CN101275593A - 阀门组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀门组(11a、11b)，包括多个沿串联方向并列用于流体动力地控制流体动力设备(17)的阀模块(16)，以及包括至少一个与阀门组(11a、11b)连接借助阀门组控制的流体动力设备(17)，它构成一个与阀门组(11a、11b)分离的组件。在这种阀门组中规定，阀门组有一个为流体动力设备(17)配设的接收器(63)，它设计用于接收表征所述至少一个流体动力设备(17)的设备识别参数(61a－61d；62)，这些参数由一个为流体动力设备(17)配设的识别参数发送器(60)发送；以及，接收器(63)为了进一步传送设备识别参数(61a－61d；62)与一个用于控制流体动力设备(17)的控制器(12、22、94)连接或可以与之连接。

Description

阀门组
技术领域
本发明涉及一种阀门组，包括多个沿串联方向并列用于流体动力地控制流体动力设备的阀模块，以及包括至少一个与阀门组连接借助阀门组控制的流体动力设备，它构成一个与阀门组分离的组件。
背景技术
流体动力设备例如涉及一种气动工作缸，它受阀门组控制。然而自动控制系统，例如阀门组的结构配置是复杂而麻烦的任务。例如为了控制或调整阀门组或这种阀门组的主控制器时必须储存流体动力设备的工作参数。阀门组参数或识别参数涉及例如气动驱动装置的移动行程，它的活塞直径之类。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种结构简单和参数化的阀门组。
为达到此目的，在前言所述类型的阀门组中规定，阀门组有一个为流体动力设备配设的接收器，它设计用于接收表征所述至少一个流体动力设备的设备识别参数，这些参数由一个为流体动力设备配设的识别参数发送器发送；以及，接收器为了进一步传送设备识别参数与一个用于控制流体动力设备的控制器连接或可以与之连接。
本发明的基本思想是，阀门组通过接收器(也可以设多个此类接收器)接收设备识别参数，从而使这些参数不必单独例如输入一个阀门组的参数化接口。所述流体动力设备涉及一种气动阀、气动工作缸、混合驱动装置(电和流体动力，尤其气动)、真空装置或真空操作装置，例如抽吸器、液压驱动装置等。设备专用参数，例如各自的工作行程、允许的压力之类，被阀门组在接收器处接收，然后提供进一步利用。
设备识别参数涉及例如设备类型、设备批号、物理参数，例如长度、致动件或活塞作用面积、压力值，尤其最大压力和名义工作压力、力输出值、力输出值与经调整的压力之比、工作行程等。流体动力设备的运动学参数，例如速度值，例如最大速度或名义工作速度、制动行程之类，也可以属于设备识别参数。
控制器可例如构成阀门组的一个组成部分或是主控制器。恰当地，各自的控制器包含一个用于调整所述的流体动力设备的调整器，或构成一个这种调整器。
一种有利的模块化设计规定，控制器构成一个可与阀模块串联的控制器模块或调整器模块。
接收器可以设在阀门组的不同地点。例如它可以构成控制器的一个组成部分，设在用于模拟或有利地数字式输入和输出数据的输入或输出模块上。接收器也可以设在阀门组通信装置上，例如场母线连接模块上。接收器也可以构成用于调整所述至少一个流体动力设备的调整器通信接口的一个组成部分。调整器通信接口优选地设在阀门组的调整器模块上。
接收器恰当地与用于阀门组外部通信的阀门组通信装置，例如通信模块连接。在按本发明的接收器上接收的设备识别参数，可通过阀门组通信装置传输给自动化系统的另一些部件，例如传给参数化工具、主控制器、诊断设备等。
为了在阀门组内部的内部通信，恰当地设一条内部通信母线。阀门组的模块与此通信母线连接，尤其还包括那些有一个设备识别参数接收器的模块。
设备识别参数接收器可包括一个导线连接的或一个无线接口。无线接口简化了设备设计。无线接口例如是无线电接口或光学接口。
有利的是，接收器包括一个母线接口。因此可以顺利实现恰当的结构配置，其中接收器设计用于一个串联的连接装置。在此连接装置中，第一流体动力设备的第一识别参数发送器和第二流体动力设备的至少一个第二识别参数发送器与接收器连接。这些识别参数发送器例如与母线串联或并联。有一种串联装置也是有利的，其中识别参数发送器扫描或接收并进一步传输另一个识别参数发送器的设备识别参数。
