專利名稱：用于可靈活擴(kuò)展的自動化設(shè)備的中央組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部件所述的用于可靈活擴(kuò)展的自動化設(shè)
備的中央組件。
背景技術(shù)：
已知的多種市場上或?qū)＠募忻枋龅目蓴U(kuò)展自動化設(shè)備，也被稱為存儲程序控 制裝置可以適配于不同的自動化任務(wù)，并且尤其可以使用到工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域以及開關(guān) 及控制技術(shù)的領(lǐng)域中。 這種自動化系統(tǒng)通常模塊化地由中央組件、通信耦合器以及擴(kuò)展模塊組成。根據(jù) 現(xiàn)有技術(shù)的中央組件包括多個(gè)不同組件，如中央單元(也稱作CPU)、電源、用于連接外部的 輸入及輸出模塊和內(nèi)部的輸入及輸出模塊的接口 。 由于中央組件的各個(gè)組件的不同的功能及機(jī)械的實(shí)施方式，中央組件的制造，尤 其是源于為了避免組件的各個(gè)元件的干擾而進(jìn)行多次彼此需協(xié)調(diào)的焊接處理是復(fù)雜而成 本昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于可靈活擴(kuò)展的自動化設(shè)備的中央組件，通 過該中央組件避免了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，并且中央組件尤其可以以簡單而低廉的方式制造。 該目的根據(jù)本發(fā)明通過用于可靈活擴(kuò)展的自動化設(shè)備的中央組件來實(shí)現(xiàn)，其具有 在權(quán)利要求1中描述的特征。根據(jù)本發(fā)明的中央組件的有利設(shè)計(jì)方案及改進(jìn)方案在從屬權(quán) 利要求及說明書中進(jìn)行描述。 根據(jù)本發(fā)明的用于可靈活擴(kuò)展的自動化設(shè)備的中央組件包括殼體，該殼體容納多 個(gè)不同的組件，例如中央單元、電源、用于連接外部的輸入及輸出模塊和內(nèi)部的輸入及輸出 模塊的接口。 根據(jù)本發(fā)明，中央組件由三個(gè)電子組件組成，其分別設(shè)置在單獨(dú)的、設(shè)計(jì)為印刷電
路板或電路板的載體上。第一載體設(shè)置用于容納中央單元的電子組件，第二載體設(shè)置用于
容納內(nèi)部輸入及輸出模塊的電子組件以及內(nèi)部輸入及輸出模塊的顯示裝置，以及第三載體
設(shè)置用于容納電源的電子組件以及連接外部模塊的接口，例如外部輸入及輸出模塊的接
口。帶有用于中央組件電源的電子組件的第三載體設(shè)置在第一和第二載體之間。
中央組件的第一和第二載體與第三載體機(jī)械連接且電連接。優(yōu)選地，多個(gè)載體為
了機(jī)械且電連接相互焊接，例如載體的連接通過焊接的插腳來實(shí)現(xiàn)。因此而取消了各個(gè)載
體之間的插塞連接并且實(shí)現(xiàn)了更好的機(jī)械穩(wěn)定性。 載體彼此間成直角地設(shè)置，其中容納有中央組件電源和連接外部輸入及輸出模塊 的接口的第三載體設(shè)置在容納有內(nèi)部輸入及輸出模塊的第二載體與容納有中央單元的第 一載體之間。
在中央組件的優(yōu)選實(shí)施例中，僅僅第二和第一載體具有連接件，優(yōu)選是可插拔或 可焊接的接線夾、接線板或接線盒，例如用于連接設(shè)計(jì)為輸入及輸出模塊的其他外部擴(kuò)展 模塊的外部信號。因?yàn)檩d體彼此焊接并且確保了載體之間的電連接而無需額外的插塞連 接，所以實(shí)現(xiàn)了三個(gè)電子組件之間插塞連接的減少。 根據(jù)本發(fā)明，第一載體由于中央單元的設(shè)置在其上的元器件而相對于第二及第三 載體來說，被設(shè)計(jì)為復(fù)雜多層的印刷電路板，并且第一載體的層數(shù)比第二及第三載體的層 數(shù)更高。 