-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinheit mit mehreren aneinander
gereihten elektromagnetischen Ventilen zum Schalten eines Druckluftflusses,
welche hier mindestens einem Grundelement zur fluidischen und/oder
elektrischen Anbindung an eine zentrale Druckluft- bzw. Spannungsquelle
zugeordnet sind, wobei aus je ventilseitigen RFID-Transpondern und
einer grundelementseitigen RFID-Leseeinrichtung bestehende elektronische
Mittel zur Ventilkennung vorgesehen sind.
-
Bevorzugtes
Einsatzgebiet solcher Ventileinheiten sind pneumatische Automatisierungssysteme, mit
welchen Arbeitsprozesse durchgeführt werden. In einer Ventileinheit
sind mehrere Ventile, die zur Ansteuerung von Pneumatikaggregaten – wie
Druckluftzylindern – dienen, örtlich zusammengefasst
und können so zentral mit Druckluft und mit elektrischen Steuersignalen
sowie einer elektrischen Betriebsspannung versorgt werden. Ventileinheiten
können auch Ventile mit direkt gehäusemäßig
integrierten Grundelementen besitzen, bei denen Kanalabschnitte
zur Druckluftversorgung sowie -entsorgung in das Ventilgehäuse
mit integriert sind. Bei der hier interessierenden Ausgestaltungsform
von Ventileinheiten sind die Ventile jedoch separat von Grundelementen ausgebildet.
Dies ermöglicht einen Austausch einzelner Ventile im Wartungsfall,
ohne Einfluss auf die gemeinsame Druckluftversorgung sowie den elektrischen
Anschluss der Ventile nehmen zu müssen. Dabei kann jedem
einzelnen Ventil ein eigenes Grundelement zugeordnet sein, welche
wiederum über korrespondierende Kanalabschnitte aneinandergereiht sind.
Daneben ist die vorliegende Erfindung jedoch auch auf einstückige
Grundelemente anwendbar, welche je zur zumindest Druckluftversorgung
mehrerer Ventile dienen.
-
Die
DE 10 2005 041 510
A1 offenbart eine gattungsgemäße Ventileinheit,
bei welcher Grundplattenelemente als Ventilaufnahme vorgesehen sind.
Jedes Grundplattenelement nimmt wenigstens ein Ventil zur Druckluftversorgung
und – entsorgung auf, gleichzeitig erfolgt über
die Ventilaufnahme auch der elektrische Anschluss der elektromagnetischen Ventile
sowie die Übermittlung von Steuersignalen an die elektrischen
Spulen der elektromagnetischen Ventile.
-
Die
bekannte Ventileinheit besitzt darüber hinaus elektronische
Mittel zur Ventilerkennung, welche eine Identifikation jedes Ventils
hinsichtlich seiner technischen Daten gestattet. Derartige technischen
Daten sind vornehmlich die elektrischen Parameter und insbesondere
die Ventilfunktion. Wichtige Ventilfunktionen sind 3/2-, 5/2- und
5/3-Ventilfunktionen in NO (Normal Open) oder NC (Normal Closed). Diese
technische Daten werden über die Ventilaufnahme an eine
zentrale Steuereinheit einer pneumatischen Anlage weitergeleitet,
welche die korrekte Ventilbestückung der Ventileinheit überwacht.
-
Technisch
wird die Ventilerkennung dadurch realisiert, dass in jedem Ventilgehäuse
ein elektronischer RFID-Transponder mit den vorgenannten Kenndaten
implementiert ist, welcher mittels eines zugeordneten Lesegeräts
seitens der Ventilaufnahme auslesbar ist. Die ausgelesenen Daten
werden von den einzelnen Lesegeräten in vorstehend beschriebener
Weise der zentralen Steuereinheit zur Auswertung zur Verfügung
gestellt.
-
Nachteilig
bei dieser technischen Lösung erweist sich deren hoher
Aufwand an elektronischen Bauteilen. Denn jedem einzelnen Transponder
ist seitens des Grundelements ein eigenes Lesegerät zugeordnet.
