CN100523523C - 用于控制射流阀的总线模块 - Google Patents

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Abstract

总线模块(15)具有一个电路布置，该电路布置对传输给数据总线(11)的数据电报的地址数据和有效数据进行分析，并且根据数据电报的有效数据致动一个由所述地址数据确定的射流阀(16)。为了尤其在致动液压阀(16)时将所述总线模块的电流负荷保持在很小的程度上，该电子线路布置在收到用于其中一个连接到该总线模块(15)上的射流阀(16)的一个接通指令形式的有效数据之后，首先在可预先设定的持续时间的一个导通时间过程中不断地将供电电压(UV)输送给所述由地址数据确定的射流阀(16)。在该导通时间结束之后，所述电子线路布置则向该射流阀(16)输送具有一个可预先设定的占空比(T%)的脉冲宽度调制的形式的供电电压(UV)。只有在该总线模块(15)已经收到用于之前接通的射流阀(16)的一个断开指令形式的有效数据之后，所述电子线路布置才不再向所述射流阀(16)输送供电电压(UV)。

Description

用于控制射流阀的总线模块
技术领域
本发明涉及一种用于将电致动的射流阀连接到一根数据总线上的总线模块，其具有一个电子线路布置，该电子线路布置对传输给所述数据总线的数据电报的地址数据和有效数据进行分析并且根据数据电报的有效数据致动所述由地址数据确定的射流阀。
背景技术
一种所述的总线模块比如由Murrelektronik GmbH制造和销售，其名称为“MVK Metall”。这种总线模块的细节尤其在MurrelektronikGmbH的公开文献“Impuls NEWS”(03年11月，版本03/5.000)中得到描述。该总线模块用于将八个以下的执行机构如可电致动的射流阀形式的或传感器形式的参与者连接到一根数据总线上，尤其是连接到一根现场总线上。所述总线模块具有一个电子线路布置，它对传输给数据总线的数据电报进行分析并且根据数据电报的有效数据致动一个由所述地址数据确定的执行机构。一个所述的数据电报包括对其中一个参与者进行识别的地址数据以及在执行机构的情况下传输指令或者在传感器的情况下包括状态数据的有效数据。所述的总线模块在气动技术上广为使用。根据气动阀的电流需求来设计所述总线模块，这里气动阀的电流需求小于液压阀的电流需求。为了对液压阀的与气动阀相比更高的电流需求加以考虑，有必要为致动液压阀采用特殊结构形式，这种特殊结构形式的电气部件设计用于这些阀门的更高的通过电流。这导致制造成本的增加，并且也是用于致动液压阀的总线模块没有得到广泛使用的一个原因。
发明内容
本发明的任务是，以简单的措施提供一种开头所述类型的总线模块，该总线模块由于降低了电流负荷不仅适用于致动气动阀，而且适用于致动液压阀。
该任务通过本发明得到解决。因为对一个换档阀来说所必需的起动电流仅仅短时间流过，并且而后仅仅那种由于脉冲宽度调制而相对于起动电流减少的保持电流流过，所以没有对所述电子线路布置的对起动电流作为持续电流来说尺度不够的电气部件进行不允许的加热。
代替一个换档阀，也可以将一个作为转换的阀门而运行的具有一个阀活塞的比例阀连接到所述按本发明的总线模块上，这种阀活塞的偏移可以通过一个脉冲宽度调制的电压的占空比(Tastverhaeltnis)进行控制。阀活塞的偏移确定了该比例阀的通流横截面。为了使部件的电流负荷不会变得太大，在一种所述的解决方案中，脉冲宽度调制的占空比不得超过一个由总线模块的电气部件的负荷能力预先确定的最大值。这意味着，所述比例阀的阀活塞仅仅可以在一个局部范围内偏移出其静止位置。通过在脉冲宽度调制起作用之前向该比例阀短时间加载完全供电电压，可以加速比例阀的响应。
在从属权利中表明了本发明优选的改进方案。如果按照本发明在电子线路布置中已经将导通时间的持续时间和脉冲宽度调制的占空比以及频率或周期时间作为参数进行了保存，那么向数据总线传输的接通指令和断开指令就足以用于致动连接在该总线模块上的执行机构。在有些设备中，所述换档阀由一个通常被称为“SPS”的可进行存储编程的控制机构通过接通指令和断开指令进行控制，在这样的设备中由此就没有必要进行重新编程。如果在连接到该总线模块上的执行机构上，导通时间的持续时间、脉冲宽度调制的占空比以及频率或周期时间应该根据具体情况而大小不同，则优选按照本发明将相应的数值与在一个数据电报中的接通指令一起传输给该总线模块。脉冲宽度调制的频率或周期时间要么作为参数保存在总线模块中，或者作为替代方案作为其它参数包含在用于一个接通指令的数据电报的有效数据中。
附图说明
下面借助于一个在附图中所示出的实施例来对本发明及其其它细节进行详细解释。附图示出：
图1是一个具有两个已连接到一根数据总线和一根输电线上的总线模块的总线系统的示意图，并且
图2是在一个接通指令和一个断开指令之间输送给一个执行机构的电压的时间变化曲线。
具体实施方式
图1示出了一种总线系统10，它具有一根作为现场总线的数据总线11、一根输电线12、一个可存储编程的控制机构13(以下简称为SPS)、两个总线模块15.1和15.2以及八个转换的液压阀16.1.1至16.1.4和16.2.1至16.2.4形式的执行机构，这八个液压阀16.1.1至16.1.4以及16.2.1至16.2.4则具有励磁线圈18.1.1至18.1.4或18.2.1至18.2.4。在该实施例中，为清楚明了起见，在总线模块15.1和15.2上分别仅仅连接了四个液压阀。在实践中普遍使用比如8个或16个传感器或执行机构的连接方案。