在中央組件的優(yōu)選實(shí)施例中，在第一載體也設(shè)置有以太網(wǎng)接口和/或一個(gè)優(yōu)選可 遮蓋的裝置，作為用于容納可加裝的配件的插槽?？杉友b的配件可以是可更換的用于其他 接口電路、存儲卡或用于容納時(shí)鐘的印刷電路板。 位于第一和第二載體上并用于顯示輸入及輸出模塊的顯示裝置被設(shè)計(jì)為光導(dǎo)體 并且為此而設(shè)置，即將光聚攏并且無接觸地傳輸?shù)街醒虢M件的端面上。 因?yàn)樵O(shè)置在不同載體上的電子組件可以利用各種合適而有利的焊接方法來制造， 所以相對于在三個(gè)載體上對應(yīng)其功能來協(xié)調(diào)不同功能的組件，通過中央組件的簡單的機(jī)械 機(jī)構(gòu)可以成本低廉地制造中央組件。 多層的印刷電路板(第一載體)，其裝配有多個(gè)用于中央單元(例如微控制器)、 存儲器和邏輯電路模塊的組件，該印刷電路板優(yōu)選在雙側(cè)以SMD方法裝配和焊接，或結(jié)合 額外所選擇的用于連接插腳的焊接方法，該連接插腳用于多個(gè)印刷電路板彼此的機(jī)械和電 連接。 容納有內(nèi)部輸入和輸出模塊的電子組件的印刷電路板(第二載體)可以根據(jù)所使 用的組件以SMD方法雙側(cè)地，或一側(cè)以SMD方法而另一側(cè)以波焊法或兩側(cè)以帶有額外所選 焊接有布線組件的SMD方法進(jìn)行裝配和焊接。 用于電源和連接外部模塊的接口的印刷電路板(第三載體)可以按照所使用的組 件一側(cè)或兩側(cè)地以SMD方法裝配和焊接。布線的組件以及三個(gè)印刷電路板之間的連接相反 可以通過波焊法進(jìn)行處理。


本發(fā)明以及有利的設(shè)計(jì)方案、改進(jìn)方案及本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)可以借助于以下附圖 所示的實(shí)施例來詳細(xì)描述和說明。
圖1示出了用于可靈活擴(kuò)展的自動化設(shè)備的中央組件的實(shí)施例， 圖2示出了帶有其上設(shè)置的電子組件的中央組件的印刷電路板的實(shí)施例， 圖3示出了印刷電路板相互間的連接辦法， 圖4示出了位于第一印刷電路板上的裝置且其作為用于容納可加裝配件的插槽 的實(shí)施例， 圖5示出了中央組件的顯示裝置的實(shí)施例，該顯示裝置設(shè)置在第二印刷電路板 上， 圖6示出了相互堆疊的同類件的栓_孔連接的實(shí)施例，
圖7示出了設(shè)置在第一印刷電路板上的顯示裝置的實(shí)施例，
圖8示出了容納可加裝配件以及容納該配件的插槽的實(shí)施例，
4
圖9示出了光導(dǎo)體的同類件的設(shè)計(jì)方案，以及 圖10示出了帶有缺口的中央組件的實(shí)施例，該缺口用于通過螺釘來壁裝固定。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于可靈活擴(kuò)展的自動化設(shè)備的中央組件1及殼體端面4的實(shí)施例，其用于控制和/或監(jiān)控技術(shù)處理并帶有殼體2，在其殼體下部件3上設(shè)置有用于中央組件1的電源的電子組件。 在殼體端面4上設(shè)置有串行接口 10、以太網(wǎng)接口 11、優(yōu)選可遮蓋的裝置40(作為用于容納可加裝配件的插槽)以及連接件20。 帶有多個(gè)插槽的可遮蓋裝置40設(shè)置用于容納其他接口電路(例如額外的串行接口 )的可更換印刷電路板，設(shè)置作為用于存儲卡的卡座和/或設(shè)置用于容納時(shí)鐘的印刷電路板。 另外，殼體端面4具有用于顯示輸入及輸出模塊的顯示裝置13，其設(shè)計(jì)為光導(dǎo)體。光導(dǎo)體為此設(shè)置，即光被聚攏到固定的位置并且無接觸地傳輸?shù)街醒虢M件1的端面4上。