工业自动化系统的控制器和模块化控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于工业自动化系统的控制器，其具有带外壳的主模块，可以通过底座安装在DIN导轨上，并且具有至少两个布置在所述外壳中的印刷电路板，这些印刷电路板其中之一为背板总线印刷电路板且一个为主印刷电路板，其中主印刷电路板分配有用于冷却部件的散热器且其中背板总线印刷电路板提供背板总线。本发明还涉及具有这种主模块的模块化控制系统。

背景技术

在工业自动化系统中，控制器用于激活执行器以及经由传感器输入测量数据，控制器也称为SPS(Speicher Programmierbare Steuerung，可编程存储器控制器)、PLC(可编程逻辑控制器)或PAC(可编程自动化控制器)。通常，执行器的激活或传感器的输出经由现场设备发生，这些现场设备经由一个或多个现场总线连接至控制器。除其他外，现场设备中还包括输入和输出模块，也称为I/O模块，其提供模拟和/或数字输入或输出通道。在这种情况下，通常不是每个单独的现场设备都直接连接到现场总线，而是通过所谓的现场总线耦合器(远程I/O)，现场总线耦合器一方面构成现场总线和子总线之间的接口，通过该接口可以连接多个现场设备。在每种情况下，传感器和执行器还可以配备专用的现场总线端子，用于连接到现场总线。

作为经由现场总线的传输的替代或补充，可以想到也可以以类似的方式将现场设备直接连接到控制器，例如在现场总线耦合器的情况下，由此提供子总线，可以与现场总线耦合器相媲美。

通常，将控制器布置在分配给工业装置的开关柜中。为此，控制器具有通常的安装元件，例如DIN导轨插口。开关柜中的布置对控制器的几何方面的、机械方面的、热方面的和电气方面的布局施加了限制。控制器组件的可用空间，尤其是控制器端子的可用空间受到严格限制。此外，热负荷可能很高，因此在结构紧凑的情况下，必须实现部件的良好冷却。此外，对控制器的性能和/或可用接口的要求经常随时间变化，因此希望控制器能够灵活扩展。

从公开文件DE 10 2014 118 389 A1已知一种可形成为控制器的可扩展自动化设备，其中提供主要功能的主模块可以通过一个或多个连接模块扩展，以便能够使用各种现场总线系统操作主模块。在成本方面，这里不利的是，在每种情况下都必须使用主模块和连接模块的组合以形成有功能的控制器。

发明内容

本发明的一个问题是提供一种控制器和一种模块化控制系统，其能够在具有紧凑结构的同时实现对电子部件的良好冷却，其在可用的印刷电路板表面积和连接可能性方面很灵活并且具有紧凑的结构。

该问题通过具有各个独立权利要求的特征的控制器和控制系统得到解决。

根据本发明的控制器用于开头所述类型的工业自动化系统，其特征在于，散热器布置在壳体中、附接到基座并且支撑至少其中一个印刷电路板。因此，散热器用作控制器的中心元件，其支撑主模块的至少其中一个、优选地其中几个印刷电路板，即这些印刷电路板附接至散热器。通过这种方式，外壳中的可用空间得到了最佳利用，从而可以产生具有高部件密度的紧凑型主模块。此外，简化了主模块的组装，因为具有附接到散热器的印刷电路板的中央组件可以预先安装，然后作为一个整体插入到基座中并与其连接。

在控制器的有利配置中，散热器具有基本上为平行六面体的轮廓，且具有两个相互垂直的外表面，平行于主印刷电路板和背板总线印刷电路板。通过这种方式，位于基座中的背板总线印刷电路板和与之垂直的主印刷电路板可以经由散热器以紧凑的方式相互连接。主印刷电路板和背板总线印刷电路板二者优选地都连接至散热器。

进一步优选地，散热器的至少一个外表面形成为散热表面，主印刷电路板的部件与之热接触。在这种情况下，散热表面可以以阶梯方式形成，并且可以在不同的高度上有平台，以便同等有效地接触主印刷电路板上处于不同高度的结构元件。

在控制器的进一步有利的配置中，散热器具有至少一个安装脚，该安装脚伸入基座并连接在那里。因此，基座上的可用空间可以用来安装散热器，且尽可能多的可用空间保留在位于基座上方的区域中，用于印刷电路板。此外，垂直的主印刷电路板也可以平行于散热器的散热表面装至基座中。以此方式，在主印刷电路板上产生额外的设备空间，而不会增大主模块的安装高度，即高出DIN导轨的高度。主印刷电路板突出至基座中的部分也可以经由布置在基座中的接触弹簧与DIN导轨进行接地接触。

为了使主模块的安装迅速而不复杂，包括散热器和印刷电路板的组件只与基座上的至少一个安装脚相连。

在控制器的进一步有利的配置中，散热器具有内部散热翅片，通过这些翅片形成散热通道。因此，散热器具有较大的外表面，可用作散热表面，并与需要散热的部件热接触，实现了散热器较高水平的散热性能。内部散热翅片优选地垂直于主印刷电路板，以便最佳地消散从那里吸入的热量。

在控制器的进一步有利的配置中，散热器具有外部散热翅片，在其旁边布置至少一个附加印刷电路板。利用所述至少一个附加印刷电路板，外部散热翅片之间的中间空间可以得到最佳利用，以便为部件创造进一步的安装空间。外部散热翅片优选地与主印刷电路板平行。优选地，至少其中一个外部散热翅片在纵向上比散热器的其他部分短，以便为主印刷电路板和附加印刷电路板之间的电气连接创造空间。

