ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАТА С МОДУЛЬНЫМ ИНТЕГРИРОВАНИЕМ ПРОГРАММИРУЕМОГО КОНТРОЛЛЕРА И РАСШИРЕНИЕМ Российский патент 2007 года по МПК H05K7/14 

Предлагаемое изобретение касается устройства управления для машины, в частности для управления машиной для литья под давлением.

Устройство управления машиной для литья под давлением обычно имеет модульное строение, причем разные модули решают разные задачи управления, а также обеспечивает соединение с определенными управляемыми устройствами машины для литья под давлением, как, например, датчиком давления и движущимся приводом. Эти модули соединены друг с другом по шине на задней стенке и, главным образом, выполнены штекерным разъемом в так называемой «стойке», на обратной стороне которой закреплена шинная плата с шиной на задней стенке. Соединение между модулями и шиной на задней стенке происходит в основном по штепсельным контактам. Модуль имеет в своем распоряжении SPS (программируемый контролер), в котором размещена логика безопасности машины для литья под давлением. Наряду с этим устройство управления содержит так называемую монтажную плату, по которой осуществлена разводка электрических соединений машины и которая подготавливает распределение напряжения для устройства управления. Вследствие этого, монтажная плата имеет в своем распоряжении распределение напряжения с предохранителями, схему безопасности, включая возможные реле безопасности, а также другие блоки, а также по возможности большую часть разводки электрических соединений машины и ее схему безопасности. Так называемый технологический модуль, который жестко закреплен на монтажной плате, содержит базовый объем для аналоговых и цифровых соединений управляющих входов и выходов к машине для литья под давлением. Соединение между модулями управлениями или, соответственно, шинной платой и предусмотренных на монтажной плате блоках происходит автономно по отдельным кабелям. До настоящего момента монтаж такого управления был очень затратным из-за наличия множества автономных блоков и тем самым также подвержен ошибкам. В частности, автономная разводка электрических соединений отдельных элементов монтажной платы с модулями управления была ненаглядной и представляла собой фактор риска. При монтаже машины для литья под давлением и тем самым при увеличении количества управляющих компонентов возникает проблема адекватного управления путем существующего управления. Другой недостаток заключается в том, что для каждого конструктивного ряда машин для литья под давлением необходимо производить индивидуальный электрический монтаж.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства управления для машины, которое путем стандартизации делает возможным снижение стоимости, к тому же имеет незначительную вероятность ошибки и при этом гибко вводится в эксплуатацию, и сформировано как можно компактнее.

Эта задача решается применением устройства управления в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения.

В соответствии с предлагаемым изобретением управление для машины содержит, как оно, в частности, применяется на машинах для литья под давлением, шинную плату, которая подготавливает коммуникационные соединения между разными элементами, преимущественно согласно локальной архитектуре с синхронной шиной или архитектуре с полевой шиной, монтажную плату и автономный технологический модуль. Этот модуль имеет одну или несколько технологических плат, которые составляют базовый объем для SPS (программируемого контроллера). Технологический модуль осуществлен не как раньше совмещенным с монтажной платой, а в виде отдельного элемента конструкции и имеет штекер второго или третьего типа, по которому он напрямую связан с шинной платой или, соответственно, с монтажной платой, и, таким образом, создает мостик, то есть соединение между этими обеими платами, благодаря чему можно сократить разводку электрических соединений. По меньшей мере, один модуль управления, который берет на себя задачи управления на машине, изготавливается на шинную плату по штепсельным контактам первого типа вставным образом. Другие модули управления могут добавляться по необходимости. Устройство управления можно легко приспособить путем добавления дополнительных модулей управления к различным требованиям, предъявляемым к машине. Путем применения предварительно смонтированных штепсельных контактов для соединения отдельных элементов управления друг под другом получается гибкость в проекте устройства управления и сокращается расход на разводку электрических соединений. Применение предварительно смонтированных элементов конструкции является причиной дополнительного уменьшения стоимости.

