Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schnittstellenanordnung zum Verbinden wenigstens einer Steuerungseinrichtung mit mehreren Feldgeräten, wobei die Schnittstellenanordnung insbesondere in prozesssteuernden Anlagen, wie zum Beispiel industriellen Automatisierungsanlagen zum Einsatz kommen kann.

In prozesssteuernden Automatisierungsanlagen werden Feldsignale von Feldgeräten über ein Stammkabel hin zu einem Kontrollraum geführt. Hier müssen die Signalleitungen des Stammkabels entsprechend ihrer Signalarten sortiert werden. Dies wird Rangierung (Marshalling) genannt. Neben der Sortierung der Signalarten muss gegebenenfalls noch durch ein entsprechendes Interface-Modul eine Signalumformung vorgenommen werden. Signalumformungen können beispielsweise mittels eines Relais durchgeführt werden, welche Spannungen auf der Feldebene von zum Beispiel 230V in Spannungspegel, mit denen Prozessleitsysteme arbeiten, von zum Beispiel 24V, umsetzt.

Aus der EP 3 149 550 A1 ist ein universelles E/A Interposersystem bekannt, welches E/A Signale, die zwischen einem E/A-Gerät und einem Controller übertragen werden, verarbeitet. Das bekannte Interposersystem weist eine Trägerplatte auf, auf der eine Anschlusseinrichtung zum Anschließen eines Feldgeräts und eine Anschlusseinrichtung zum Anschließen einer Steuerungseinrichtung angeordnet sind. Wie Figur 9 der EP 3 149550 B1 zeigt, verläuft zwischen den beiden Anschlusseinrichtungen ein Signalkanal, der eine Verbindungseinrichtung auf der Trägerplatte aufweist, auf die wiederum eine Signalverarbeitungseinrichtung, beispielsweise ein Relais gesteckt werden kann. Weiterhin kann eine manuell betätigbare Sicherungseinrichtung zur gezielten Unterbrechung des Signalkanals in diesem angeordnet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnittstellenanordnung zum Verbinden wenigstens einer Steuerungseinrichtung mit mehreren Feldgeräten vorzusehen, die flexibel und in kostengünstiger Weise mit Überspannungsschutzeinrichtungen oder auch ohne Überspannungsschutzeinrichtungen betrieben werden kann, wobei durch Überspannungen verursachte hohe Ströme über die Trägerplatte abgeleitet werden, ohne die über die Schnittstellenanordnung übertragenen Feldsignale zu beeinflussen.

Das oben genannte technische Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Schnittstellenanordnung ist insbesondere zum Verbinden wenigstens einer Steuerungseinrichtung mit mehreren Feldgeräten ausgebildet. Feldgeräte können Sensoren und/oder Aktoren sein, während es sich bei der Steuerungseinrichtung beispielsweise um eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) handeln kann.

Gemäß einem ersten Aspekt weist die Schnittstellenanordnung eine Trägerplatte mit mehreren Signalkanälen auf, die jeweils eine erste Anschlusseinrichtung und eine zweite Anschlusseinrichtung aufweisen, wobei die ersten Anschlusseinrichtungen jeweils zum Anschließen eines Feldgeräts und die zweiten Anschlusseinrichtungen zum Anschließen wenigstens einer Steuerungseinrichtung ausgebildet sind. Zwischen der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung jedes Signalkanals ist ein erster Verbinder angeordnet, der jeweils zum elektrischen und mechanischen Verbinden mit einem zweiten, komplementär ausgebildeten Verbinder einer

Signalverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist. Bei der Signalverarbeitungseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Signalumformer handeln, der Spannungen auf der Feldebene in einen definierten Spannungspegel, mit denen Prozessleitsysteme arbeiten, umsetzen kann. Weiterhin weist jeder Signalkanal eine elektrische Schnittstelle auf, die zum lösbaren, vorzugsweise steckbaren Anschließen jeweils eines Überspannungsschutzmoduls ausgebildet und an der Trägerplatte zwischen dem jeweiligen ersten Verbinder und der jeweiligen ersten Anschlusseinrichtung angeordnet ist. Beispielsweise kann jede Schnittstelle hierzu wenigstens zwei Anschlusskontakte aufweisen, an die ein elektrischer Widerstand anschließbar ist. Jede Schnittstelle ist mit einem elektrischen Widerstand verbunden. Weiterhin ist eine Überspannung- Ableitungseinrichtung mit den Schnittstellen elektrisch verbunden, wobei die Überspannung-Ableitungseinrichtung zumindest teilweise an und/oder in der Trägerplatte angeordnet und zum Ableiten auftretender Überspannungen und/oder Überströme vorzugsweise nur über die Trägerplatte ausgebildet ist.