由此，通過聚攏在所使用的光導(dǎo)體中的光而以有利的方式實(shí)現(xiàn)，即光僅僅輸出到中央組件l的端面4上的一個(gè)位置上。 在中央組件1的特別的實(shí)施例中，該中央組件設(shè)計(jì)為壁裝式。為此，第三印刷電路板和殼體下部件3具有至少一個(gè)缺口 66，該缺口用于容納固定裝置，優(yōu)選是用于壁裝的螺釘。 圖2示出了中央組件1的印刷電路板PCB1、PCB2、PCB3的實(shí)施例，印刷電路板帶有在其上設(shè)置且用于中央單元的電子組件、電源60、用于連接外部輸入及輸出模塊和內(nèi)部輸入及輸出模塊的接口。 中央組件1的三個(gè)電子組件分別設(shè)置在單獨(dú)的印刷電路板PCB1、 PCB2、 PCB3上。帶有中央組件1的電源60的第三印刷電路板PCB3根據(jù)本發(fā)明設(shè)置在第一印刷電路板PCB1和第二印刷電路板PCB2之間，該電源面對于中央組件1的殼體端面4設(shè)置。
印刷電路板PCB1 、 PCB2、 PCB3基本上以直角相互設(shè)置，其中容納有電源60及另一用于連接外部輸入及輸出模塊的連接件20的印刷電路板PCB3設(shè)置在容納有中央單元、容納可加裝配件40的裝置/連接件20以及以太網(wǎng)接口 11的第一印刷電路板PCB1和容納有輸入及輸出模塊的第二印刷電路板PCB2之間。 第一印刷電路板PCB1作為緊湊構(gòu)造的多層印刷電路板，優(yōu)選具有六個(gè)層，相對而言包括優(yōu)選四個(gè)層的第二印刷電路板PCB2可以成本低廉地制造。 在中央組件1的第一和第二印刷電路板PCB1、PCB2上分別設(shè)置有由第一和第二光導(dǎo)體51、52構(gòu)成的顯示裝置13。顯示裝置的詳細(xì)圖示在圖5中示出。 圖3示出了中央組件1的彼此直角放置的印刷電路板PCB1、PCB2、PCB3的電及機(jī)械連接30、光導(dǎo)體51、52在第一和第二印刷電路板PCB1、PCB2上的設(shè)置以及用于通信接口的插塞件12和用于輸入/輸出模塊的連接器5。 為了印刷電路板PCB1 、PCB2、PCB3依次連接，第一和第二印刷電路板PCB1 、PBC2在優(yōu)選的實(shí)施例中具有多個(gè)彎曲的插腳31，其穿過設(shè)置在第三印刷電路板PCB3中的孔并且例如通過波焊法進(jìn)行焊接。
印刷電路板PCB1、 PCB2、 PCB3之間的電連接通過以標(biāo)號31標(biāo)注的焊接插腳來實(shí)現(xiàn)。 通過設(shè)置在中央組件1中的印刷電路板PCB1、 PCB2、 PCB3的前述的電及機(jī)械連接取消了昂貴的插塞連接并且實(shí)現(xiàn)了更好的機(jī)械穩(wěn)定性。 在第三印刷電路板PCB3上還示出了用于容納固定裝置的缺口 66，該固定裝置用于中央組件的壁裝。 圖4示出了位于第一印刷電路板PCB1上的、可遮蓋的裝置40的實(shí)施例，該裝置作為用于容納至少一個(gè)可加裝的印刷電路板44的插槽，其中印刷電路板44例如設(shè)置用于額外的接口、存儲卡和/或用于容納時(shí)鐘。 在裝置40的第一實(shí)施例42中，可加裝的印刷電路板44可以插入到例如由U型軌45形成的卡座中。 在另一實(shí)施例43中，用于容納可加裝印刷電路板44的裝置40由兩個(gè)縱向延伸的軌道狀部件46構(gòu)成，可加裝的印刷電路板44插入到這兩個(gè)軌道狀部件之間。
為了容納印刷電路板44，縱向延伸的方形部件46或U型軌45在其適于將待插入印刷電路板44納入其中的端部上進(jìn)行倒棱或圓滑處理，以便于容納印刷電路板44。
圖5示出了中央組件1的顯示裝置13的實(shí)施例，該顯示裝置設(shè)置在第二印刷電路板PCB2上。顯示裝置13通過第二光導(dǎo)體52形成，其將由光學(xué)顯示元件53，優(yōu)選是發(fā)光二極管(見圖9)產(chǎn)生的光聚攏，第二光導(dǎo)體52由四個(gè)同類件54構(gòu)成并且防止第二光導(dǎo)體52的各個(gè)束之間的干擾。 第二光導(dǎo)體52可以由多個(gè)依次設(shè)置的光導(dǎo)體同類件54構(gòu)成并且這樣設(shè)置，即為其制造可以使用簡單而成本低廉的注塑工具。光導(dǎo)體51、52的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案詳見圖9。
