DE9219078U1 - Control device for valves and / or valve units - Google Patents
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Description
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft eine Ansteuereinrichtung für Ventile und/oder Ventileinheiten mit einer elektronischen zentralen Leitstelle (SPS) gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a control device for valves and/or valve units with an electronic central control center (PLC) according to the preamble of claim 1.
Solche Ansteuereinrichtungen für Ventile und/oder Ventileinheiten mit Busansteuerung
sind beispielsweise aus dem Prospektdatenblatt von Mannesmann Rexroth Pneumatik (September 81; 13.055) bekannt. Hierbei ist vorgesehen, eine Ventilanordnung zu einer
Ventileinheit zusammenzufassen und eine solche Baugruppe dann mit einer bezüglich
dieser Baugruppe zentralen Elektronik zu versehen, die u. a. die Dekodierung der
Bussignale vornimmt und daraus die Ansteuerung der einzelnen Ventile bestimmt.
Am Ausgang dieser Dekodierelektronik werden elektrische Leitungen zu den entsprechenden Betätigungsmagneten der einzelnen Ventile geführt.
In der praktischen Anwendung ergibt sich jedoch, daß in einem Anwendungsfall die
Ventileinheit aus vielen und in einem anderen Anwendungsfall aus nur wenigen Ventilen
besteht. Eine Ventileinheit stellt dabei eine zu einer Baugruppe zusammengefaßte
Anordnung mehrerer Einzeiventile dar. Im Stand der Technik ist es daher bekannt, diese
Ventileinheit-bezogene zentrale Dekodierelektronik so auszugestalten, daß sie bis zu
einer bestimmten Anzahl von Einzelventilen einsetzbar ist Daraus ergibt sich, daß bei
Ventileinheiten mit wenigen Ventilen die zentrale Dekodierelektronik überdimensioniert ist.
Für Ventileinheiten mit vielen Einzelventilen wird diese Bauform zwar wieder wirtschaftlicher, jedoch ergibt sich dann der Nachteil, daß eine zahlmäßige Obergrenze
von Ventilen vorgegeben ist.Such control devices for valves and/or valve units with bus control are known, for example, from the data sheet of Mannesmann Rexroth Pneumatik (September 81; 13.055). The idea here is to combine a valve arrangement into a valve unit and then to provide such an assembly with central electronics for this assembly, which, among other things, decode the bus signals and use them to determine the control of the individual valves.
At the output of this decoding electronics, electrical lines are led to the corresponding actuating magnets of the individual valves.
In practical use, however, it turns out that in one application the valve unit consists of many valves and in another application of only a few. A valve unit represents an arrangement of several individual valves combined to form a module. In the prior art, it is therefore known to design this valve unit-related central decoding electronics in such a way that it can be used for up to a certain number of individual valves. This means that for valve units with few valves the central decoding electronics are over-dimensioned. For valve units with many individual valves, this design is more economical, but it then has the disadvantage that there is an upper limit on the number of valves.
Aus der DE 39 15 456 A 1 ist eine Ansteuereinrichtung für Ventile bekannt, bei der die Ventile (18) über eine Busleitung (14) paralleigeschaltet sind und bei der jedes Ventil einen Ankoppelbaustein (16) aufweist, in dem die seriell übertragenen Adreßbits dekodiert werden (s. Fig. 1 und zugehörige Beschreibung).From DE 39 15 456 A 1 a control device for valves is known in which the valves (18) are connected in parallel via a bus line (14) and in which each valve has a coupling module (16) in which the serially transmitted address bits are decoded (see Fig. 1 and associated description).
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Ansteuereinrichtung so zu gestalten, daß
eine große Anzahl von Ventilen an letzlich einer gemeinsamen Busleitung angekoppelt,
über dieselbe ansteuerbar und die Ansprechzeiten der Ventile erheblich verkürzt sind.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1. In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen von
Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben.The invention was based on the object of designing the control device in such a way that a large number of valves are coupled to a common bus line, can be controlled via the same and the response times of the valves are considerably shortened.
