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Die Erfindung betrifft ein Ventilmodul. Das Ventilmodul wird beispielsweise in der Industrieautomatisierung eingesetzt. Typischerweise dient das Ventilmodul dazu, Teil einer Ventilanordnung zu bilden, die eine Mehrzahl von auf einer Anschlussanordnung, insbesondere einer Anschlussplatte, nebeneinander angeordneten Ventilmodulen umfasst. Die Ventilanordnung ist beispielsweise eine Ventilinsel. Zweckmäßigerweise werden die Ventilmodule von einer Steuereinrichtung angesteuert.
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Es besteht der Wunsch, die auf der Anschlussanordnung befindlichen Ventilmodule automatisch identifizieren zu können - also insbesondere automatisch erfassen zu können, mit welchen Ventilmodulen die Ventilanordnung aktuell bestückt ist.
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Oftmals unterscheidet sich die Ventilmodul-Bestückung einer Ventilanordnung im Feld vom ursprünglichen Auslieferungszustand, da nach der Auslieferung Ventilmodule getauscht werden.
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Konventionell müssen zur Erfassung der aktuell bestückten Ventilmodule die Ventiltypen dieser Ventilmodule manuell eingegeben werden.
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Ferner gibt es konventionell die Möglichkeit, über einen QR-Code (z.B. einen Produktschlüssel) die Bestückung einer Ventilanordnung über eine Datenbank abzufragen. Allerdings werden dabei spätere Änderungen in der Bestückung nicht berücksichtigt.
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Ferner ist es möglich, die einzelnen Ventilmodule mit QR-Codes auszustatten und zur Ermittlung der Bestückung diese QR-Codes abzufotografieren. Dies ist jedoch aufwändig und fehleranfällig.
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Bei der Erfassung der Bestückung der Ventilanordnung soll zweckmäßigerweise nicht nur erfasst werden, welche Ventilmodule bestückt sind, sondern auch, an welchem Bestückungsplatz der Anschlussanordnung jedes Ventilmodul angeordnet ist. Es soll also eine Zuordnung zwischen einem Bestückungsplatz und einer Ventilmodul-Identifikationsinformation des an diesem Bestückungsplatz befindlichen Ventilmoduls erfolgen.
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Eine Identifizierung der Ventilmodule über RFID-Chips ist vor diesem Hintergrund aufwändig. Um die aus dem RFID-Chip ausgelesene Ventilmodul-Identifikationsinformation einem Bestückungsplatz der Anschlussanordnung zuordnen zu können, muss für jeden Bestückungsplatz ein eigener Auslesevorgang (an der jeweiligen Position des Bestückungsplatzes) erfolgen.
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Ferner wäre es möglich, die Ventilmodule mit Speicherchips auszustatten, um eine Identifizierung der einzelnen Ventilmodule zu ermöglichen. Allerdings sind Speicherchips aufwändig herzustellen und benötigen oftmals eine Vielzahl an Anschlüssen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein einfach herstellbares Ventilmodul zu schaffen, das auf effiziente Weise identifiziert werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Ventilmodul gemäß Anspruch 1. Das Ventilmodul umfasst einen Leiterbahnträger mit einer elektrischen Widerstandsanordnung, in der eine Ventilmodul-Identifikationsinformation durch einen oder mehrere elektrische Widerstandswerte hinterlegt sind.
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Ein solcher Leiterbahnträger mit einer elektrischen Widerstandsanordnung, in der die Ventilmodul-Identifikationsinformation enthalten ist, ist sehr einfach herstellbar, beispielsweise durch Laserstrukturierung oder durch Drucken der Widerstandsanordnung. Der Leiterbahnträger kann bevorzugt außen am Modulgehäuse des Ventilmoduls angeordnet sein. Die Ausstattung des Ventilmoduls mit dem (insbesondere außen angeordneten) Leiterbahnträger ist zweckmäßigerweise ohne großen Aufwand möglich, so dass das Ventilmodul auch mit dem Leiterbahnträger einfach herstellbar bleibt.
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Anhand der Ventilmodul-Identifikationsinformation kann das Ventilmodul identifiziert werden, beispielsweise durch die Steuereinrichtung. Die Identifizierung des Ventilmoduls durch die Steuereinrichtung erfolgt insbesondere automatisch. Die Ventilmodul-Identifikationsinformation, die beispielsweise eine individuelle Kennung - also einen Identifikator - und/oder einen Ventiltyp des Ventilmoduls umfasst, wird im Rahmen der Identifizierung von der Steuereinrichtung erfasst, insbesondere durch Auslesen des einen oder der mehreren Widerstandswerte. Verschiedene Ventiltypen unterscheiden sich beispielsweise in ihrer Anzahl an Fluidanschlüssen und/oder Schaltstellungen.
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Der Leiterbahnträger ist zweckmäßigerweise als flexible Leiterbahnfolie ausgeführt und kann insbesondere auch als Leiterbahn-Etikett bezeichnet werden. Der Leiterbahnträger ist zweckmäßigerweise außen an das Modulgehäuse geklebt. Der Leiterbahnträger umfasst einen oder mehrere elektrische Widerstände, die bei der Fertigung gemäß der Ventilmodul-Identifikationsinformation bereitgestellt werden - beispielsweise per Laser getrimmt oder gedruckt werden.