Um eine raumsparende und effiziente Anordnung auf der Trägerplatte zu erzielen, sind die Signalkanäle parallel zueinander angeordnet. Weiterhin weist jeder Signalkanal wenigstens einen ersten Signalleitungsabschnitt auf, der sich von der ersten Anschlusseinrichtung des jeweiligen Signalkanals zum ersten Verbinder erstreckt und in den der elektrische Widerstand des jeweiligen Signalkanals geschaltet ist. Jeder Signalkanal weist wenigstens einen zweiten Signalleitungsabschnitt auf, der die zweiten Anschlusseinrichtungen des jeweiligen Signalkanals mittelbar oder unmittelbar mit dem jeweiligen ersten Verbinder elektrisch verbindet. Eine kompakte Anordnung ergibt sich dadurch, dass die ersten Verbinder nebeneinander an der Trägerplatte angeordnet sind. Die Überspannung-Ableitungseinrichtung weist einen elektrischen Leiter auf, der rechtwinklig zu den ersten Signalleitungsabschnitten verläuft. Hierdurch wird verhindert, dass Signale, die über die Signalkanäle übertragen werden, durch entstehende Überströme beeinflusst werden.

Um sicherzustellen, dass Überströme bzw. Überspannungen nur über die Trägerplatte und nicht durch auf der Trägerplatte angeordnete Bauteile, wie zum Beispiel Signalverarbeitungseinrichtungen, abgeführt werden, kann an der Trägerplatte ein Masseanschluss angeordnet sein, der mit dem elektrischen Leiter der Überspannung- Ableitungseinrichtung verbunden ist.

Wie bereits erwähnt, kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung in jedem ersten Verbinder eine erste Signalverarbeitungseinrichtung eingesteckt sein, die wenigstens eine vorgegebene Funktion ausführen können.

Angemerkt sei, dass in jedem Signalkanal wenigstens ein weiterer Verbinder zum Verbinden mit einer weiteren Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen sein kann, wobei die weiteren Signalverarbeitungseinrichtungen andere vorgegebene Funktionen als die ersten Signalverarbeitungseinrichtungen ausführen können. Auf diese Weise können Schnittstellenanordnungen mit den unterschiedlichsten Funktionen aufgebaut werden. Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.

Danach ist eine Schnittstellenanordnung zum Verbinden wenigstens einer Steuerungseinrichtung mit mehreren Feldgeräten vorgesehen, die wenigstens eine erste Trägerplatte mit mehreren ersten Signalkanälen aufweist, die jeweils eine erste Anschlusseinrichtung und eine zweite Anschlusseinrichtung aufweisen, wobei die ersten Anschlusseinrichtungen jeweils zum Anschließen eines Feldgeräts und die zweiten Anschlusseinrichtung zum elektrischen Verbinden mit dritten Anschlusseinrichtung einer zweiten Trägerplatte ausgebildet sind. Jeder erste Signalkanal weist eine elektrische Schnittstelle auf, die zum lösbaren Anschließen jeweils eines Überspannungsschutzmodus ausgebildet und zwischen der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung des jeweiligen Signalkanals angeordnet ist. Hierzu kann jede Schnittstelle wenigstens zwei Anschlusskontakte aufweisen, an welche beispielsweise ein elektrischer Widerstand anschließbar ist. Jede Schnittstelle ist mit einem elektrischen Widerstand verbunden. Weiterhin ist eine mit den Schnittstellen elektrisch verbunden Überspannung-Ableitungseinrichtung vorgesehen, die zu mindestens teilweise an und/oder in der wenigstens einen ersten Trägerplatte angeordnet und zum Ableiten auftretender Überspannungen und/oder Überströme vorzugsweise nur über die Trägerplatte ausgebildet ist. Die Schnittstellenanordnung weist eine zweite Trägerplatte mit mehreren zweiten Signalkanälen auf, die jeweils eine dritte Anschlusseinrichtung und eine vierte Anschlusseinrichtung aufweisen. Die vierten Anschlusseinrichtungen sind zum Anschließen wenigstens eine Steuerungseinrichtung ausgebildet, während zu mindestens einige der dritten Anschlusseinrichtungen zum elektrischen Verbinden mit der zweiten Anschlusseinrichtung der wenigstens einen ersten Trägerplatte ausgebildet sind. Wenn die wenigstens eine erste Trägerplatte und die zweite Trägerplatte miteinander gekoppelt sind, besteht eine elektrische Verbindung zwischen den zweiten Anschlusseinrichtungen und den dritten Anschlusseinrichtungen. Zwischen der dritten und vierten Anschlusseinrichtung jedes zweiten Signalkanals ist ein erster Verbinder angeordnet, wobei die ersten Verbinder jeweils zum elektrischen und mechanischen Verbinden mit einem zweiten, komplementär ausgebildeten Verbinder einer Signalverarbeitungseinrichtung ausgebildet sind. Eine kompakte und platzsparende Schnittstellenanordnung ergibt sich beispielsweise dadurch, dass die ersten Signalkanäle der wenigstens einen ersten Trägerplatte parallel zueinander angeordnet sind, dass jeder erste Signalkanal wenigstens einen ersten Signalleitungsabschnitt aufweist, der sich von der ersten Anschlusseinrichtung des jeweiligen ersten Signalkanals zur zweiten Anschlusseinrichtung erstreckt und in den der elektrische Widerstand des jeweiligen Signalkanals geschaltet ist. Zudem weist die Überspannung-Ableitungseinrichtung einen elektrischen Leiter auf, der rechtwinklig zu den ersten Signalleitungsabschnitten verläuft, um Signalbeeinflussungen auf den Signalkanälen infolge von Überspannung oder Überströme zu verhindern.

