联接口38和39同样在机电方面分别彼此兼容地来构造，其中连接触点在分别被分配给相应的串联模块的各个串联接口38和39上的占位可以不同。

在连接模块3中示范性地规定：串联接口38纯示范性地只具有两个与所属的供电线15、16连接的、未进一步示出的连接触点，借此可以将电能馈入到连接模块3中。而在连接模块3的串联接口38中的其余的、未进一步示出的插槽未连接。而在连接模块3的朝向随后的串联模块4的串联接口39处，全部未进一步示出的连接触点与所分配的供电线15至22以及信号线25至28连接。因此，可以将附在那里的电位或信号转交给在下游沿着穿线轴2布置的串联模块4至7。示例性地，在连接模块3中规定：供电线15与供电线17、19和21连接。此外，供电线16与其它供电线18、20和22连接。借此，可以将分别在供电线15和16上被提供的电位提供给分别被分配的供电线17、18、19、20、21、22。

在连接模块3中还设置总线通信电路43，该总线通信电路尤其是微处理器或微控制器。总线通信电路43通过通信线路44与总线通信线路11连接，而且还通过耦合线45纯示范性地与供电线18连接。在总线通信电路43中构造有多个开关46至49。这些开关46至49可以分别各自按照存储在总线通信电路中的程序根据经由通信线路44提供的总线通信信号在它们的开关状态方面予以改变。由此，在耦合线45与分别被分配的信号线25、26、27、28之间的电连接可以选择性地被建立或中断。在此，信号线25、26、27、28以与供电线15、16、17、18、19、20、21、22相同的方式在连接模块3的串联接口39上被提供。

连接模块3的供电线15、16、17、18、19、20、21、22应分别成对地来考虑而且用于给在下游沿着穿线轴2布置的串联模块4至7的组供电。示例性地规定：相应的供电线对的各一根供电线15、17、19、21用作接地线，而供电线对的另一根供电线16、18、20、22通电。与此相应地，在连接模块3中的信号线25、26、27、28被设置用于给各个耗电器、例如耗电器9和10单独地供电。

在纯示范性地首个跟着连接模块3的串联模块4的情况下示例性地规定：除了总线通信线路11之外，全部信号线25、26、27、28也未被改变地在第一总线接口36或第一串联接口38与第二总线接口37或第二串联接口39之间被引导经过串联模块4。与此相应地，关于供电线19和20方面纯示范性地规定：这些供电线19和20从第一串联接口38出发在串联模块4之内引导到耗电器接口50并且在那里构造连接触点54、55，这些连接触点可被用于给示例性地构造为比例阀的耗电器8供电。此外，在耗电器接口50上也设置至少一个连接触点56，用于与总线通信线路11连接，使得总线通信线路11的总线通信信号可以被提供给耗电器8。在此出发点是：耗电器8包括自己的智能装置、尤其是以未示出的微处理器或微控制器的形式的自己的智能装置。该智能装置被构造为：对抵达的总线通信信号进行转换，使得可以执行针对耗电器8的未进一步示出的比例阀的控制过程。两根供电线21和22在串联模块4中布置为z形链，这两根供电线在第二串联接口39上在如下那些连接部位处出来，供电线19和20在串联模块4的第一串联接口38上连接在所述连接部位处，而且因此对于随后的串联模块5来说在供电线19和20的部位与该串联模块5的第一串联接口38连接。

纯示范性地按顺序连接到第一串联模块4上的第二串联模块5与第一串联模块4的区别在于：示例性地，在第一串联接口38与第二串联接口39之间延伸的供电线中的全部供电线分别平行于穿线轴2地直线地引导经过串联模块5。因为由于第二串联模块5相对于第一串联模块4布置在下游而在连接模块3与第一串联接口38的两根下方的供电线之间不存在电连接，所以与第二串联模块5的第一串联接口38连接的供电线配备有附图标记23和24。纯示范性地，在按照图1的布局中使用第二串联模块5时，这两根供电线没有供电电压。而可以规定：在串联模块5的其它布局的情况下、尤其是在直接按顺序连接到连接模块3上的情况下，这些供电线23、24可以传导电位。在第二串联模块5中，还设置有总共具有四个连接触点58、59、60、61的耗电器接口51，其中连接触点58和59与信号线25和26直接连接，而其它两个连接触点60和61示例性地与供电线17连接。在所分配的耗电器9中，纯示范性地设置的开关阀53分别接到所属的信号线25或26与所分配的供电线17之间。与此相应地，在通过相对应的总线通信信号适当地操控在连接模块3中的总线通信电路43的情况下，只要在同一时间点在供电线17上提供接地电位，就可以闭合开关46或47并且引起经过相应的开关阀53的通过电流。由此，两个开关阀53可以改变其开关状态而且例如可以阻断或者开启流体流动。因为在串联模块5中两根信号线25和26分岔到所属的耗电器接口51上，所以其它信号线27和28在串联模块5中布置为z形链，使得所述其它信号线27和28在第二串联接口39中占据所述两根信号线25和26在第一串联接口38上的位置。

