EP2126376B1

EP2126376B1 - Fluid-technical device that can be supplied via a fluid line with electrical energy

Info

Publication number: EP2126376B1
Application number: EP08707431.6A
Authority: EP
Inventors: Sascha Schille
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: DE102007009677A1; EP2126376A1; WO2008104260A1

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidtechnische Vorrichtung, beispielsweise eine pneumatische Vorrichtung, z.B. einen Aktor oder eine Ventilanordnung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fluid power device, for example a pneumatic device, e.g. an actuator or a valve arrangement, according to the preamble of claim 1.

Eine solche fluidtechnische Vorrichtung ist aus EP 1 586 780 A1 bekannt.Such a fluid power device is off EP 1 586 780 A1 known.

Eine aus DE 100 49 958 A1 bekannte fluidtechnische Anordnung enthält einen Aktuator sowie eine Ventilanordnung, die über Fluidleitungen miteinander kommunizieren, die zusätzlich elektrische Verbindungen enthalten. Zwischen Sensoren des Aktuators und einer Kommunikationseinrichtung ist eine drahtlose Kommunikation vorgesehen.One out DE 100 49 958 A1 known fluidic device includes an actuator and a valve assembly which communicate with each other via fluid lines, which additionally contain electrical connections. Between sensors of the actuator and a communication device wireless communication is provided.

Fluidtechnische Anordnungen, bei denen Komponenten über Druckluftleitungen miteinander verbunden sind, die zusätzlich Signalleiter enthalten, gehen weiterhin aus EP 1 586 780 A1 und EP 0 803 653 A1 hervor.Fluid engineering arrangements in which components are interconnected via compressed air lines, which additionally contain signal conductors, continue to go out EP 1 586 780 A1 and EP 0 803 653 A1 out.

Bei einer aus DE 100 49 958 B4 bekannten fluidtechnischen Vorrichtung steuert eine Ventilanordnung einen Aktor, beispielsweise einen pneumatischen Zylinder, über Fluidleitungen, die neben einem Druckkanal, beispielsweise einem Druckluftkanal, zusätzlich einen oder zwei elektrische Leiter aufweisen. Zwischen der Ventilanordnung und dem Aktor ist dann ein Stromkreis gebildet, über den die Ventilanordnung einerseits den Aktor mit elektrischer Energie versorgt und andererseits Daten kommuniziert.At one off DE 100 49 958 B4 known fluidic device controls a valve assembly an actuator, such as a pneumatic cylinder, via fluid lines, which in addition to a pressure channel, such as a compressed air channel, additionally have one or two electrical conductors. Between the valve assembly and the actuator then a circuit is formed, via which the valve assembly on the one hand supplies the actuator with electrical energy and on the other hand communicates data.

Die Datenübertragung auf dem elektrischen Stromkreis kann jedoch in manchen Betriebsfällen gestört sein oder nicht zuverlässig aufrechterhalten werden. Beispielsweise können Spannungseinflüsse auf dem elektrischen Stromkreis, Vibrationen oder dergleichen die Datenkommunikation stören.However, the data transmission on the electric circuit may be disturbed or not reliably maintained in some operation cases. For example, voltage effects on the electrical circuit, vibrations or the like may interfere with the data communication.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige Kommunikation bei einer fluidtechnischen Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen.It is therefore the object of the present invention to provide a reliable communication in a fluid power device of the type mentioned.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine fluidtechnische Vorrichtung gemäß der technischen Lehre des Anspruchs 1 vorgesehen.To solve the problem, a fluid power device according to the technical teaching of claim 1 is provided.