在这种情况下，主模块可以形成为使得它可以作为所谓的单片机控制器自主运行。它也可以经由现场总线连接至现场设备，且特别是还连接至输出站(远程I/O)，所述输出站具有现场总线耦合器和输入和/或输出模块(I/O模块)。还可以想到，除了控制功能外，主模块本身作为现场总线耦合器，并且对于I/O模块还有可能直接连接。最后，I/O模块也可以直接包含在主模块中，或者在主模块的情况下可以提供用于I/O模块的插入位置。

此外，可以可选地在主模块上提供用于扩展模块的连接可能性，这样控制器就可以作为模块化的控制系统来操作。可以对控制系统的功能范围进行补充，例如，利用安全控制模块、伺服驱动模块、用于制造测量和测试技术的快速和高度精度的I/O和摄像模块、存储器模块/数据记录器、乘法器/开关、媒体转换器、中继器、网关和具有嗅探和分析(预测分析)功能的路由器。

对于与横向可堆叠的扩展模块的连接，主模块在一种配置中可以具有与背板总线印刷电路板耦合的插头连接器。

根据本发明的控制系统包括具有主模块的上述类型的控制器，并且由至少一个堆叠的扩展模块扩展，其中所述主模块经由背板总线印刷电路板与所述至少一个扩展模块相连。结合控制器描述的优点出现在另外可灵活扩展的系统中。

附图说明

下面参照附图利用示例性实施例更详细地描述根据本发明的控制器和根据本发明的控制系统。在附图中：

图1示出了控制系统的等轴测示意图；

图2a-2c示出了控制系统的另一示例性实施例的各种视图；

图3a、3b示出了控制器的主模块的示例性实施例的两个不同的等轴测视图；

图4a-4c示出了根据图3a、3b的主模块装配有壳体罩的各种视图；

图5a-5d示出了控制器的主模块的另一示例性实施例的各种视图，所示没有壳体罩且部分没有基座；

图6a-6c示出了装配有壳体罩的图5a至5d的主模块；

图7a-7e示出了控制器的主模块的另一示例性实施例的各种视图，所示没有壳体罩且没有基座；

图8a、8b示出了装配有基座或基座和壳体罩的图7a至7e的主模块；

图9a示出了控制器的主模块的另一示例性实施例的等轴测视图，所示没有壳体罩且没有基座；

图9b、9c分别示出了控制器的主模块的另一示例性实施例的等轴测视图，所示没有壳体罩；

图10a、10b示出了用于控制系统的扩展模块的第一示例性实施例的两个不同的等轴测视图；

图11a、11b示出了用于控制系统的扩展模块的第二示例性实施例的两个不同的等轴测视图；

图12a、10b示出了用于控制系统的扩展模块的第三示例性实施例的两个不同的等轴测视图；

图13a-13c示出了处于各种连接配置的控制器的主要模块的示意性平面图。

具体实施方式

图1示出了控制系统的第一示例性实施例的等轴测示意图。控制系统包括主模块1和在该示例中的扩展模块2。

在本申请的框架内，所有图中相同的附图标记表示相同或相同作用的元件。在扩展模块2的情况下，部件的附图标记带有撇号以更好地区分。

图1中的控制系统用于安装在开关柜中。通常的安装方向为使得图1中不可见的下侧垂直安装在开关柜中。该侧在下文中也将被称为安装侧。因此，图1中位于顶部的一侧平行于“安装侧”定向，并且在开关柜安装的情况下同样垂直地延伸。它面向操作者或用户并且在下文中将被称为“前侧”。在典型的开关柜安装的情况下，面向观察者的一侧(在图1中可见)是水平定向的，在下文中将被称为“下侧”。背离观察者的一侧，在图1中不可见，在开关柜安装的情况下同样水平定向，将被称为“上侧”。

图1中连接到主模块1左侧的是扩展模块2，为了更好地展示，将其与主模块1分开。在安装在开关柜中的情况下，主模块1或扩展模块2的该左侧也是左侧，并且在下文中也将如此称呼。此处未示出的输入/输出模块3也可以连接到主模块1的右侧，在开关柜安装的情况下，该右侧也是主模块1的右侧，下文中也将如此称呼。

主模块1具有基座10，一壳体罩60装配在基座10上。如该示例性实施例中所示，基座10优选地由多个部件组成，在本例中为相互平行定向的三个锁定支撑件11，它们相互之间通过间隔元件16彼此间隔开。锁定支撑件11用于将主模块1附接到开关柜的DIN导轨上，它们可以锁定到该导轨上。

在主模块1的上侧，在每个锁定支撑件11处，布置有释放杆13，其在致动时释放锁定支撑件11，从而可以将主模块1从DIN导轨移除。设置在主模块1右侧的锁定支撑件11具有突出的锁定钩14，上述输入/输出模块3可以通过锁定钩14锁定在主模块1上。输入/输出模块3本身配备有类似的锁定支撑件11，以便它们可以装配到DIN导轨上并且可以通过推动它们将其锁定到主模块1上。