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Im installierten Zustand des Ventilmoduls kontaktiert der Leiterbahnträger die Anschlussanordnung elektrisch, so dass der eine oder die mehreren Widerstandswerte ausgelesen werden können. Der elektrische Kontakt erfolgt beispielsweise unter Verwendung eines elastischen Anpresselements - beispielsweise eines Federelements oder eines Gummielements. Zweckmäßigerweise drückt das elastische Anpresselement den Leiterbahnträger auf eine Leiterplatte der Anschlussanordnung, um den elektrischen Kontakt zwischen der Anschlussanordnung und dem Leiterbahnträger herzustellen.
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Die Ventilmodul-Identifikationsinformation ist beispielsweise eine Zeichenfolge, insbesondere eine Zahlenfolge. Bevorzugt wird jedes Zeichen der Zeichenfolge durch einen jeweiligen Widerstandswert der Widerstandsanordnung abgebildet.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Ventilanordnung umfassend eine Mehrzahl von Ventilmodulen, die gemäß dem vorstehend beschriebenem Ventilmodul ausgebildet sind, und eine Anschlussanordnung, die eine Mehrzahl von in einer Aufreihungsrichtung nebeneinander angeordneten Bestückungsplätzen aufweist, wobei jedes der Ventilmodule an einem jeweiligen Bestückungsplatz der Anschlussanordnung angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein System, umfassend ein vorstehend beschriebenes Ventilmodul sowie eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, die Ventilmodul-Identifikationsinformation durch Auslesen des einen oder der mehreren Widerstandswerte zu erfassen und das Ventilmodul auf Basis der Ventilmodul-Identifikationsinformation zu identifizieren.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Identifizieren eines vorstehend beschriebenen Ventilmoduls, umfassend die Schritte: Auslesen des einen oder der mehreren Widerstandswerte der Widerstandsanordnung und Ermitteln der Ventilmodul-Identifikationsinformation auf Basis des einen oder der mehreren ausgelesenen Widerstandswerte.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bereitstellen eines Ventilmoduls mit einer Ventilmodul-Identifikationsinformation, umfassend die Schritte: Bereitstellen, insbesondere Erzeugen, der Ventilmodul-Identifikationsinformation, Herstellen, insbesondere auf Basis der Ventilmodul-Identifikationsinformation, einer elektrischen Widerstandsanordnung mit einem oder mehreren elektrischen Widerstandswerten, die die Ventilmodul-Identifikationsinformation abbilden, und Bereitstellen des Ventilmoduls mit der elektrischen Widerstandsanordnung.
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Weitere beispielhafte Details und exemplarische Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Ventilanordnung mit mehreren Ventilmodulen und einer Anschlussanordnung,
- 2 einen Leiterbahnträger,
- 3 ein Schaltbild einer Widerstandsanordnung,
- 4 eine Schnittansicht der Ventilanordnung gemäß einer ersten Variante,
- 5 eine Schnittansicht der Ventilanordnung gemäß einer zweiten Variante,
- 6 eine weitere Schnittansicht der Ventilanordnung gemäß der zweiten Variante,
- 7 ein vergrößerter Ausschnitt der 6,
- 8 ein elastisches Anpresselement.
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Nachfolgend wird auf die in den Figuren eingezeichneten, orthogonal zueinander ausgerichteten Raumrichtungen „x-Richtung“, „y-Richtung“ und „z-Richtung“ Bezug genommen. Die x-Richtung kann auch als Längsrichtung, die y-Richtung als Querrichtung oder Aufreihungsrichtung und die z-Richtung als Höhenrichtung bezeichnet werden.
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Die 1 zeigt eine Ventilanordnung 1 mit mehreren Ventilmodulen 2 und einer Anschlussanordnung 3. Zur besseren Sichtbarkeit ist eines der Ventilmodule 2 in einem von der Anschlussanordnung 3 abgenommenen Zustand gezeigt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind alle Ventilmodule 2 an der Anschlussanordnung 3 angebracht.
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Die Ventilanordnung 1 stellt eine rein exemplarische Anwendungsumgebung eines Ventilmoduls 2 dar. Zweckmäßigerweise kann das Ventilmodul 2 auch für sich genommen bereitgestellt sein.
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Die Ventilanordnung 1 kann auch als Ventilinsel bezeichnet werden. Die Anschlussanordnung 3 umfasst einen Anschlussabschnitt 43, der zweckmäßigerweise als Anschlussplatte ausgeführt ist. Die Anschlussanordnung 3 stellt eine Mehrzahl von in y-Richtung nebeneinander angeordneten Bestückungsplätzen 25 (hier exemplarisch vier) bereit. An jedem Bestückungsplatz 25 kann ein Ventilmodul 2 mechanisch befestigt und fluidisch und elektrisch angeschlossen werden. In einem bestückten Zustand der Anschlussanordnung 3 sind eine Mehrzahl von Ventilmodulen 2 in y-Richtung nebeneinander aufgereiht.
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Die Anschlussanordnung 3, insbesondere der Anschlussabschnitt 43, weist eine Bestückungsseite 26 auf, auf der die Bestückungsplätze 25 angeordnet sind. Exemplarisch ist die Bestückungsseite 26 normal zur z-Richtung ausgerichtet. Jeder Bestückungsplatz 25 umfasst zweckmäßigerweise eine Fluidanschluss-Anordnung 35 zum fluidischen Anschluss eines Ventilmoduls 2 und eine Elektroanschluss-Anordnung 44 (in der 1 nicht zu sehen) zum elektrischen Anschluss des Ventilmoduls 2. Die jeweiligen Fluidanschluss-Anordnungen 35 sind zweckmäßigerweise gegenüber den jeweiligen Elektroanschluss-Anordnungen 44 in z-Richtung nach oben versetzt angeordnet.