SPS13以及总线模块15.1和15.2是总线系统10的参与者。在该实施例中，所述SPS13用作主机(Master)，也就是说，它确定在所述连接到数据总线11上的参与者中哪个参与者在何种时刻可以发送一个数据电报。一个数据电报包括地址数据和有效数据。所述地址数据确定将有效数据用于哪一个液压阀。所述有效数据比如包括用于一个液压阀的一个接通指令或一个断开指令。
通过所述输电线12向所述总线模块15.1和15.2输送供电电压UV。该供电电压通常是具有一个12V或24V的额定值的直流电压。供电电压UV在图1所示的实施例中同样输送给所述SPS13。但在必要时也可以向该SPS13供给另一种电压。这里以虚线示出所述数据总线11和输电线12的外部范围，以此表明，作为总线模块15.1和15.2的补充方案，也可以将其它的总线模块15.x连接到该数据总线11以及输电线12上，其中字母“x”代表一个所述总线模块的顺序号。在该总线模块15.1上，已经连接了液压阀16.1.1到16.1.4或16.2.1到16.2.4的励磁线圈18.1.1到18.1.4和18.2.1到18.2.4。
该总线模块15.1具有一个电子线路20.1，该电子线路20.1对传输到数据总线11上的数据电报进行分析。在收到一个确定用于一个连接到所述总线模块15.1上的液压阀16.1.1到16.1.4的数据电报时，该电子线路20.1按照包含在该数据电报的有效数据中的信息来致动相应的液压阀。
下面对该总线模块15.1已经得到一个用于所述液压阀16.1.2的接通指令这种情况进行研究。就象在图2中借助于一张时间图所示出的一样，按本发明的电子线路布置20.1在收到以附图标记30表示的接通信号后在时刻t0时首先在可预先设定的持续时间Δt1的一个被称为导通时间的时段过程中不断地向所述液压阀16.1.2的励磁线圈18.1.2输送供电电压UV。所述导通时间的持续时间在作为换档阀的液压阀中通常处于十分之一秒(0.1秒)以下的数量级中。在这个时段过程中，流动着由供电电压UV的大小和励磁线圈18.1.2的电阻确定的全电流。在时刻t1该导通时间过去之后，该电子线路布置20.1就向励磁线圈18.1.2输送脉冲宽度调制的形式的供电电压UV。下面用T％表示的占空比，也就是用Te表示的接通时间和用T表示的周期时间的商数，在这里以50％示出。在实践中，该占空比通常在30％到55％的范围内。脉冲宽度调制的用f表示的频率处于几百赫兹的数量级中。由此可靠地防止该液压阀按脉冲宽度调制的供电电压的节拍转换。如果所述总线模块15.1在一个这里用t2表示的稍晚时刻收到用于所述液压阀16.1.2的断开指令32，那么该总线模块15.1就中断向励磁线圈18.1.2进行的脉冲宽度调制的供电电压的输送。该液压阀16.1.2在时刻t0和t2之间的时段中接通。但仅仅在导通时间Δt1过程中流过引起加热上升的全电流。而后一直到时刻t2仅仅还流过一个与该全电流相比已下降的通常称为保持电流的电流。因这种流过励磁线圈的电流的减少，除了总线模块15.1的电子线路布置20.1的部件的电流负荷减少之外，液压阀16.1.2的励磁线圈18.1.2的热负荷也得到减少。
在上述实施例中，导通时间的持续时间Δt1以及紧接着的脉冲宽度调制的占空比T％和频率f都作为参数保存在电子线路布置20.1中。其中，要么可以为所有连接到该总线模块15.1上的液压阀16.1.1到16.1.4分配相同的参数，要么为每个所连接的液压阀设置特殊的参数并且保存在电子线路布置15.1中。所述总线系统的优点是，所述SPS13在使用按本发明构成的总线模块时就象在使用公知的总线模块时仅仅需要发出接通指令和断开指令，因为已经在所述电子线路布置中保存了参数Δt1、T％和f。
如果与此相反期望有一种总线系统，在该总线系统中，可以在每个接通指令中为每个液压阀自由选择导通时间的持续时间Δt1、脉冲宽度调制的占空比T％和/或频率f，那就如此对SPS13进行编程，从而作为接通指令的补充，用于接通一个液压阀的数据电报的有效数据还包括了所期望的用于作为参数的Δt1、T％和f的数值。也可以仅仅将导通时间的持续时间Δt1和脉冲宽度调制的占空比T％作为参数传输到一个接通指令的有效数据中，并且将脉冲宽度调制的频率f作为参数保存在所述电子线路布置中。
液压阀16.1.1到16.1.4以及16.2.1到16.2.4是可以转换的阀门，要么是纯粹的换档阀形式的阀门，要么是作为换档阀运行的比例阀形式的阀门。一个比例阀的通流横截面根据一个脉冲宽度调制的供电电压的占空比可以具有任意多的数值，而纯换档阀仅仅具有两个开关位置(静止位置或工作位置)。在本发明的框架内，要么不向比例阀供给任何供电电压(静止位置)，要么以一个预先确定的占空比向其供给脉冲宽度调制的形式的供电电压(工作位置)。而在一个纯粹的换档阀中需要所述的导通时间，以便该阀门可靠地转换，而在使用一个比例阀时原则上不需要一个导通时间，但在一个比例阀中有利的是以提前的方式加速了接通过程。

