EP1761710B2 - Busmodul zur steuerung von fluidik-ventilen - Google Patents

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EP1761710B2
EP1761710B2 EP05759256A EP05759256A EP1761710B2 EP 1761710 B2 EP1761710 B2 EP 1761710B2 EP 05759256 A EP05759256 A EP 05759256A EP 05759256 A EP05759256 A EP 05759256A EP 1761710 B2 EP1761710 B2 EP 1761710B2
Authority
EP
European Patent Office
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data
electronic circuit
bus
fluid power
circuit arrangement
Prior art date
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EP05759256A
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French (fr)
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EP1761710B1 (de
EP1761710A1 (de
Inventor
Stefan Schmidt
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Publication date
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Application filed by Bosch Rexroth AG filed Critical Bosch Rexroth AG
Publication of EP1761710A1 publication Critical patent/EP1761710A1/de
Application granted granted Critical
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/085—Servomotor systems incorporating electrically operated control means using a data bus, e.g. "CANBUS"

Definitions

  • the invention relates to a bus module for connecting electrically driven fluidic valves to a data bus with an electronic circuit that evaluates address data and payload data transmitted on the data bus data telegrams and controls the determined by the address data fluidic valve according to the user data of the data telegram.
  • Such a bus module is z. B. manufactured and sold by the Murrelektronik GmbH under the name "MVK metal". Details of this bus module are described in particular in the publication "Impulse NEWS” (as of 11/03, edition 03 / 5.000) of Murrelektronik GmbH.
  • the bus module is used to connect up to eight participants in the form of actuators, such. B. electrically controllable fluidic valves, or sensors to a data bus, in particular to a fieldbus.
  • the bus modules have an electronic circuit arrangement which evaluates data telegrams transmitted on the data bus and which drives an actuator determined by the address data in accordance with the user data of the data telegram.
  • Such a data telegram consists of address data identifying one of the subscribers, and user data which transmits commands to actuators or contains status data in sensors.
  • bus modules are also shown in the publication "Impulse News; Cube 67 DIO8 DI8 E rail, Cube 67 DIO8 DIS E box, I / O terminal connections" Vol. 02-04, issued in February 2004.
  • bus modules are widely used in pneumatics.
  • the bus modules are designed according to the power requirements of pneumatic valves, which is lower than the power requirement of hydraulic valves.
  • hydraulic valves In order to take into account the higher power demand, hydraulic valves compared to pneumatic valves, special designs are required for the control of hydraulic valves whose electrical components are designed for the higher current flow of these valves. This leads to an increase in manufacturing costs and is one reason for the not widespread use of bus modules for controlling hydraulic valves.
  • the CH 683 021 A5 describes a valve battery with eg hydraulic solenoid valves.
  • the valve battery has a bus module connected to a feeder bus.
  • the control signals of the fieldbus are converted to a local bus.
  • the individual valves are connected in series to the local bus.
  • Each of the valves has another decoder.
  • the decoders are controlled via the local bus and must also be supplied with voltage.
  • the EP 1 002 961 B1 describes the activation of a hydraulic valve.
  • the valve is controlled via a data bus.
  • the interface is a signal processing circuit.
  • four memory cells are arranged, through which the behavior of two magnets of the valve can be controlled.
  • the memory cells are described by data transmitted on the data bus. A transition from a pull-in current to a holding current of one of the magnets is triggered by data transmitted on the data bus.
  • the DE 34 15 649 A1 describes an electronic circuit in a largely discrete Scha-ltungstechnik that supplies a magnet first, a starting current and after a predetermined time a holding current.
  • the DE 196 47 215 A1 describes an analog circuit for energizing a solenoid valve.
  • the energization is switched on or off by a control signal at a control input.
  • a control signal When an ON signal is applied, there is an automatic sequence of continuous current flow and subsequent pulse-width-modulated energization of the solenoid valve.
  • the DE 92 19 093 U1 deals with the control of valves by means of a bus system.
  • each valve has its own Dekodierbauelement to control an actuating magnet of the valve due to bus commands.
  • Dekodierbauelement can store a process flow for controlling the valve.
  • the invention has for its object to provide with simple measures a bus module of the type mentioned, which is suitable due to a reduced current load both for the control of pneumatic valves and hydraulic valves.
