Beschreibung

Die Erfindung geht aus von einem modularen Industriesteckverbinder nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur unidirektionalen Datenübertragung bei einem modularen Industriesteckverbinder nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 8.

Steckverbindermodularsysteme werden benötigt, um einen Steckverbinder, insbesondere einen schweren Rechtecksteckverbinder, flexibel an bestimmte Anforderungen bezüglich der Signal- und Energieübertragung, z. B. zwischen zwei elektrischen Geräten, anpassen zu können. Ein modularer Steckverbinder wird eingesetzt, um bei dezentral ausgelegten Maschinen- oder Anlagensteuerungen elektrische, elektronische, optoelektronische oder pneumatische Steuersignale unmittelbar an der anzusteuernden Einheit innerhalb eines Steckverbinders zu erzeugen, auszuwerten oder weiterzuleiten.

Datendioden werden zur unidirektionalen Datenübertragung in sensiblen Netzwerken verwendet. Hierbei handelt es sich um elektronische Bauteile, die über Software zur unidirektionalen Datenübertragung eingestellt sind.

Stand der Technik

Im Stand der Technik sind Steckverbindermodularsysteme unter Verwendung eines Modularrahmens, auch als Halterahmen oder Modulrahmen bekannt, in zahlreichen Druckschriften und Veröffentlichungen offenbart, auf Messen gezeigt und befinden sich insbesondere im industriellen Umfeld in Form von Schwerlaststeckverbindern im Einsatz. Beispielsweise werden sie in den Druckschriften DE 102013 106279 A1 , DE 102012 110907 A1 ,

DE 102012 107270 A1, DE 202013 103611 U1, EP 2510590 A1,

EP 2510589 A1, DE 202011 050643 U1, EP 860906 A2,

DE 29601 998 U1, EP 1 353412 A2, DE 102015 104562 A1,

EP 3067993 A1 , EP 1 026788 A1 , EP 2979326 A1 , EP 2917974 A1 beschrieben. Dabei werden in der Regel mehrere gleiche oder verschiedene Steckverbindermodule gemeinsam in einem Modularrahmen gehalten und in ein Steckverbindergehäuse eingebaut. Die Funktion eines dadurch gebildeten Steckverbinders ist also sehr flexibel. Es können z. B. pneumatische Module, optische Module, Module zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer analoger und/oder digitaler Signale im Steckverbindermodularsystem Verwendung finden.

Zunehmend übernehmen Steckverbindermodule auch mess- und datentechnische Aufgaben.

Über derartige Steckverbinder werden oft Maschinendaten, insbesondere auch sensible Daten zur Überwachung und/oder Steuerung der entsprechenden Maschine übermittelt. Mittlerweile werden Maschinen oder ganze Maschinenparks Opfer von so genannten Hackerangriffen. Dabei werden elektronische Schwachstellen ausfindig gemacht und oftmals zur Schädigung eingesetzt. Dadurch können Maschinenstillstände und damit verbundene Produktionsausfälle entstehen.

Um derartige Hackerangriffe abzuwehren, werden häufig Firewalls für die Firmennetzwerke eingesetzt. Werden die Firewalls überwunden, können die Maschinen vom Angreifer manipuliert und/oder sensible Daten von den Maschinen abgezweigt werden.

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen sicheren Betrieb von Maschinen, insbesondere von Produktionsmaschinen, zu gewährleisten. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.

Der erfindungsgemäße modulare Industriesteckverbinder besteht aus einem Halterahmen in welchen verschiedenartige Steckverbindermodule einsetzbar und fixierbar, aber auch wieder lösbar und entnehmbar sind. Derartige Halterahmen können unterschiedlich ausgestaltet sein. Derartige Halterahmen wurde oben bereits hinreichend beschrieben.

Der modulare Industriesteckverbinder weist zumindest zwei Steckverbindermodule auf, welche in den Halterahmen einsetzbar sind. In der Regel wird der Halterahmen nebst Steckverbindermodulen in ein Steckverbinder- oder Anbaugehäuse fixiert, welches in diesem Fall dann ebenfalls dem Industriesteckverbinder zugehörig ist. Es gibt aber auch Anwendungsbereiche, beispielsweise in einem Schaltschrank, wo auf ein Steckverbinder- oder Anbaugehäuse verzichtet wird.

Der erfindungsgemäße Steckverbinder weist ein Datendiodenmodul auf, welches zur Kommunikation mit den zumindest zwei Steckverbindermodulen eingerichtet ist. Das bedeutet, dass das Datendiodenmodul entweder über eine Datenleitung oder kabellos mit den Steckverbindermodulen kommunizieren kann.