Das erfindungsgemäße Konzept sieht vor, dass die externe Kommunikation der fluidtechnischen Vorrichtung drahtlos erfolgt. Zwar kann die Vorrichtung intern über drahtlose Kommunikationsmittel verfügen, so dass beispielsweise zwischen Sensor und lokaler Steuereinrichtung auf einem drahtlosen internen Bus kommuniziert wird. Vorteilhaft ist aber, dass die fluidtechnische Vorrichtung extern ausschließlich drahtlos kommuniziert. Eventuelle Störungen auf Drahtleitungen sind dadurch ausgeschlossen. Die elektrische Stromversorgung erfolgt jedoch über eine Fluidleitung, die zusätzlich elektrische Stromversorgungsleiter aufweist. Unter externer Kommunikation ist eine Kommunikation mit überlagerten, nebengeordneten sowie unterlagerten weiteren Komponenten oder Einrichtungen beispielsweise eines Automatisierungssystems gemeint. Wenn die fluidtechnische Vorrichtung beispielsweise ein pneumatischer Aktor ist, kommuniziert er drahtlos mit einer überlagerten Steuerungseinrichtung, z.B. einer Ventilbatterie oder einem Steuerungsmodul einer speicherprogrammierbaren Steuerung oder dergleichen.The inventive concept provides that the external communication of the fluid power device is wireless. Although the device may internally have wireless communication means, such as communicating between the sensor and the local controller on a wireless internal bus. However, it is advantageous that the fluid power device externally communicates exclusively wirelessly. Possible faults on wire cables are thereby excluded. However, the electrical power is supplied via a fluid line, which additionally has electrical power supply conductor. By external communication is meant communication with superimposed, sibling, and subordinate other components or devices of, for example, an automation system. For example, if the fluid power device is a pneumatic actuator, it communicates wirelessly with a higher-level control device, eg a valve battery or a control module of a programmable logic controller or the like.

Die fluidtechnische Vorrichtung kommuniziert auf drahtlosem Wege mit von ihr separaten Baueinheiten.The fluid power device communicates wirelessly with its separate units.

Die drahtlos kommunizierende elektrische Komponente ist vorzugsweise in oder an einem Gehäuse der fluidtechnischen Vorrichtung angeordnet.The wirelessly communicating electrical component is preferably arranged in or on a housing of the fluid power device.

Die Erfindung schlägt eine Aufgabentrennung vor, bei der die Fluidleitung mit dem mindestens einen elektrischen Leiter die elektrische Energieversorgung bereitstellt und die Datenkommunikation mit externen Einrichtungen, z.B. einer überlagerten Einrichtung (Steuerungseinrichtung, Überwachungseinrichtung etc.) oder einer unterlagerten Einrichtung (Aktor, Ventil oder dergleichen) oder einer nebengeordneten Einrichtung, z.B. zwischen zwei parallel angeordneten pneumatischen Antrieben, auf drahtlosem Wege geschieht. Spannungsschwankungen oder Spannungsausfälle bei dem elektrischen Leiter wirken sich somit nicht auf die Datenkommunikation aus.The invention proposes a separation of tasks in which the fluid line with the at least one electrical conductor provides the electrical power supply and the data communication with external devices, e.g. a superimposed device (control device, monitoring device etc.) or a subordinate device (actuator, valve or the like) or a sibling device, e.g. between two parallel pneumatic drives, done wirelessly. Voltage fluctuations or voltage failures in the electrical conductor thus do not affect the data communication.

Es versteht sich, dass die Fluidleitung auch mehrere Druckmedienkanäle und/oder mehrere elektrischer Leiter aufweisen kann. Die Daten sind beispielsweise Meldedaten, z.B. Sensordaten, Zeitdaten oder dergleichen. Auch Programmdaten, Parameterdaten oder Konfigurationsdaten werden erfindungsgemäß drahtlos kommuniziert. So ist beispielsweise die fluidtechnische Vorrichtung auf drahtlosem Wege programmierbar, parametrierbar oder konfigurierbar. Auch Steuerdaten zum Betätigen der fluidtechnischen Vorrichtung, beispielsweise Schaltbefehle oder dergleichen, werden zweckmäßigerweise drahtlos kommuniziert.It is understood that the fluid line can also have a plurality of pressure medium channels and / or a plurality of electrical conductors. The data is, for example, reporting data, e.g. Sensor data, time data or the like. Also program data, parameter data or configuration data are wirelessly communicated according to the invention. For example, the fluid power device can be programmed, parameterized or configured wirelessly. Also, control data for actuating the fluid power device, such as switching commands or the like, are conveniently communicated wirelessly.