The object is achieved according to the invention in accordance with the features of claim 1. The subclaims specify expedient embodiments of features of claim 1.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung des oben genannten Problems ergibt sich der Vorteil, daß nun eine quasi unbegrenzte Zahl von Einzelventilen zu einer Ventilbaugruppe bzw. Ventileinheit zusammengefaßt werden kann.The inventive solution to the above-mentioned problem has the advantage that a virtually unlimited number of individual valves can now be combined to form a valve assembly or valve unit.
Die Zusammenfassung erfolgt dabei rein administrativ über die elektronische zentrale Leitstelle bzw. den Zentralrechner. Das heißt, daß es somit sogar möglich ist, die Zusammenfassung von Einzelventilen zu Ventileinheiten erst im bzw. durch den Zentralrechner vorzunehmen. Der Vorteil ist, daß die Ventileinheiten immer änderbar, d. h. neu zusammenstellbar sind. Somit kann gegenüber dem Stand der Technik auf eine an der Ventileinheit angeordnete bezüglich der Einzelventile zentrale Dekodierelektronik verzichtet werden. Daher ist die Größe der Ventileinheit auch nicht mehr von der Zahl elektrischer Ein- und Ausgänge der zentralen Dekodierelektronik abhängig. Im Stand der Technik ergab sich, daß bei Verwendung einer Ventileinheit-zentralen Dekodierelektronik am Ausgang jeweils Einzelleitungen zu jedem einzelnen Ventil geführt werden mußten.The combination is carried out purely administratively via the electronic central control center or the central computer. This means that it is even possible to combine individual valves into valve units in or through the central computer. The advantage is that the valve units can always be changed, i.e. can be reassembled. In contrast to the state of the art, there is no need for central decoding electronics for the individual valves on the valve unit. The size of the valve unit is therefore no longer dependent on the number of electrical inputs and outputs of the central decoding electronics. In the state of the art, when using central decoding electronics for the valve unit, individual lines had to be routed to each individual valve at the output.
Dieser Aufwand entfällt bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls, da die Busleitung von einem zum anderen Ventil fortgesetzt - 'durchgeschleift1 - wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Dekodierbauelement jeweils in das Ventilgehäuse integriert oder das Dekodierelement ist jeweils in einem zum jeweiligen Ventil gehörenden Steckerkörper integriert. Da das Dekodierelement in der für die Erfindung vorgesehenen Weise auf die nur nötigen Funktionen minimiert ist, ist das Bauelement auch entsprechend klein und somit in der vorgeschlagenen Weise baulich auch integrierbar. Bei Verwendung eines Protokollumsetzers innerhalb der Busleitung kann über dieses Gerät jedes einzelne Dekodierelement und damit jedes einzelne Ventil codiert werden. Verzichtet man auf den Protokollumsetzer, so ist es dann notwendig, die einzelnen Ventile durch Aufstecken auf ein Handprogrammiergerät zu programmieren bzw. zu codieren. Durch die Verwendung eines Dekodierbauelementes mit einem nichtflüchtigen Speicherelement (EEPROM) ist es außerdem noch möglich, in das Dekodierbauelement neben der Adreßkodierung auch eine Parametrierung einzubringen. Somit ist Dekodierung der Adresse und Parametrierung am Ort jedes einzelnen Ventiles möglich.This effort is also eliminated with the present invention, since the bus line is continued from one valve to the other - 'looped through ' . In a further embodiment of the invention, the decoding component is integrated in the valve housing or the decoding element is integrated in a plug body belonging to the respective valve. Since the decoding element is minimized to the only necessary functions in the manner provided for in the invention, the component is also correspondingly small and can therefore be structurally integrated in the proposed manner. If a protocol converter is used within the bus line, each individual decoding element and thus each individual valve can be coded using this device. If the protocol converter is omitted, it is then necessary to program or code the individual valves by plugging them into a hand-held programming device. By using a decoding component with a non-volatile memory element (EEPROM), it is also possible to incorporate parameterization into the decoding component in addition to address coding. This makes it possible to decode the address and parameterize it at the location of each individual valve.