Durch das Datendiodenmodul kann bei zumindest einem der zwei Steckverbindermodule eine unidirektionale Datenübertragung einstellbar werden. Das bedeutet, dass über dieses Steckverbindermodul bzw. über die Steckverbindermodule nur Daten in eine Richtung weitergeleitet werden. Hierdurch können einzelne und insbesondere sehr sensible Industrieanlagen oder Einrichtungen geschützt werden, auch dann, wenn die Firewall des eingesetzten Netzwerks versagt.

Vorzugsweise ist das Datendiodenmodul - analog zu den Steckverbindermodulen - ebenfalls in den Halterahmen einsetzbar und darin fixierbar. Dazu weist das Datendiodenmodul vorzugsweise im Wesentlichen die gleiche Grundform auf, wie die zumindest zwei Steckverbindermodule. Die Grundform eines Steckverbindermoduls wurde oben bereits erläutert. Im Wesentlichen ist das Datendiodenmodul quaderförmig ausgestaltet und weist an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten Befestigungsnasen bzw. Halterungsmittel auf, die in entsprechende Ausnehmungen bzw. Fenster des Halterahmens einlegbar sind. Innerhalb eines quaderförmigen Gehäuses befindet sich dann die notwendige Elektronik, die im Wesentlichen aus einer Leiterkarte, einem Prozessor und ggf. auch aus einem Datenspeichen besteht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Datendiodenmodul Kontaktelemente zur Kommunikation enthalten. In diesem Fall kann das Datendiodenmodul dazwischengeschaltet werden, wenn ein Steckverbindermodul des Industriesteckverbinders mit einem Gegensteckverbindermodul eines elektrischen Gerätes kommuniziert. Die Steckverbindermodule kommunizieren über die Datendiode miteinander, wobei die Datendiode in der Lage ist eine Datenflussrichtung zu blockieren.

Vorzugsweise ist eine Datenflussrichtung des Industriesteckverbinders durch das Datendiodenmodul einstellbar und umschaltbar. Das Datendiodenmodul kann eine so genannte

ANTWORTBLOCKUNG durchführen, indem Daten von einem Steckverbindermodul über das Datendiodenmodul an ein elektrisches Gerät versendet werden, wobei Daten von einem elektrischen Gerät zum Datendiodenmodul zurückgesendet werden und vom Datendiodenmodul geblockt werden.

In diesem Fall gelangen keine Daten vom elektrischen Gerät weg und können dementsprechend auch nicht unerwünscht abgefangen werden.

Das Datendiodenmodul kann auch eine so genannte

STEUERBLOCKUNG durchführen, indem Daten von einem elektrischen Gerät an das Datendiodenmodul gesendet und vom Datendiodenmodul an ein Steckverbindermodul weitergeleitet werden, wobei Daten von dem Steckverbindermodul an das Datendiodenmodul zurückgesendet werden und vom Datendiodenmodul geblockt werden. Hierdurch können Daten des elektrischen Gerätes gesammelt und beispielsweise zur Überwachung eines reibungslosen Produktionsprozesses ausgewertet werden. Gleichzeitig kann das Gerät, solange es ideal läuft, nicht durch Fremddaten manipuliert werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Kommunikation zwischen dem Datendiodenmodul und den zumindest zwei Steckverbindermodulen über ein im Halterahmen integriertes Bussystem. Dabei weist das Bussystem mindestens einen Datenbus und eine zugehörige Datenleiterbahn zur elektronischen Datenübertragung auf. Vorzugsweise weist der Halterahmen einen rechteckigen Querschnitt mit zwei gegenüberliegende Kurzseiten und zwei gegenüberliegende Langseiten auf, wobei die Datenleiterbahn sich über zumindest eine der beiden langen Langseiten erstreckt. Die Steckverbindermodule und das Datendiodenmodul weisen entsprechende elektrische Kontaktstellen bzw. Schnittstellen zu der Datenleiterbahn auf.

Durch das Datendiodenmodul kommunizieren die korrespondierenden Steckverbindermodule von zwei Kommunikationspartnern, beispielsweise Steckverbinder und Gegensteckverbinder, nicht mehr direkt miteinander. Das Datendiodenmodul wird elektronisch dazwischengeschaltet ohne das die Kommunikationspartner dies merken.