Der mindestens eine elektrische Leiter in der Fluidleitung dient ausschließlich zur elektrischen Energieversorgung. Die mindestens eine elektrische Komponente hingegen kommuniziert vorzugsweise ausschließlich drahtlos, jedenfalls nicht über den mindestens einen elektrischen Leiter, der zu Energieversorgungszwecken in der Fluidleitung vorgesehen ist.The at least one electrical conductor in the fluid line is used exclusively for electrical power supply. The at least one electrical component, however, preferably communicates exclusively wirelessly, at least not via the at least one electrical conductor, which is provided for energy supply purposes in the fluid line.

Ein elektrischer Pufferspeicher ist bevorzugt, um Spannungsschwankungen oder Spannungsausfälle zu kompensieren. Der Pufferspeicher enthält beispielsweise einen Akkumulator, einen Kondensator oder dergleichen, zur Speicherung elektrischer Energie. Der Pufferspeicher ist zweckmäßigerweise mit mindestens einer elektrischen Leiter in der Fluidleitung oder an der Fluidleitung elektrisch verbunden. Vorzugsweise ist der Pufferspeicher zwischen die mindestens eine mit elektrischer Energie zu versorgende Komponente, die drahtlos kommuniziert, und den einen oder die mehreren elektrischen Leiter der Fluidleitung geschaltet. Somit gleicht der Pufferspeicher eventuelle Spannungsschwankungen aus.An electrical buffer memory is preferred to compensate for voltage fluctuations or power failures. The buffer memory contains, for example, an accumulator, a capacitor or the like, for storing electrical energy. The buffer memory is expediently electrically connected to at least one electrical conductor in the fluid line or to the fluid line. Preferably, the buffer memory is connected between the at least one component to be supplied with electrical energy, which communicates wirelessly, and the one or more electrical conductors of the fluid line. Thus, the buffer compensates for any voltage fluctuations.

Der Pufferspeicher wird über die auf der Fluidleitung erhaltene elektrische Energie immer wieder aufgeladen. Dies unterscheidet den Pufferspeicher von einer Batterie, deren Energieinhalt nach einiger Zeit aufgebraucht ist. Die Batterie erhöht den Wartungsaufwand einer fluidtechnischen Vorrichtung, da die Batterie von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden muss.The buffer memory is repeatedly charged via the electrical energy obtained on the fluid line. This distinguishes the buffer memory from a battery whose energy content has been used up after some time. The battery increases the maintenance of a fluid power device, since the battery must be replaced from time to time.

Ferner ist es zweckmäßig, bei der fluidtechnischen Vorrichtung eine Wandlereinrichtung zur Spannungs- oder Stromumwandlung vorzusehen, so dass die über die Fluidleitung erhaltene elektrische Energie an die elektrischen Verhältnisse der fluidtechnischen Vorrichtung anpassbar ist. Auch die Wandlereinrichtung ist zweckmäßigerweise zwischen den elektrischen Leiter und die mindestens eine elektrische Komponente geschaltet. Ferner kann die Wandlereinrichtung zwischen dem Pufferspeicher und die elektrische Komponente geschaltet sein.Furthermore, it is expedient to provide a converter device for voltage or current conversion in the fluid power device, so that the electrical energy obtained via the fluid line can be adapted to the electrical conditions of the fluid power device. The converter device is also connected between the electrical conductor and the at least one electrical component. Further, the converter means may be connected between the buffer memory and the electrical component.

Die mindestens eine elektrische Komponente umfasst zweckmäßigerweise einen Sensor, eine lokale Steuerung oder eine Überwachungseinrichtung. Auch ein elektrischer Ventilantrieb kann eine erfindungsgemäß über die Fluidleitung mit elektrischer Energie versorgte elektrische Komponente bilden. Bei dem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Drucksensor, einen Positionssensor oder dergleichen.The at least one electrical component expediently comprises a sensor, a local control or a monitoring device. Also an electric valve drive can form an electrical component supplied with electrical energy via the fluid line according to the invention. The sensor is, for example, a pressure sensor, a position sensor or the like.