识别参数发送器可有多种型式。例如它们构成流体动力设备的一个组成部分。识别参数发送器例如可以构成气动缸、气动阀之类的组成部分。但一种模块式单独的结构形式也是有利的，其中识别参数发送器构成一个与各自的流体动力设备分离的组件。在这种情况下例如涉及一种识别模块，它在阀门组一侧与在流体动力设备与接收器之间的管线连接装置接通。但为流体动力设备配设的传感器装置也可以将设备识别参数传输给阀门组。确切地说，传感器装置也可以构成流体动力设备的一个组成部分。但一种模块式设计是有利的，其中，传感器装置构成一个与流体动力设备分离的组件。传感器装置通过其传感器通信装置向阀门组发送设备识别参数。在这里，设备识别参数可以储存在传感器装置和/或流体动力设备内。然后传感器装置读出储存在流体动力设备中的设备识别参数，并将它们通过其传感器通信装置传输给阀门组。
流体动力设备可以是一个远离阀门组的阀门装置，例如是一个控制流体动力致动器的伺服阀。致动器例如是一个气动式定位驱动装置。在这种配置中有利的是，流体动力致动器或为致动器配设的例如包括一个设在致动器上的传感器模块的传感器装置，将致动器识别参数通过远离阀门组的阀门装置系列地传输给阀门组。在这种结构设计中也可以在阀门装置与流体动力致动器之间连接一个识别模块，它将致动器识别参数发送给阀门装置并通过它进一步发送给阀门组。
尽管如此，接收器仍可以通过单独的参数导线，例如母线，经识别参数发送器与阀门组连接。若接收器通过流体连接管道与流体动力设备的识别参数发送器连接，则得到一种简化的装置，所述流体连接管道除流体通道外还包含至少一条用于传输设备识别参数的参数导线。参数导线可例如是光或电导线。参数导线例如安置在流体通道的外套上。
附图说明
下面借助附图说明本发明的实施例。其中：
图1示意表示有两个阀门组和一个控制中心的自动化系统；
图2有组合在内的电导线的流体管道用于致动器与按图1的阀门组连接；
图3示意表示有一个传感器装置的流体动力致动器侧视图，传感器装置通过传感器通信装置发送表征致动器的设备识别参数；
图4有一个安装在致动器上构成单独组件的传感器装置的致动器，传感器装置同样通过传感器通信接口发送致动器的设备识别参数；以及
图5有一个存储器的致动器，在存储器内储存表征致动器的设备识别参数，它们从一个安装在致动器上构成单独组件的传感器装置通过其传感器通信接口发送。
具体实施方式
本发明的实施例中表示的部分类似或作用相同的部分采用同一个符号以及只说明一次。
在自动化系统10中，阀门组11a、11b由中央主控制器12，例如控制计算机13控制。阀门组11a、11b通过外部接口96(例如母线接口)与用于和系统母线15(例如场母线)外部通信的阀门组通信装置14a、14b连接。控制器12通过系统母线15控制阀门组11a、11b，系统母线可以是导线连接的或无线的。
阀门组11a、11b包含阀模块16，它们与通信装置14a、14b串联。阀模块16用于流体动力地控制流体动力设备17，例如气动致动器18a、18b。致动器18a、18b是气动工作缸66，在这里举例表示的是有活塞杆的工作缸，但也可以是没有活塞杆的方案或有附加的电驱动装置的结构方式。调整器模块25a、25b也设计用于调整电的或流体动力-电动组合式驱动装置。因此例如可以取代气动致动器18d设置一个电驱动装置。
阀门组11a、11b用例如来自压缩空气源19的压缩空气工作。压缩空气源19例如供应服务设备20，例如过滤器或加油器，它们处理用于阀门组11a、11b的压缩空气。服务设备20在这里是独立于阀门组11a、11b的装置，但例如也可以是阀门组11b的组成部分。
阀模块16通过系统母线15从中央控制器12得到控制指令，用于气动控制致动器18a、18b。通信装置14a、14b将如此获得的控制指令通过内部通信母线21传输给阀模块16。通信母线21用于阀门组11a、11b的内部通信。
阀门组11a仅在外部通过系统母线15控制，而阀门组11b则有一个设计为控制器22的本地控制权限。控制器22设计为控制模块，它连接在阀模块16与设计为通信模块的通信装置14b之间。