Verfahren zur unidirektionalen Datenübertragung bei einem modularen Industriesteckverbinder, der zumindest zwei Steckverbindermodule und ein Datendiodenmodul aufweist, wobei eine ANTWORTBLOCKUNG durchgeführt wird, indem Daten von einem Steckverbindermodul über das Datendiodenmodul an ein elektrisches Gerät versendet werden, wobei Daten von einem elektrischen Gerät zum Datendiodenmodul zurückgesendet werden und vom Datendiodenmodul geblockt werden oder wobei eine STEUERBLOCKUNG durchgeführt wird, indem Daten von einem elektrischen Gerät an das Datendiodenmodul gesendet und vom Datendiodenmodul an ein Steckverbindermodul weitergeleitet werden, wobei Daten von dem Steckverbindermodul an das Datendiodenmodul zurückgesendet werden und vom Datendiodenmodul geblockt werden.

Bei der unidirektionalen Datenübertragung bietet das Datendiodenmodul folgende Möglichkeiten: a. Bei einem ersten und zweiten Steckverbindermodul wird eine Antwortblockung oder eine Steuerblockung eingestellt. b. Bei dem ersten Steckverbindermodul wird eine Antwortblockung und bei dem zweiten Steckverbindermodul eine Steuerblockung eingestellt. c. Bei dem ersten Steckverbindermodul wird eine Antwortblockung oder eine Steuerblockung eingestellt und das zweite Steckverbindermodul führt eine bidirektionale Datenübertragung durch. Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbindermodularsystems und Fig. 2 elektronischer Schaltplan zweier miteinander kommunizierender Datendiodenmodule.

Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.

Die Fig.1 zeigt zwei gegeneinander weisende, modular aufgebaute Steckverbinder, deren unterschiedliche Steckverbindermodule 1 in einem aus zwei Hälften bestehenden Rahmen 2 gehalten sind, wobei ein den Rahmen umgebendes Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nicht gezeigt ist.

Die unterschiedlichen Steckverbindermodule 1 bieten die Möglichkeit, an unterschiedliche Übertragungssignale einen optimalen Modulstecker anzupassen. Etwa an unterschiedliche Stromstärken, an unterschiedlich zusammengefasste Einheiten oder unterschiedliche physikalische

Signalgrößen, wie elektrische, optische oder pneumatische Signale. Weiterhin ist in dem Rahmen ein Datendiodenmodul 3 eine Steckseite 4 entsprechend einem Steckgesicht eines Steckverbindermoduls 1 enthält sowie eine Anschlussseite mit Stiften 5 aufweist.

In dem Datendiodenmodul 3 ist eine elektronische Datendiodenschaltung implementiert, die eine unidirektionale Datentransfer bei einzelnen und/oder allen Steckverbindermodulen 1 einstellen kann. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei gegenüber angeordnete Datendiodenmodule 3, die beide stiftförmige Anschlusselemente aufweisen. Dabei sind die Stifte entweder direkt mit der Datendiodenschaltung fest verbunden oder die Stifte werden mittels einer Schraubklemmverbindung 6 damit kontaktiert.

In dem Halterahmen 2 ist ein Bussystem integriert mit dessen Hilfe die Steckverbindermodule 1 und das Datendiodenmodul 3 miteinander kommunikativ verbunden sind.

Bei der datentechnischen Kommunikation eines elektrischen Gerätes sind die Datendiodenmodule 3 stets dazwischengeschaltet. Anhand einer externen Vorgabe, die über eine Software auf dem jeweiligen Datendiodenmodul 3 aufgespielt ist, werden vom Datendiodenmodul 3 einzelne Steckverbindermodule 1 mit einer unidirektionalen Datenübertragung beaufschlagt.

In Figur 2 ist ein elektronischer Schaltplan eines ersten Datendiodenmoduls 3 zu sehen, welches mit einem zweiten Datendiodenmodul 3‘ datentechnisch verbunden ist. Beide Datendiodenmodule 3, 3‘ weisen jeweils beidseitig Kommunikationsstifte 7 auf, über welche sie mit benachbarten Steckverbindermodulen 1 datentechnisch verbindbar sind. Dadurch können die oben beschriebenen Datenübertragungsverfahren realisiert werden.

Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden. Anmelder: HARTING Electric Stiftung & Co. KG

Titel: Industriesteckverbinder mit einem Datendiodenmodul

Bezugszeichenliste

1 Steckverbindermodul

2 Halterahmen

3 Datendiodenmodul

4 Steckseite

5 Stift

6 Schraubklemmverbindung

7 Kommunikationsstift