Mit Parametrierung ist die Abspeicherung und Ansteuerung des Ventiles über entsprechende Prozeßparameter gemeint. Das heißt, die Parametrierung enthält beispielsweise für welche Zeit und mit welcher Flanke das Ventil durchsteuern soll. Dies kann bei entsprechender Parametrierung dazu führen, daß zunächst nur ein "Ansteuerpuls1 über die Busleitung nötig ist und daß darauf hin das Ventil nach Akzeptieren der Adressierung selbsttätig ohne Zugriff auf eine externe Datenleitung einen zuvor abgespeicherten parametrierten Betätigungsablauf durchfährt.Parameterization means saving and controlling the valve using the appropriate process parameters. This means that the parameterization contains, for example, the time for which the valve should be controlled and the edge with which it should be controlled. With appropriate parameterization, this can mean that initially only a "control pulse 1" is required via the bus line and that the valve then automatically runs through a previously saved, parameterized actuation sequence without accessing an external data line after accepting the addressing.
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Betrachtet man diese vorzüglichen Vorteile in Verbindung mit der Tatsache, daß die Ventileinheiten individuell zusammengestellt und erweitert werden können, so ergibt sich, daß eine solche Erweiterung ohne Programmierung einer sonst im Stand der Technik üblichen Ventileinheiten-Zentralelektronik vorgenommen werden kann. Die Vorteile einer solchen Dezentralisierung von Codierung und Parametrierung machen sich nicht nur in der Montagefreundlchkeit sondern auch in der Schnelligkeit einer solchen Ansteuereinrichtung vorteilhaft bemerkbar.If you consider these excellent advantages in conjunction with the fact that the valve units can be individually assembled and expanded, it becomes clear that such an expansion can be carried out without programming the central electronics of valve units that are otherwise standard in the state of the art. The advantages of such decentralization of coding and parameterization are not only noticeable in the ease of assembly but also in the speed of such a control device.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher beschrieben.The invention is illustrated in the drawing and described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Direktansteuerung der Ventile aus der SPS,Fig. 1 Direct control of the valves from the PLC,
Fig. 2 Verwendung eines Protokollumsetzers.Fig. 2 Use of a protocol converter.
Fig. 1 zeigt schematisch die Ansteuerweise der Ventile. Hierbei sind die Ventile 1, 2 ... bis &eegr; bezeichnet. Diese Darstellung und Benennung des letzten Ventiles mit &eegr; soll bedeuten, daß die Anzahl der ansteuerbaren Ventile prinzipiell nicht eingeschränkt ist. Aus der zentralen Einheit 30 (SPS) führt eine Busleitung 40, weiche durchgehend von einem Ventil zum anderen geführt ist. Jedes Ventil besteht im wesentlichen aus einem Ventilkörper !2, der mit den Druckanschlüssen versehen ist und das schaltende Ventilglied beinhaltet, einem Betätigungsmagneten 11, der das Ventilglied betätigt und einem Dekodierbaustein 10. Hierbei ist es möglich, daß über die SPS 30 die Einteilung der 1 bis &eegr; Ventile in einzelne Ventilgruppen bzw. Ventileinheiten in der SPS 30 durch Programmierung selbst vorgenommen werden kann. Eine ventileinheitenbezogene Zentralelektronik zur Dekodierung des über die Busleitung 40 geführten Ansteuersignales entfällt bei der vorliegenden Erfindung gänzlich. Somit kann an die Busleitung 40 nahezu eine unbegrenzte Anzahl von Ventilen angehangen werden, da jedes Ventil über einen eigenen ihm zugeordneten und im Bereich des Ventiles selbst angeordneten Dekodierbaustein 10 verfügt. Es ist möglich, eine gewisse Anzahl von Ventilen baulich auf einer Grundplatte aufzubauen, wodurch elektrische und Druckmittelleitungen integriert zu den jeweiligen Ventilen geführt werden können. Die ansteuerungsmäßige bzw. administrative Einteilung in Ventilgruppen erfolgt hierbei zentral über die SPS. Das heißt, daß grundsätzlich auf die Anordnung einer dezentralen Dekodierelektronik auf jeder Ventileinheit verzichtet werden kann. Damit ist es auch möglich, beispielsweise an einer großen Anlage vereinzelte Ventile, die nicht gemeinsam auf einer Grundplatte angeordnet sind, über den Rechner zu einer "gedachten" Ventileinheit zusammenzufassen. Eine solche "gedachte" Ventileinheitenbildung kann erhebliche Anwendungsvorteile haben. Ein bereits beschriebener konstruktiver Vorteil zeigt sich hier in der Ausgestaltung der schematisch dargestellten Busleitung 4O.Diese kann durchgehend erfolgen, wobei zuFig. 