Bei der fluidtechnischen Vorrichtung können verschiedene Schaltungskonzepte realisiert sein.In the fluid power device, various circuit concepts can be realized.

Beispielsweise ist es möglich, dass nur ein einziger elektrischer Leiter der Fluidleitung ausreicht, die fluidtechnische Vorrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen. An dem einzigen elektrischen Leiter liegt ein Versorgungspotential an. Die Vorrichtung hingegen kann beispielsweise an ein Massepotential angelegt werden.For example, it is possible that only a single electrical conductor of the fluid line is sufficient to supply the fluid power device with electrical energy. At the single electrical conductor is a supply potential. The device, however, can be applied to a ground potential, for example.

Ferner ist es denkbar, dass die fluidtechnische Vorrichtung einen zweiten Anschluss für eine zweite Fluidleitung aufweist, wobei ein elektrischer Kontakt an dem zweiten Anschluss für einen in der zweiten Fluidleitung enthaltenden elektrischen Leiter vorgesehen ist. Zwischen den elektrischen Leitern der ersten und zweiten Fluidleitung bzw. den elektrischen Kontakten des ersten und zweiten Anschlusses liegt eine Versorgungsspannung an. Beispielsweise ist an dem elektrischen Leiter der zweiten Fluidleitung ein Massepotential vorgesehen.Furthermore, it is conceivable that the fluid power device has a second connection for a second fluid line, wherein an electrical contact is provided on the second connection for an electrical conductor contained in the second fluid line. Between the electrical conductors of the first and second fluid line and the electrical contacts of the first and second terminal is applied to a supply voltage. For example, a ground potential is provided on the electrical conductor of the second fluid line.

Weiterhin ist es denkbar, dass die Fluidleitung beispielsweise zwei elektrische Leitungen enthält, zwischen denen ein elektrisches Versorgungspotential anliegt. Einer der elektrischen Leiter ist beispielsweise ein Masseleiter.Furthermore, it is conceivable that the fluid line contains, for example, two electrical lines, between which an electrical supply potential is present. One of the electrical conductors, for example, a ground conductor.

Es versteht sich, dass die fluidtechnische Vorrichtung auch Anschlüsse für Fluidleitungen ohne elektrische Leiter aufweisen kann.It is understood that the fluidic device may also have connections for fluid lines without electrical conductors.

Zur Erhöhung der Versorgungssicherheit ist es beispielsweise auch denkbar, dass mehrere elektrische Leiter dasselbe elektrische Potential aufweisen. Eine einzige Fluidleitung kann z.B. mehrere elektrische Leiter aufweisen. Die Leiter können auch in einer ersten und mindestens einer zweiten Fluidleitung enthalten sein. Die den elektrischen Leitern zugeordneten Kontakte an dem oder den Anschlüssen der fluidtechnischen Vorrichtung für die Fluidleitung(en) haben dann dasselbe Potential und sind zweckmäßigerweise parallel geschaltet.To increase the security of supply, it is also conceivable, for example, for a plurality of electrical conductors to have the same electrical potential. A single fluid conduit may e.g. have multiple electrical conductors. The conductors can also be contained in a first and at least one second fluid line. The contacts associated with the electrical conductors at the one or more connections of the fluidic device for the fluid line (s) then have the same potential and are expediently connected in parallel.

Ferner ist es möglich, dass unterschiedliche Versorgungsspannungen an unterschiedlichen Leitern vorgesehen sind, die in einer einzigen Fluidleitung oder in mehreren Fluidleitungen angeordnet sind. So können unterschiedliche Versorgungspotentiale für unterschiedliche Zwecke vorgesehen sein. Beispielsweise können elektronische Komponenten für Steuerungsaufgaben oder Datenkommunikation mit einer Versorgungsspannung von 5 Volt versorgt werden. Für andere Zwecke, beispielsweise Ventilantriebe, können höhere Versorgungsspannungen bereitgestellt werden, z.B. 24 Volt.Furthermore, it is possible that different supply voltages are provided on different conductors which are arranged in a single fluid line or in a plurality of fluid lines. Thus, different supply potentials can be provided for different purposes. For example, electronic components for control tasks or data communication can be supplied with a supply voltage of 5 volts. For other purposes, such as valve actuators, higher supply voltages may be provided, e.g. 24 volts.

