具有自动总线寻址的载轨总线组件的制作方法

1.本发明涉及一种载轨总线组件，由数量为n个的机械上连续的总线电路板部分组成，这些总线电路板部分通过总线电路路径电连接，并在安装位置i(1≤i≤n)彼此相邻地安装在承载导轨中，并且各自具有k个接触元件，用于在相应的安装位置i与插入在承载导轨上的设备电接触。


背景技术：

2.为了将电操作装置，例如剩余电流装置、继电器或断路器，紧固在用于电气设备的配电箱或控制柜中，使用了承载导轨，电操作装置(设备)的相应壳体在该承载导轨上可以从侧面滑上或插入并锁定在适当位置。为了避免设备的大量手动布线，在市场上可获得载轨总线系统，其将各个设备彼此电连接以用于能量供应、用于数据通信和用于信号发送，而不必单独地对设备布线。
3.例如，phenix contact公司(www.phoenixcontact.com)的16位载轨总线连接器系统hbus是现有技术中已知的。该总线连接器系统hbus基于载轨总线连接器元件，这些载轨总线连接器元件插入承载导轨(din c轨)中并被夹持在其上。为此，载轨总线连接器通过从侧面被推到一起而经由16位插头和插座板实现电连接。设备壳体可以卡扣到承载导轨上，并且因此同时卡扣到载轨总线连接器上并且实现电连接。
4.此外，现有技术公开了e.dold&kg公司的名称为“in-rail-bus”的总线系统，这是一种集成在标准承载导轨(din c轨)中的总线系统。在该系统中，具有预安装的总线电路板的塑料承载型材被插入承载导轨中。平行的电路路径安装在总线电路板上，在将承载导轨卡锁到设备壳体上时，这些平行的电路路径通过接触弹簧块连接。承载型材和电路板可以缩短长度，并因此适应于相应的设备壳体和安装宽度。
5.迄今已知的载轨总线系统的缺点是，总线寻址在所插入的设备中独立地进行，并且在某种程度上通过手动设置设备本身来进行。不利的是，在稍后阶段的改变或添加通常需要停用电气设备。从机械和电气的观点来看，在操作期间更换或添加装置并不总是可能的。
6.更重要的是，将总线地址明确地分配给设备的物理位置—控制单元中的安装位置与在承载导轨中的安装位置—只是间接地可能的。