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Die Anschlussanordnung 3 weist ferner eine Arbeitsanschlussseite 27 auf, an der eine Mehrzahl von fluidischen Arbeitsanschlüssen 28 und/oder wenigstens ein fluidischer Versorgungsanschluss 29 angeordnet sind. Die fluidischen Arbeitsanschlüsse 28 und/oder der wenigstens eine fluidische Versorgungsanschluss 29 sind zweckmäßigerweise als Schlauchanschlüsse ausgeführt und haben exemplarisch die Form von zylindrischen Vorsprüngen. Die fluidischen Arbeitsanschlüsse 28 sind exemplarisch in zwei jeweils in y-Richtung verlaufenden Reihen angeordnet, die in z-Richtung übereinander angeordnet sind. Die Arbeitsanschlussseite 27 ist exemplarisch normal zur negativen x-Richtung ausgerichtet.
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Exemplarisch dienen die (an der Anschlussanordnung 3 angeschlossenen) Ventilmodule 2 jeweils dazu, eine fluidischen Verbindung zwischen einem jeweiligen fluidischen Arbeitsanschluss 28 und dem fluidischen Versorgungsanschluss 29 wahlweise herzustellen oder zu unterbrechen.
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Die Anschlussanordnung 3 umfasst ferner einen Steuerabschnitt 4, der zweckmäßigerweise an den Anschlussabschnitt 43 angesetzt ist, insbesondere in negativer y-Richtung. Der Steuerabschnitt 4 ist zweckmäßigerweise als Steuermodul ausgebildet. Der Steuerabschnitt 4 verfügt insbesondere über einen Kommunikationsanschluss 30, über den die Anschlussanordnung 3 mit einer (in den Figuren nicht gezeigten) übergeordneten Steuerung kommunizieren kann.
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Als Nächstes soll das Ventilmodul 2 näher erläutert werden. Die auf ein Ventilmodul 2 bezogenen Erläuterungen gelten zweckmäßigerweise für mehrere, insbesondere für sämtliche Ventilmodule 2 der Ventilanordnung 1.
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Das Ventilmodul 2 ist zweckmäßigerweise ein pneumatisches Ventilmodul. Das Ventilmodul 2 dient also insbesondere dazu, Druckluft zu schalten.
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Das Ventilmodul 2 hat exemplarisch eine flache Grundgestalt. Insbesondere ist die y-Erstreckung des Ventilmoduls 2 kleiner als die x-Erstreckung und/oder kleiner als die z-Erstreckung des Ventilmodul 2. Das Ventilmodul 2 ist zweckmäßigerweise scheibenförmig ausgeführt. Das Ventilmodul 2 ist insbesondere als Scheibenmodul ausgebildet.
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Das Ventilmodul 2 ist exemplarisch L-förmig ausgeführt. Das Ventilmodul 2 weist einen Hauptventilabschnitt 31 auf, in dem exemplarisch ein Hauptventilglied - beispielsweise ein Kolbenschieber - des Ventilmoduls 2 angeordnet ist. Der Hauptventilabschnitt 31 ist mit seiner Längsachse exemplarisch parallel zur x-Richtung ausgerichtet. Das Ventilmodul 2 weist ferner einen Vorsteuerabschnitt 32 auf, in dem zweckmäßigerweise wenigstens ein Vorsteuerventil, beispielsweise ein Magnetventil, angeordnet ist. Das Vorsteuerventil dient zur Bereitstellung von Druckfluid, um das Hauptventilglied zu betätigen. Der Vorsteuerabschnitt 32 ist exemplarisch mit seiner Längsachse parallel zur z-Richtung ausgerichtet. Der Vorsteuerabschnitt 32 ist an den Hauptventilabschnitt 31 angesetzt. Der Vorsteuerabschnitt 32 und der Hauptventilabschnitt 31 stellen zweckmäßigerweise Schenkel des L-förmigen Ventilmoduls 2 dar.
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Das Ventilmodul 2 umfasst ein Ventilmodul-Gehäuse 7, das zweckmäßigerweise das Außengehäuse des Ventilmoduls 2 ist und vorzugsweise die Außenwände des Ventilmoduls 2 bereitstellt.
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Das Ventilmodul 2 umfasst ferner ein Befestigungselement 33 zur Befestigung des Ventilmoduls 2 an der Anschlussanordnung 3. Das Befestigungselement 33 ist exemplarisch als Schraube ausgeführt und zweckmäßigerweise mit seiner Längsachse parallel zur z-Richtung ausgerichtet.
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Das Ventilmodul 2 umfasst einen Leiterbahnträger 5, der exemplarisch als flexible Leiterbahnfolie ausgeführt ist. Der Leiterbahnträger 5 umfasst eine elektrische Widerstandsanordnung 6. In der elektrischen Widerstandsanordnung 6 ist eine Ventilmodul-Identifikationsinformation durch einen oder mehrere elektrische Widerstandswerte R1, R2, R3 hinterlegt.
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Der Leiterbahnträger 5 ist exemplarisch außen am Ventilmodul-Gehäuse 7 angeordnet. Insbesondere befindet sich auch die elektrische Widerstandsanordnung 6 außerhalb des Ventilmodul-Gehäuses 7. Zweckmäßigerweise befindet sich die elektrische Widerstandsanordnung 6 auf einer dem Ventilmodul-Gehäuse 7 abgewandten Seite des Leiterbahnträgers 5.
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Exemplarisch ist der Leiterbahnträger 5 an einer ersten Außenseite 8 des Ventilmodul-Gehäuses 7, insbesondere des Vorsteuerabschnitts 32. angeordnet. Die erste Außenseite 8 ist exemplarisch normal zur y-Richtung ausgerichtet.