Zudem kann die Ventilbestückungsüberwachung seitens
der zentralen Steuereinheit besonders dann recht unübersichtlich
werden, wenn die pneumatische Anlage viele Ventileinheiten aufweist, die
in erheblicher örtlicher Entfernung von der zentralen Steuereinheit
angeordnet sind.
-
Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventileinheit
mit elektronischen Mitteln zur Ventilerkennung dahingehend weiter
zu verbessern, dass unter Einsatz eines minimalen bauteiltechnischen
Aufwands eine übersichtliche Überprüfung
der Ventilbestückung von Ventileinheiten einer pneumatischen
Anlage möglich ist.
-
Die
Aufgabe wird ausgehend von einer Ventileinheit gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden
Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen
Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
-
Die
Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zur einzelplatzselektiven Überprüfung
der Ventilbestückung einer Ventileinheit die über
die Leseeinrichtung je ausgelesenen Ventilkenndaten in einer nachgeschalteten Überwachungseinheit
mit einer hinterlegten Sollbestückung vergleichbar sind, wobei
das Vergleichsergebnis unmittelbar über ein an der Überwachungseinheit
angeordnetes binäre Anzeigefeld ausgebbar ist.
-
Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt
insbesondere darin, dass in technisch einfacher Weise die Bestückung
einer Ventileinheit permanent mit einer vorgebbaren gespeicherten
Sollbestückung vergleichbar ist, ohne dass zu diesem Zweck
Datenverkehr auf den Kommunikationsleitungen der pneumatischen Anlage erzeugt
wird. Bei einem nachträglichen Austausch eines Ventils
in einer pneumatischen Anlage kann sofort vor Ort überprüft
werden, ob ein Ventil mit der richtigen Ventilfunktion an den dafür
vorgesehenen Ventilplatz einer Ventileinheit eingesetzt worden ist.
-
Vorzugsweise
wird vorgeschlagen, das binäre Anzeigefeld der lokalen Überwachungseinheit
aus zwei Reihen unterschiedlich farbiger LED's zu bilden, wobei
die Anzahl der LED's jeder Reihe mindestens der Anzahl der aneinander
gereihten elektromagnetischen Ventile entspricht. Dabei kann mit
grünen LED's die Rückmeldung gegeben werden, dass
die Bestückung des jeweiligen Ventilplatzes korrekt ist, wobei
eine rote LED signalisiert, dass eine Fehlbestückung vorliegt.
-
Vorzugsweise
sollte die Leseeinrichtung der erfindungsgegenständlichen
Ventileinheit aus einzelnen, je einem RFID-Transponder zugeordneten RFID-Lesekopf
bestehen, die alle mit einer gemeinsamen RFID-Leseinheit über
eine multiplexe Einheit verbunden sind. Der Vorteil dieser Anordnung
liegt darin, dass eine RFID-Leseeinheit nur einmal pro Ventileinheit
erforderlich ist, wobei zum nacheinander Prüfen der einzelnen
RFID-Leseköpfe eine der gemeinsamen RFID-Leseeinheit vorgeschaltete
multiplexe Einheit genutzt wird. Ein Multiplexer ist ein Selektionsschaltnetz
in der analogen Elektronik sowie der Digitaltechnik, mit dem einer
Anzahl von Eingängen nacheinander ausgewählt werden
können. Durch einen zyklischen Durchlauf aller Eingangssignale
wandelt die Multiplexeinheit die parallelen Datenströme
in serielle um. Die im Rahmen der erfindungsgemäßen
Lösung zum Einsatz kommenden RFID-Leseköpfe sind
vorzugsweise lediglich Antennen, welche aus Spulen gebildet werden
können, um die frei zugeordneten RFID-Transponder zu aktivieren,
sowie deren Daten zum bestimmungsgemäßen Zweck
auszulesen.
-
Um
eine baulich kompakte Anordnung der elektronischen Bauelemente zu
gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass neben den aneinandergereihten elektromagnetischen
Ventilen ein Steuerungsmodul angeordnet ist, das die Multiplexeinheit,
die RFID-Leseeinheit und die Überwachungseinheit beinhaltet.