1 shows a schematic of the way the valves are controlled. Valves 1, 2 ... to η are designated here. This representation and designation of the last valve with η is intended to mean that the number of controllable valves is not limited in principle. A bus line 40 leads from the central unit 30 (PLC), which runs continuously from one valve to the other. Each valve essentially consists of a valve body !2, which is provided with the pressure connections and contains the switching valve element, an actuating magnet 11, which actuates the valve element, and a decoding module 10. It is possible that the division of the 1 to η valves into individual valve groups or valve units in the PLC 30 can be carried out by programming via the PLC 30 itself. A valve unit-related central electronics for decoding the control signal carried over the bus line 40 is completely dispensed with in the present invention. Thus, an almost unlimited number of valves can be attached to the bus line 40, since each valve has its own decoding module 10 assigned to it and arranged in the area of the valve itself. It is possible to construct a certain number of valves on a base plate, whereby electrical and pressure medium lines can be integrated to the respective valves. The control or administrative division into valve groups is carried out centrally via the PLC. This means that in principle there is no need for decentralized decoding electronics on each valve unit. This also makes it possible, for example, to combine individual valves in a large system that are not arranged together on a base plate via the computer to form an "imaginary" valve unit. Such "imaginary" valve unit formation can have considerable application advantages. A design advantage already described is evident here in the design of the schematically shown bus line 4O. This can be continuous, whereby
jedem Einzelventil ein Abgang angeschlossen ist. Das heißt es laufen von einem Knotenpunkt nicht mehr sternförmig Ansteuerleitungen zu den Einzelventilen, sondern die Busleitung kann von einem zum anderen Ventil durchgeführt (durchgeschleift) werden.Each individual valve has an outlet connected to it. This means that control lines no longer run in a star shape from a node to the individual valves, but the bus line can be fed through (looped through) from one valve to the other.
Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltungsmöglichkeit, bei der die Programmierbarkeit der Ansteueradressen der einzelnen Dekodierbauelemente 10 dargestellt ist Der Protokollumsetzer 20 ist dabei an die Busleitung 40 angebunden, die zu den einzelnen Ventilen 1, 2 ... &eegr; führt und über die Busleitung 41 mit der SPS 30 verbunden.Fig. 2 shows a possible design in which the programmability of the control addresses of the individual decoding components 10 is shown. The protocol converter 20 is connected to the bus line 40, which leads to the individual valves 1, 2 ... η and is connected to the PLC 30 via the bus line 41.
Der Protokollumsetzer 20 wird von der SPS 30 über die Busleitung 41 und diese über die Anschaltkarte 31, die in der SPS integriert ist, angesteuert. Über den Protokollumsetzer 20 ist es nun möglich, die Dekodierbauelemente 10 der einzelnen Ventile zu programmieren.The protocol converter 20 is controlled by the PLC 30 via the bus line 41 and this via the connection card 31, which is integrated in the PLC. The protocol converter 20 now makes it possible to program the decoding components 10 of the individual valves.