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Exemplarisch ist die erste Außenseite 8 dem benachbarten Ventilmodul 2 zugewandt, so dass der auf der Außenseite 8 angeordnete Bereich des Leiterbahnträgers 5 von dem benachbarten Ventilmodul 2 verdeckt ist. Der Leiterbahnträger 5 ist (im installierten Zustand der Ventilmodule 2) zwischen zwei benachbarten Ventilmodul-Gehäusen 7 angeordnet.
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Zweckmäßigerweise erstreckt sich der Leiterbahnträger 5 über den Großteil der ersten Außenseite 8 des Ventilmodul-Gehäuses 7. Der Leiterbahnträger 5 erstreckt sich insbesondere in wenigstens einer Raumrichtung - hier exemplarisch der z-Richtung - über die gesamte erste Außenseite 8 des Ventilmodul-Gehäuses 7, insbesondere des Vorsteuerabschnitts 32.
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Exemplarisch erstreckt sich der Leiterbahnträger 5 über wenigstens die erste Außenseite 8 des Ventilmodul-Gehäuses 7 und eine zweite Außenseite 9 des Ventilmodul-Gehäuses 7, insbesondere des Vorsteuerabschnitts 32. Die zweite Außenseite 9 ist exemplarisch eine Unterseite und zweckmäßigerweise normal zur negativen z-Richtung ausgerichtet. Der Leiterbahnträger 5 verläuft insbesondere über Eck von der ersten Außenseite 8 zur zweiten Außenseite 9.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Leiterbahnträger 5 ferner über eine dritte Außenseite 10 des Ventilmodul-Gehäuses 7, insbesondere des Vorsteuerabschnitts 32. Die dritte Außenseite 10 ist exemplarisch eine Oberseite und zweckmäßigerweise normal zur z-Richtung ausgerichtet. Der Leiterbahnträger 5 verläuft insbesondere über Eck von der ersten Außenseite 8 zur dritten Außenseite 10.
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Der Leiterbahnträger 5 umfasst exemplarisch zusätzlich zur elektrischen Widerstandsanordnung 6 eine aktive elektrische und/oder aktive elektronische Funktionseinheit 40. Exemplarisch handelt es sich bei der Funktionseinheit 40 um eine LED. Die Funktionseinheit 40 ist exemplarisch auf der dritten Außenseite 10 angeordnet - also insbesondere auf der Oberseite des Ventilmodul-Gehäuses 7.
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Das Ventilmodul 2 umfasst zweckmäßigerweise ferner eine Auslesekontakt-Anordnung 11, über die die Ventilmodul-Identifikationsinformation aus der Widerstandsanordnung 6 ausgelesen werden kann. Die Auslesekontakt-Anordnung 11 ist zweckmäßigerweise auf dem Leiterbahnträger 5 angeordnet. Exemplarisch ist die Auslesekontakt-Anordnung 11 auf der zweiten Außenseite 9 angeordnet, also insbesondere auf der Unterseite des Ventilmoduls 2.
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Das Ventilmodul 2 umfasst zweckmäßigerweise ferner eine Ansteuerungskontakt-Anordnung 34 zur elektrischen Ansteuerung des Ventilmoduls 2, um ein Schalten eines Ventilglieds des Ventilmoduls 2 zu bewirken. Vorzugsweise dient die Ansteuerungskontakt-Anordnung 34 der elektrischen Ansteuerung eines Vorsteuerventils des Ventilmoduls 2. Die Ansteuerungskontakt-Anordnung 34 ist exemplarisch an der zweiten Außenseite 9 des Ventilmoduls 2, insbesondere des Vorsteuerabschnitts 32 angeordnet. Die Ansteuerungskontakt-Anordnung 34 ist zweckmäßigerweise zusätzlich zur Auslesekontakt-Anordnung 11 vorhanden. Die Ansteuerungskontakt-Anordnung 34 umfasst zweckmäßigerweise mehrere Ansteuerungskontakte 47.
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Unter Bezugnahme auf die 2 soll nachstehend näher auf den Leiterbahnträger 5 eingegangen werden.
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Der Leiterbahnträger 5 umfasst zweckmäßigerweise ein elektrisch isolierendes Substrat 36, auf dem eine Leiterbahnanordnung 37 angeordnet ist. Das Substrat 36 ist beispielsweise eine flexible Folie und hat zweckmäßigerweise eine rechteckige Form.
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Zweckmäßigerweise wird die Widerstandsanordnung 6 durch die Leiterbahnanordnung 37, insbesondere durch einen ersten Leiterbahnanordnungs-Bereich 38, gebildet. Die Widerstandsanordnung 6 ist laserstrukturiert oder gedruckt, um den einen oder die mehreren Widerstandswerte R1, R2, R3 festzulegen, durch die die Ventilmodul-Identifikationsinformation in der Widerstandsanordnung 6 hinterlegt ist.
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Der erste Leiterbahnanordnungs-Bereich 38 umfasst exemplarisch mehrere Leiterbahnabschnitte 53 - hier exemplarisch drei - die jeweils einen der Widerstandswerte R1, R2, R3 bereitstellen. Durch die Widerstandswerte R1, R2, R3 ist die Ventilmodul-Identifikationsinformation hinterlegt.