按选择，阀门组11b可含有一个本地控制器94，例如一个独立的控制模块，用于其例如阀模块16的控制。通信装置14b也可以设计为用于阀门组11b的本地控制器94。为此目的，通信装置14b包含例如一个信息处理机95，它将控制指令通过通信母线21例如发送给阀模块16。
控制器22控制阀门装置23，它再控制致动器18c、18d。致动器18c、18d例如构成服务驱动装置。尽管致动器18c、18d可以是彼此独立的驱动装置，但在本例中致动器18c、18d互相机械耦合。图中示意表示，致动器18d设在致动器18c的力输出件，例如它的活塞杆上。但机械耦合也可以间接式实现，例如在致动器18c和18d构成门式起重机架或可沿X方向和Y方向移动的滑动座架的驱动装置的情况下。
阀门装置23是与阀门组11b分开的阀，它们与一个由压缩空气源19供给压缩空气的压缩空气管系24连接。阀门装置23控制向例如是气动工作缸的致动器18c、18d的压缩空气供应。阀门装置23和致动器18c、18d同样都是流体动力设备17。
控制器22，就调整装置的意义而言，通过控制阀门装置23调整致动器18c、18d。控制器22例如是调整器模块25a、25b。调整器模块25a、25b适应阀门组11b的模块式设计方案。它们可以与阀模块16和与通信装置14b串联。调整器模块25a、25b与在阀门组11b的内部通信母线21上的内部母线接口26耦合。调整器模块25a、25b可以通过通信母线21接收信息，例如控制器12的控制指令，并发送信息，例如那些通信装置14b进一步传给控制器的信息。
为了它们的调整任务，调整器模块25a、25b有单独的调整器通信接口27，用于输出调整值28和用于接收实际值29。通信接口27是实时接口。通信接口27含有数字母线接口27a。阀门装置23通过母线30a、30b与通信接口27连接，所以为每个要调整的分别由一个阀门装置23和致动器18c、18d之一组成的流体动力组件，提供一条单独的调整器母线30a或30b。由此在要调整的组件与相配的调整器模块25a、25b之间能够快速通信。在每个调整器模块25a、25b与其要调整的装置23、18c或23、18d之间，存在一种单独的物理连接。在这些连接装置上还传输实际值29。
与之不同，调整器模块25a可以是一个用于两个致动器的调整器，以及可以通过母线30a和按选择母线30c调整两个装置23、18c或23、18d，母线30c在这里取代母线30b通向调整器模块25a。
实际值29例如包含压力传感器值33，它由阀门装置23的传感器装置32的压力传感器31产生。压力传感器31例如设在将致动器18c、18d与阀门装置23连接的压缩空气管接头上。就此而言阀门装置23构成传感器装置。阀门装置23将压力传感器值33，借助在各自母线30a或30b上因此构成传感器通信接口的母线连接器34，传给调整器模块25a或25b。
设在致动器18c、18d上的传感器装置35c、35d产生另一些传感器值作为实际值29，例如压力值、力值、温度值和/或位置值36。
传感器装置35c、35d通过母线37a、37b与阀门装置23串联。在这里阀门装置23可以有单独的母线连接器。但母线37a、37b的连接触头也可以通过阀门装置23与母线连接器34相应的连接触头接通。无论如何，通过将传感器装置35c、35d和阀门装置23互相串联地连接以及只有一根连接导线通向调整器通信接口27，所以简化了这些装置。
参数，尤其调节参数的调整和/或调整类型(位置调整、压力调整、包括从属的压力调整的位置调整)的选择和/或阀门组11b的模块，例如调整器模块25a、25b的诊断，可以在中心位置通过操作设备57，例如笔记本电脑实现。操作设备57与通信装置14b的操作设备接口58连接并因而可以与内部通信母线21连接。因此来自操作设备57的参数可以存入阀门组11b，例如存入调整器模块25a、25b或其他模块。也可以借助操作设备57进行诊断。例如调整器模块25a、25b向操作设备57发送故障信息、有关已经实施的工作循环数的信息或其他诊断数据。
显然，也可以例如借助操作设备59实施无线操作或诊断，它与通信装置14b无线通信。