Hierbei wird im wesentlichen die Adresse programmiert, so daß jeder einzelne ventilbezogene Dekodierbaustein weiß unter welcher Adresse er ein künftiges Ansteuersignal zu akzeptieren hat. Der Protokollumsetzer 20 dient im übrigen noch dazu, zwei verschiedene Bussysteme miteinander zu verbinden. Aus diesem Grund ist die Busleitung in einen Abschnitt 40 und 41 unterteilt, wobei die Unterteilung deutlich machen soll, daß der Protokollumsetzer diese beiden Bussysteme miteinander verbindet.The address is essentially programmed here so that each individual valve-related decoding module knows at which address it has to accept a future control signal. The protocol converter 20 also serves to connect two different bus systems to one another. For this reason, the bus line is divided into sections 40 and 41, whereby the division is intended to make it clear that the protocol converter connects these two bus systems to one another.
Für die Programmierung der Adressen wird der Protokollumsetzer in einen Programmiermode geschaltet.Über eine am Umsetzer befindliche Tastatur wird eine gewünschte Adresse eingegeben. Diese wird dann zusammen mit einem Code zyklisch auf den Bus gesendet. Das gewünschte Ventil bzw. das entsprechende Dekodierbaueiement 10 wird dann durch Drücken eines an dem Protokollumsetzers befindlichen Tasters adressiert. Ebenso ist die Programmierung der Adressen mit Hilfe eines Handprogrammiergerätes denkbar. Das Programmiergerät wird entweder an den Bus oder direkt an den Busanschluß des einzelnen Elementes bzw. Dekodierbauelementes 10 angeschlossen. In besonderer Ausgestaltung kann das Dekodierbauelement noch ein nichtflüchtiges Speicherbauelement (EEPROM) enthalten.To program the addresses, the protocol converter is switched to a programming mode. A desired address is entered using a keyboard on the converter. This is then sent cyclically to the bus together with a code. The desired valve or the corresponding decoding component 10 is then addressed by pressing a button on the protocol converter. Programming the addresses using a handheld programming device is also conceivable. The programming device is connected either to the bus or directly to the bus connection of the individual element or decoding component 10. In a special design, the decoding component can also contain a non-volatile memory component (EEPROM).
Da nun ein weiterer Speicher im Dekodierbauelement enthalten ist, kann neben der eigentlichen Adreßkodierung auch eine Parametrierung eingebracht werden. Die Parametrierung bedeutet dabei daß in den Speicher gewisse Ansteuerparameter mit eingespeichert werden können. Darunter ist zu verstehen, daß nach entsprechender Dekodierung der Adresse, also dem Akzeptieren eines Ansteuersignales, der Speicher noch entsprechende ventilspezifische Parameter wie Ansteuerflanke, Ansteuergeschwindigkeit, Schaltgeschwindigkeit, Haltezeit usw. mit einbringt, mit denen dann der Betätigungsmagnet 11 des Ventiles betätigt wird. Das heißt, die Information,Since a further memory is now included in the decoding component, parameterization can also be introduced in addition to the actual address coding. The parameterization means that certain control parameters can be stored in the memory. This means that after the address has been decoded accordingly, i.e. after a control signal has been accepted, the memory also introduces corresponding valve-specific parameters such as control edge, control speed, switching speed, hold time, etc., with which the actuating magnet 11 of the valve is then actuated. This means that the information
was nach Ansteuerung eines Ventiles das entsprechende Ventil wie und wielange
auszuführen hat, ist am Ort des Einzelventiles abgelegt. Das heißt, daß möglicherweise
ein ganzer Prozeßablauf dezentral am Ort jedes einzelnen Ausführungsorganes, hier
Ventile, abgespeichert ist. Dies führt dann dazu, daß die gesamte Anlage extrem schnell
arbeiten kann, da die Parametrierung nicht mehr über die Busleitung von der SPS oder
über den Protokollumsetzer laufen muß. Der Einsatz solcher 'intelligenter1 Ventile macht
das Bilden von Ventilbaugruppen, beispielsweise Ventileinheiten sehr elegant. Getragen
wird dieser Vorteil des weiteren von der Tatsache, daß solche Dekodierbauelemente als
anwenderspezifische integrierte Schaltkreise nichts weiteres sind, als auf Minimalfunktionen abgespeckte Mikrorechner. Dieses Abspecken auf die minimal
benötigten Funktionen realisiert schnellere Schaltzeiten gegenüber einem üblichen
Mikrocomputer. Des weiteren hat eine solche bauliche Minimierung der Dekodierbauelemente die Folge, daß dieselben extrem preiswert und in großen
Stückzahlen herstellbar sind. Es zeigt sich, daß unter Einsatz der vorgegebenen Erfindung der Einsatz eines Dekodierelementes pro Ventil noch immer preiswerter ist als
der Einsatz einer pro Ventileinheit zentralen Dekodierelektronik sein kann. Vor allem ist
aber die bauliche Minimierung als wesentlicher Vorteil zu nennen. Der Vorteil besteht
unter anderem schon darin, daß die Dekodierelektronik in der Weise der vorgeschlagenen Erfindung niemals über oder unterdimensioniert ist und daß
Ventileinheiten aus einer quasi beliebigen Anzahl von Ventilen zusammenstellbar sind.