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Die Leiterbahnabschnitte 53 verlaufen exemplarisch parallel zueinander. Zweckmäßigerweise verlaufen die Leiterbahnabschnitte 53 in z-Richtung. Die Leiterbahnabschnitte 53 sind zweckmäßigerweise jeweils individuell strukturiert - beispielsweise laserstrukturiert und/oder gedruckt - um einen jeweiligen Widerstandswert R1, R2, R3 bereitzustellen. Zweckmäßigerweise sind die Leiterbahnabschnitte 53 jeweils unterschiedlich zueinander strukturiert und weisen voneinander unterschiedliche Widerstandswerte auf.
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Exemplarisch umfasst der erste Leiterbahnanordnungs-Bereich 38 ferner eine Rückleitungsbahn 41, mit der die Leiterbahnabschnitte 53 elektrisch verbunden sind. Exemplarisch sind die Leiterbahnabschnitte 53 direkt an die Rückleitungsbahn 41 angesetzt. Die Rückleitungsbahn 41 hat exemplarisch einen L-förmigen Verlauf.
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Der erste Leiterbahnanordnungs-Bereich 38 umfasst ferner die Auslesekontakt-Anordnung 11, über die die Widerstandswerte des ersten Leiterbahnanordnungs-Bereichs 38 ausgelesen werden können. Die Auslesekontakt-Anordnung 11 umfasst vorzugsweise mehrere Auslesekontakte. Exemplarisch umfasst die Auslesekontakt-Anordnung 11 einen der Rückleitungsbahn 41 zugeordneten ersten Auslesekontakt 21, einen dem ersten Widerstandswert R1 zugeordneten zweiten Auslesekontakt 22, einen dem zweiten Widerstandswert R2 zugeordneten dritten Auslesekontakt 23 und einen dem dritten Widerstandswert R3 zugeordneten vierten Auslesekontakt 24. Die Auslesekontakte 21, 22, 23, 24 befinden sich zweckmäßigerweise an dem unteren Rand des Leiterbahnträgers 5 und sind insbesondere in x-Richtung nebeneinander angeordnet. Exemplarisch sind die Auslesekontakte 21, 22, 23, 24 als Kontaktpads ausgeführt.
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Exemplarisch ist der erste Leiterbahnanordnungs-Bereich 38 mit keinem elektrischen Verbraucher des Ventilmoduls 2 elektrisch verbunden. Zweckmäßigerweise umfasst der Leiterbahnanordnungs-Bereich 38 kein diskretes elektrisches Bauteil, wie beispielsweise einen diskreten elektrischen Widerstand, einen diskreten Kondensator und/oder eine diskrete Spule. Zweckmäßigerweise dient der erste Leiterbahnanordnungsbereich 38 ausschließlich der Hinterlegung der Ventilmodul-Identifikationsinformation.
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Die Leiterbahnanordnung 37 umfasst ferner einen zweiten Leiterbahnanordnungs-Bereich 39. Vorzugsweise befindet sich der zweite Leiterbahnanordnungs-Bereich 39 auf demselben Substrat 36 wie der erste Leiterbahnanordnungs-Bereich 38. Zweckmäßigerweise sind der erste Leiterbahnanordnungs-Bereich 38 und der zweite Leiterbahnanordnungs-Bereich 39 voneinander elektrisch isoliert.
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Der zweite Leiterbahnanordnungs-Bereich 39 umfasst exemplarisch zwei Versorgungsleiterbahnen 45, die zweckmäßigerweise der elektrischen Versorgung der Funktionseinheit 40 dienen. Insbesondere umfasst der zweite Leiterbahnanordnungs-Bereich 39 zwei Versorgungskontakte 46, die mit den Versorgungsleiterbahnen 45 elektrisch verbunden sind. Die Versorgungskontakte 46 befinden sich zweckmäßigerweise an dem unteren Rand des Leiterbahnträgers 5 und sind insbesondere in x-Richtung neben den Auslesekontakten 21, 22, 23, 24 angeordnet. Exemplarisch sind die Versorgungskontakte 46 als Kontaktpads ausgeführt.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung dienen die Versorgungskontakte 46 (zusätzlich oder alternativ zur Versorgung der Funktionseinheit 40) als die Ansteuerungskontakte 47. Zweckmäßigerweise ist die Funktionseinheit 40 parallel zu einem Vorsteuerventil des Ventilmoduls 2 geschaltet. An die Versorgungskontakte 46 wird zweckmäßigerweise ein Ansteuerungssignal zur Ansteuerung des Vorsteuerventils angelegt. Die als LED ausgeführte Funktionseinheit 40 gibt zweckmäßigerweise ein visuelles Signal gemäß dem Ansteuerungssignal aus.
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Exemplarisch ist eine (in den Figuren nicht gezeigte) elektrische Verbindung von den (insbesondere außerhalb des Ventilmodul-Gehäuses 7) angeordneten Versorgungskontakten 46 (oder den Ansteuerungskontakten 47) zu dem innerhalb des Ventil-Gehäuses 7 angeordneten Vorsteuerventil vorhanden.
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Unter Bezugnahme auf die 3 soll nachstehen auf das durch die Widerstandsanordnung 6 gebildete Widerstandsnetzwerk eingegangen werden.
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Exemplarisch bildet die Widerstandsanordnung 6 ein Widerstandsnetzwerk in der Form einer Sternschaltung. Die Sternschaltung umfasst exemplarisch drei Schaltungszweige. Die Schaltungszweige führen von einem jeweiligen Auslesekontakt 22, 23, 24 zu dem Schaltungsmittelpunkt der Sternschaltung. Ferner ist ein Auslesekontakt 21 vorhanden, über den der Schaltungsmittelpunkt abgegriffen werden kann. In dem ersten Schaltungszweig wird der erste Widerstandswert R1 bereitgestellt, in dem zweiten Schaltungszweig der zweite Widerstandswert R2 und in dem dritten Schaltungszweig der dritte Widerstandswert R3.