在第三串联模块6中规定：纯示范性地构造为具有未示出的集成的传感器的阀的耗电器10在耗电器接口52上以连接触点84、85、86和87一方面直接与信号线27连接，另一方面直接与供电线17和18以及与总线通信线路11连接。经此，例如可以实现：只有当不仅存在经由信号线27的供电而且存在经由供电线17和18的供电时，构造为具有集成的传感器的阀的因此具有四个连接端（电压、接地、控制信号和用于反馈的总线）的耗电器才从无电流的/无能量的中间位置出发占据切换位置。耗电器10还可以将未示出的、集成的传感器的传感器信号经由总线通信线路11提供给适当的接收方，该传感器例如可以是压力传感器。其余的设置在第三串联模块6中的信号线28、29和30在第一串联接口38与第二串联接口39之间z形链接。

因此，示范性地利用耗电器8来设置可以用总线通信信号来影响的耗电器，所述总线通信信号通过总线通信线路11来提供而且所述耗电器通过供电线19和20来供电。

示例性地，还利用耗电器9设置如下耗电器，该耗电器的开关阀53分别与控制线25、26之一连接并且与供电线17连接而且可以以这种方式来激活和停用。

示范性地，利用耗电器10示出了如下耗电器，该耗电器通过供电线17和18来供电，而且可以通过控制线27来接收开关信号并且还可以通过总线通信线路11将传感器信号提供给适当的接收方。

第四串联模块7示例性地构造为连接模块3的变型，而且被设置用于按顺序连接到之前的串联模块、例如来自串联模块4、5、6的组的串联模块上。串联模块7纯示范性地不具有被分配的耗电器，而是更确切地说被设置为：将总线通信线路11以及供电线15、16、21、22、23、24的至少部分转接给至少一个其它的、未示出的在下游沿着穿线轴2布置的串联模块。第四串联模块7还构造为：在使用总线通信线路11的经由通信线路44被提供给总线通信电路43的总线通信信号的情况下以及在使用附在供电线22上的接地电位的情况下在信号线31至34上根据开关46至49的开关位置来提供新的信号。

在连接模块63的在图2中示出的变型方案中，针对功能相同的组件使用与在连接模块3的情况下相同的附图标记。连接模块63与连接模块3的区别在于：不仅信号线25、26、27、28而且供电线15、16、17、18、19、20、21、22都分别分配有开关46、47、48、49、68、69、70、71、72、73、74、75。在此，开关46、47、48、49属于已经从图1中公知的总线通信电路43而且能够实现对信号线25、26、27和28的有针对性的、示例性地与安全无关的影响。该连接模块还包括另一总线通信电路76，该另一总线通信电路具有所分配的开关68、69、70、71、72、73、74、75，这些开关能够实现对供电线15至22或供电线对15和16；17和18；19和20；21和22的有针对性的、尤其是分别成对的、示例性地安全相关的切断。

例如，总线通信电路76可以配置为使得供电线对15和16；17和18；19和20；21和22可以根据尤其是安全相关的总线通信信号选择性地并且与其它供电线对无关地在导电状态与不导电状态之间转换，该总线通信信号经由总线通信线路11以及所分配的通信线路77在总线通信电路76上提供。

通过这些措施，用于能在下游安装到连接模块63上的、在图2中未示出的串联模块4、5、6、7的供电电压可以被分组成尤其是能安全相关地切断的供电电压区，所述供电电压区可以选择性地通过总线通信电路76来切断，所述串联模块实际上可以以至少几乎任意的其它布局并且以关于所分配的耗电器方面的其它配置来构造。

与此相应地，以这样构造的控制装置1可以在使用连接模块63的情况下实现安全相关的功能、尤其是安全相关的串联模块4、5、6的组。

在一个未示出的实施方式中，两个总线通信电路43和76组合成一个共同的总线通信电路。