专利名称：用于使一个可存储编程的控制装置的一组件连接到一根母线上的母线区段或母线接通装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的母线区段或如权利要求2前序部分所述的母线接通装置。
这种母线区段或母线接通电路已被广泛地应用于组件式结构的可存储编程的控制装置中。例如可参考DE 3603750 A1及DE 3603751 A1。
在这样一种组件式结构的可存储编程的控制装置中，必需在运行期间插入或拨出组件。但是，通过该插入或拨出会对使组件彼此连接的母线产生副作用，即会干扰母线的通信。为了避免这种干扰，在现有技术中通常设计了在组件上设置超前或滞后的接触器，它设有一个求值电路和一个可变电阻(比较典型的是一个金属氧化物半导体场效应晶体管，即MOSFET)，由此使组件在完全插入后才与母线电连接或在完全拨出前就已与母线电分断。
这种现有的方式的缺点是，至少求值电路从一开始就必须被供给电流。但是一旦求值电路连接在电源上也就引起了对母线电压源的干扰，而且尤其在求值电路或求值电路的电压源中出现故障之时，更是如此。例如当用于对求值电路馈电的组件的两个供电触头短路时，必然会导致整个母线的供电完全地崩溃。当由于对组件插座的其它外部影响使插座的供电触头彼此短路时，也会产生同样的后果。尤其当在机械上可插入该插座但在电路及功能上不适合该插座的组件插入到该插座中时，更会出现这种情况。
本发明的目的在于，提供一种母线区段或母线接通装置，借助它在所有情况下可避免对母线的负面作用。
本发明的目的通过权利要求1或权利要求2的特征部分的特征来实现。
通过权利要求3的技术措施尤其可以保证，仅当组件的所有触头、也包括信号触头都插入到插座及其触头中，该插入的组件才被供以电流。
通过权利要求4的技术措施可得到组件对母线特别“软”的及由此无干扰的耦合。
通过权利要求5的技术措施，当组件故障工作或不适合于该插座时，组件将与母线断开。
本发明的其它优点及细节可从以下对一个实施例的描述中得到，附图中
图1所示为一个组件式的可存储编程的控制装置；图2为可存储编程的控制装置的一个组件对母线的连接图；图3所示为检验触头的电压波形；图4所示为可变电阻的电阻变化曲线；图5所示为在一个供电触头上的电压波形。
根据图1，一种组合式可存储编程的控制装置由一个电源组件1、一个中央单元2及外围组件3组成。外围组件3例如可为数字式或模拟式输入或输出组件。此外，外围组件3也可以是混合式输入/输出组件或智能型功能组件。中央单元2通过外围组件3控制和监控一个技术过程6，例如一个化学设备或一个液压机。
这里中央单元2及组件3通过控制母线4彼此用数字技术相连接。中央单元2及外围组件3还通过供电导线4′、4″被供给电能。通过供电导线4″形成公共接地连接，供电导线4′通常引入一个+5伏的电位。控制母线4及供电导线4′、4″共同构成可存储编程控制装置的背板母线5。
在上述实施例中仅示出两个外围组件3。当然，可存储编程控制装置也可具有多个组件，例如5、8、10…个。此外，控制母线4可根据需要设置。例如，控制母线4可以是一个串行母线，它仅包括一个时钟导线及一个数据导线。但是，该控制母线4也可以是一个包括许多地址、数据及控制导线的并行母线。控制母线4的具体结构在本发明范围内是属次要的。但在任何情况下控制母线4的导线都构成本发明的信号导线。
图2示出中央单元2或外围组件3与母线5的一个母线区段的连接。如从图2中看到的，连接在母线5上的组件2、3具有一个内部电路7。在一个外围组件的情况下该内电路还经由过程导线8与技术过程6相连接。但在任何情况下该组件都要经由插接端子9插入到插座10中从而与母线5相连接。
如从图2中还可看到的，组件2、3对母线5的数字技术的连接是直接通过组件信号触头9-1至9-n及插座信号触头10-1至10-n直接实现的，插座信号触头通过信号支线11-1至11-n与控制母线4的信号导线4-1至4-n相连接。
而组件2、3的供电是通过组件供电触头9′、9″来实现的，它们被插入到插座供电触头10′、10″中。插座供电触头10′、10″通过供电支线11′、11′与供电导线4′、4″相连接。这里在供电支线11＇中设置了一个MOSFET12。在此情况下该MOSFET12的导通电阻以公知方式可在较宽范围内变化及调节。因此该MOSFET12在本发明中表现为一个可变电阻。