自动化系统10投入运行以及调整器模块25a、25b的诊断和/或参数化，通过一种自动识别设计简化。流体动力设备17或为它配设的装置，例如为致动器18a-18c配设的传感器装置35a、35b和35c，含有或构成识别参数发送器60，它将设备识别参数61a、61b、61c、61d和62发送给阀门组11a、11b的识别参数61a-61c、62接收器63。识别参数61a-61d表征气动致动器18a、18b、18c和18d。识别参数62表征阀门装置23。
阀门装置23的设备识别参数62储存在一个可按选择存在的存储器64内。此外在为致动器18d配设的阀门装置23中也可以储存表征致动器18d的设备识别参数61d。致动器18d例如没有自己的用于储存其识别参数的存储器以及除此之外也没有将识别参数向阀门组11b传输的接口。
流体动力控制致动器18c的阀门装置23将其通过导线37b接收的设备识别参数61c在母线30b上进一步传输给调整器通信接口27。
调整器通信接口27构成或含有设备识别参数62、61c和致动器18d设备识别参数61d的接收器63。调整器模块25a、25b借助这些例如包含致动器18c、18d工作行程的设备识别参数调整致动器18c、18d。在这里调整器模块25a、25b可以直接评估这些设备识别参数61c、61d和62，并产生调整参数。由此例如最大压力可用于在压力调整时限制压缩空气的最大压力。此外，调整器模块25a、25b可以利用存在的通信基础结构，亦即内部通信母线21和通信装置14b，将各自的设备识别参数61c、61d和62传输给操作设备57，它据此产生调整参数并利用所述通信途径发送给调整器模块25a、25b。
传感器装置35a将设备识别参数61a无线地传输给一个包含在阀门组通信装置14a内的接收器63。
致动器18b通过传统的压缩空气管道86和通过含有流体通道83和参数导线89的流体连接管道87与阀门组11b连接。参数导线89例如设在一个构成流体通道88边界的外套90内。在插接流体连接管道87时，阀门组11b和传感器装置35b在图中未表示的触头与参数导线89连通，从而在阀门组11b与传感器装置35b以及致动器18b之间同时建立流体连接和参数连接。
传感器装置35b将设备识别参数61b，例如通过参数导线89导线连接地传输给例如包含在控制致动器18b的阀模块16中的接收器63。
为了储存和传输设备识别参数61a-61d、62，可以有不同的传输方案和储存方案。在自动化系统10中，优选地传感器装置将设备识别参数61a、61b、61c、61d和62传输给接收器63。
阀门装置23包含压力传感器31和在这种情况下构成传感器装置。因此它的母线连接器34构成传感器通信装置，以及含有设备识别参数62和/或61d的存储器64构成传感器存储器。
设备识别参数61c不是由致动器18c本身发送，而是由为它配设的传感器装置35c发送的。传感器装置35c设在致动器18c的外壳上，例如沿纵向在侧面，以及包含一个位置传感器65，致动器18c致动件67c的位置值36通过传感器通信接口68c发送。传感器通信接口68c含有母线接口81，例如母线连接器，用于经由阀门装置23到调整器通信接口27的母线连接。
表征致动器18c和例如包括致动件67c直径、致动件67c在致动器18c外壳69c内的移动行程之类的设备识别参数61c储存在传感器存储器70c内。存储器70c恰当地可以编程序，例如通过编程序接口71，操作设备57可连接在这里。传感器通信接口68c包含例如电阅读触头，作为用于阅读传感器存储器70c的阅读器76c。
在致动器18c中不需要自己的用于储存设备识别参数61c的智能。
传感器装置35c可例如通过其传感器通信接口68c，亦即母线连接器供电。
另一方面，同样含有位置传感器65的传感器装置35a有一个长期电能储存器72，例如锂电池，用于与外部电源无关地长期工作。为了数据传输，例如为了发送由位置传感器65产生的位置值36，不需要导线连接。传感器装置35a有一个无线工作的通信装置68a，它例如按Wifi标准工作(Wireless Fidelidy)。