  • a proportional valve operated as a switching valve can be connected to the bus module according to the invention with a valve piston whose deflection can be controlled by the pulse duty factor of a pulse-width-modulated voltage.
  • the deflection of the valve piston determines the flow area of the proportional valve. So that the current load of the components is not too large is, in such a solution, the duty cycle of the pulse width modulation may not exceed a predetermined by the load capacity of the electrical components of the bus module maximum value. This means that the valve piston of the proportional valve may be deflected from its rest position only within a partial area.
  • the duration of the turn-on period and the duty cycle as well as the frequency or the period duration of the pulse width modulation are stored as parameters in the electronic circuit arrangement.
  • switch-on commands and switch-off commands which are transmitted on the data bus are sufficient.
  • PLC programmable logic controller
  • no reprogramming is required. If the duration of the switch-on period, the duty cycle and the frequency or the period of the pulse width modulation of the actuators connected to the bus module should be different from case to case, it is advantageous, the corresponding values according to claim 2 together with the switch-on in a data telegram to the bus module transferred to.
  • the frequency or the period of the pulse width modulation is either - as in the claim 3 specified - stored in the bus module as a parameter or is alternatively included - as specified in claim 4 - as a further parameter in the payload of the data telegram for a switch-on.
  • FIG. 1 shows a bus system 10 with a trained as a field bus data bus 11, a power line 12, a programmable logic controller 13 (hereinafter referred to briefly as PLC), two bus modules 15.1 and 15.2 and eight actuators in the form of switching hydraulic valves 16.1.1 to 16.1. 4 and 16.2.1 to 16.2.4 with solenoids 18.1.1 to 18.1.4 and 18.2.1 to 18.2.4.
  • PLC programmable logic controller
  • To the bus modules 15.1 and 15.2 only four hydraulic valves are connected in this embodiment for reasons of clarity. In practice, connection options for z. B. eight or 16 sensors or actuators.
  • the PLC 13 and the bus modules 15.1 and 15.2 are subscribers of the bus system 10.
  • the PLC 13 is also used as master, d. H. It determines which of the subscribers connected to the data bus 11 is allowed to transmit a data telegram at what time.
  • a data telegram consists of address data and user data. The address data determine for which hydraulic valve the payload is determined. The user data contain z. B. a turn-on or shutdown for a hydraulic valve.
  • the supply voltage is usually a DC voltage with a nominal value of 12 V or 24 V.
  • the supply voltage U V is in the in the FIG. 1 shown Aüs enclosuresbeispiel also der.SPS 13 supplied.
  • the PLC 13 can also be supplied with a different voltage if required.
  • the data bus 11 and the power line 12 are shown in dashed lines in their outer regions to indicate that in addition to the bus modules 15.1 and 15.2 further bus modules 15.x are connected to the data bus 11 and the power line 12, wherein the letter "x" for the current, number one, such bus module is.
  • the solenoid coils 18.1.1 to 18.1.4 and 18.2.1 to 18.2.4 of the hydraulic valves 16.1.1 to 16.1.4 or 16.2.1 to 16.2.4 are connected to the bus module 15.1.
  • the bus module 15.1 has an electronic circuit 20.1 to those on the data bus. 11. evaluates transmitted data telegrams. Upon receipt of a data telegram which is intended for a hydraulic valve 16.1.1 to 16.1.4 connected to the bus module 15.1, the electronic circuit 20.1 controls the corresponding hydraulic valve according to the information contained in the user data of the data telegram at.
  • the bus module 15.1 has received a switch-on command for the hydraulic valve 16.1.2.
  • the electronic circuit arrangement 20.1 according to the invention after receiving the, provided with the reference numeral 30 closing command at time t 0 of the solenoid 18.1.2 of the hydraulic valve 16.1.2 first during a designated as switching period period predeterminable duration .DELTA.t 1 constantly the supply voltage U V too.
  • the duration of the switch-on period is as. Switch valves trained hydraulic valves. Usually on the order of up to a tenth of a second (0.1 sec). During this period, the full current flows, which is determined by the level of the supply voltage U V and the resistance of the magnetic coil 18.1.2.
  • the electronic circuit arrangement 20.1 of the magnetic coil 18.1.2 supplies the supply voltage Uv in pulse-width-modulated form.