MOSFET12由同样与供电导线4′、4″相连接的求值电路13根据输入到该求值电路13的信号控制成高电阻或低电阻。
如从图2中还可看到的，插座10具有一个检验触头14，该触头通过普尔电阻15(Pullwiderstand)与供电导线4′相联。检验触头14上的电位通过检验触头导线16输入求值电路13中。此外还通过供电接触导线17将供电触头10′上的电位输入求值电路13中。
本发明主要基于当组件2、3未插入插座10时，通过普尔电阻15使检验触头14上具有供电导线4′的电位。而当组件2、3插入到插座10中时，检验触头14通过插座供电触头10″、组件供电触头9″及直接与它连接的反方检验触头18与供电导线4″直接连接，以使得在此情况下将另一供电电位连接在求值电路13上。
求值电路13由此可对检验触头14上的电位求值并将可变电阻12控制为低电阻或高电阻，这要视组件2、3是已插入还是未插入插座10而定。此外，可通过对供电触头导线17上的电位的求值来确定是否由于组件2、3的插入使供电电位崩溃(Zusammenbricht)。在此情况下重新将MOSFET12调节成高电阻，以使组件2、3与母线5分开。由此可使与母线5相连接的别的组件能继续工作。
以下将参照图3至图5来解释求值电路13的详细作用原理。在图3中纵坐标表示检验触头上的电压Up，在图4中纵坐标为MOSFET12的电阻及在图5中纵坐标为供电触头10′的电压U。各个横坐标均表示时间t。
只要通过检验触头导线16输送给求值电路13的检验触头14上的电位Up为如图3所示的例加5V的供电电压Uo，则由求值电路13对MOSFET12进行调节控制，将其调节到如图4所示的高电阻。当在时间点t1该电位短时地降到0伏并在时间点t2又重新上升到5伏，MOSFET12仍保持为高电阻，因为只有当检验触头14上的电位Up在一预定的等待时间T1内不间断地大致相当于供电导线4″上的(地)电位时，MOSFET12才被控制成低电阻。
检验触头14上的电位Up出现这种短时下降例如是由于在插入组件2、3时因所谓的“触头颤动”造成的。
虽然在时间点t1上通过供电触头导线17传递的电位U按照图5也出现崩溃，但这对于在此时间点上调节控制MOSFET12而言无关紧要。
在较后的时间点t3上完成了组件2、3对插座10的最终插入。由此启动了等待时间T1的进行。在该等待时间T1期满后，如图4中所示，MOSFET12将被控制成电阻逐渐变低。与之相应地，MOSFET12的电阻从时间点t4开始下降，而供电触头10′上的电压U则开始上升。
在时间点t5上，求值电路13检验供电触头10′上的电压U是否大致相当于供电导线4′的供电电位Uo。在该情况下将检验供电触头10′上的电位是否为在额定电位Uo=5伏的值向上或向下最大偏移0.5伏。当所测得的电位U在该值范围内，则电阻12保持低电阻。而当检验电位Up重新上升到供电电位Uo时，它才将变为高电阻(时间点t6)。
相反地，当如图4及5中虚线所示，在时间点t5上供电触头10′上的电位U位于预定值范围以外(在目前情况下例如在4.5至5.5伏范围以外)时，则将此情况估算为组件2、3对母线5的故障连接。求值电路13在此情况下立即将电阻12调节成高电阻(如图4中虚线所示)。在此情况下，在求值电路13中将设置一标志，它可防止MOSFET12重新被调节成低电阻，直到组件2、3从插座10上又被重新拨出时为止。该标记只是在时间点t6时才被清除掉。
t5及t4之间的时间间隔是所谓的稳定时间T2。
根据在图2中所示的电路，该区段为插座10、求值电路13、MOSFET12及普尔电阻15和背板母线5的相应导线段。更确切地说，该母线区段配有求值电路13、MOSFET12及电阻15，插座10设在该母线区段中。所述背板母线5具有多个这样的电路，即每一个插座10就配有这样一个电路。
作为另一种选择方案，背板母线5本身也可作成组合式的，即使之由各彼此可连接的母线区段组成。这一点通过在图2中用虚线示出的接插连接器19来表示。
也可以将求值电路13、MOSFET12及电阻15连同相应的错接电路和插座10均设置在一个独自的母线接通装置20中，该母线接通装置可以插接到母线5上，从而使组件2、3和母线5之间相互接通。这一点也被概要地表示在图2中。在此情况下，该母线接通装置20除用于组件2、3的插座10处还具有带有触头21′、21″、21-1至21-n的母线连接器21。触头21′及10′则通过连接导线11′彼此相连接，对于触头21″及10′，和触头21-1及10-1至21-n及10-n也是类似地连接。