技术实现要素：

7.因此，本发明的首要目的是，灵活且可靠地设计载轨设备的机械和电气安装，尤其是关于其在数据网络中的集成。
8.该目的通过结合权利要求1的前序部分的特征，以如下方式来实现：在第一安装位置i＝1中，在总线电路板部分上设置电子控制单元，并且检测电路路径从位于第一安装位置i＝1处的第一总线电路板部分通向每个下游的总线电路路径部分，电子控制单元通过检测电路路径判断设备i是否插入相应的安装位置i，并且电子控制单元被配置为使得相应的
安装位置i被指定总线地址，该总线地址被分配给在相应的安装位置i插入在相应总线电路板部分上的承载导轨上的设备。
9.本发明的基本思想基于将为相应插入的设备分配总线地址的过程从设备转移到载轨总线组件。
10.为此，固定在承载导轨中的载轨总线组件的总线电路板部分在第一安装位置设置有电子控制单元，电子控制单元电经由在总线电路板部分中引导的检测电路路径电连接到每个下游的总线电路板部分。通过相应的检测电路路径上的信号传递，电子控制单元立即检测到设备被插入到相应的总线电路板部分，并为该安装位置指定单独的总线地址。该总线地址被分配给插入在相应总线电路路径部分上的承载导轨上的设备。
11.通过自动检测安装位置和与该安装位置关联的总线地址，在该安装位置插入在承载导轨上的设备自动接收到明确的总线地址。
12.有利地，因此不再需要为插入的设备单独地指定地址，这在某些情况下会手动进行—指定地址所需的算法，即“智力”，从设备转移到了载轨总线组件。一旦插入或更换了新设备，就会立即自动地且准确地为该设备指定独立的地址。
13.与市场上可用的指定地址的机制完全地或主要地设置在可插入设备中的无源连接系统(传统的载轨总线组件)相比，本发明所期望的是，用于指定总线地址的智力位于载轨总线组件。有利的是，这导致设备的简化安装，对这些设备加入总线系统的要求较少，这又证明在经济上是有利的。
14.通过自动分配总线地址，电子控制单元检测插入的设备的各种延迟时间。在指定地址时，电子控制单元考虑各种插入的设备，例如剩余电流装置(rcd)或断路器，在接通设备时的延迟时间。
15.此外，插入的设备通过电子控制单元中产生的硬件同步信号进行同步。
16.电子控制单元以这样的方式配置，使得设备可以在运行期间插入或更换，因此系统不必关闭(也称为热切换或热插拔)。
17.在另一个实施例中，载轨总线组件包括总线电路板端部分，其被实现为连接元件，并且机械上连续地连接到前面的总线电路板部分，并且电连接到总线电路路径和另一检测电路路径。
18.在承载导轨中的载轨总线组件的一端处以连接元件实现的总线电路板端部分能够实现至单独的设备或操作元件的连接，所述设备或操作元件均未设置在承载导轨中。
19.特别地，可以通过连接元件实现与根据本发明的其他载轨总线组件的连接。这允许安装由数个载轨总线组件组成的配置，这些载轨总线组件通过数个承载导轨串联连接并具有设备，例如在控制柜中一个附接在另一个下方。
20.优选地，连接元件被实现为rj-45插座，其能够通过连接线，例如电缆连接，使总线电路路径和另外的检测电路路径连接。
21.此外，载轨总线组件在总线电路板部分之间具有预定的断裂点，用于缩短载轨总线组件。
22.有利地，垂直于载轨总线组件的纵向延伸方向延伸的预定的断裂点能够使细长的载轨总线组件适应已经可用的承载导轨的长度。
23.此外，接触元件设计为接触块。所有接触元件或部分接触元件作为接触块的实施
例易于能够可靠地接触插入的设备。
24.优选地，总线电路板部分(在载轨总线组件的纵向延伸中)的每一个具有标准空间单元(te)的长度。根据用于构建控制柜的电气安装规范(例如，根据标准din43880：1988-12)，总线电路板部分的宽度在17.5mm和18.0mm之间。
25.有利地，多个总线电路路径中的总线电路路径被设计为用于为插入的设备提供能量的能量电路路径；用于使用插入设备传输数据的数据电路路径，以及用于控制插入设备的信号电路路径。
26.特别是由于这个原因，可以通过能量电路路径为插入的设备提供能量。当数个载轨总线组件通过连接元件和连接线连接时，可以通过每个载轨总线组件馈送能量。
27.有利地，载轨总线组件具有载轨总线组件的自检测和无反射终止。
28.因此，电子控制单元自主地检测哪个总线电路板部分形成载轨总线组件的终止，并使用合适的阻抗值对其进行终止而不会反射(自动终止)。