  • the duty cycle referred to below as T % ie the quotient of the switch-on time designated by T e and the period duration denoted by T, is shown here with 50%. In practice, the duty cycle is usually in a range between 30 to 55%.
  • the frequency of the pulse width modulation denoted by f is of the order of a few hundred hertz. This is prevented with certainty that the hydraulic valve switches in time with the pulse width modulated supply voltage.
  • the bus module 15.1 receives a switch-off command 32 for the hydraulic valve 16.1.2 at a later time, which is designated here by t 2 , the bus module 15.1 interrupts the supply of the pulse-width-modulated supply voltage to the solenoid 18.1.2.
  • the hydraulic valve 16.1.2 is switched on in the period between times t 0 and t 2 .
  • the full current which causes an increased heating, but flows only during the fürschaltzeithoffms .DELTA.t 1 .
  • holding current a current which is reduced relative to this, usually referred to as holding current, flows.
  • the lower the load on the components of the electronic circuit arrangement 20.1 of the bus module 15.1 the lower the thermal load on the magnet coil 18.1.2 is the hydraulic valve 16.1.2.
  • the duration .DELTA.t 1 of the gating period and the duty ratio T% and the frequency f of the subsequent pulse width modulation are stored as parameters in the electronic circuit 20.1. It is either possible, all connected to the bus module 15.1 hydraulic valves 16.1.1 to 16.1.4. assign the same parameters or special parameters for each of the connected hydraulic valves provide and store in the electronic circuitry 20.1.
  • Such a bus system has the distribution that, when using bus modules designed according to the invention, the PLC 13 only needs to output switch-on and switch-off commands, as is the case when using the known bus modules, since the parameters ⁇ t 1 , T % and f are stored in the electronic circuit arrangement.
  • the duration .DELTA.t 1 of the turn-on time, the duty ratio T% and / or the frequency f of the pulse width modulation for each hydraulic valve at each switch-on command can be freely selected, the programming of the PLC 13 that the user data is performed so of the data telegram for switching on a hydraulic valve, in addition to the switch-on command, the desired values for .DELTA.t 1 , T % and f as a parameter included.
  • the hydraulic valves 16.1.1 to 16.1.4 and 16.2.1 to 16.2.4 are switching valves either in the form of pure switching valves or operated as a switching valve proportional valves. While pure switching valves have only two switching positions (rest position or working position), the passage cross-section of a proportional valve can assume any number of values as a function of the duty cycle of a pulse-width-modulated supply voltage. In the context of the invention, either no supply voltage is supplied to the proportional valve (rest position) or it is supplied with the supply voltage in pulse width modulated form with a predetermined duty ratio. (Working position).
  • a turn-on period is required for the valve to switch safely, a turn-on period is generally not required for a proportional valve, however, it may be advantageous to accelerate the start-up operation in the manner of a lead in a proportional valve.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Busmodul zum Anschluß von elektrisch angesteuerten Fluidik-Ventilen an einen Datenbus mit einer elektronischen Schaltungsanordnung, die Adreßdaten und Nutzdaten von auf dem Datenbus übertragenen Datentelegrammen auswertet und die das durch die Adreßdaten bestimmte Fluidik-Ventil entsprechend den Nutzdaten des Datentelegramms ansteuert.
  • Ein derartiges Busmodul wird z. B. von der Murrelektronik GmbH unter der Bezeichnung "MVK Metall" hergestellt und vertrieben. Einzelheiten dieses Busmoduls sind insbesondere in der Druckschrift "Impulse NEWS" (Stand 11/03, Auflage 03/5.000) der Murrelektronik GmbH beschrieben. Das Busmodul dient zum Anschluß von bis zu acht Teilnehmern in Form von Aktoren, wie z. B. elektrisch ansteuerbaren Fluidik-Ventilen, oder von Sensoren an einen Datenbus, insbesondere an einen Feldbus. Die Busmodule weisen eine elektronische Schaltungsanordnung auf, die auf dem Datenbus übertragene Datentelegramme auswertet und die einen durch die Adreßdaten bestimmten Aktor entsprechend den Nutzdaten des Datentelegramms ansteuert. Ein derartiges Datentelegramm besteht aus Adreßdaten, die einen der Teilnehmer identifizieren, und Nutzdaten, die bei Aktoren Befehle übertragen oder bei Sensoren Zustandsdaten enthalten. Derartige Busmodule sind ebenfalls in der Schrift "Impulse News; Cube 67 DIO8 DI8 E rail, Cube 67 DIO8 DIS E box, I/O terminal connections" Bd. 02-04, vom Februar 2004 gezeigt.