Кроме того, технологический модуль предоставляет в распоряжение разные цифровые и/или аналоговые входы и выходы, по которым можно осуществить соединение с машиной. Дополнительно могут быть предусмотрены специальные интерфейсы, как, например, для ЭСППЗУ. Замыкание контакта происходит предпочтительно по предварительно смонтированному штекеру.

В особо предпочтительной форме осуществления в качестве модуля управления предусмотрен модуль центрального процессора, который выполняет задачи программируемого контролера. Также в качестве модуля управления может быть предусмотрено устройство подключения шины, которое берет на себя задачи программируемого контроллера или расширят мощности программируемого контролера. Но также является возможным предусмотреть непосредственно в технологическом модуле центральный процессор для задач программируемого контролера, благодаря чему можно сэкономить гнездо.

Монтажная плата содержит, главным образом, защитную схему машины. Так, например, могут быть подключены напрямую позиционные выключатели, которые используются для контроля защитных дверей машины для литья под давлением согласно европейскому стандарту EN 201. Применяемая для контроля программа, так называемая логика безопасности, может быть расположена в энергонезависимой памяти, для чего используется так называемый модуль EN-201. Этот модуль предусматривается преимущественно на монтажной плате, но также может располагаться в технологическом модуле. Наряду с энергонезависимой памятью он содержит преимущественно собственный контролер, который обрабатывает логику безопасности и соединен с программируемым контролером машины, например, по 8-разрядной шине. По собственным выходам модуль обслуживает защитную схему управляющей машины и обеспечивает тем самым соблюдение правил техники безопасности машины, управляемой устройством управления по изобретению. Так, например, могут отключаться разные устройства подачи напряжения к цифровым выходам для машины в небезопасном состоянии аппаратными средствами по встроенным на монтажной плате реле безопасности. В дальнейшем монтажная плата предоставляет в распоряжение управляющей машины стандартную разводку электрических соединений, которая происходит преимущественно по штекерному соединителю, и распределение напряжения для всего устройства управления. Параметры платы рассчитаны преимущественно так, что предусмотренная защитная схема является расширяемой в соответствии с конструктивными рядами или, соответственно, с выбранными опциями. Отдельные элементы конструкции, предусмотренные на монтажной плате, контактируют насколько возможно при помощи предварительно смонтированных кабельных групп по штекеру. Сигналы могут измеряться преимущественным образом непосредственно на штепсельных контактах. При этом часто измеряемые размеры объединены преимущественно на 37-контактном D-Sub-штекере. К элементам конструкции, предусмотренным на монтажной плате, относятся, например, аппаратные реле, реле безопасности, ЭСППЗУ для ЗУ ВМ и различные точки измерения.

Однако технологический модуль может также содержать энергонезависимую память с логикой безопасности, а также контролер, на котором работает логика безопасности, которая, главным образом, обслуживает расположенную на монтажной плате защитную схему управляющей машины и тем самым обеспечивает соблюдение правил техники безопасности посредством машины, управляемой управлением по изобретению.

Согласно прилагаемому изобретению, технологический модуль является расширяемым произвольным образом одним или несколькими модулями расширения, для того чтобы находить применение в машинах более высокой сложности. Этот модуль расширения предоставляет дополнительные блоки входов и выходов и располагает входной защитной схемой и выходным усилителем-формирователем, управление берет на себя технологический модуль.

Для того чтобы сконструировать управление особенно компактным, шинная плата и монтажная плата могут быть сформированы интегрально предпочтительно на разъединенных областях одной единственной платы.

Для крепления управления по изобретению предусмотрен преимущественно держатель модуля, на котором закреплены шинная плата, монтажная плата и технологический модуль, а также возможные модули расширения. При этом особенно предпочтительно, если плата или, соответственно, платы технологического модуля удерживаются на держателе модуля таким образом, что они расположены вертикально к интегрально осуществленной плате или, соответственно, платам шины и разводке электрических соединений. Эти последние платы расположены главным образом плоскопараллельно держателю.