Um sicherzustellen, dass Überströme bzw. Überspannungen nur über die erste Trägerplatte und nicht durch auf der ersten und/oder zweiten Trägerplatte angeordnete Bauteile, wie zum Beispiel Signalverarbeitungseinrichtungen, abgeführt werden, kann zweckmäßigerweise an der wenigstens einen ersten Trägerplatte ein Massenanschluss angeordnet sein, der mit dem elektrischen Leiter verbunden ist.

Die Schnittstellenanordnung ist flexibel einsetzbar. Vorteilhafterweise kann hierzu eine weitere erste Trägerplatte mit mehreren dritten Signalkanäle vorgesehen sein, die jeweils eine fünfte Anschlusseinrichtung und eine sechste Anschlusseinrichtung aufweisen. Die fünften Anschlusseinrichtungen sind jeweils zum Anschließen eines Feldgerätes ausgebildet, während die sechsten Anschlusseinrichtungen zum elektrischen Verbinden mit den verbleibenden dritten Anschlusseinrichtungen der zweiten Trägerplatte ausgebildet sein können. Jeder dritte Signalkanal weist eine elektrische Schnittstelle auf, die zum lösbaren Anschließen, vorzugsweise zum Stecken jeweils eines Überspannungsmoduls, ausgebildet und zwischen der fünften und sechsten Anschlusseinrichtung des jeweiligen dritten Signalkanals angeordnet ist. Jede Schnittstelle ist mit einem elektrischen Widerstand verbunden. Weiterhin ist eine mit den Schnittstellen elektrisch verbundene Überspannung-Ableitungseinrichtung vorgesehen, die zumindest teilweise an und/oder in der weiteren ersten Trägerplatte angeordnet und zum Ableiten auftretender Überspannung und/oder Überströme vorzugsweise nur über die wenigstens eine weitere erste Trägerplatte ausgebildet ist.

Die zuvor umschriebenen Schnittstellenanordnungen können jeweils zur Montage an einer Tragschiene ausgebildet sein. Die Überspannungsschutzmodule können als Steckmodule ausgebildet sein, wobei hierzu dann die Schnittstellen zur Aufnahme von solchen Steckmodulen ausgebildet sind.

Wie bereits erwähnt, kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung in jedem ersten Verbinder eine erste Signalverarbeitungseinrichtung eingesteckt sein, die wenigstens eine vorgegebene Funktion ausführen können.

Angemerkt sei, dass in jedem zweiten Signalkanal wenigstens ein weiterer Verbinder zum Verbinden mit einerweiteren Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen sein, wobei die weiteren Signalverarbeitungseinrichtungen andere vorgegebene Funktionen als ersten Signalverarbeitungseinrichtungen ausführen können. Auf diese Weise können Schnittstellenanordnungen mit den unterschiedlichsten Funktionen aufgebaut werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 die Draufsicht auf eine beispielhafte Schnittstellenanordnung gemäß der Erfindung,

Figur 2 eine Ansicht im Querschnitt entlang des ersten Signalkanals der in Figur 1 gezeigten Schnittstellenanordnung,

Figur 3 eine Draufsicht auf eine alternative beispielhafte Schnittstellenanordnung gemäß der Erfindung, und

Figur 4 eine Ansicht im Querschnitt entlang des ersten Signalkanals der in Figur 3 gezeigten Schnittstellenanordnung.

Vorab sei angemerkt, dass der in den Bezugszeichen verwendete Index n zum Beispiel gleich 16 sein kann.

In Figur 1 ist eine beispielhafte Schnittstellenanordnung 10 dargestellt, die dazu ausgebildet ist, mehrere Feldgeräte mit wenigstens einer Steuerungseinrichtung zu verbinden, wobei Signale von und zu den Feldgeräten je nach Implementierung umsortiert, verarbeitet und/oder umgewandelt werden. Bei den Feldgeräten kann es sich um Sensoren und/oder Aktoren handeln. Die beispielhafte Schnittstellenanordnung 10 weist eine Trägerplatte 40 mit mehreren Signalkanälen 90i bis 90 _n auf. Vorzugsweise in der Nähe des linken Randes der Trägerplatte 40 sind mehrere erste Anschlusseinrichtungen 50i bis 50 _n angeordnet. Die ersten Anschlusseinrichtungen 50i bis 50 _n sind vorzugsweise auf einer gedachten Linie angeordnet, die parallel zur Y-Achse des in Figur 1 gezeigten Koordinatensystems und somit senkrecht zur Längsachse der Trägerplatte 40 verläuft. An jede erste Anschlusseinrichtung kann ein Feldgerät angeschlossen werden. Ein solches Feldgerät 30 ist bespielhaft in Figur 2 gezeigt.

Die Signalkanäle 90i bis 90 _n verlaufen vorzugsweise parallel zueinander und zwar auf gedachten Linien, die jeweils parallel zur x-Achse des in Figur 1 gezeigten Koordinatensystems und somit parallel zur Längsachse der Trägerplatte 40 verlaufen. Da die Signalkanäle beim vorliegenden Beispiel im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet sind, wird deren Aufbau der Einfachheit halber lediglich in Verbindung mit dem Signalkanal 91 näher beschrieben. Die Erläuterung des Signalkanals 90i erfolgt von links nach rechts bezüglich der in Fig. 1 gezeigten Schnittstellenanordnung 10.