Claims (5)

1.用于将可以电致动的射流阀连接到一根数据总线上的总线模块，
-具有一个对传输到数据总线上的数据电报的地址数据和有效数据进行分析并且根据数据电报的有效数据对所述由地址数据确定的射流阀进行致动的电子线路布置，
其特征在于，
-所述电子线路布置(20.1)在收到用于其中一个连接到总线模块(15.1)上的射流阀(16.1.1到16.1.4)的一个接通指令(30)形式的有效数据之后，在可预先设定的持续时间Δt1的一个导通时间过程中不断地将供电电压UV输送给由所述地址数据确定的射流阀(16.1.2)，
-在该导通时间结束之后，所述电子线路布置(20.1)向该射流阀(16.1.2)输送具有一个可预先设定的占空比T％的脉冲宽度调制形式的供电电压UV，其中该可预先设定的占空比的大小使得向射流阀(16.1.2)输入的保持电流小于在导通时间持续时间Δt1期间输入的起动电流，
-所述电子线路布置(20.1)在收到用于之前接通的射流阀的一个断开指令(32)形式的有效数据之后，不再向所述射流阀(16.1.2)输送供电电压UV。
2.按权利要求1所述的总线模块，其特征在于，
-导通时间的持续时间Δt1和紧接着的脉冲宽度调制的占空比T％和频率f或周期时间T都作为参数保存在电子线路布置(20.1)中，并且
-所述电子线路布置(20.1)在收到用于一个连接到所述总线模块(15.1)上的射流阀(16.1.2)的一个接通指令形式的有效数据之后，根据所保存的数值Δt1、T％致动所述由地址数据确定的射流阀(16.1.2)。
3.具有一种按权利要求1所述的总线模块的总线系统，其特征在于，
-作为用于一个由地址数据确定的射流阀(16.1.2)的接通指令的补充，数据电报的有效数据作为参数包含导通时间的持续时间Δt1和紧接着的脉冲宽度调制的占空比T％，以及
-所述电子线路布置(20.1)在收到一个接通指令时根据传输的参数来致动所述由数据电报的地址数据确定的射流阀(16.1.2)。
4.按权利要求3所述的总线系统，其特征在于，
-用于脉冲宽度调制的频率f或周期时间T作为参数保存在所述电子线路布置(20.1)中，以及
-所述电子线路布置(20.1)在收到一个接通指令时根据传输的参数以及所保存的数值来致动所述由数据电报的地址数据确定的射流阀(16.1.2)。
5.按权利要求3所述的总线系统，其特征在于，
-数据电报的有效数据包括用于脉冲宽度调制的频率f或周期时间T，以及
-所述电子线路布置(20.1)在收到一个接通指令时根据传输的参数来致动所述由数据电报的地址数据确定的射流阀(16.1.2)。
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