Die fluidtechnische Vorrichtung ist zweckmäßigerweise eine pneumatische Vorrichtung, das heißt das Druckmedium ist Druckluft.The fluidic device is expediently a pneumatic device, that is, the pressure medium is compressed air.

Die fluidtechnische Vorrichtung weist zweckmäßigerweise eine Ventilanordnung auf. Die mindestens eine elektrische Komponente umfasst vorteilhaft ein Antriebsmittel zum Betätigen mindestens eines Ventils der Ventilanordnung. Das Antriebsmittel wird mit von der Fluidleitung erhaltener elektrischer Energie versorgt.The fluid power device expediently has a valve arrangement. The at least one electrical component advantageously comprises a drive means for actuating at least one valve of the valve arrangement. The drive means is supplied with electrical energy received from the fluid conduit.

Die Ventilanordnung enthält zweckmäßigerweise Kommunikationsmittel zur drahtlosen Kommunikation mit einer überlagerten Steuerungseinrichtung oder einer Überwachungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung und die Überwachungseinrichtung können eine einzige Baueinheit bilden. Die Ventilanordnung hat vorteilhaft auch Kommunikationsmittel zur drahtlosen Kommunikation mit mindestens einem Aktor, den sie fluidtechnisch steuert.The valve arrangement expediently contains communication means for wireless communication with a superimposed one Control device or a monitoring device. The control device and the monitoring device can form a single structural unit. The valve arrangement advantageously also has communication means for wireless communication with at least one actuator, which it fluidly controls.

Die Ventilanordnung kann beispielsweise ein Einzelventil oder eine Ventilbatterie bilden oder umfassen, bei der mindestens zwei Ventilbaueinheiten, z.B. Ventilmodule, in einer Reihenrichtung nebeneinander angeordnet sind. Ferner ist es möglich, dass die pneumatische Vorrichtung einen pneumatischen Aktor aufweist oder bildet. Der Aktor ist beispielsweise ein pneumatischer Zylinder mit oder ohne Kolbenstange.The valve assembly may, for example, form or comprise a single valve or a valve battery, wherein at least two valve assemblies, e.g. Valve modules are arranged side by side in a row direction. Furthermore, it is possible that the pneumatic device has or forms a pneumatic actuator. The actuator is, for example, a pneumatic cylinder with or without a piston rod.

An dem Aktor kann eine fluidtechnische Ventilanordnung angeordnet sein. Mit der Ventilanordnung wird der Aktor fluidtechnisch gesteuert bzw. betätigt. Das mindestens eine am Aktor angeordnete Ventil enthält vorzugsweise Antriebsmittel, die mit elektrischer Energie versorgt werden, die von der Fluidleitung erhalten ist.A fluid-technical valve arrangement can be arranged on the actuator. With the valve arrangement, the actuator is fluidly controlled or actuated. The at least one actuator disposed on the valve preferably includes drive means which are supplied with electrical energy, which is obtained from the fluid conduit.

Zweckmäßigerweise bildet der Aktor einen Bestandteil eines fluidtechnischen Systems, bei dem der Aktor durch eine als separate Baueinheit ausgestaltete Ventilanordnung über die Fluidleitung fluidtechnisch steuerbar und von der Ventilanordnung über den mindestens einen, in der Fluidleitung enthaltenen elektrischen Leiter mit elektrischer Energie versorgbar ist. Die Ventilanordnung ist beispielsweise ein Einzelventilmodul oder eine Ventilbatterie, an die der Aktor angeschlossen ist.Advantageously, the actuator forms part of a fluid power system in which the actuator is fluidly controllable by a designed as a separate assembly valve assembly via the fluid line and the valve assembly via the at least one electrical conductor contained in the fluid line with electrical energy. The valve arrangement is, for example, a single-valve module or a valve battery to which the actuator is connected.