  • Derartige Busmodule sind in der Pneumatik weit verbreitet. Die Busmodule sind entsprechend dem Strombedarf pneumatischer Ventile ausgelegt, der geringer als der Strombedarf von hydraulischen Ventilen ist. Um den gegenüber pneumatischen Ventilen höheren Strombedarf, hydraulischer Ventile zu berücksichtigen, sind für die Ansteuerung hydraulischer Ventile Sonderausführungen erforderlich, deren elektrische Bauteile für den höheren Stromfluß dieser Ventile ausgelegt sind. Dies führt zu einer Erhöhung der Herstellungskosten und ist mit ein Grund für den nicht, weit verbreiteten Einsatz von Busmodulen zur Ansteuerung von Hydraulik-Ventilen.
  • Die CH 683 021 A5 beschreibt eine Ventilbatterie mit z.B. hydraulischen Magnetventilen. Die Ventilbatterie besitzt ein Busmodul, das an einen Feidbus angeschlossen ist. Die Ansteuersignale des Feldbusses werden auf einen lokalen Bus umgesetzt. An den lokalen Bus sind die einzelnen Ventile in Serie angeschlossen. Jedes der Ventile besitzt einen weiteren Decoder. Die Decoder werden über den lokalen Bus angesteuert und müssen zusätzlich noch mit Spannung versorgt werden.
  • Die EP 1 002 961 B1 beschreibt die Ansteuerung eines Hydraulikventils. Das Ventil wird über einen Datenbus angesteuert. Als Schnittstelle dient eine Signalverarbeitungsschaltung. Darin sind vier Speicherzellen angeordnet, durch die sich das Verhalten von zwei Magneten des Ventils steuern lässt. Die Speicherzellen werden durch auf dem Datenbus übertragene Daten beschrieben. Ein Übergang von einem Anzugsstrom zu einem Haltestrom eines der Magneten wird durch auf dem Datenbus übertragene Daten ausgelöst.
  • Die DE 34 15 649 A1 beschreibt eine elektronische Schaltung in weitgehend diskreter Scha-ltungstechnik, die einem Magneten zuerst einen Anzugsstrom und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit einen Haltestrom zuführt.
  • Die DE 196 47 215 A1 beschreibt eine Analogschaltung zur Bestromung eines Magnetventils. Die Bestromung wird durch ein Steuersignal an einem Steuereingang ein- bzw. ausgeschaltet. Bei Anlegen eines Ein-Signals erfolgt eine automatische Abfolge von Dauerbestromung und nachfolgend pulsweitenmodulierten Bestromung des Magnetventils.
  • Die DE 92 19 093 U1 befasst sich mit der Ansteuerung von Ventilen mittels eines Bussystems. Im dort gezeigten Bussystem besitzt jedes Ventil ein eigenes Dekodierbauelement um einen Betätigungsmagnet des Ventils aufgrund von Busbefehlen anzusteuern. Im Dekodierbauelement lässt sich ein Prozeßablauf zur Ansteuerung des Ventils abspeichern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen ein Busmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, das aufgrund einer verringerten Strombelastung sowohl für die Ansteuerung von pneumatischen Ventilen als auch von hydraulischen Ventilen geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch.1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Da der für ein Schaltventil erforderliche Anzugsstrom nur kurzzeitig fließt und danach nur noch der aufgrund der Pulsweitenmodulation gegenüber dem Anzugsstrom verringerte Haltestrom fließt, werden die für den Anzugsstrom als Dauerstrom unterdimensionierten elektrischen Bauteile der elektronischen Schaltungsanordnung nicht unzulässig erwärmt.