在传感器装置35a的传感器存储器70a内储存传感器识别参数73，例如位置传感器65的分辨率、位置传感器65测量范围的起始位置和终点位置。流体动力设备17的设备识别参数61a，例如致动件67a的直径、在致动器67a力输出件上，例如它的活塞杆上，提供的最大的力之类，在当地储存在流体动力设备的设备存储器74内。设备存储器74例如装在外壳69a的外壳盖75a内以及有利地含有一个可重写的存储器，例如EEPROM。设备存储器74在流体动力设备17生产时编好程序，从而在致动器18a的使用地点提供其设备识别参数61a，并例如通过阅读器，例如由操作设备59读出。
有利地，传感器通信接口被用于传输储存在流体动力设备，例如致动器18a中的设备识别参数。阅读器76a，例如具有传感器通信装置68a电触头的数据接口，通过电连接77阅读设备存储器74。
电连接77在配置或装配设计为传感器模块78的传感器装置35a时自动闭合。传感器装置35a的外壳79一直延伸到外壳盖75a，所以在外壳盖75a上的触头80，亦即传感器装置35a与致动器18a的触头80接触并建立电连接77。
与之不同，也可以是一种无线的设计方案，此时设备识别参数61a储存在一个例如可无线读出的设备存储器75′内，例如储存在RFID模块内(RFID＝Radio Frequency Identification)。在这种情况下阅读器76是一个无线阅读接口，例如RFID阅读器。设备存储器74′的发送器通过传感器装置35a，例如通过一个图中未表示的电连接或通过发送应答信息给阅读器76传输的发射功率，得到为发送设备识别参数61a所需要的发射功率。
从设备存储器74或74′读出的设备识别参数61a也可以是第一个设备识别参数，传感器装置35a借助它们获知在其传感器存储器60a内的第二个设备识别参数61a′。设备识别参数61a′例如是设备识别参数61a的补充。例如设备识别参数61a可以含有致动器18a的类型标志，传感器装置35a借助它获知致动器18a的其他特征参数，例如其机械特性。此外，在任何按本发明的传感器装置中，例如在传感器装置35a的情况下，传感器装置可以借助设备识别参数转换或补充传感器值。传感器装置35a当它借助设备识别参数61a获知致动件67a的具体移动行程时，例如可以采用数据按公制单位的位置值36。传感器装置35b可以借助压力传感器值85具体获知例如致动器82b的力输出，并将其表示为例如按牛顿的力值。
传感器装置35a、35c构成可以可拆地装在致动器18a、18c上的传感器模块78，并在需要时可以用另一种类型优选地按本发明的例如包含压力传感器之类的传感器装置替换，而传感器装置35b则是致动器18b整体的组成部分。
传感器装置35b有位置传感器65和压力传感器84，它们例如装在压缩空气接头83a、83b上。传感器通信装置68b导线连接地发送位置值36和压力传感器84的压力传感器值85。原则上为此可以设单独的参数导线。但传感器通信装置68b可以与流体连接管道87的参数导线69连接。
传感器装置35b通过参数导线69传输位置传感器值36和压力传感器值85，以及例如在向阀门组11b通报时或与阀门组11b应答时，传输表征致动器18b的设备识别参数61b。设备识别参数61b储存在传感器装置35b的传感器存储器70b中。
此外，传感器装置35b有一个信息处理机91，它计算例如致动器18b的工作循环数和/或借助压力传感器值85识别故障等。信息处理机构成诊断装置93的一个组成部分，并将这些信息作为诊断数据92借助传感器通信装置68b发送。

Claims (17)

1.一种阀门组，包括多个沿串联方向并列用于流体动力地控制流体动力设备(17)的阀模块(16)，以及包括至少一个与阀门组(11a、11b)连接借助阀门组控制的流体动力设备(17)，它构成一个与阀门组(11a、11b)分离的组件，其特征为：阀门组有一个为流体动力设备(17)配设的接收器(63)，它设计用于接收表征所述至少一个流体动力设备(17)的设备识别参数(61a-61d；62)，这些参数由一个为流体动力设备(17)配设的识别参数发送器(60)发送；以及，接收器(63)为了进一步传送设备识别参数(61a-61d；62)与一个用于控制流体动力设备(17)的控制器(12、22、94)连接或可以与之连接。