Der Signalkanal 90i weist die erste Anschlusseinrichtung 50i auf, die vorzugsweise über einen ersten Signalleitungsabschnitt 91 mit einem ersten elektrischen Verbinder 70i verbunden ist. Der erste Verbinder 70i kann als Buchse oder Stecker einer Steckverbindung ausgebildet sein. Zwischen der ersten Anschlusseinrichtung 50i und dem ersten Verbinder 70i ist eine Schnittstelle 100i an der Trägerplatte 40 montiert.

Die elektrische Schnittstelle 100i ist dazu ausgebildet, ein Überspannungsschutzmodul lösbar aufzunehmen. Vorzugsweise ist das Überspannungsschutzmodul als Steckmodul ausgebildet, sodass die Schnittstelle entsprechende mechanische Ausgestaltung hat, um Steckmodule aufnehmen zu können. Die elektrische Schnittstelle 100i enthält wenigstens zwei elektrische Kontakte 101 und 102i, die mit entsprechenden Kontakten des Überspannungsschutzmoduls verbunden werden können.

Damit die Schnittstellenanordnung 10 auch ohne gesteckte Überspannungsschutzschutzmodule ordnungsgemäß betrieben werden kann, ist in den ersten Signalleitungsabschnitt 91 ₁ bzw. an den Kontakten 101 ₁ und 102i der Schnittstelle 100i ein elektrischer Widerstand 130i geschaltet. Der elektrische Widerstand 130i sorgt dafür, dass ein durch bei Überspannungen hervorgerufene erhöhte Strom über die Schnittstelle 100i durch das gesteckte Überspannungsmodul fließt. Das jeweilige Überspannungsmodul ist derart ausgebildet, dass es bei hohen Spannungen niederohmig wird, sodass der Strom nicht mehr bzw. nur zu einem unschädlichen Teil durch den Widerstand 130i fließt. Damit die bei Überspannung auftretenden hohen Ströme nicht durch die Signalverarbeitungseinrichtungen fließen, ist eine Überspannung-Ableitungseinrichtung 140 vorgesehen, die einen elektrischen Leiter 141 aufweist, der mit jeder Schnittstelle 100i bis 100 _n bzw. mit den jeweiligen ersten Signalleitungsabschnitten 91 ₁ bis 91 _n elektrisch verbunden ist. Der elektrische Leiter 141 ist vorzugsweise mit einem Masseanschluss 145, der vorzugsweise an der Trägerplatte 40 angeordnet ist, verbunden. Der Masseanschluss 145 kann, wie in der Figur 1 dargestellt, mit Erde oder einer Tragschiene (nicht dargestellt), auf die die Schnittstellenanordnung 10 aufrastbar ist, verbunden werden.

Wie in Figur 1 weiter zu sehen, ist der erste Signalleitungsabschnitt 91 ₁ des Signalkanals 90i mit dem Verbinder 70i verbunden. Der Verbinder 70i ist im dargestellten Beispiel mittelbar über einen zweiten Signalleitungsabschnitt 92i _, eine manuell betätigbare Sicherungseinrichtung 120i und einen dritten Signalleitungsabschnitt 93i mit der zweiten Anschlusseinrichtung 6O ₁ verbunden.

Die zweiten Anschlusseinrichtungen 6O ₁ bis 60 _n befinden sich vorzugsweise in der Nähe des rechten Randes der Trägerplatte 40 und sind auf einer gedachten Linie angeordnet, die parallel zur y-Achse des in Figur 1 gezeigten Koordinatensystems verläuft. Denkbar ist auch, den Verbinder 70i direkt über den zweiten Signalleitungsabschnitt 92i mit der zweiten Anschlusseinrichtung 6O ₁ zu verbinden. Ein Vorteil der manuell betätigbaren Sicherungseinrichtung 120i ist darin zu sehen, dass der jeweilige Signalkanal, hier der Signalkanal 90i im Notfall direkt von einer Bedienperson unterbrochen werden kann.

Wie in Figur 1 zu sehen, weist die Schnittstellenanordnung 10 beispielsweise n=16 Signalkanäle 90i bis 90 _n , 16 erste Anschlusseinrichtungen 50i bis 50 _n , 16 Schnittstellen 100i bis 100 _n , 16 Verbinder 70i bis 70 _n und entsprechend 16 zweite Anschlusseinrichtungen 6O ₁ bis 60 _n auf, die jeweils auf einer gedachten Linie, die parallel zur y-Achse des in Figur 1 gezeigten Koordinatensystems verlaufen, angeordnet sind. Alle Signalkanäle bzw. zweiten Anschlusseinrichtungen 6O ₁ bis 60 _n sind dazu ausgebildet, mit einer Steuerungseinrichtung, beispielsweise der in Figur 2 gezeigten speicherprogrammierbaren Steuerung 20 verbunden zu werden.

In Figur 2 ist eine Ansicht im Querschnitt durch die Schnittstellenanordnung 10, die in Figur 1 dargestellt ist, und zwar entlang des ersten Signalkanals 90i dargestellt.