  • An das erfindungsgemäße Busmodul kann anstelle eines Schaltventils auch ein als schaltendes Ventil betriebenes Proportionalventil mit einem Ventilkolben angeschlossen werden, dessen Auslenkung durch das Tastverhältnis einer pulsweitenmodulierten Spannung steuerbar ist. Die Auslenkung des Ventilkolbens bestimmt den Durchlaßquerschnitt des Proportionalventils. Damit die Strombelastung der Bauteile nicht zu groß wird, darf bei einer derartigen Lösung das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation einen durch die Belastbarkeit der elektrischen Bauelemente des Busmoduls vorgegebenen Maximalwert nicht überschreiten. Das bedeutet, daß der Ventilkolben des Proportionalventils nur innerhalb eines Teilbereichs aus seiner Ruhelage ausgelenkt werden darf. Durch das kurzzeitige Beaufschlagen des Proportionalventils mit der vollen Versorgungsspannung vor dem Wirksamwerden der Pulsweitenmodulation läßt sich das Ansprechen eines Proportionalventils beschleunigen.
  • Außerdem sind in der elektronichen Schaltungsanordnung die Dauer des Durchschaltzeitraums und das Tastverhältnis sowie die Frequenz oder die Periodendauer der Pulsweitenmodulation als Parameter gespeichert. Somit reichen für die Ansteuerung von an das Busmodul angeschlossenen Aktoren Einschaltbefehle und Abschaltbefehle aus, die auf dem Datenbus übertragen werden. In Anlagen, in denen die Schaltventile von einer allgemein als "SPS" bezeichneten speicherprogrammierbaren Steuerung durch Einschaltbefehle und Abschaltbefehle gesteuert werden, ist somit keine Umprogrammierung erforderlich. Sollen die Dauer des Durchschaltzeitraums, das Tastverhältnis sowie die Frequenz oder die Periodendauer der Pulsweitenmodulation der an das Busmodul angeschlossenen Aktoren von Fall zu Fall unterschiedlich groß sein, ist es vorteilhaft, die entsprechenden Werte gemäß Anspruch 2 zusammen mit dem Einschaltbefehl in einem Datentelegramm an das Busmodul zu übertragen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Frequenz bzw. die Periodendauer der Pulsweitenmodulation ist entweder - wie im Anspruch 3 angegeben - im Busmodul als Parameter gespeichert oder ist alternativ hierzu - wie im Anspruch 4 angegeben - als weiterer Parameter in den Nutzdaten des Datentelegramms für einen Einschaltbefehl enthalten.
  • Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1
    ein Bussystem mit zwei an einen Datenbus und an eine Energieleitung angeschlossenen Busmodulen in schematischer Darstellung und
    Figur 2
    den zeitlichen Verlauf der einem Aktor zugeführten Spannung zwischen einem Einschaltbefehl und einem Abschaltbefehl.
  • Die Figur 1 zeigt ein Bussystem 10 mit einem als Feldbus ausgebildeten Datenbus 11, einer Energieleitung 12, einer speicherprogrammierbaren Steuerung 13 (im Folgenden kurz als SPS bezeichnet), zwei Busmodulen 15.1 und 15.2 sowie acht Aktoren in Form von schaltenden Hydraulik-Ventilen 16.1.1 bis 16.1.4 und 16.2.1 bis 16.2.4 mit Magnetspulen 18.1.1 bis 18.1.4 bzw. 18.2.1 bis 18.2.4. An die Busmodule 15.1 und 15.2 sind in diesem Ausführungsbeispiel aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur vier Hydraulik-Ventile angeschlossen. In der Praxis üblich sind Anschlußmöglichkeiten für z. B. acht oder 16 Sensoren oder Aktoren.
  • Die SPS 13 sowie die Busmodule 15.1 und 15.2 sind Teilnehmer des-Bussystems 10. In diesem Aüsführungsbeispiel dient die SPS 13 auch als Master, d. h. sie bestimmt, welcher der an den Datenbus 11 angeschlossenen Teilnehmer zu welchem Zeitpunkt ein Datentelegramm sendern darf. Ein Datentelegramm besteht aus Adreßdaten und Nutzdaten. Die Adreßdaten bestimmen, für welches Hydraulik-Ventil die Nutzdaten bestimmt sind. Die Nutzdaten enthalten z. B. einen Einschalt- oder Abschaltbefehl für ein Hydraulik-Ventil.