主模块1的右锁定支撑件11另外支撑各种总线触点15，通过这些总线触点15可以将电源和数据传输到装配的输入/输出模块3。主模块1右侧的机械配置以及总线触点15的电气和机械配置对应于系统相同的现场总线耦合器的配置，从而为该系统相同的现场总线耦合器构造的输入/输出模块3可以在这里直接连接到控制系统的主模块1。这使得可以直接使用输入/输出模块3，而无需插入现场总线和现场总线耦合器。

主模块1的右侧配置为与输入/输出模块3相同的形状因子。它具有电源端子31位于其中的部分。在这种情况下，电源端子31形成为具有印刷电路板边缘连接器的插入式元件，该插入式元件可以插入到布置在下方的印刷电路板上(例如参见图2a或3a)。插入式元件可以提供各种所需的触点类型作为电源端子31，例如推入式触点、螺钉触点或插头连接器。为了能够更换电源端子31的插入式元件，该区域中的壳体罩60形成为可折叠的铰接条62。该系统和该形状因子优选地以与在输入/输出模块3中能够装配的相当的方式实施。

在其较宽的左侧部分，主模块1的安装空间更大，且相应地，壳体罩60由向上突出铰接条62的主盖61形成。在下侧和上侧，优选地形成通风出口63，对流气流通过该通风出口从底部向上引导通过主模块1。在极端热的环境条件的情况下，一风扇可以装配在主盖61的下侧或上侧，风扇穿过主模块1抽取强制气流以更好地冷却。在更恶劣的环境条件下，可以额外提供过滤元件，从而最大限度地减少灰尘通过通风出口63进入。

在主模块1的所示示例性实施例中，端子30设置在下侧，而主模块1的前侧具有开关和信号元件40，例如状态指示器、开关或按钮。天线端子33同样布置在前侧。此外，具有用于例如(微型)SD存储卡的插槽的存储卡端子34布置在前侧。主模块1的内部结构的细节在以下附图中解释。

扩展模块2可以插在主模块1的左侧，其具有基本类似的结构。扩展模块2还包括基部10'，其具有锁定支撑件11'，锁定支撑件11'通过间隔元件16'彼此间隔开。锁定钩14'用于锁定连接至主模块1。

在图1中，扩展模块2的壳体罩60'仅由虚线轮廓表示并且以其他方式透明地示出，使得内部结构可见。在扩展模块2中，印刷电路板20'垂直布置，其在图1中在其上端支撑端子30'。相应地，可以从扩展模块2的前侧接入。在扩展模块2的右侧，设有总线触点15'，在所示的示例性实施例中为印刷电路板边缘连接器的形式。主模块1和扩展模块2经由总线触点15'相互连接。可选地，多个、特别是两个印刷电路板20可以在补充印刷电路板模块2中彼此平行地布置，以便增加装配空间和/或通过在两个印刷电路板20上的端子的设备变型廉价地增大扩展模块2的物品差异。扩展模块2的结构也将在以下附图中更详细地说明。

控制系统的另一个示例性实施例在图2a和2c中以各种视图示出。图2a和2b分别示出了从两个不同视角的示意性等轴测视图，而图2c再现了控制系统的一侧的平面图。在图2a至2c中，壳体罩60、60'被移除，以便观察控制系统的内部结构。

在图2a至2c中所示的控制系统的情况下，主模块1连接至两个扩展模块2。两个扩展模块2在主模块1的左侧依次插入，因此第一扩展模块2直接连接到主模块1，第二扩展模块2插入第一扩展模块2。这是可行的，因为扩展模块2的总线触点15'被穿过，从而可以进行多个扩展模块2的堆叠。为此，每个扩展模块2的左侧与主模块1的左侧类似地形成。

在基本结构方面，主模块1和所示扩展模块2以与根据图1的第一示例性实施例类似的方式构造。关于散热器50的配置略有差别，在图2a至2c中的示例性实施例中，散热器50占据了主模块1的整个安装高度，而在图1的示例性实施例中，在散热器50上方还有自由空间，可以可选地以某种其他方式使用。

还有与总线触头15'的配置有关的另一差异，其在图2a至2c的示例性实施例中不是形成为印刷电路板边缘连接器。而是，在每种情况下分别提供插头连接器26和26'，它们相互插接并具有总线触点15'。为了实现多个扩展模块2的可堆叠性，图2a至2c中的扩展模块另外具有平行于安装侧或前侧定向的印刷电路板20'，该印刷电路板20'容纳用于总线触头15'的插头连接器并且经由另一插头连接器电连接至主(印刷电路板)20'，主(印刷电路板)20'垂直于所述另一插头连接器定向。

下文还将更详细地描述主模块1和扩展模块2的各种印刷电路板20和20'的功能。

控制器的主模块1的示例性实施例在图3a、3b和4a-4c中更详细地示出。图3a和3b示出了没有装配壳体罩60的主模块1，以便获得内部结构的视图。图4a至4c示出了装配有壳体罩60的主模块1的各种视图。图3a、4b和4a、4b为在每种情况下从不同视角的等轴测视图，而图4c为主模块1的前侧的平面图。

主模块1的基座10的配置对应于根据图1和图2a至2c的主模块1的基座10的配置。相关的描述将在此省略。

本主模块1具有多个印刷电路板20，下文将更详细地描述其布置和功能。

首先，背板总线印刷电路板21布置在基座10的基座框架18上，该背板总线印刷电路板21在基座框架18的整个表面上延伸。朝向右侧，背板总线印刷电路板21略高于基座框架18，直至印刷电路板支撑件17。印刷电路板支撑件17垂直支撑子印刷电路板22，该子印刷电路板22插入印刷电路板支撑件17并一直延伸到主模块1右侧的总线触点15。