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Zwischen dem ersten Auslesekontakt 21 und dem zweiten Auslesekontakt 22 ist der erste Widerstandswert R1 auslesbar. Zwischen dem ersten Auslesekontakt 21 und dem dritten Auslesekontakt 23 ist der zweite Widerstandswert R2 auslesbar. Ferner ist zwischen dem ersten Auslesekontakt 21 und dem vierten Auslesekontakt 24 der dritte Widerstandswert R3 auslesbar.
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Unter Bezugnahme auf die 4 bis 8 soll nachstehend näher auf die elektrische Kontaktierung zwischen dem Leiterbahnträger 5 und der Anschlussanordnung 3 eingegangen werden.
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Die Anschlussanordnung 3 umfasst exemplarisch eine Anschlussanordnung-Leiterplatte 48. Die Anschlussanordnung-Leiterplatte 48 ist exemplarisch in einem Elektronikschacht 52 der Anschlussanordnung 3 angeordnet. Zweckmäßigerweise ist die Anschlussanordnung-Leiterplatte 48 mit ihrer flächenmäßig größten Seite normal zur z-Richtung ausgerichtet. Die Anschlussanordnung-Leiterplatte 48 ist zweckmäßigerweise in z-Richtung unterhalb der Bestückungsplätze 35 angeordnet. Vorzugsweise verläuft die Anschlussanordnung-Leiterplatte 48 in y-Richtung unterhalb mehrerer, insbesondere sämtliche, Bestückungsplätze 35.
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Für die elektrische Kontaktierung zwischen dem Leiterbahnträger 5 und der Anschlussanordnung 3 sind verschiedene Varianten möglich. Unter Bezugnahme auf die 4 soll zunächst eine erste Variante diskutiert werden.
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Bei dieser Variante umfasst die Anschlussanordnung 3 eine Federelement-Anordnung 12. Die Federelement-Anordnung 12 bildet zweckmäßigerweise die Elektroanschluss-Anordnung 44. Exemplarisch ist die Federelement-Anordnung 12 auf der Anschlussanordnung-Leiterplatte 48 angeordnet, insbesondere an dieser befestigt. Die Federelement-Anordnung 12 umfasst zweckmäßigerweise eine Mehrzahl von separaten, insbesondere elektrisch voneinander isolierten, Federkontakten 49. Die Federkontakte 49 stehen exemplarisch in z-Richtung nach oben von der Anschlussanordnung-Leiterplatte 48 ab. Vorzugsweise ist für jeden der Auslesekontakte 21, 22, 23, 24 des Leiterbahnträgers ein separater Federkontakt 49 vorhanden. Im installierten Zustand des Ventilmoduls 2 kontaktiert jeder der Federkontakte 49 einen jeweiligen Auslesekontakt 21, 22, 23, 24.
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Zweckmäßigerweise ist ferner für jeden Versorgungskontakt 46 und/oder jeden Ansteuerungskontakt 47 ein eigener Federkontakt 49 vorhanden. Im gezeigten Fall dienen die Ansteuerungskontakte 47 als die Versorgungskontakte 46. Für die elektrische Kontaktierung jedes dieser Ansteuerungskontakte 47 ist ein eigener Federkontakt 49 vorhanden.
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Die Auslesekontakte 21, 22, 23, 24 sind auf dem Leiterbahnträger 5 angeordnet von zweckmäßigerweise von außen frei zugänglich (in einem Zustand, in dem das Ventilmodul 2 von der Anschlussanordnung 3 abgenommen ist). Bei Befestigung des Ventilmoduls 2 an der Anschlussanordnung 3 wird der (insbesondere als flexible Leiterbahnfolie ausgeführte) Leiterbahnträger mit den Auslesekontakten 21, 22, 23, 24 an die Federelement-Anordnung 12 angepresst, um den elektrischen Kontakt zwischen der Anschlussanordnung 3 und den Auslesekontakten 21, 22, 23, 24 herzustellen.
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Unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 soll nachfolgend eine zweite Variante der elektrischen Kontaktierung diskutiert werden.
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Bei der zweiten Variante umfasst das Ventilmodul 2 ein elastisches Anpresselement 42, beispielsweise ein Federelement, insbesondere ein Federblech. Das elastische Anpresselement 42 stützt den Leiterbahnträger 5 ab, insbesondere gegenüber dem Ventilmodul-Gehäuse 7. Exemplarisch ist das elastische Anpresselement 42 an der zweiten Außenseite 9 - also exemplarisch der Unterseite des Ventilmoduls 2 - zwischen das Ventilmodul-Gehäuse 7 und den Leiterbahnträger 5 angeordnet, so dass der Leiterbahnträger 5 zweckmäßigerweise elastisch gegenüber dem Ventilmodul-Gehäuse 7 abgestützt wird. Bei Befestigung des Ventilmoduls 2 an der Anschlussanordnung 3 presst das elastische Anpresselement 42 den Leiterbahnträger 5 mit den Auslesekontakten 21, 22, 23, 24 an Anschlusskontakte der Elektroanschluss-Anordnung 44. Bei den Anschlusskontakten handelt es sich beispielsweise um Kontaktpads der Anschlussanordnung-Leiterplatte 48. Zweckmäßigerweise presst das elastische Anpresselement 42 ferner die Ansteuerungskontakte 47 und/oder Versorgungskontakte 46 gegen Anschlusskontakte, insbesondere Kontaktpads, der Elektroanschluss-Anordnung 44.