同類件54的設(shè)置例如通過同類件54的堆疊和同類件優(yōu)選通過栓_孔連接的連接方式來實(shí)現(xiàn)。圖6示出了堆疊的同類件54的栓-孔連接。 在圖7中示出了第一光導(dǎo)體51，其設(shè)置在第一印刷電路板PCB1上，其中由光學(xué)顯示元件53產(chǎn)生的光也通過第一光導(dǎo)體51進(jìn)行聚攏，并且由第一光導(dǎo)體51聚攏的光從顯示元件53在光射出面62上被傳輸?shù)街醒虢M件1的端面4的中央位置上。
第一光導(dǎo)體51根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例由同類件54和容納同類件54的載體56構(gòu)成。載體56與同類件54共同形成一個(gè)多頭光導(dǎo)體，以使得設(shè)計(jì)出該多頭光導(dǎo)體可以產(chǎn)生多個(gè)光點(diǎn)。另外，載體56也可以具有用于將光導(dǎo)體51固定到印刷電路板PCB1上的聯(lián)接部件57。載體56還防止了光導(dǎo)體54的各個(gè)束之間的干擾。 圖8示出了用于中央組件1的可加裝配件40的容納裝置40的實(shí)施例，其帶有多個(gè)用于容納到第一或第三印刷電路板PCB1、PCB3的插槽。連接器件58、59以標(biāo)號5S、59表示，其用于將可加裝配件44，例如通信接口或時(shí)鐘連接到第一印刷電路板PCB1或第三印刷電路板PCB3上。 在圖9中示出了光導(dǎo)體的同類件54的截面圖并且詳述了同類件54的設(shè)計(jì)方案，即作為第一光導(dǎo)體51使用。同類體54由四個(gè)單一的光導(dǎo)體束構(gòu)成。同類件通過連接片63加固。 由光學(xué)顯示元件53產(chǎn)生的光通過同類件54的射入面65射入，然后通過全反射反射到面61上并且射出到射出孔或面62中。
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圖10示出了中央組件1以及借助于螺釘用于壁裝加固的缺口 66
附圖標(biāo)記列表
1中央組件2殼體3殼體下部件4殼體端面5用于輸入及輸出模塊的連接器10串行接口11以太網(wǎng)接口12， 58， 59用于連接可加裝配件的連接器件
13顯示裝置20連接件30載體相互的連接31插腳40作為插槽用于容納可加裝配件的裝置41用于容納額外印刷電路板的開口42用于容納額外印刷電路板的第一實(shí)施例43用于容納額外印刷電路板的第二實(shí)施例44額外印刷電路板45卡座、U型軌46縱向延伸方形的部件51第一光導(dǎo)體52第二光導(dǎo)體53顯示元件54光導(dǎo)體的同類件55栓-孔連接56載體57聯(lián)接部件60電源61反射面62射出孔、射出面63連接片64孔口65射入孔66缺口PCB1用于容納中央單元的電子組件的第一載體PCB2用于容納內(nèi)部輸入及輸出模塊的電子組件的第二載體PCB3用于容納電源的電子組件以及連接外部輸入及輸出模:
載體
權(quán)利要求