与输入/输出模块3进行电源和数据连接的总线触点15相应地经由子印刷电路板22直接接触。子印刷电路板22垂直于背板总线印刷电路板21并经由直角插头连接器26与其连接。子印刷电路板22在其上端具有印刷电路板边缘连接器，电源端子31插接在该印刷电路板边缘连接器上，所述电源端子31布置在铰接条62中(参见图4a至4c)。

通过这些电源端子31为主模块1提供电源电压，一般为24V左右的直流电压。用于向主模块1和输入/输出模块3以及插入式扩展模块2提供电源的电子部件布置在子印刷电路板22上。原则上，在本申请的框架内，布置在印刷电路板20上的部件仅通过示例的方式示出。不言而喻，在所有印刷电路板20上未被图中所示的部件占据的空间可用于电气或电子部件。所有的印刷电路板20都可以在其一侧或(优选地)在其两侧配备。

背板总线印刷电路板21容纳用于主模块1和任何扩展模块2的背板总线。背板总线提供电源线和数据线。数据线形成至少一个标准化的和/或专有的数据总线。背板总线的线进一步延伸至插入式扩展模块2，例如经由总线触点15'。

特别是如图3a和3b所示，主印刷电路板23垂直地位于背板总线印刷电路板21上，大致在主模块1的中心，该主印刷电路板23容纳主模块1的基本功能元件、特别是一个或多个CPU(中央处理单元)、一个或多个FPGA(现场可编程门阵列)、诸如RAM(随机存取存储器)等的存储器模块、NVRAM(非易失性RAM)、RTC(实时时钟)以及用于接口端子32、用于天线端子33以及用于开关和信号元件40的接口驱动器。

这些接口端子32以及开关和信号元件40布置在主印刷电路板23的前侧(在图3a和3b中的上侧)区域。开关和信号元件40以及天线端子33可以布置在主印刷电路板23的边界上(例如参见图3a)，而各种接口端子32位于主印刷电路板23背离子印刷电路板22的一侧上。特别地，提供RJ-45端子作为接口端子32，或D-SUB端子，它们同样用作现场总线端子。此外，接口端子32可以形成为SFP(小形状因子可插拔)网络端子、USB端子、显示端子或BL/SL端子。天线端子33例如可以形成为SMA高频端子。

散热器50位于子印刷电路板22和主印刷电路板23之间。面向主印刷电路板23的散热表面51与主印刷电路板23的发热部件热接触，所述发热部件优选地布置在印刷电路板的面向散热器50的一侧。诸如CPU、FPGA等所有发热部件都可以通过散热器50进行冷却。

在所示的示例中(参见图2a至2c)，散热器50附接至安装圆顶19，安装圆顶19形成在基座10中。安装圆顶19可以穿过背板总线印刷电路板21中的孔，使得散热器直接连接至基座10。可选地，安装圆顶19可以终止于背板总线印刷电路板21的下方，螺钉可以穿过背板总线印刷电路板21，并且一间隔片可以插入散热器50中，从而将散热器50连同背板总线印刷电路板21附接至基座10。

在图3a和3b中所示的示例性实施例的情况下，(在图中)面向前侧的上散热通道52没有形成在散热器50的整个宽度上，从而在主印刷电路板23的后侧上产生一自由空间，在该自由空间中定位有平行于主印刷电路板23定向的小的附加印刷电路板25。这可以通过焊接销和/或插头连接器连接至主印刷电路板23，并且可以容纳附加的开关和信号元件40或者还有端子30。

在所示示例的情况下(参见图3a)，附加印刷电路板25提供用于容纳微型SD存储卡的存储卡端子34以及用于容纳和接触备用电池的电池端子35，所述备用电池例如用于为实时时钟(RTC)供电。

如图4a至4c所示，存储卡端子34和电池所在的区域可以由接触翻板64覆盖，以保护插入的存储卡或电池防止无意中掉出。在主盖61中，还可以布置显示器，或孔，通过该孔可以触及显示器。显示器可以配备有触摸功能并且可以形成开关和信号元件40。

在图3a、3b和4a至4c(以及图5a至5d、6a至6c、7a至7e、8a和8b中的示例中)的本示例性实施例中，接口端子32定位在前侧，在可选的配置中，接口端子32也可以全部或部分从主模块1的下侧触及，如在图1和2a至2c的示例性实施例中所实施那样。

在主模块1的左侧，可选的补充印刷电路板24可以平行于主印刷电路板23布置(例如，参见图2a至2c、3a、3b或者还有9a至9c)。例如，该补充印刷电路板24也可以具有接口驱动器和另外的接口端子32，它们能够在主模块1的前侧或下侧触及。以这样的方式就可以提供更大差异的接口。各个接口端子32以这样的方式定位在主印刷电路板23和补充印刷电路板24上，使得它们能够利用位于它们之间的安装空间而不会相互干涉。优选地，突出至该安装空间中的部件，且尤其是接口端子32，以带齿且相互接合的方式布置在主印刷电路板23和补充印刷电路板24上。因此，安装空间可以在各种设备变型中得到最佳利用。

补充印刷电路板24可以通过FPGA或GPIO(通用输入输出)模块另外用于提供特别快速的输入/输出通道，可选择地直接访问背板总线。通过这种方式，可以产生具有纳秒范围内切换时间的特定输入/输出通道。