Das Wesen der Erfindung im Anwendungsfall von busansteuerbaren Ventilen und Ventileinheiten läßt sich somit treffend als System 'dezentraler Intelligenz' bezeichnen.
Dies hat dann den Vorteil extrem kurzer Schalt- und Reaktionszeiten, was sich besonders
bei großen pneumatisch gesteuerten Anlagen vorteilhaft bemerkbar macht.What the valve has to do, how and for how long after it has been activated, is stored at the location of the individual valve. This means that an entire process sequence is possibly stored decentrally at the location of each individual execution element, in this case valves. This then means that the entire system can work extremely quickly, since the parameterization no longer has to run via the bus line from the PLC or via the protocol converter. The use of such 'intelligent ' valves makes the creation of valve assemblies, for example valve units, very elegant. This advantage is also supported by the fact that such decoding components, as user-specific integrated circuits, are nothing more than microcomputers stripped down to minimal functions. This stripping down to the minimum required functions achieves faster switching times compared to a conventional microcomputer. Furthermore, such structural minimization of the decoding components means that they are extremely inexpensive and can be manufactured in large quantities. It turns out that, using the invention described above, the use of one decoding element per valve is still cheaper than the use of central decoding electronics for each valve unit. Above all, however, the structural minimization is a significant advantage. The advantage is, among other things, that the decoding electronics in the manner of the proposed invention are never over- or under-dimensioned and that valve units can be assembled from virtually any number of valves.
The essence of the invention in the application of bus-controlled valves and valve units can therefore be aptly described as a system of 'decentralized intelligence'. This then has the advantage of extremely short switching and reaction times, which is particularly noticeable in large pneumatically controlled systems.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9219078U DE9219078U1 (en) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | Control device for valves and / or valve units |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4232518A DE4232518C2 (en) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | Control device for valves and / or valve units |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9219078U1 true DE9219078U1 (en) | 1997-09-18 |
Family
ID=25918946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9219078U Expired - Lifetime DE9219078U1 (en) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | Control device for valves and / or valve units |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10208390A1 (en) * | 2001-10-25 | 2003-05-15 | Rexroth Mecman Gmbh | Multi-way pneumatic valve block has an electronic controller that allows free and flexible selection of valve connection paths within a compact valve body that comprises four serially connected 2- way valve units |
WO2007073816A1 (en) * | 2005-12-15 | 2007-07-05 | Bosch Rexroth Ag | Electro-hydraulic control device, valve and activating electronics |
-
1992
- 1992-09-22 DE DE9219078U patent/DE9219078U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10208390A1 (en) * | 2001-10-25 | 2003-05-15 | Rexroth Mecman Gmbh | Multi-way pneumatic valve block has an electronic controller that allows free and flexible selection of valve connection paths within a compact valve body that comprises four serially connected 2- way valve units |
WO2007073816A1 (en) * | 2005-12-15 | 2007-07-05 | Bosch Rexroth Ag | Electro-hydraulic control device, valve and activating electronics |
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