Dabei kann das Steuerungsmodul entweder in Form einer Busbox ausgebildet
sein, die daneben auch eine Signalumsetzung zur Busankopplung vornimmt;
zum anderen kann das Steuerungsmodul auch mit den baulichen Abmaßen
eines Ventils ausgestaltet sein, so dass sich dieses auf einen Ventilplatz
unterbringen lässt.
-
Gemäß einer
weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen,
dass das Steuerungsmodul über einen zusätzlichen
digitalen Ausgang zur Statusausgabe mit einer übergeordneten
Steuerung in Verbindung steht. Über den digitalen Ausgang
kann an die übergeordnete Steuerung die Meldung „Bestückung
fehlerfrei” ausgegeben werden, um diese Information erforderlichenfalls
an zentraler Stelle zur Datenverarbeitung zur Verfügung zu
stellen.
-
Weiterhin
wird vorgeschlagen, die Überwachungseinheit mit einer von
außen her manuell betätigbaren Lerntaste auszustatten.
Mit der Lerntaste lässt sich ein Lernmodus der Überwachungseinheit aktivieren,
um eine aktuell vorgenommene Bestückung der Ventileinheit
mit Ventilen als Sollbestückung zu hinterlegen. Dies erfolgt
vorzugsweise innerhalb eines ebenfalls in die Überwachungseinheit integrierten
Speicherelements, das mit einem Mikroprozessor zur Ablaufsteuerung
des Vergleichs und der Überwachung in Verbindung steht.
-
Gemäß einer
anderen die Verbindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen,
dass alle RFID-Leseköpfe in einer gemeinsamen Sandwichplatte
integriert sind, die zwischen dem mindestens einen Grundelement
und den aneinander gereihten elektromagnetischen Ventilen angeordnet
ist. Insoweit können die RFID-Leseköpfe in einer
eigenständigen Baueinheit integriert werden, um die erfindungsgemäße
Funktionalität einer einzelplatzselektiven Überprüfung
der Ventilbestückung für eine Ventileinheit erforderlichenfalls
zusätzlich zu implementieren. Insoweit brauchen herkömmliche
Grundelemente und Ventile nicht geändert zu werden, um
die erfindungsgegenständliche Funktionalität auszuführen.
-
Als
weitere zusätzliche Maßnahme wird vorgeschlagen,
dass die Multiplexeinheit nach Art eines Mehrfach-Multiplexers zum
Umwandeln der parallelen Signale der RFID-Leseköpfe in
ein serielles Signal ausgebildet ist, dessen Anzahl der Eingänge
mindestens der Anzahl der RFID-Leseköpfe entspricht. In
diesem Zusammenhang ist es auch denkbar, die Multiplexeinheit zur
flexiblen Anpassung an eine gewünschte Anzahl von Ventilen
modular aus mehreren Multiplexelementen mit definierter Anzahl von
Eingängen aufzubauen.
-
Um
die Funkstrecke der über die RFID-Leseköpfe aktivierten
und hier zugeordneten RFID-Transponder möglichst minimal
zu halten, sollten diese elektronischen Sende-/Empfangsbauteile
möglichst direkt benachbart zueinander im Bereich der aneinander
zur Anlage kommenden Gehäuseflächen integriert
sein. Zur geschützten Unterbringung bietet es sich an,
diese Sende-/Empfangsbauteile direkt im Gehäusekunststoff
einzugießen.
-
Weitere,
die Erfindung verbessernden Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt.
Die Figur zeigt eine schematische Seitenansicht einer pneumatischen
Ventileinheit mit Mitteln zur Ventilerkennung.
-
Gemäß Figur
besteht die Ventileinheit aus mehreren aneinander gereihten elektromagnetischen
Ventilen 1, deren fluidischer und elektrischer Anschluss über
ein je zugeordnetes Grundelement 2 erfolgt. Die einzelnen
Grundelemente 2 sind ebenfalls aneinandergereiht und besitzen
eine – hier nicht erkennbare – gemeinsame Kanalführung
zur fluidischen Versorgung.