在补充印刷电路板24的凹槽中，插头触点安装在背板总线印刷电路板21上，以便通过其总线触点15'将扩展模块2连接到主模块1。除了中继和分配背板总线的功能外，背板总线印刷电路板21可选地也可以用于容纳备用电容器，以平滑和支撑背板总线的供电线路。还可以想到设置实时时钟(RTC)的备用电池，布置在背板总线印刷电路板21的上侧或下侧上，该备用电池在所示示例性实施例中位于附加印刷电路板25上(参见图7e)。在壳体罩60或基座10中，在适当的位置，然后提供翻板或盖板，通过该翻板或盖板可以接触到备用电池并且可以更换。还可以提供一抽屉，备用电池插入其中，以便能够容易地更换备用电池。

控制系统的主模块1的另一个示例性实施例在图5a至5d和6a至6c中示出。图5a至5d示出了没有装配壳体罩60的主模块1，而图6a至6c则再现了装配壳体罩60的主模块1。

在该示例性实施例中，主模块1的基座10也如前面的示例性实施例那样构造，在此对其进行引用。在下文中，将基本上探讨与先前描述的示例性实施例相比的差异。

在此处所示的示例性实施例的情况下，除了使用的子印刷电路板22和背板总线印刷电路板21以及任何附加印刷电路板25之外，只提供一个主印刷电路板23，且没有补充印刷电路板24。

为了能够最佳地利用可用空间，主印刷电路板23布置在主模块1的左侧区域中。开关和信号元件40又沿着主印刷电路板23的上(基于图中的示意)边界的一部分定位。由于主印刷电路板23在主模块1中横向布置，从主印刷电路板23向侧面明显突出的接口端子32(再次特别是RJ-45和USB端子)布置到主模块1中的右侧，在主印刷电路板23上。在下方的区域中(同样是基于图中的示意)，散热器50靠近主印刷电路板23，以便能够将主印刷电路板的发热部件热连接到散热器50并且能够通过散热器50冷却它们。在散热器50的上部区域中，其被解锁以便能够为接口端子32和附加印刷电路板25提供空间。如果冷却需求低，则可以可选地免除散热器50位于接口端子32旁边的部分，从而又为所示的附加印刷电路板25提供更多空间或用于定向为平行于前侧的附加印刷电路板25的空间。

与先前的示例性实施例相比的进一步的差异涉及在背板总线印刷电路板21和主印刷电路板23之间的连接区域中的印刷电路板20的配置。

从图5b中可以清楚地看出，在主模块1的左侧，背板总线印刷电路板21依次通向插头触点，通过该插头触点可以将背板总线转移到可插拔扩展模块2。然而，背板总线印刷电路板21仅在主模块1的该插头触点的区域中在基座框架18的边缘。在上部和下部(基于开关柜中主模块1的安装方向)，背板总线印刷电路板21终止于主印刷电路板23的前方。结果，主印刷电路板23可以向下加长到基座10中，结果是有更多的设备区域可用。在这种情况下，连接到扩展模块2的插头连接器的区域是凹进的。在图5c中，主模块1与图5b中为相同的视角，然而基座10被移除以便能够示出主印刷电路板23的整个高度。该图还示出了散热器50具有形成安装脚57的部分，安装脚57同样突出至基座10中，用于安装。

除了用于将背板总线中继到扩展模块2的直通插头连接器之外，还设置有一直角连接器，这里未示出，用于将背板总线从主印刷电路板23传输到背板总线印刷电路板21。在替代配置中，两个插头连接器可以以这样的方式组合，即主印刷电路板23在前侧和后侧分别具有插头连接器，该插头连接器一方面与相应的配对插头连接器在背板总线印刷电路板21上相互作用并将背板总线中继至扩展模块2。插头连接器的这种布置也称为180°插头连接器。

以此方式能够实现的主印刷电路板23的更大表面积使得可以在一个印刷电路板上容纳基本功能，从而可以省略补充印刷电路板24。在壳体尺寸紧凑的情况下，为大多数需要的应用提供了足够的印刷电路板表面积。因此，这些图中所示的变型构成了控制系统的廉价版本。在主印刷电路板23上形成所有的基本部件还提供了一个优势，即高频脉冲信号是通过几个插头连接器传导的，产生了良好的信号流，并从而使用高脉冲频率。如果只需要少量的端子和低的物品差异，节省补充印刷电路板24对系统也有降低成本的作用。

与先前示出的示例性实施例相比，进一步的小差异在于将端子30以及开关和信号元件40分配至各种印刷电路板20。在本示例中，天线端子33设置在附加印刷电路板25上。当天线端子33和/或另外的接口端子32不包括在主模块1的基本设备中，而是可以随后通过改装附加印刷电路板25以适当方式添加时，这是有利的。

在该示例性实施例中，存储卡端子34也形成在主印刷电路板23上。对于主模块运行所必须的所有端子和功能模块都可以在主电路板23或背板总线印刷电路板21和子印刷电路板22上实现。例如，诸如天线端子33等可选特征然后可以通过附加印刷电路板改装。如结合前面的示例性实施例已经提到的，例如，用于系统的实时时钟的备用电池可以在背板总线印刷电路板21上找到空间。