  • Ober die Energieleitung 12 ist den Busmodulen 15.1 und 15.2 eine Versorgungsspannung UV zugeführt. Die Versörgungsspannung ist üblicherweise eine Gleichspannung mit einem Nennwert von 12 V oder 24 V. Die Versorgungsspannung UV ist in dem in der Figur 1 dargestellten Aüsführungsbeispiel auch der.SPS 13 zugeführt. Die SPS 13 kann bei Bedarf aber auch mit einer anderen Spannung versorgt werden. Der Datenbus 11 und die Energieleitung 12 sind in ihren äußeren Bereichen gestrichelt dargestellt, um anzudeuten, daß zusätzlich zu den Busmodulen 15.1 und 15.2 weitere Busmodule 15.x an den Datenbus 11 und an die Energieleitung 12 anschließbar sind, wobei der Buchstabe "x" für die laufende, Nummer eines, derartigen Busmoduls steht. An das Busmodul 15.1 sind die Magnetspulen 18.1.1 bis 18.1.4 und 18.2.1 bis 18.2.4 der Hydraulik-Ventile 16.1.1 bis 16.1.4 bzw. 16.2.1 bis 16.2.4 angeschlossen.
  • Das Busmodul 15.1 weist eine elektronische Schaltung 20.1 auf die die auf dem Datenbus. 11. übertragenen Datentelegramme auswertet. Beim Empfang eines Datentelegramms, das für ein an das Busmodul 15.1 angeschlossenes Hydrauli-k-Ventil.16.1.1 bis 16.1.4.bestimmt ist, steuert.die elektronische Schaltung 20.1 das entsprechende Hydraulik-Ventil gemäß dem in den Nutzdaten des Datentelegramms enthaltenen Informationen an.
  • Im Folgenden wird der Fall betrachtet, daß das Busmodul 15.1 einen Einschaltbefehl für das Hydraulik-Ventil 16.1.2 erhalten hat. Wie in der Figur 2 anhand eines Zeitdiagramms dargestellt, führt die elektronische Schaltungsanordnung 20.1 gemäß der Erfindung nach dem Empfang des, mit dem Bezugszeichen 30 versehenen Einschaltbefehls im Zeitpunkt t0 der Magnetspule 18.1.2 des Hydraulik-Ventils 16.1.2 zunächst während eines als Durchschaltzeitraum bezeichneten zeitraums vorgebbarer Dauer Δt1 ständig die Versorgungspannung UV zu. Die Dauer des Durchschaltzeitraums liegt bei als. Schaltventilen ausgebildeten Hydraulik-Ventilen.üblicherweise in der größenordnung von bis zu einer Zehntelsekunde (0,1 sec). Während dieses Zeitraums fließt der volle Strom, der durch die Höhe der Versorgungsspannung UV und den Widerstand der Magnetspule 18.1.2 bestimmt ist. Nach dem Ablauf des Durchschaltzeitraums im Zeitpunkt t1 führt die elektronische Schaltungsanordnung 20.1 der Magnetspule 18.1.2 die Versorgungsspannung Uv in pulsweitenmodulierter Form zu. Das im Folgenden mit T% bezeichnete Tastverhältnis, d. h. der Quotient aus der mit Te bezeichneten Einschaltzeit und der mit T bezeichneten Periodendauer, ist, hier mit 50 % dargestellt. In der Praxis liegt das Tastverhältnis üblicherweise in einem Bereich zwischen 30 bis 55 %. Die mit f bezeichnete Frequenz der Pulsweitenmodulation liegt in der Größenordnung von einigen Hundert Hertz. Damit wird mit Sicherheit verhindert, daß das Hydraulik-Ventil im Takt der pulsweitenmodulierten Versorgungsspannung schaltet. Empfängt das Busmodul 15.1 zu einem späteren Zeitpunkt, der hier mit t2 bezeichnet ist, einen Abschaltbefehl 32 für das Hydraulik-Ventil 16.1.2, unterbricht das Busmodul 15.1 die Zufuhr der pulweitenmodulierten Versogungsspannung zu der Magnetspule 18.1.2. Das Hydraulik-Ventil 16.1.2 ist in dem Zeitraum wischen zeitpunkten t0 und t2 eingeschaltet. Der volle Strom, der eine erhöhte Erwärmung verursacht, fließt aber nur während des Durchschaltzeiträums Δt1. Danach fließt bis zum Zeitpunkt t2 nur noch ein gegenüber diesem verringerter, üblicherweise als Haltestrom bezeichneter Strom. Durch diese Verringerung des über die Magnetspule fließenden Stroms ergibt sich außer der geringeren Strombelastung der Bauelemente der elektronischen Schaltungsanordnung 20.1 des Busmoduls 15.1 auch eines Verringerung der thermischen Belastung der Magnetspule 18.1.2 den Hydraulik-Ventils 16.1.2.