Zu sehen ist in Figur 2 ein Querschnitt durch die Trägerplatte 40 und ein an den ersten Anschluss 50i angeschlossenes Feldgerät 30, welches ein Sensor oder ein Aktor sein kann. Wie in Figur 2 beispielhaft dargestellt, verläuft der erste Signalleitungsabschnitt 91 ₁ des Signalkanals 90i innerhalb der Trägerplatte 40 bis zum ersten elektrischen Kontakt 101 ₁ der Schnittstelle 100i, weiter über den elektrischen Widerstand 130i, den zweiten elektrischen Kontakt 102i der Schnittstelle 100i bis zu einer ersten Kontaktstelle 71 ₁ des ersten Verbinder 70i. Weiterhin ist in Figur 2 zu sehen, dass ein Überspannungsschutzmodul 110 in der Schnittstelle 100i gesteckt ist. We bereits erwähnt, dient das Überspannungsschutzmodul 100i dazu, im Überspannungsfall einen hohen Strom über das Überspannungsschutzmodul 110 im Wderstand 130i zu führen.

Weiterhin ist in Figur 2 eine Signalverarbeitungseinrichtung 80 zu sehen, die mit dem ersten Verbinder 70i elektrisch und mechanisch verbunden ist. Hierzu weist die Signalverarbeitungseinrichtung 80 einen komplementär zum ersten Verbinder 70i ausgebildeten Verbinder 81 auf.

Der zweite Signalleitungsabschnitt 92i verläuft von einer zweiten Kontaktstelle 72i des ersten Verbinders 70i beispielsweise teilweise im und auf dem Träger 40 bis hin zu der manuell betätigbaren Sicherungseinrichtung 120i. We aus Figur 2 ersichtlich wird, sind die beiden Signalleitungsabschnitte 91 ₁ und 92i elektrisch nur dann miteinander verbunden, wenn die Signalverarbeitungseinrichtung 80 mit dem ersten Verbinder 70i verbunden ist. Eine elektrische Verbindung des Signalkanals 90i wird somit erst hergestellt, wenn die Signalverarbeitungseinrichtung 80 mit dem ersten Verbinder 70i elektrisch verbunden ist. Ein vom als Sensor fungierenden Feldgerät 30 kann dann über den Signalleitungsabschnitt 91 ₁ , den elektrischen Widerstand 130i der Signalverarbeitungseinrichtung 80 zugeführt, von dieser entsprechend verarbeitet und dann weiter über den zweiten Signalleitungsabschnitt 92i, die manuell betätigbare Sicherungseinrichtung 120i, über den dritten Signalleitungsabschnitt 93i und über die zweite Anschlusseinrichtung 6O ₁ der SPS 20 zur weiteren Verarbeitung zugeführt.

Die Schnittstellenanordnung 10 sorgt dafür, dass die an die ersten Anschlusseinrichtungen 50i bis 50 _n angeschlossenen Feldgeräte korrekt den entsprechenden Ein- oder Ausgängen der Steuerungseinrichtung 20 zugeordnet werden können. Je nach Implementierung können beispielsweise über den Signalkanal 90i analoge Eingangssignale des Sensors 30 der Signalverarbeitungseinrichtung 80 zugeführt, dort in digitale Signale umgewandelt und über die Anschlusseinrichtung 6O ₁ einem digitalen Eingang der Steuerungseinrichtung 20 zugeführt werden. In ähnlicher Weise können je nach Implementierung beispielsweise über den Signalkanal 90 _n analoge Ausgangssignale der Steuerungseinrichtung 20 über die zweite Anschlusseinrichtung 60 _n , eine Signalverarbeitungseinrichtung, die elektrisch mit dem Verbinder 70 _n verbunden ist, und über die erste Anschlusseinrichtung 50 _n einem nicht dargestellten, einen analogen Eingang aufweisenden Aktor zugeführt werden.

Angemerkt sei noch, dass die Schnittstellen 100i bis 100 _n jeweils als elektrische Steck oder Buchsenverbinder ausgebildet sein können.

In den Figuren 3 und 4 ist eine alternative Schnittstellenanordnung 11 dargestellt, die dazu ausgebildet ist, mehrere Feldgeräte mit wenigstens einer Steuerungseinrichtung zu verbinden, wobei Signale von und zu den Feldgeräten je nach Implementierung umsortiert, verarbeitet und/oder umgewandelt werden.

Ein Unterschied zur Schnittstellenanordnung 10 besteht darin, dass die Schnittstellenanordnung 11 mehrere Trägerplatten aufweist, die einen flexibleren Aufbau und somit und eine leichtere Anpassung an unterschiedliche Einsatzgebiete und Anwendungsfälle ermöglichen. Hierzu sind Schnittstellen 180i bis 180 _n zum Anschließen von Überspannungsschutzmodulen an wenigstens einer ersten Trägerplatte 150 und elektrische Verbinder 290i bis 290 _n zum Anschließen von Signalverarbeitungseinrichtungen an einer zweiten Trägerplatte 160 angeordnet. Zunächst wird Figur 3 betrachtet. Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die alternative Schnittstellenanordnung 11 ohne Überspannungsschutzmodule und ohne aufgesteckte Signalverarbeitungseinrichtungen, die jedoch in Figur 4 dargestellt sind.