在图7a至7e和8a和8b中的各种视图示出了控制器的主模块1的另一个示例性实施例。图7a至7e示出了没有壳体的主模块1。在图8a中，图7a至7e中所示的装置插入基座10中。最后，图8b中示出了装配有基座10和壳体上部60的完整的主模块1。图7a和7b为主模块1的等轴测斜视图，此处示出了没有装配基座10和壳体罩60，图7c示出了主模块1的平面图，图7d示出了侧视图以及图7e示出了主模块1的下侧的平面图，因此此处未示出从基座10的方向的视图。

关于基本结构，图7a至7e以及8a、8b所示的主模块1类似于结合前面的图所描述的主模块1。特别是，又示出多个印刷电路板20，具体位背板总线印刷电路板21、子印刷电路板22、主印刷电路板23和附加印刷电路板25。背板总线印刷电路板21和先前的示例性实施例一样，与DIN导轨平行，主模块1可以锁定在DIN导轨上。因此，如图8a所示，背板总线印刷电路板21也位于基座10上，而在本例中，基座10又具有3个锁定支撑件11，它们通过间隔元件16彼此间隔开。主印刷电路板23、子印刷电路板22和附加印刷电路板25垂直布置，与背板总线印刷电路板21相对。

如同先前所示的示例性实施例一样，散热器50布置在主模块1的中心，除了用于冷却主模块1的部件外，还用于保持其中几个印刷电路板20。散热器50因此构成了主模块1的中心和支持元件。它在垂直于DIN导轨的方向上，即在锁定支撑件11延伸的方向上，延伸至主模块1的整个范围。

在该方向上，散热通道52也由内部翅片53形成。在将主模块1安装在DIN导轨上时，散热通道52垂直延伸，使得冷却气流通过对流进入散热通道52。如有必要，如结合图1中的示例性实施例所述，例如，可以在壳体60的外部安装风扇，该风扇可以加强通过通风出口63和散热通道52的气流。

在散热器50的下部区域，即占据了大约一半或略高于一半的安装高度，内部散热翅片53形成为与印刷电路板21的背板平行。因此，它们从与主印刷电路板23平行的散热表面51散热。在该示例中，内部翅片53没有到达散热器50的对面壁那么远，以便在挤压压铸工艺中简化其制造。

布置在主印刷电路板23面向散热器50一侧的电子部件与该散热表面51热接触。在这种情况下，散热表面51可以以阶梯方式形成，并且可以在不同的高度上有平台，以便同等地接触主印刷电路板上处于不同高度的结构元件。

在散热器50的(图中的)上部区域中，原本为平行六面体轮廓的散热器50凹进，以便为接口端子32和/或开关和信号元件40提供空间，这些元件布置在主印刷电路板23上。在散热器50的剩余部分，外部散热翅片54的方向与主印刷电路板23平行。因此，它们也平行于附加印刷电路板25，其例如容纳用于无线通信的模块以及支撑天线端子33。要在附加印刷电路板25上冷却的元件可以连接至相邻的散热器54。在散热器50中的凹槽区域中设有连接槽55，该连接槽55用于连接印刷电路板25。

如在先前描述的示例性实施例中那样，在该示例中主印刷电路板23也安装在散热器50上。举例来说，在图7b中可以看到固定螺钉232，其穿过主印刷电路板23并拧入散热器50中的相应螺纹孔中。此外，背板总线印刷电路板21也螺纹连接到散热器50，散热器50为此具有连接孔56，例如可以在图7a中看到。背板总线印刷电路板21和主印刷电路板23，就像附加印刷电路板25一样，因此与散热器50一起形成本身具有电功能并且作为整体插入基座10进行安装的预安装组件。

为了在基座10中安装所述单元，散热器50具有安装脚57，其方式与图5a-5d以及6a-6c中的示例性实施例类似，利用该安装脚57，散热器50穿过背板总线印刷电路板21边缘处的凹槽伸入基座10的区域中。用于安装脚57的引导件优选地形成在基座10中，该引导件以形状配合的方式横向地接收插入的散热器50。特别是在图7b中可以清楚地看到，在所示的示例性实施例中，主印刷电路板23沿基座10的方向向下超出背板总线印刷电路板21的平面并且突出到基座中，就像安装脚57一样。以此方式，在主印刷电路板23上产生额外的设备空间，而不会增大主模块1的安装高度，即高出DIN导轨的高度。

在DIN导轨本身或基座10中的DIN导轨插口12的区域中存在凹槽231。图7e中的背板总线印刷电路板21的下侧视图示出了向下引导的安装脚57，分别都具有安装孔58，通过该安装孔58可以将插入的散热器50从下方拧到基座上。在该图像中，还可以看到背板总线印刷电路板21的结构元件211，其同样向下突出到基座10中且因此也使用其体积。此外，在图像中可以看到连接螺钉212，背板总线印刷电路板21通过连接螺钉拧到散热器50上。

图9a示出了控制器的主模块1的另一个示例性实施例。以与图8a类似的方式，再现了主模块1的等轴测斜视图，在该图中没有再现基座10和装配的壳体罩60。

从基本结构来看，图9a所示的示例性实施例对应于图7a-7e和8a、8b，特别是关于散热器50的安装。在该示例性实施例中，它也具有向下突出到基座10中的安装脚57。主印刷电路板23和背板总线印刷电路板21连接到散热器50，例如通过图9a中可见的连接螺钉212。