Шинная плата и монтажная плата закреплены, предпочтительно на задней стороне держателя модуля, в то время как технологический модуль установлен на передней стороне держателя модуля, так как таким образом предусмотренные на нем входные и выходные соединения к управляющей машине являются более легко доступными. Держатель модуля имеет предпочтительно выемки, через которые проходят штепсельные контакты между разными модулями или, соответственно, платами, то есть между модулями управления и шинной платы, а также между шинной платой или, соответственно, монтажной платой и технологическим модулем. Выемки по монтажной плате позволяют осуществить прямую проводку соединений схемы безопасности. Дополнительно, держатель модуля по типу «стойки» должен иметь дополнительные выемки, в которых с фиксацией осуществлены модули управления. Модули могут в таком случае быть закреплены без больших затрат путем простого ввода в выемки преимущественно на передней стороне держателя модуля, причем одновременно устанавливается соединение между модулями управления и шинной платой через штекеры и штепсельные контакты первого типа, которые входят в зацепление с названными вначале выемками.

Предпочтительно на держателе модуля управления по изобретению предусмотрены цоколи для возможных модулей расширения технологического модуля. Благодаря этому, можно расширить объем входных/выходных соединений между машиной для литья под давлением и управлением. Для того чтобы сконструировать управление по изобретению еще компактнее и более гибким в эксплуатации, могут быть изготовлены входные/выходные соединения технологического модуля или, соответственно, его модулей расширения путем предварительно смонтированного переднего штекера.

Штекерные соединения первого типа, которые производят соединение модулей управления с шинной платой, сформированы преимущественно предварительно смонтированными так, что они могут быть использованы как для цифровых, так и для аналоговых блоков. При использовании в технологическом модуле нескольких технологических плат изготавливается соединение между технологическими платами, преимущественно через поперечное соединение, и только одна из плат располагает штекером второго или, соответственно, третьего типа, который соединяет ее и остальные платы с шинной платой или, соответственно, с монтажной платой. Похожим образом обстоит дело при использовании модулей расширения, которые также соединены не напрямую с платами, а, например, имеют контакт с этими платами при помощи межсоединения через технологический модуль.

Для регулирования отдельных элементов управления применяется преимущественно высокоскоростная шинная система, которая обеспечивает многоточечное соединение на шинной плате.

Благодаря предлагаемому изобретению удалось стандартизировать сопряжение между управлением и производительностью монтажной платы путем использования отдельной технологической платы. Технологический модуль образует мост, то есть соединение между монтажной платой и шинной платой. Для того чтобы повысить гибкость устройства управления в эксплуатации, на монтажной плате могут предусматриваться дополнительные цоколи для дополнительных элементов, как, например, реле, в то время как на шинной плате можно соединять штекерными разъемами любые модули управления. Кроме того, могут использоваться различные системы измерения перемещения, например Р-интерфейсы и потенциометры. Также является возможным рассчитать идентификацию цилиндров по актуальным потребностям и для этого использовать для передачи данных несколько входов или предварительно смонтированных штекерных соединений. Благодаря этому может быть унифицирован интерфейс к цилиндру машины для литья под давлением. Благодаря модульному принципу и гибкости устройство управления согласно предлагаемому изобретению используется и приспосабливается для различных блоков.

Например, форма осуществления управления по изобретению описывается на основе следующих чертежей. Показаны:

фиг.1 - схематический вид сверху на форму осуществления управления по изобретению;

фиг.2 - схематическое разделение функций управления согласно фиг.1.

Изображенное на фиг.1 устройство 1 управления, в частности для управления машиной для литья под давлением, содержит держатель 2 модуля, который состоит из штампованного и формованного металла с различными выемками 4, 8, 22. На этом держателе 2 модуля держатся разные элементы управления. На фиг.1 на левой стороне схематично изображен кожух 10 технологического модуля. В нем находится технологическая плата 12. Благодаря открытой верхней стороне технологического модуля можно отвести контактные выводы с технологической платы 12. Предпочтительно для контактирования предусмотрены, главным образом, предварительно смонтированные штепсельные контакты или, соответственно, штекеры по типу передних штекеров, которые можно провести через открытую верхнюю сторону. Слева, рядом с кожухом 10 технологического модуля, находится цоколь 22 для возможного модуля расширения.