Die Schnittstellenanordnung 11 weist wenigstens die eine erste Trägerplatte 150 auf, die wiederum mehrere erste Signalkanäle, beispielsweise acht Signalkanäle 270i bis 270s, aufweist. Im vorliegenden Beispiel weist die Schnittstellenanordnung 11 zwei erste Trägerplatten, nämlich die Trägerplatte 150 und eine weitere Trägerplatte eine 151 auf, die wiederum mehrere Signalkanäle, beispielsweise ebenfalls acht Signalkanäle 270g bis 270 _n aufweist. Somit verfügt die Schnittstellenanordnung 11 über 16 Signalkanäle.

Da die beiden Trägerplatten 150 und 151 im Wesentlichen gleich ausgebildet sein können, wird nachfolgend lediglich der Aufbau der Trägerplatte 150 näher erläutert.

Jeder der Signalkanäle 270i bis 270s weist vorzugsweise in der Nähe eines ersten Randes der Trägerplatte 150 eine erste Anschlusseinrichtung und am gegenüberliegenden Rand der Trägerplatte 150 eine zweite Anschlusseinrichtung auf. Mit anderen Worten: der Signalkanal 270i weist die erste Anschlusseinrichtung 190i und die zweite Anschlusseinrichtung 220i auf, während der achte Signalkanal 270s eine erste Anschlusseinrichtung 190s und eine zweite Anschlusseinrichtung 220s aufweist. Die ersten Anschlusseinrichtungen 190i bis 190s sind jeweils zum Anschließen eines Feldgerätes ausgebildet. Bei dem Feldgerät kann es sich um einen Aktor oder einen Sensor mit analogem oder digitalem Ausgang handeln. Die zweiten Anschlusseinrichtungen 220i bis 220s sind derart ausgebildet, dass sie mit dritten Anschlusseinrichtungen 230i bis 230s der zweiten Trägerplatte 160 elektrisch verbunden werden können. Bei der in Figur 3 beispielhaft gezeigten Schnittstellenanordnung 11 sind die dritten Anschlusseinrichtungen 230i bis 230 _n durch die beiden Trägerplatten 150 und 151 verdeckt; sie sind allerdings in Figur 4 zu sehen. Bereits an dieser Stelle sei angemerkt, dass die beiden ersten Trägerplatten 150 und 151 und die Trägerplatte 160 alternativ jeweils an ihrer Stirnseite verbunden werden können, wobei dann die zweiten Anschlusseinrichtungen 220i bis 220 _n beispielsweise am äußersten Rand oder an der Stirnseite der Trägerplatten 150 und 151 angeordnet sind, während die dritten Anschlusseinrichtungen 230i bis 230 _n an der äußerst linken Seite der Trägerplatte 150 oder an deren Stirnseite angeordnet sein können.

Jeder der Signalkanäle 270i bis 270 _n weist eine elektrische Schnittstelle 180i bis 180 _n auf, wobei jede elektrische Schnittstelle zum lösbaren Anschließen jeweils eines Überspannungsmoduls ausgebildet ist. Die Schnittstellen 180i bis 180s können wiederum jeweils als Steck- oder Buchsenverbinder ausgebildet ein.

Die elektrischen Schnittstellen 180i bis 180s sind zwischen der ersten Anschlusseinrichtung und der zweiten Anschlusseinrichtung des jeweiligen Signalkanals angeordnet. So ist beispielsweise die elektrische Schnittstelle 180i zwischen der ersten Anschlusseinrichtung 190i und der zweiten Anschlusseinrichtung 220i angeordnet. Jede elektrische Schnittstelle ist mit einem elektrischen Widerstand verbunden. So ist die elektrische Schnittstelle 180i mit einem elektrischen Wderstand 210i verbunden, während die elektrische Schnittstelle 180s mit einem elektrischen Widerstand 110s verbunden ist. Ferner weist die erste T rägerplatte 150 eine Überspannung-Ableitungseinrichtung 200 auf, die zumindest teilweise an und/oder in der ersten Trägerblatt 150 angeordnet und zum ableiten auftretender Überspannungen und/oder Überströme ausgebildet ist. In ähnlicher Weise weist die weitere erste Trägerblatt 151 eine Überspannung-Ableitungseinrichtung 202 auf, die elektrisch mit den Schnittstellen 270g bis 270 _n verbunden ist.

Bei einer beispielhaften Ausgestaltung weist jeder erste Signalkanal 270i bis 270s der Trägerplatte 150 wenigstens einen ersten Signalleitungsabschnitt 271 bis 271s auf, der sich von der ersten Anschlusseinrichtung des jeweiligen ersten Signalkanals zur zweiten Anschlusseinrichtung erstreckt. Mit anderen Worten: der Signalleitungsabschnitt 271 des ersten Signalkanals 270i erstreckt sich von der ersten Anschlusseinrichtung 190i bis zur zweiten Anschlusseinrichtung 220i.