与前述示例性实施例的情况一样，在散热器50的情况下，在与背板总线印刷电路板21相邻的下部中平行于背板总线印刷电路板21形成内部散热翅片53，在远离背板总线印刷电路板21的散热器50的上部，外部散热翅片54垂直于背板总线印刷电路板21定向。

与先前描述的示例性实施例相比，散热器50在DIN导轨的方向上更宽。总共有四个与主印刷电路板23平行的外部散热翅片54，它们分布在散热器50的整个宽度上。在散热翅片54之间存在三个中间空间，在这些中间空间中分别具有附加印刷电路板25。为了安装这些附加印刷电路板25中的至少一些，在散热器50中又具有连接槽55，可灵活定位的连接螺钉可拧入其中。

为了能够在主印刷电路板23和附加印刷电路板25之间或附加印刷电路板25中的各个之间进行电连接，四个提到的外部翅片54中的三个不形成在散热器50的整个范围上，其中在外部翅片54之间定位有附加印刷电路板板25。具体地，图9a中提到的散热翅片54中的第一和第三散热翅片终止于散热器的不可见的后端部的前面。冷却翅片54中的第二个(同样从左边看)没有到达散热器50的在两侧的另一个轮廓。在主印刷电路板23和附加印刷电路板25之间或附加印刷电路板25之间进行的互连可以是各种各样的插头连接器。除了印刷电路板插头连接器之外，还可以提供线缆插头连接器，特别是用于传输高频信号。例如，图9a中的右侧附加印刷电路板25支持多个天线端子33，它们是按照SMA(Sub-Miniature-A)标准形成的。为这些天线端子33服务的电子部件也可以布置在相邻的附加印刷电路板上，例如，相邻的附加印刷电路板同样支撑天线端子33，高频信号通过微型高频插头和同轴线缆在两个印刷电路板之间进行交换。合适的微型高频插头连接器为，例如，UMTC(超微型电信连接器)连接器。对于同轴线缆，优选为具有在一毫米左右的直径的线缆。在补充印刷电路板24或背板总线印刷电路板21上定位为天线端子33服务的电子部件也是可行的。

图9a中的示例性实施例与先前描述的实施例相比的另一个不同之处为存在补充印刷电路板24，其补充了主印刷电路板23的功能。它与主印刷电路板23平行布置，并通过印刷电路板连接器与之连接，该印刷电路板连接器形成于背板总线印刷电路板21的平面上。例如，无线电和/或存储器模块241设置在补充印刷电路板24上，位于补充印刷电路板24与主印刷电路板23相对的一侧。因此，无线电和/或存储模块241在拆除壳体罩60(此处未显示)或打开壳体罩60的侧壁上适当设置的翻板后就可以接触到，以便能够进行补充或更换。

图9b以类似于图9a的方式示出了控制器的主模块1的另一个示例性实施例。主模块1以等轴测斜视图再现，在该图中也没有示出安装的壳体罩60，但与图9a不同的是，示出了基座10。

从基本结构来看，图9b中示出的示例性实施例与图9a中的实施例相对应，特别是在散热器50的安装方面。此处，散热器50也具有安装脚57，向下突出进入基座10。主板23和背板21与散热器50连接。因此，主板23的需要冷却的元件可以直接与散热器50的其中一个散热表面51相邻。为了优化主板23上的可用设备空间，也同样在安装脚57的区域插入基座10。这是以两个突出至基座10中的凸耳状部分的形式发生的，它们通过中央区域的凹槽彼此分开，与图7b中的示例的凹槽231类似。

与图9a中的示例不同，散热器50的尺寸是平行六面体的，没有图9a中的示例中向上突出的外部散热翅片54。就像在图9a的示例中，散热器50没有延伸到主印刷电路板23的整个高度，因此在这里，用于三个附加印刷电路板25的空间仍然在散热器50的上方(基于图9b所示)，这些附加印刷电路板25支撑端子30，例如接口端子32和/或天线端子33以及开关和信号元件40，与图9a中的示例类似。散热器具有连接槽55，用于固定至少其中一个附加印刷电路板25。

另外，与图9a中的示例一样，在远离散热器50的一侧，一补充印刷电路板24设置为与主印刷电路板23平行。补充印刷电路板24与主印刷电路板23的间距选择为比图9a中的示例更大，以便提供进一步的设备安装空间，特别是容纳端子30的安装空间。

在该示例中，接口端子32示意为特别是在补充印刷电路板24上的D-SUB端子32和主印刷电路板23上的RJ-45端子。为了能够最佳利用在主印刷电路板23和补充印刷电路板24之间的安装空间，突出到该安装空间的部件，特别是诸如此处示出的接口端子32等端子30，以使得它们彼此互锁的方式布置。在补充印刷电路板24的远离主印刷电路板的外侧，可以提供无线电和/或存储器模块241，如果需要则可以使用，以便提供附加功能或进一步的存储器空间。在这里示出的壳体罩60中，可以在适当的位置处提供可闭合的开口，例如翻板或可移除的盖，以便保证对无线电和/或存储器模块241的接触。

图9c以与图9b类似的方式示出了的控制器的另一示例性实施例。关于基本结构，参照关于前面附图的描述。图9c中的示例性实施例构成了图9a和9b中的示例的共生关系。如在图9a中的示例的情况下，散热器50也设置有外部散热翅片54。如在图9b中的示例的情况下，与图9a中的示例相比，主印刷电路板23和补充印刷电路板24之间的间隔加宽，以便为装备印刷电路板提供更大的安装空间，特别是用于容纳端子30。与图9b进行比较表明在图9c中使用了另外的接口端子32。可用于接口端子32的大空间使得能够廉价地生产客户所希望的高物品差异，能够以灵活的方式布置许多接口端子32。