Находящаяся на фиг.1 сзади справа область держателя 2 модуля сформирована в виде так называемой стойки 6, на которой могут быть закреплены при помощи механизма ввода в канавку сменные модули 14, в данном случае речь идет о модулях управления. Для этого в области стойки 6 предусмотрены выемки 8 для фиксирования соединений. Также в этой области предусмотрены выемки 4, через которые можно проводить штекеры первого типа модулей 14 управления. В предлагаемом примере модули 14 управления выполнены в виде компактных элементов управления, которые создают вторую возможность контактирования по штепсельному контакту 16, который защищен кожухом 18. На них могут быть предусмотрены светодиоды для индикации, а также другие функциональные элементы. Кроме того, в области стойки 6 предусмотрен модуль 20 центрального процессора, который на фиг.1 требует два гнезда, или альтернативно блок для подключения шины, который создает соединение с внешним центральным процессором, который берет на себя функции модуля управления или, соответственно, программируемого контролера. Соединение между модулем 20 центрального процессора или, соответственно, блоком управления шиной и другими модулями 14 управления происходит по шинной плате 24, расположенной на обратной стороне держателя 2 модуля в области стойки 6. На этой шинной плате 24 предусмотрены несколько штепсельных контактов первого типа 26, в которые можно вставлять через выемки 4 модули 14 управления или, соответственно, модуль 20 центрального процессора. Шинная плата 24 располагает, по меньшей мере, одним штепсельным контактом второго типа 28, по которому можно осуществлять соединение с технологическим модулем или, соответственно, с технологической платой 12. В соответствии с фиг.1 в передней правой области держателя 2 модуля управления 1 по изобретению, на обратной стороне закреплена монтажная плата 30, на которой предусмотрены защитная схема, а также разводка электрических соединений управляющей машины, а также распределение напряжений для управления. Расположенные на ней изображенные на фиг.1 только схематично элементы, а также соединения электрической разводки могут быть проведены через выемки 4 в держателе 2 модуля. Далее, монтажная плата 30 располагает штепсельным контактом третьего типа 32, по которому она может быть соединена с технологической платой или, соответственно, платами 12 и по этим платам с шинной платой. Не изображено предусмотренное на ней распределение напряжений для всего управления.

Фиг.2 показывает концептуальное строение управления 1 по изобретению, существенные потоки информации изображены схематично стрелками слева на фигуре. В верхней области указаны некоторые модули 14 управления с возможными распределениями. Так, например, могут быть предусмотрены так называемый температурный модуль 150, аналоговый смесительный модуль 140, P-интерфейс 130 для системы измерения перемещений или подобное. К незанятым гнездам 160 могут по необходимости присоединяться другие модули управления. К показанному сверху справа центральному процессору 20 или блоку для подключения шины могут присоединяться другие модули управления, как, например, вспомогательные устройства 120, функции, зависящие от типа машины, или другие специальные функции.

На изображенной внизу на фиг.2 монтажной плате 30 находится распределение напряжений и предохранитель 170 или, соответственно, 180 как для всего устройства 1 управления, так и для модулей управления. Здесь расположены логика безопасности, содержащая модуль EN 201, защитная схема согласно EN 201 для контроля защитных дверей, которая обеспечивает безопасность машины при эксплуатации, а также различные блоки 190, например аппаратные реле, точки измерения, предохранительные реле и элементы для прочной электропроводки, как мостики и подобное оборудование. Соединения с машиной происходят в основном по предварительно смонтированным кабельным группам, что сокращает склонность к ошибкам, повышает обзорность и сводит к минимуму требуемое место.