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Die 6 zeigt einen y-z-Schnitt entlang der in der 5 eingezeichneten Schnittlinie A-A. Die 7 zeigt eine Vergrößerung des in der 6 eingezeichneten Bereichs X.
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Das elastische Anpresselement 42 weist exemplarisch eine sich in negativer z-Richtung nach unten verjüngende Form auf. Exemplarisch ist das elastische Anpresselement 42 (in einer y-z-Ansicht) dreiecksförmig, wobei eine Spitze der Dreiecksform nach unten zeigt. Mit dieser Spitze drückt das elastische Anpresselement 42 die Auslesekontakte 21, 22, 23, 24 gegen Kontaktpads der Elektroanschluss-Anordnung 44.
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Die 8 zeigt eine exemplarische Ausgestaltung des elastischen Anpresselements 42 als Federblech. Das elastische Anpresselement 42 ist zweckmäßigerweise einstückig ausgeführt. Exemplarisch umfasst das elastische Anpresselement 42 einen Basisabschnitt 50, der insbesondere plattenförmig ist und mit dem das elastische Anpresselement 42 zweckmäßigerweise an der zweiten Außenseite 9 - also der Unterseite - des Ventilmodul-Gehäuses 7 anliegt. Das elastische Anpresselement 42 umfasst ferner eine Mehrzahl von Federgliedern 51 - vorzugsweise für jeden anzupressenden Kontakt des Leiterbahnträgers 5 ein jeweiliges Federglied 51. Die Federglieder 51 sind in x-Richtung nebeneinander angeordnet und ragen von dem Basisabschnitt 50 ausgehend in negativer z-Richtung nach unten. Exemplarisch weist jedes Federglied 51 eine Dreiecksform auf und ist mit seiner Spitze nach unten ausgerichtet. Die Federglieder 51 sind insbesondere gebogene Blechzungen.
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Gemäß der zweiten Variante wird also ein zusammenhängendes Federelement - das elastische Anpresselement 42 - unter den Leiterbahnträger 5 gebracht. Das elastische Anpresselement 42 sorgt zweckmäßigerweise ür den nötigen Anpressdruck und den Toleranzausgleich. Dadurch dass der Leiterbahnträger die Auslesekontakte 21, 22, 23, 24 bereitstellt und separiert, müssen die einzelnen Federglieder 51 des elastischen Anpresselements 42 nicht elektrisch voneinander isoliert sein.
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Die Auslesekontakte 21, 22, 23, 24 sind zweckmäßigerweise auf einer Außenseite des Leiterbahnträgers angeordnet. Vorzugsweise sind die Auslesekontakte 21, 22, 23, 24 voneinander isoliert. Die Auslesekontakte 21, 22, 23, 24 sind insbesondere gestanzt oder gedruckt.
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Zur Aufrechterhaltung der Kontaktkraft wird zweckmäßigerweise als das elastische Anpresselement 42 ein zusammenhängendes Federblech zwischen dem Vorsteuerabschnitt 32 - beispielsweise einem Spulenkörper - und dem Leiterbahnträger 5 - beispielsweise einer elastischen Leiterbahnfolie - gebracht. Der Leiterbahnträger 5 wird zweckmäßigerweise direkt auf eine Verkettungsplatine - beispielsweise die Anschlussanordnung-Leiterplatte 48 - gedrückt, um eine elektrische Verbindung zu der Anschlussanordnung 3 herzustellen. Über diese elektrische Verbindung - also insbesondere über den Leiterbahnträger 5 - erfolgt vorzugsweise auch die elektrische Versorgung des Ventilmoduls 2, insbesondere des Vorsteuerventils.
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Wie vorstehend bereits erläutert, kann der Leiterbahnträger 5 zusätzlich zu den Auslesekontakten 21, 22, 23, 24 auch noch weitere elektrische Kontakte aufweisen - beispielsweise die Versorgungskontakte 46 und/oder die Ansteuerungskontakte 47. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung umfasst das Ventilmodul 2 eine Rechnereinheit, beispielsweise einen ASIC, der zweckmäßigerweise über Kontakte des Leiterbahnträgers 5 elektrisch mit der Anschlussanordnung 3 verbunden ist. Die Rechnereinheit umfasst beispielsweise einen Schaltspielzähler und ist insbesondere ausgebildet, bei Aktivierung einen Identifikator, beispielsweise einen ID-Code, einen Ventiltyp und/oder eine maximale Temperatur zu senden.
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Vorzugsweise umfasst die Widerstandsanordnung 6 mehrere Widerstandswerte, die zusammen die Ventilmodul-Identifikationsinformation abbilden. Exemplarisch umfasst die Widerstandsanordnung 6 drei Widerstandswerte R1, R2, R3, durch die die Ventilmodul-Identifikationsinformation hinterlegt ist. Alternativ dazu kann die Widerstandsanordnung 6 auch mehr oder weniger Widerstandwerte umfassen, durch die die Ventilmodul-Identifikationsinformation hinterlegt ist - beispielsweise einen Widerstandswert, zwei Widerstandswerte oder vier oder mehr Widerstandswerte. Die Anzahl der Auslesekontakte hängt zweckmäßigerweise von der Anzahl an Widerstandswerten ab. Exemplarisch ist die Anzahl der Auslesekontakte (wenigstens oder genau) um eins größer als die Anzahl der Widerstandswerte.