用于控制系统的扩展模块2的三个示例的不同方向的等轴测视图分别在图10a和10b、11a和11b以及12a、12b示出。图10a和10b中示出的第一示例也在图1中的控制系统中示出。图11a和11b中再现的扩展模块2的第二示例用于图2a至2c的示例中。

在图10a和10b中的第一示例的情况下，提供有垂直布置的主印刷电路板23'，其具有在其上部(图中所示)边界(即面向前侧的边界)的端子30'，特别是接口端子32'。

在与基座10相邻的主印刷电路板23'的一部分中，布置有所谓的180°插头连接器，其为主印刷电路板23'的两侧提供插头触点。在该插头连接器中，背板总线印刷电路板21'朝向右侧插入，到达在图中透明地示出的壳体罩60'中的切口。当扩展模块2插入主模块1上时，该背板总线印刷电路板21'接触主模块1中的相应的插头连接器。同时，在扩展模块2的左侧提供用于接触其他扩展模块2的类似的插头连接器。

图11a和11b中示出的示例与第一个的不同之处在于，与主模块1的情况类似，设置有背板总线印刷电路板21'，该背板总线印刷电路板21'平行于安装侧或前侧，并且具有在扩展模块2的每个侧面上的插头连接器。主印刷电路板23'垂直地装配在背板总线印刷电路板21'上，并且通过另一个插头连接器与其电连接。在这种情况下，主印刷电路板23'的一部分突出到基座10中，结果是，可以通过布置在基座10中的接触弹簧进行例如与DIN导轨的接地接触。

图12a和12b示出的扩展模块2与先前描述的那些不同之处在于，除了主印刷电路板23'之外还提供有平行于主印刷电路板23'的补充印刷电路板24'，以便为配备部件提供额外的印刷电路板空间。在所示的示例中，补充印刷电路板24'布置于插头连接器26上方(基于图12a、12b的示意)并且还形成为没有主印刷电路板23'高。然而，在替代配置中，主印刷电路板23'和补充印刷电路板24'也可以形成为具有相同的安装高度。在这种情况下，接口端子和/或开关和信号元件40'也可以布置在补充印刷电路板24'上。在所示示例中，它们排他地安装在主印刷电路板23'上。类似于主模块1的主印刷电路板23和补充印刷电路板24的情况(例如，参见关于图9a至9c的描述)，具有齿形相互配合配件的补充印刷电路板24'也可以伴随扩展模块2，结果是可以廉价地提供客户所需要的高物品差异而具有与扩展模块2相同的基本结构。

扩展模块2通过附加接口或者还有应用模块扩展控制系统。应用模块可以包含功能或者还有接口组合。应用模块将特定应用领域的功能组合。直接将扩展模块2附接到主模块1的背板总线使得可以通过扩展模块2实现高数据速率交换。扩展模块2也可以被认为是“高速模块”，或者可以形成用于特别是短切换时间的输出模块。为了扩展控制系统的功能范围，扩展模块2还可以形成为存储器模块、中继器、相机模块、网关、乘法器、交换机或中继器、媒体转换器、数据记录器、用于数据分析的路由器，可能具有嗅探器和/或分析功能(例如预测分析)或用于提供安全功能。

图13a至13c分别示出了主模块1的前侧(仅在主盖61的区域中)的示意图。

具有端子30和开关和信号元件40的前侧的各种可能的配置示意性地示出，而不是在精确的几何位置。图13a至13c中的各种配置不同之处在于端子30或开关和信号元件40的类型，且特别是这些端子30和开关和信号元件40布置在前侧的密度。

图13a和13b中所示的示例性实施例是可实现的，例如，借助于主模块1的所有先前所示的示例性实施例的基本结构。图13c所示的具有非常高密度的端子30和开关和信号元件40的配置，优选地通过图3a和3b以及4a至4c以及9a至9c中的示例性实施例来实现，因为在这些示例性实施例中，除了主印刷电路板23之外，还可以使用补充印刷电路板24，特别是以便容纳另外的接口端子32。

附图标记

1 主模块

2 扩展模块

3 输入/输出模块

10 基座

11 锁定支撑件

12 DIN导轨插口

13 释放杆

14 锁定钩

15 总线触点

16 间隔元件

17 印刷电路板支撑件

18 基座框架

19 安装圆顶

20 印刷电路板

21 背板总线印刷电路板

211 结构元件

212 连接螺钉

22 子印刷电路板

221 印刷电路板边缘触点

23 主印刷电路板

231用于DIN导轨的凹槽

232 连接螺钉

24 补充印刷电路板

241无线电和/或储存器模块

25 附加印刷电路板

26 插头连接器

30 端子

31 电源端子

32 接口端子

33 天线端子

34 存储卡端子

35 电池端子

36 音频端子

40 开关和信号元件

50 散热器

51 散热表面

52 散热通道

53 内部散热翅片

54 外部散热翅片

55 连接槽

56 连接孔

57 安装脚

58 安装孔

60 壳体罩

61 主盖

62 铰接条

63 通风出口

64 接触翻板