-
Jedes
Ventil 1 umfasst einen elektronischen RFID-Transponder 3,
in welchem Ventilkenndaten, wie pneumatische Ventilfunktionen und
elektrische Anschlussparameter, Herstelldatum, Chargenkennung, Seriennummer
hinterlegt sind.
-
Eine
jedem RFID-Tranponder 3 seitens der Grundelemente 2 zugeordnete
Leseeinrichtung umfasst einzelne RFID-Leseköpfe 4,
die über eine parallele Verdrahtung mit je einem Signalleiter 5 dem Eingang
einer Multiplexeinheit 6 zugehen. Mit der Multiplexeinheit 6 können
zyklisch alle RFID-Leseköpfe 4 aktiviert werden,
um den je zugeordneten Informationsgehalt der RFID-Transponder 3 auszulesen
und diesem einer nachgeschalteten RFID-Leseeinheit 7 als
serielles Signal zur Verfügung zu stellen. Die RFID-Leseeinheit 7 vollführt
eine Signalbearbeitung und stellt Daten einer nachgeschalteten Überwachungseinheit 8 zur
Verfügung.
-
Zur
einzelplatzselektiven Überprüfung der Ventilbestückung
werden die über die vorgeschaltete Leseeinrichtung je ausgelesenen
Ventilkenndaten der Reihe nach an die nachgeschaltete Überwachungseinheit 8 mit
einer dort hinterlegten Sollbestückung verglichen, wobei
das Vergleichsergebnis unmittelbar über ein an der Überwachungseinheit 8 angeordnetes
binäres Anzeigefeld 9 ausgegeben wird. Das binäre
Anzeigefeld 9 besteht in diesem Ausführungsbeispiel
aus zwei Reihen unterschiedlich farbiger LED's. Die Anzahl der LED's
jeder Reihe entspricht wiederum der Anzahl der einander gereihten elektromagnetischen
Ventile 1. Durch das so logisch strukturierte Anzeigefeld 9 lässt
sich vor Ort die Ventilbestückung prüfen.
-
Die Überwachungseinheit 8 ist
samt Multiplexeinheit 6 und RFID-Leseeinheit 7 innerhalb
eines Steuerungsmoduls 10 untergebracht, dass neben den
aneinander gereihten elektromagnetischen Ventil 1 platziert
ist.
-
Das
Steuerungsmodul 10 weist weiterhin einen digitalen Ausgang 11 zur
Statusausgabe mit einer – nicht dargestellten – übergeordneten
Steuerung auf. Weiterhin ist ein Speicherelement 12 zur
Hinterlegung der Sollbestückung an Ventilen 1 innerhalb der Überwachungseinheit 8 vorhanden,
welches mit einem Mikroprozessor 13 zur Ablaufsteuerung
des erfindungsgegenständlichen Vergleichs sowie sonstiger Überwachung
von Funktionen in Verbindung steht.
-
Über
eine zusätzlich vorhandene Datenschnittstelle 15 ist
das Auslesen der Ventildaten und die Speicherung in Form einer elektronischen
Stückliste auf einem Wartungs- Steuergerät, beispielsweise
eines Laptops, möglich.
-
Ferner
ist ein Lerntaster 14 Bestandteil der Überwachungseinheit 8,
um einen Lernmodus zwecks Speichern der aktuellen Bestückung
an Ventilen als zu hinterlegender Sollbestückung innerhalb des
Speicherelements 12 zu aktivieren.
-
Die
Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene
bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen
hiervon denkbar, welche vom Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche
mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich,
das binäre Anzeigefeld 9 anders auszubilden, beispielsweise
in Form einer 7-Segment-Anzeige oder dergleichen.
-
- 1
- Ventil
- 2
- Grundplattenelement
- 3
- RFID-Transponder
- 4
- RFID-Lesekopf
- 5
- Signalleitung
- 6
- Multiplexeinheit
- 7
- RFID-Leseeinheit
- 8
- Überwachungseinheit
- 9
- binäres
Anzeigefeld
- 10
- Steuerungsmodul
- 11
- digitaler
Ausgang
- 12
- Speicherelement
- 13
- Mikroprozessor
- 14
- Lerntaster
- 15
- Datenschnittstelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005041510
A1 [0003]