Wie in Figur 3 zu sehen, sind die elektrischen Wderstände 210i bis 210s in den jeweiligen Signalleitungsabschnitt 271 bzw. 271s geschaltet bzw. jeweils mit zwei elektrischen Kontakten 211i-211sund 212i-212s der jeweiligen Schnittstelle 180i-180s verbunden. Weiterhin ist in Figur 3 beispielhaft gezeigt, dass die Überspannung- Ableitungseinrichtung 200 einen elektrischen Leiter aufweist, der rechtwinklig zu den ersten Signalleitungsabschnitten 271 bis 271s verläuft. Mit anderen Worten: der elektrische Leiter der Überspannungs-Ableitungseinrichtung 200 ist an einer gedachten Linie ausgerichtet, die parallel zur y-Achse angeordnet ist, während die Signalleitungsabschnitte 271 bis 271s parallel zur x-Achse des in Figur 3 gezeigten Koordinatensystems verlaufen. An der ersten Trägerplatte 150 kann ein Massenanschluss 201 angeordnet sein, der mit dem elektrischen Leiter der Überspannung-Ableitungseinrichtung 200 verbunden ist. In ähnlicherWeise kann an der weiteren ersten Trägerplatte 151 ein weiterer Massenanschluss 203 angeordnet sein, der mit dem elektrischen Leiter einer Überspannung-Ableitungseinrichtung 202 elektrisch verbunden ist.

Die Trägerplatte 151 weist die übrigen Signalkanäle 270g bis 270 _n auf, die wie zuvor erwähnt, im Wesentlichen identisch zu den Signalkanälen 270i bis 270s aufgebaut sein kann, die zuvor beschrieben worden sind. Wie Figur 3 zeigt, sind insbesondere die ersten Anschlusseinrichtungen 190i bis 190 _n , die Schnittstellen 180i bis 180 _n und die zweiten Anschlusseirichtungen 220i bis 220 _n jeweils auf einer gedachten Linie angeordnet, die parallel zur y-Achse des in Figur 3 gezeigten Koordinatensystems verlaufen.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass die beiden ersten Trägerplatten 150 und 151 sowie die zweite Trägerplatte 160 dazu ausgebildet sein können, elektrisch und mechanisch miteinander gekoppelt werden zu können. Hierzu können die Trägerplatten entsprechende Rastelemente aufweisen, die eine mechanische Fixierung und Halterung der Trägerplatten miteinander ermöglichen.

Die zweite Trägerplatte 160 weist mehrere zweite Signalkanäle 280i bis 280 _n auf, die wiederum jeweils eine der dritten Anschlusseinrichtungen und jeweils eine vierte Anschlusseinrichtung aufweisen und im gekoppelten Zustand zu den ersten Signalkanälen 270i bis 270 _n fluchtend angeordnet sind. So weist beispielsweise der zweite Signalkanal 280i die dritte Anschlusseinrichtung 230i und die vierte Anschlusseinrichtung 250i auf. Wie bereits erwähnt sind die dritten Anschlusseinrichtungen 230i bis 230 _n dazu vorgesehen, elektrisch mit den zweiten Schnittstellen 220i bis 220 _n der beiden ersten Trägerplatten 150 und 151 verbunden zu werden. An die vierten Anschlusseinrichtungen 250i bis 250 _n kann wenigstens eine Steuerungseinrichtung an die Trägerplatte 160 angeschlossen werden. Angemerkt sei noch, dass sowohl die Signalkanäle 270i bis 270 _n als auch die Signalkanäle 280i bis 280 _n im Wesentlichen parallel, d. h. parallel zur x-Achse des in Figur 3 gezeigten Koordinatensystems nebeneinander verlaufen.

Wie Figur 3 zeigt, sind im montierten Zustand die zweiten Anschlusseinrichtungen 220i bis 220s der ersten Trägerplatte 150 mit den entsprechenden dritten Anschlusseinrichtungen, von denen lediglich in Figur 4 die Anschlusseinrichtung 230i dargestellt ist, verbunden, während die zweiten Anschlusseinrichtungen 220g bis 220 _n der ersten Trägerplatte 151 mit den entsprechenden dritten Anschlusseinrichtungen auf der Trägerplatte 160 elektrisch verbunden sind.

Weiterhin ist zwischen der dritten und vierten Anschlusseinrichtung jedes zweiten Signalkanals 280i bis 280 _n ein elektrischer Verbinder 290i bis 290 _n angeordnet. So ist beispielsweise zwischen der dritten Anschlusseinrichtung 230i und der vierten Anschlusseinrichtung 250i des Signalkanals 280i der Verbinder 290i angeordnet. Die Verbinder 290i bis 290 _n können jeweils als Stecker oder Buchsen realisiert und zum elektrischen und mechanischen Verbinden mit einem zweiten, komplementär ausgebildeten Verbinder einer Signalverarbeitungseinrichtung ausgebildet sein. Ein entsprechend komplementär ausgebildeten Verbinder 241 ist hinsichtlich einer Signalverarbeitungseinrichtung 240 in Figur 4 gezeigt.