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Die Ventilmodul-Identifikationsinformation ist vorzugsweise eine mehrstellige Zahlenfolge. Zweckmäßigerweise wird jede Stelle der mehrstelligen Zahlenfolge durch einen auslesbaren Widerstandswert der Widerstandsanordnung 6 repräsentiert.
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Die Ventilmodul-Identifikationsinformation umfasst zweckmäßigerweise einen Identifikator, beispielsweise eine Seriennummer und/oder einen ID-Code, der zweckmäßigerweise eindeutig ist und insbesondere nur einem Ventilmodul 2 zugeordnet ist.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung umfasst die Ventilmodul-Identifikationsinformation eine Ventiltyp-Information, die den Ventiltyp des Ventilmoduls 2 anzeigt. Zweckmäßigerweise wird die Ventiltyp-Information durch einen einzigen Widerstandswert repräsentiert. Ferner kann die Ventiltyp-Information auch durch mehrere Widerstandswerte repräsentiert sein.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung umfasst die Ventilmodul-Identifikationsinformation ferner ein Herstellungsdatum, beispielsweise des Ventilmoduls 2.
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Die Widerstandswerte R1, R2, R3 betragen zweckmäßigerweise jeweils wenigstens 1 kOhm.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein System aus der Ventilanordnung 1 und einer Steuereinrichtung bereitgestellt. Als Steuereinrichtung dient beispielsweise der Steuerabschnitt 4 und/oder eine in den Figuren nicht gezeigte Steuerung, beispielsweise eine übergeordnete Steuerung (z.B. eine SPS - speicherprogrammierbare Steuerung). Beispielsweise wird die Steuereinrichtung aus dem Steuerabschnitt 4 und der übergeordneten Steuerung zusammen gebildet.
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Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, den einen oder die mehreren Widerstandswerte R1, R2, R3, durch die die Ventilmodul-Identifikationsinformation hinterlegt ist, auszulesen. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, auf Basis der ausgelesenen Widerstandswerte R1, R2, R3 die Ventilmodul-Identifikationsinformation zu erfassen und zweckmäßigerweise das Ventilmodul 2 auf Basis der Ventilmodul-Identifikationsinformation zu identifizieren.
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Beispielsweise liest der Steuerabschnitt 4 die Widerstandswerte R1, R2, R3 aus, ermittelt auf Basis der Widerstandswerte R1, R2, R3 einen Ventiltyp und leitet den ermittelten Ventiltyp an die übergeordnete Steuerung weiter.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, durch Auslesen von jeweiligen Widerstandswerten Ventilmodul-Identifikationsinformationen mehrerer, insbesondere sämtlicher, auf der Anschlussanordnung 3 installierter Ventilmodule 2 zu erfassen. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, auf Basis der erfassten Ventilmodul-Identifikationsinformationen eine Bestückungsinformation zu erzeugen. In der Bestückungsinformation sind beispielsweise die Identifikatoren und/oder Ventiltypen der Ventilmodule 2 aufgelistet, mit denen die Anschlussanordnung 3 aktuell bestückt ist. Zweckmäßigerweise sind in der Bestückungsinformation die Identifikatoren und/oder Ventiltypen in Zuordnung zu jeweiligen Bestückungsplätzen hinterlegt.
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Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei einem Wechsel eines Ventilmoduls 2 die Ventilmodul-Identifikationsinformation des hinzugekommenen Ventilmoduls 2 durch Auslesen eines oder mehrerer Widerstandswerte des Ventilmoduls 2 zu erfassen und vorzugsweise die Bestückungsinformation gemäß der erfassten Ventilmodul-Identifikationsinformation zu aktualisieren.
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Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, unter Verwendung der Ventilmodul-Identifikationsinformation eine das Ventilmodul betreffende Schaltspielinformation bereitzustellen. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die durchgeführten Schaltspiele eines Ventilmoduls 2 zu zählen und die Anzahl an Schaltspielen des Ventilmoduls 2 als Schaltspielinformation in Zuordnung zu der Ventilmodul-Identifikationsinformation, insbesondere in Zuordnung zu eines in der Ventilmodul-Identifikationsinformation enthaltenen Identifikators, zu speichern. Ferner ist die Steuereinrichtung zweckmäßigerweise ausgebildet, bei einem Wechsel eines Ventilmoduls 2 auf Basis der Ventilmodul-Identifikationsinformation eine auf das neu hinzugekommene Ventilmodul 2 gerichtete Zählung der Schaltspiele durchzuführen. Insbesondere erkennt die Steuereinrichtung auf Basis der Ventilmodul-Identifikationsinformation, das an einem Bestückungsplatz 35 ein Wechsel eines Ventilmoduls 2 erfolgt ist und führt dementsprechend für das neue Ventilmodul 2 eine eigene, insbesondere eine neue, Zählung der Schaltspiele durch. Vorzugsweise ist der Steuerabschnitt 4 ausgebildet, die Schaltspiele zu zählen. Zweckmäßigerweise wird das Zählen der Schaltspiele von der auf der Ventilanordnung 1 - beispielsweise einer Ventilinsel - befindlichen Elektronik - beispielsweise dem Steuerabschnitt 4 - durchgeführt.
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Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, auf Basis der Ventilmodul-Identifikationsinformation einen Wechsel eines Ventilmoduls 2 auf der Anschlussanordnung 2 zu erkennen.
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Gemäß einer nicht gezeigten Ausgestaltung wird eine industrielle Anlage, insbesondere eine Industrieautomatisierungs-Anlage bereitgestellt, die das vorgenannte System mit der Ventilanordnung 1 und der Steuereinrichtung umfasst.