但是上述电路的功能始终保持一样而与具体结构无关。
权利要求
1．一种用于使一个可存储编程的控制装置的组件(2、3)连接到一母线(5)上的母线区段，-其中该母线区段至少具有一个第一和一个第二供电导线(4″、4″)，一个信号导线(4-1至4-n)以及一个用于插入组件(2、3)的插座(10)，-其中插座(10)至少具有一个第一和一个第二供电触头(10′、10″)及一个信号触头(10-1至10-n)，-其中母线区段的导线(4′、4″、4-1至4-n)通过相应的支线(11′、11″、11-1至11-n)与插座(10)的相应触头(10′、10″、10-1至10-n)相连接，其特征在于-插座(10)另外具有至少一个检验触头(14)，该触头通过一个普尔电阻(15)与第一供电导线(4′)相连接，并可通过组件(2、3)与第二供电导线(4″)相连接及与一个求值电路(13)相连接，-求值电路(13)与供电导线(4′、4″)相连接，它对检验触头(14)上的电位(Up)求值，当检验触头(14)上的电位(Up)约相当于第一供电导线(4′)的电位(Uo)时，它将设置在第一供电支线(11′)中的可变电阻(12)调节控制成高电阻。
2．一种用于使一个可存储编程的控制装置的组件(2、3)连接到一个母线(5)上的母线接通装置，-其中母线接通装置(20)具有至少一个与母线(5)连接的母线连接器(21)及至少一个插入组件(2、3)的插座(10)，-其中母线连接器(21)和插座(10)分别具有至少一个第一和一个第二供电触头(10′、10″、21′、21″)及一个信号触头(10-1至10-n,21-1至21-n)，-其中母线连接器(21)和插座(10)的相应触头(10′和21′、10″和21″、10-1和21-1至10-n和21-n)通过相应连接导线(11′、11″、11-1至11-n)彼此相连接，其特征在于-所述插座(10)另外具有至少一个检验触头(14)，该触头通过一个普尔电阻(15)与母线连接器(21)的第一供电触头(21′)相连接，通过组件(2、3)与母线连接器(21)的第二供电触头(21″)相连接及与一个求值电路(13)相连接，-求值电路(13)与母线连接器(21)的供电触头(21′、22″)相连接，它对检验触头(14)上的电位(Up)求值，当检验触头(14)上的电位(Up)约相当于母线触头(21)的第一供电触头(21′)的电位(Uo)时，它将设置在第一供电连接导线(11′)中的可变电阻(12)调节控制成高电阻。
3．根据权利要求1所述的母线区段或根据权利要求2所述的母线接通装置，其特征在于仅当检验触头(14)上的电位(Up)在一个预定的等待时间(T1)期间持续地大约相当于第二供电导线(4″)上或母线连接器(21)的第二供电触头(21″)上的电位时，该求值电路(13)才将可变电阻(12)调节控制成低电阻。
4．根据权利要求3所述的母线区段或母线接通装置，其特征在于，所述求值电路(13)逐渐地将可变电阻(12)调节控制成低电阻。
5．根据权利要求3或4所述的母线区段或母线接通装置，其特征在于，所述求值电路(13)与插座(10)的第一供电触头(10′)相连接，以及当在第一个预定稳定时间(T2)后、插座(10)的第一供电触头(10′)上的电位(U)处于一个预定值范围以外时，求值电路(13)又将可变电阻(12)调节控制成高电阻。
全文摘要
一种用于使一个可存储编程的控制装置的组件连接到一母线上的母线区段或母线接通装置,为了在组合构成的可存储编程的控制装置中在其运行时也能够插入和拨出组件(2、3)、且不会干扰通过该可存储编程的控制装置的母线进行的数据通信,根据本发明设计了:在一个母线区段或一个母线接通装置(20)中设置一个求值电路(13)。该求值电路(13)确定组件(2、3)是否与母线(5)相连接,及相应地将设在组件(2、3)的供电导线(11′、11″)中的可变电阻(12)调节控制成高电阻或低电阻。
文档编号G06F3/00GK1213445SQ97192862
公开日1999年4月7日 申请日期1997年3月6日 优先权日1996年3月18日
发明者于尔根·莫尔 申请人:西门子公司