Jeder zweite Signalkanal 280i bis 280 _n kann einen ersten Signalleitungsabschnitt, der sich von der ersten Anschlusseinrichtung des jeweiligen Signalkanals zu einem ersten elektrischen Kontakt des jeweiligen Verbinders erstreckt, und wenigstens einen zweiten Signalleitungsabschnitt aufweisen, der sich von einem zweiten elektrischen Kontakt des jeweiligen elektrischen Verbinders mittelbar über eine Sicherungseinrichtung 260i-260 _n oder unmittelbar zur jeweiligen vierten Anschlusseinrichtung erstreckt. Bezugnehmend auf den zweiten Signalkanal 280i erstreckt sich dessen erster Signalleitungsabschnitt 281 von der dritten Anschlusseinrichtung 230i zum ersten elektrischen Kontakt 291 des elektrischen Verbinders 290i, während der zweite elektrischen Kontakt 292i des elektrischen Verbinders 290i über einen Signalleitungsabschnitt 282 ₂ , die Sicherungseinrichtung 260i und einen weiteren Signalleitungsabschnitt 283i mit der vierten Anschlusseinrichtung 250i verbunden ist. Die weiteren Signalkanäle 28O ₂ bis 280 _n sind, wie in Figur 3 zu sehen, im Wesentlichen identisch zum Signalkanal 280i ausgebildet. Mit anderen Worten: Jeder elektrische Verbinder 290i-290 _n ist vorzugsweise über jeweils eine der manuell betätigbaren Sicherungseinrichtungen 260i bis 260 _n mit der jeweiligen vierten Anschlusseinrichtung 250i-250 _n verbunden.

Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht der in Figur 3 gezeigten Schnittstellenanordnung 11 entlang der Signalkanäle 270i und 280i, wobei die erste Trägerplatte 150 und die zweite Trägerplatte 160 im getrennten Zustand dargestellt sind.

Figur 4 zeigt im Querschnitt die Trägerplatte 150 mit der ersten Anschlusseinrichtung 190i, die als Anschlusskontakt auf der Oberseite der Trägerplatte 150 angebracht ist. Ebenfalls dargestellt ist die zweite Anschlusseinrichtung 271 ₁ , die beispielsweise an der Unterseite der Trägerplatte 150 angeordnet ist. Die Anschlusseinrichtung 190i ist über den Signalleitungsabschnitt 271 ₁ mit der Anschlusseinrichtung 220i verbunden, wobei der Signalleitungsabschnitt 271 ₁ vorzugsweise in der Trägerplatte 150 verläuft.

In den Signalleitungsabschnitt 271 ₁ ist der elektrische Widerstand 210 ₁ über seine Anschlusskontakte 211 ₁ und 212i geschaltet, die wiederum elektrisch mit den Kontakten 181 ₁ und 182i der Schnittstelle I8O ₁ , die an Oberseite der Trägerplatte 150 angeordnet ist, verbunden sein können.

Wie in Figur 4 weiter zu sehen, ist der Signalleitungsabschnitt 271 ₁ mit dem elektrischen Leiter der Überspannungs-Ableitungseinrichtung 200 verbunden, der wiederum mit dem Massenanschluss 201 verbunden ist. Der Massenanschluss 201 kann beispielsweise mit Erde oder einer Hutschiene elektrisch verbunden werden, um durch Überspannung verursachte Überströme ableiten zu können.

In Figur 4 ist ferner ein Überspannungsschutzmodul 170 dargestellt, welches als Steckmodul ausgebildet sein kann. Die Schnittstelle I8O ₁ ist vorzugsweise zur Aufnahme von Steckmodulen ausgebildet. Durch Überspannungen verursachte Ströme werden im Wesentlichen durch das Überspannungsschutzmodul 170 geführt, was durch die gestrichelte Linie im Überspannungsschutzmodul 170 angedeutet ist. Weiterhin zeigt Figur 4 einen Querschnitt durch die zweite Trägerplatte 160, und zwar entlang des Signalkanals 280i.

Auf der Oberseite der Trägerplatte 160 sind der dritte Anschlusseinrichtung 230i und vierte Anschlusseinrichtung 250i angeordnet. Der erste Signalleitungsabschnitt 281 verläuft vorzugsweise innerhalb der Trägerplatte 160 und verbindet die dritte Anschlusseinrichtung 230i mit dem Kontakt 291 des elektrischen Verbinders 290i. Der zweite Signalleitungsabschnitt 282 verläuft vorzugsweise abschnittsweise innerhalb des Trägers 160 und abschnittsweise auf dem Träger 160 und verbindet den Kontakt 292i des elektrischen Verbinders 290i mit einem ersten Kontakt der manuell betätigbaren Sicherungseinrichtung 260i. Der dritte Signalleitungsabschnitt 283i verläuft vorzugsweise abschnittsweise innerhalb des Trägers 160 und abschnittsweise auf dem Träger 160 und verbindet einen zweiten Kontakt der manuell betätigbaren Sicherungseinrichtung 260i mit der Anschlusseinrichtung 250i.

Weiterhin zeigt Figur 4 die mit dem Verbinder 290i elektrisch und mechanisch verbundene Signalverarbeitungseinrichtung 240, die einen zum Verbinder 290i komplementären elektrischen Verbinder 241 aufweist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Signalleitungsabschnitt 281 erst dann elektrisch mit dem Signalleitungsabschnitt 282i verbunden, wenn die Signalverarbeitungseinrichtung 240 mit dem an der Trägerplatte 160 montierten Verbinder 290i elektrisch verbunden ist. Dieser Zustand ist symbolisch durch die gestrichelte Linie 242 dargestellt. Mit anderen Worten: Erst im montierten Zustand können Feldsignale von einem an der Anschlusseinrichtung 190i angeschlossenen Feldgerät zur vierten Anschlusseinrichtung 250i gelangen, wobei in der Signalverarbeitungseinrichtung 240 eine vorgegebene Signalverarbeitung und/oder Signalumformung vorgenommen wird.