29.此外，总线电路板部分被机械设计成使得待插入的设备不会被错误地安装。
30.总线电路板部分被机械构造成使得待插入的设备只能相对于安装位置的机械分配，在正确的安装位置固定到盖轨上(以防旋转和防滑的方式)，同时确保正确的电气接触(以防止反极性)。
31.本发明的目的还通过一种为插入在承载导轨上的设备分配总线地址的方法来实现，该方法包括以下步骤：
32.通过电子控制单元和检测电路路径检测设备是否被插入安装位置i，该检测电路路径从位于第一安装位置i＝1的总线电路板部分通向每个其他的总线电路板部分；
33.通过电子控制单元为相应的安装位置i指定总线地址；以及
34.将总线地址分配给设备，该设备通过电子控制单元插入在相应安装位置i的相应总线电路板部分上的承载导轨上。
35.根据本发明的前述载轨总线组件的实施例基于在独立方法权利要求中描述的技术教导。在这方面，上述技术效果和由此产生的方法的优点也适用于方法特征。
36.进一步有利的实施例特征源自以下描述和附图，这些描述和附图使用示例描述了本发明的优选实施例。
附图说明
37.图1示出了安装在承载导轨中的根据本发明的载轨总线组件，
38.图2示出了根据本发明的载轨总线组件，其具有安装在承载导轨中的插入设备，
39.图3示出了总线地址指定的功能性说明，以及
40.图4示出了在长的承载导轨中的总线地址指定的功能性说明。
具体实施方式
41.图1示出了安装在承载导轨8中的根据本发明的载轨总线组件2的透视图。
42.载轨总线组件2由多个，优选地n＝10个总线电路板部分4组成，这些总线电路板部分4被设置在承载导轨8中。
43.载轨总线组件2的机械配置允许仅在承载导轨8中的明确安装位置，这意味着防止
错误地安装设备。
44.总线电路路径部分4全部都与总线电路路径6互连(在该示例中，m＝5；总线电路路径6仅在安装位置一和安装位置二的总线电路板部分4之间被示意，其他位置被覆盖)。
45.位于安装位置i＝1的总线电路板部分4包括电子控制单元12，其优选地实现为微控制器。
46.从被电子控制单元12占据并且位于安装位置i＝1的总线电路板部分4开始，检测电路路径7(示意性地示出)通向相应的下游总线电路板部分4，并且另一检测电路路径7通向实现为连接元件16的总线电路板端部15。
47.在优选实现为rj-45插座的连接元件16中，插入开口朝下(相对于承载导轨8中的安装位置)，以防止可能的小部件，例如移除的导线绝缘，落入插座中。
48.总线电路板部分4的每一个，在本实例中k＝5，设有接触块形式的接触元件10，用于接触相应的插入设备5(图2)。
49.在载轨总线组件2的两端，连接元件16设置在承载导轨8中，同时以机械连续的方式连接到前面的总线电路板部分4(在该示例中在安装位置i＝n＝10)，并且通过五个总线电路路径6和另外的检测电路路径7电连接。
50.图2示出了根据本发明的载轨总线组件2，其具有插入在安装位置i＝10中的设备5。
51.各个总线电路板部分4的宽度是标准化的空间单元te。
52.每个总线电路板部分4在其上边缘(相对于其在承载导轨8中的安装位置)上包括锁定钩3，在其下边缘上包括唇部9，以便只能在所示的垂直方向上进行附接，因为总线电路板部分4由于地心引力而将无法在相反的垂直方向上固定。
53.图3示出了总线地址指定的功能性视图，其中将安装位置i分配给总线地址14。在该示例中，整个载轨总线组件延伸穿过数个承载导轨8(图1)，每个承载导轨具有10个安装位置i，整个载轨总线组件2安装在每个承载导轨8中。
54.各个载轨总线组件2通过连接元件16和连接线17相互连接。在该配置中，安装位置i相对于整个载轨总线组件串行地编号(绝对安装位置)。对于具有新的编号的每个承载导轨8，关于相应承载导轨8的位置被占据。
55.每个绝对安装位置i被指定一个单独的总线地址14，该总线地址被自动地分配给在相应(绝对)安装位置i和因此在相应位置插入在承载导轨8上的设备5(图2)。
56.图4示出了在长的承载导轨中的总线地址指定的功能性视图。
57.在该实施例中，两个载轨总线组件2被直接实现为长的承载导轨8(图1)上的连续载轨总线组件。两个各自完整的载轨总线组件2不是通过连接元件16，而是直接如总线电路板部分4(图1)一样，彼此地，并且与连接线17机械地和电性地连接。