一種用于可靈活擴(kuò)展的自動化設(shè)備的中央組件，包括殼體(2)，所述殼體容納有中央單元、電源(60)、用于連接外部輸入及輸出模塊和內(nèi)部輸入及輸出模塊的接口，其特征在于，所述中央組件由三個(gè)電子組件組成，其分別設(shè)置在單獨(dú)的載體(PCB1、PCB2、PCB3)上，其中第三載體(PCB3)設(shè)置在第一和第二載體(PCB1、PCB2)之間，所述第一載體(PCB1)設(shè)置用于容納所述中央單元的電子組件，所述第二載體(PCB2)設(shè)置用于容納所述內(nèi)部輸入及輸出模塊的電子組件，以及所述第三載體(PCB3)設(shè)置用于容納所述電源(60)的電子組件以及所述連接外部輸入及輸出模塊的接口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中央組件，其特征在于，所述中央組件的第一和第二載體 (PCB1、PCB2)與所述第三載體(PCB3)機(jī)械連接且電連接。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中央組件，其特征在于，所述載體(PCB1、PCB2、 PCB3)為了機(jī)械且電連接(30)相互焊接。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中央組件，其特征在于，所述載體(PCB1、PCB2、 PCB3)基本上彼此間成直角地設(shè)置，其中所述容納有電源和連接外部輸入及輸出模塊的接 口的第三載體(PCB3)設(shè)置在所述容納有內(nèi)部輸入及輸出模塊的第二載體(PCB2)與所述容 納有中央單元的第一載體(PCB1)之間。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中央組件，其特征在于，所述第一和第二載體 (PCB1、PCB2)具有可插拔或可焊接的接線夾，用于連接外部信號。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中央組件，其特征在于，所述第一載體(PCB1)相 對于所述第二及第三載體(PCB2、PCB3)來說，被設(shè)計(jì)為復(fù)雜多層的印刷電路板，并且所述 第一載體(PCB1)的層數(shù)比所述第二及第三載體(PCB2、PCB3)的層數(shù)更高。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中央組件，其特征在于，所述第一載體(PCB1)具 有以太網(wǎng)接口 (11)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中央組件，其特征在于，所述第一載體(PCB1)具 有串行接口 (10)。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中央組件，其特征在于，所述第一載體(PCB1)具 有可遮蓋的裝置(40)，其作為用于容納可加裝的配件的插槽。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中央組件，其特征在于，設(shè)計(jì)為光導(dǎo)體(51、52) 的顯示裝置(13)設(shè)置在所述第一和第二載體(PCB1、PCB2)上，所述顯示裝置將光聚攏并且 無接觸地傳輸?shù)剿鲋醒虢M件的端面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于可靈活擴(kuò)展的自動化設(shè)備的中央組件，包括殼體(2)，該殼體容納有中央單元、電源(60)、用于連接外部的輸入及輸出模塊和內(nèi)部的輸入及輸出模塊的接口。中央組件由三個(gè)電子組件組成，其分別設(shè)置在單獨(dú)的載體(PCB1、PCB2、PCB3)上，其中第三載體設(shè)置在第一和第二載體(PCB1、PCB2)之間，第一載體(PCB1)設(shè)置用于容納中央單元的電子組件，第二載體(PCB2)設(shè)置用于容納內(nèi)部輸入及輸出模塊的電子組件，以及第三載體(PCB3)設(shè)置用于容納電源的電子組件以及連接外部輸入及輸出模塊的接口。
文檔編號G05B19/02GK101738943SQ20091022308
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者安德列亞斯·威爾默斯, 楊德強(qiáng), 格爾德·格勒克納, 王奕凌, 蘇永輝, 赫爾諾特·高布, 陳奕慶 申請人:Abb股份有限公司