  • In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Dauer Δt1 des Durchschaltzeitraums sowie das Tastverhältnis T% und die Frequenz f der sich daran anschließenden Pulsweitenmodulation als Parameter in der elektronischen Schaltungsanordnung 20.1 abgelegt. Dabei ist es entweder möglich, allen an das Busmodul 15.1 angeschlossenen Hydraulik-Ventilen 16.1.1 bis 16.1.4. dieselben Parameter zuzuordnen oder für jedes der angeschlossenen Hydraulik-Ventile spezielle Parameter vorzusehen und in der elektronischen Schaltungsanordnung 20.1 abzulegen. Ein derartiges Bussystem hat den Verteil, daß, die SPS 13 beim Einsatz von erfingdungsgemäß ausgebildeten Busmodulen wie beim Einsatz der bekannten Busmodule nur Einschalt- und Abschaltbefehle auszugeben, braucht, da die Parameter Δt1, T% und f in der elektronischen Schaltungsanordnung abgelegt sind.
  • Ist dagegen ein Bussystem gewünscht, bei dem die Dauer Δt1 der Durchschaltzeit, das Tastverhältnis T% und/oder die Frequenz f der Pulsweitenmodulation für jedes Hydraulik-Ventil bei jedem Einschaltbefehl frei wählbar ist, erfolgt die Programmierung der SPS 13 so, daß die Nutzdaten des Datentelegramms für das Einschalten eines Hydraulik-Ventils zusätzlich zu dem Einschaltbefehl die gewünschten Werte für Δt1, T% und f als Parameter enthalten. Es ist auch möglich, nur die Dauer Δt1 der Durchschaltzeit und das Tastverhältnis T% der Pulsweitenmodulation als Parameter in den Nutzdaten eines Einschaltbefehls zu übertragen und die Frequenz f der Pulsweitenmodulation in der elektronischen Schaltungsanordnung als Parameter abzulegen.
  • Bei den Hydraulik-Ventilen 16.1.1 bis 16.1.4 sowie 16.2.1 bis 16.2.4 handelt es sich um schaltende Ventile entweder in Form von reinen Schaltventilen oder von als Schaltventil betriebenen Proportionalventilen. Während reine Schaltventile nur zwei Schaltstellungen (Ruhestellung oder Arbeitsstellung) aufweisen, kann der Durchlaßquerschnitt eines Proportionalventils in Abhängigkeit von dem Tastverhältnis einer pulsweitenmodulierten Versorgungsspannung beliebig viele Werte annehmen. Im Rahmen der Erfindung wird dem Proportionalventil entweder keine Versorgungsspannung zugeführt (Ruhestellung) oder es wird ihm die Versorgungsspannung in pulsweitenmodulierter Form mit einem vorbestimmten Tastverhältnis zugeführt. (Arbeitsstellung). Während bei einem reinen Schaltventil, der Durchschaltzeitraum benötigt wird, damit das Ventil sicher schaltet, ist ein Durchschaltzeitraum bei einem Proportionalventil grundsätzlich nicht erforderlich, jedoch kann es vorteilhaft sein, bei einem Proportionalventil den Einschaltvorgang in der Art eines Vorhalts zu beschleunigen.