2.按照权利要求1所述的阀门组，其特征为，设备识别参数(61a-61d；62)包含流体动力设备(17)的类型标志和/或至少一个物理特征。
3.按照权利要求1或2所述的阀门组，其特征为，控制器(12、22、94)构成阀门组(11a、11b)的一个组成部分。
4.按照权利要求3所述的阀门组，其特征为，控制器(12、22、94)是一个可与阀模块(16)串联的控制器模块或调整器模块(25a、25b)。
5.按照权利要求3或4所述的阀门组，其特征为，接收器(63)构成控制器(12、22、94)的一个组成部分。
6.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，接收器(63)构成用于调整所述至少一个流体动力设备(17)的调整器通信接口(27)的一个组成部分。
7.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，接收器(63)构成输入/输出模块(40)或阀门组(11a、11b)的阀门组通信装置(14a、14b)的一个组成部分。
8.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，控制器(12、22、94)借助设备识别参数(61a-61d；62)控制和/或调整所述至少一个流体动力设备(17)。
9.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，接收器(63)与阀门组的通信装置(14a、14b)连接，用于阀门组(11a、11b)的外部通信。
10.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，它有一条内部通信母线(21)用于阀门组(11a、11b)模块之间的内部通信。
11.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，接收器(63)设计用于无线接收设备识别参数(61a-61d；62)。
12.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，接收器(63)设计用于一个串联的连接装置，其中，第一流体动力设备(23)的第一识别参数发送器(60)和第二流体动力设备(35c)的至少一个第二识别参数发送器(60)，为了传输表征各自流体动力设备(23、35c)的设备识别参数(61a-61d；62)，与接收器(63)串联连接。
13.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，接收器(63)包括一个母线接口。
14.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，识别参数发送器(60)构成流体动力设备(17)的一个组成部分或一个与流体动力设备(17)分离的组件。
15.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，所述至少一个流体技术设备(17)包括一个远离阀门组(11a、11b)用于流体动力地控制流体动力致动器(18a-18d)的阀门装置(23)。
16.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，流体动力致动器(18a-18d)或为致动器(18a-18d)配设的传感器(35a-35d)或用于发送表征致动器(18a-18d)的致动器识别参数的识别模块，通过阀门装置(23)与接收器(63)串联连接。
17.按照前列诸权利要求之一所述的阀门组，其特征为，接收器(63)与流体连接管道(87)的接头连接，识别参数发送器(60)可通过流体连接管道(87)与阀门组(11a、11b)连接，其中，流体连接管道(87)含有至少一条参数导线(89)，识别参数发送器(60)通过参数导线(89)传输设备识别参数(61a-61d；62)。
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