Расположенный на фиг.2 слева между областью модуля управления и монтажной платой 30 технологический модуль 10, 12 содержит базовый объем программируемого контролера и создает, главным образом, входные и выходные соединения от управления к машине для литья под давлением. Технологический модуль может содержать одну или несколько технологических плат 12, причем они в случае наличия более чем одной платы соединяются друг под другом по поперечным контактам, которые предпочтительно осуществлены для вставки. Задачей технологического модуля является перемычка, то есть соединение монтажной платы 30 с шинной платой 24. Технологический модуль должен в изображенной форме осуществления содержать, по меньшей мере, следующие элементы: 32 цифровых входа, 24 цифровых выхода с 2А нагрузкой, 8 цифровых выходов с 0,7А нагрузкой, 7 аналоговых выходов, 1 KTY-вход для температуры масла, 4 аналоговых выхода +/-10 V, 3 аналоговых дифференциальных входа 0-10 V, 8 цифровых входов, которые соответствуют стандарту безопасности EN 201, а также 4 трансонарных входа. Дополнительно, может быть предусмотрена интерфейсная плата для системы ультразвукового контроля измерения перемещений с P-интерфейсом.

Благодаря модульности управления по изобретению, то есть, в частности, возможности добавлять на стойку любые модули 14 управления, причем, однако, не превышается заданная занимаемая площадь для всего управления, благодаря использованию технологического модуля 12 по изобретению, стандартизированной перемычки шинной платы 24 и монтажной платы 30 и расширяемости технологического модуля можно очень гибко использовать устройство 1 управления для любых серий машин. Этому дополнительно способствует то, что штепсельные контакты первого типа 26, которые предусмотрены для подключения модулей 14 управления на шинную плату 24, применяются как для цифровых, так и для аналоговых блоков.

Для того чтобы у более функциональных машин провести оптимальное по затратам расширение устройства управления, на технологический модуль может монтироваться блок расширения, который, например, располагает 8 аналоговыми выходами 0-10 V, 8 аналоговыми входами 0-10 V, а также 8 цифровыми входами и 8 цифровыми выходами 2А. Этот блок состоит, главным образом, только из штепсельных контактов для входов и выходов, входной защитной схемы, а также выходного усилителя-формирователя, управление берет на себя собственный технологический модуль.

Преимущества предлагаемого изобретения можно увидеть в унификации при одновременном повышении гибкости модульного устройства управления, что ведет к сокращению расходов и экономии места в распределительном шкафу, и к тому же имеется то преимущество, что устройство управления используется универсально и поэтому может приспосабливаться к современным требованиям.

Изобретение относится к области электротехники, к устройству управления для машины, в частности для управления машиной для литья под давлением. Техническим результатом изобретения является повышение степени стандартизации, компактности устройства и снижение расходов на электропроводку. Устройство управления для машины содержит шинную плату, которая осуществляет коммуникационные соединения между различными элементами, монтажную плату и отдельный технологический модуль. Этот модуль содержит одну или несколько технологических плат, которые предоставляют в распоряжение управляющей машины базовый объем входных/выходных соединений. Технологический модуль соединяется по штекерам второго или третьего типа непосредственно с шинной платой или, соответственно, с монтажной платой и, таким образом, создает мост, то есть соединение между этими обеими платами, благодаря чему можно сократить разводку электрических соединений между ними. По меньшей мере, один модуль управления, изготовлен сменным образом для установки на шинную плату по штепсельным контактам первого типа. 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство (1) управления для машины, в частности машины для литья под давлением, содержащее

шинную плату (24), которая образует многоточечное соединение по шинной системе и содержит, по меньшей мере, один штепсельный контакт (26) первого типа для вставки модуля (14) управления, а также, по меньшей мере, один штепсельный контакт (28) второго типа для вставки технологической платы (12),

по меньшей мере, один модуль (14) управления с дополнительным штекером первого типа для образования штепсельного контакта первого типа при осуществлении задач управления на машине,

монтажную плату (30), которая соединяется с технологической платой или платами (12) по штепсельному контакту (32) третьего типа и,

по меньшей мере, один технологический модуль, который содержит одну или несколько технологических плат (12), из которых, по меньшей мере, одна соединяется по дополнительному штекеру второго типа с образованием штепсельного контакта (28) второго типа с шинной платой (24) и по дополнительному штекеру третьего типа с образованием штепсельного контакта (32) третьего типа с монтажной платой (30), причем технологическая плата или платы соответственно формируют базовый объем входных/выходных соединений для управляемой машины и создают соединение между шинной платой (24) и монтажной платой (30).