Claims (4)

  1. Busmodul zum Anschluß von elektrisch ansteuerbaren Fluidik-Ventilen an einen Datenbus
    - mit einer elektronischen Schaltungsanordnung, die Adreßdaten und Nutzdaten von auf dem Datenbus übertragenen Datentelegrammen auswertet und die das durch die Adreßdaten bestimmte Fluidik-Ventil entsprechend den Nutzdaten des Datentelegramms ansteuert,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) nach dem Empfang von Nutzdaten in Form eines Einschaltbefehls (30) für eines der an das Busmodul (15.1) angeschlossenen Fluidik-Ventile (16.1.1 bis 16.1.4) dem durch die Adreßdaten bestimmten Fluidik-Ventil (16.1.2) während eines Durchschaltzeitraums vorgebbarer Dauer (Δt1) ständig eine Versorgungsspannung (UV) zuführt,
    - daß die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) nach dem Ablauf des Durchschaltzeitraums dem Fluidik-Ventil (16.1.2) die Versorgungsspannung (UV) in pulsweitenmodulierter Form mit einem vorgebbaren Tastverhältnis (T%) zuführt,
    - daß die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) nach dem Empfang von Nutzdaten in Form eines Abschaltbefehls (32) für das bisher eingeschaltete Fluidik-Ventil dem Fluidik-Ventil (16.1.2) keine Versorgungsspannung (UV) mehr zuführt,
    - daß die Dauer (Δt1) des Durchschaltzeitraums und das Tastverhältnis (T%) sowie die Frequenz (f) bzw. die Periodendauer (T) der daran anschließenden Pulsweitenmodulation in der elektronischen Schaltungsanordnung (20.1) als Parameter gespeichert sind und
    - daß die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) nach dem Empfang von Nutzdaten in Form eines Einschaltbefehls für ein an das Busmodul (15.1) angeschlossenes Fluidik-Ventil (16.1.2) das durch die Adreßdaten bestimmten Fluidik-Ventil (16.1.2) entsprechend den gespeicherten Werten (Δt1, T%) ansteuert.
  2. Bussystem mit einem Busmodul, zum Anschluß von elektrisch ansteuerbaren Fluidik-Ventilen an einen Datenbus,
    - wobei das Busmodul eine elektronische Schaltungsanordnung aufweist, die Adreßdaten und Nutzdaten von auf dem Datenbus übertragenen Datentelegrammen auswertet und die das durch die Adreßdaten bestimmte Fluidik-Ventil entsprechend den Nutzdaten des Datentelegramms ansteuert,
    wobei,
    - die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) nach dem Empfang von Nutzdaten in Form eines Einschaltbefehls (30) für eines der an das Busmodul (15.1) angeschlossenen Fluidik-Ventile (16.1.1 bis 16.1.4) dem durch die Adreßdaten bestimmten Fluidik-Ventil (16.1.2) während eines Durchschaltzeitraums vorgebbarer Dauer (Δt1) ständig eine Versorgungsspannung (UV) zuführt,
    - die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) nach dem Ablauf des Durchschaltzeitraums dem Fluidik-Ventil (16.1.2) die Versorgungsspannung (UV) in pulsweitenmodulierter Form mit einem vorgebbaren Tastverhältnis (T%) zuführt, und
    - die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) nach dem Empfang von Nutzdaten in Form eines Abschaltbefehls (32) für das bisher eingeschaltete Fluidik-Ventil dem Fluidik-Ventil (16.1.2) keine Versorgungsspannung (UV) mehr zuführt,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Nutzdaten des Datentelegramms zusätzlich zu dem Einschaltbefehl für ein durch die Adreßdaten bestimmtes Fluidik-Ventil (16.1.2) die Dauer (Δt1) des Durchschaltzeitraums und das Tastverhältnis (T%) der daran anschließenden Pulsweitenmodulation als Parameter enthalten und
    - daß die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) das durch die Adreßdaten des Datentelegramms bestimmte Fluidik-Ventil (16.1.2) bei einem Einschaltbefehl entsprechend den übertragenen Parametern ansteuert.
  3. Bussystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Frequenz (f) bzw. die Periodendauer (T) für die Pulsweitenmodulation in der elektronischen Schaltungsanordnung (20.1) als Parameter gespeichert ist und
    - daß die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) das durch die Adreßdaten des Datentelegramms bestimmte Fluidik-Ventil (16.1.2) bei einem Einschaltbefehl entsprechend den übertragenen Parametern sowie dem gespeicherten Wert ansteuert.
  4. Bussystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Nutzdaten des Datentelegramms die Frequenz (f) bzw. die Periodendauer (T) für die Pulsweitenmodulation enthalten und
    - daß die elektronische Schaltungsanordnung (20.1) das durch die Adreßdaten des Datentelegramms bestimmte Fluidik-Ventil (16.1.2) bei einem Einschaltbefehl entsprechend den übertragenen Parametern ansteuert.
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