An die Ventilbatterie können mehrere Aktoren dieser Art angeschlossen sein, das heißt die Ventilbatterie versorgt bzw. steuert die jeweiligen Aktoren fluidtechnisch über die Fluidleitungen und versorgt die Aktoren zusätzlich mit elektrischer Energie über elektrische Leiter, die in den zu den Aktoren führenden Fluidleitungen enthalten sind. Besonders bevorzugt ist, wenn die Ventilanordnung und der mindestens eine Aktor ausschließlich drahtlos kommunizieren. Die mindestens eine elektrische Komponente des Aktors enthält nämlich zweckmäßigerweise Kommunikationsmittel zur drahtlosen Kommunikation mit der Ventilanordnung. Die Kommunikationsmittel können auch zur Kommunikation mit einer überlagerten Steuereinrichtung oder Überwachungseinrichtung ausgestaltet sein, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung, einem Leitrechner oder dergleichen.To the valve battery several actuators of this type can be connected, that is, the valve battery supplied or controls the respective actuators fluidly via the fluid lines and supplies the actuators in addition with electrical energy via electrical conductors that are included in the leading to the actuators fluid lines. It is particularly preferred if the valve arrangement and the at least one actuator exclusively communicate wirelessly. The at least one electrical component of the actuator expediently contains communication means for wireless communication with the valve arrangement. The communication means can also be designed for communication with a superimposed control device or monitoring device, for example a programmable logic controller, a master computer or the like.

Bei der Ventilanordnung, beispielsweise einer Ventilbatterie, ist es vorteilhaft, wenn sie über eine Fluidleitung mit einem Kanal für ein Druckmedium sowie mindestens einem elektrischen Leiter fluidtechnisch und elektrisch versorgbar ist. Beispielsweise ist die Ventilanordnung ihrerseits an eine Druckluftquelle oder Wartungseinheit angeschlossen, die nicht nur Druckmedium bereitstellt, sondern auch über den in der Fluidleitung enthaltenen mindestens einen elektrischen Leiter elektrische Energie.In the case of the valve arrangement, for example a valve battery, it is advantageous if it can be supplied with fluid and electricity via a fluid line with a channel for a pressure medium and at least one electrical conductor. For example, the valve arrangement is in turn connected to a compressed air source or maintenance unit, which not only provides pressure medium, but also via the at least one electrical conductor contained in the fluid line electrical energy.

Die Druckluftquelle und/oder die Wartungseinheit können von der Ventilanordnung abgesetzte, das heißt entfernte Baueinheiten bilden. Ferner ist ein integrales Konzept denkbar, bei der die Druckluftquelle/die Wartungseinheit und die Ventilanordnung, beispielsweise die Ventilbatterie, eine Gesamtbaugruppe bilden, beispielsweise in der Art einer Batterie.The compressed air source and / or the maintenance unit can be remote from the valve assembly, that is remote units form. Furthermore, an integral concept is conceivable in which the compressed air source / the maintenance unit and the valve arrangement, for example the valve battery, form an overall assembly, for example in the manner of a battery.

Bei der Ventilanordnung und dem Aktor, den die Ventilanordnung über die Fluidleitung mit elektrischer Energie versorgt, können zweckmäßigerweise jeweils ein Pufferspeicher angeordnet sein. Diese Pufferspeicher können autarke, das heißt lokale Baueinheiten sein, die zur jeweiligen Versorgung der Ventilanordnung und des Aktors dienen.In the case of the valve arrangement and the actuator, which supplies the valve arrangement with electrical energy via the fluid line, one buffer store can expediently be arranged in each case be. These buffer memories can be self-sufficient, that is to say local units which serve for the respective supply of the valve arrangement and of the actuator.

Zweckmäßig ist es, wenn die Pufferspeicher parallel geschaltet sind, so dass sich die Pufferspeicher wechselweise ergänzen und/oder eine höhere elektrische Gesamt-Speicherkapazität bereitstellen.It is expedient if the buffer memories are connected in parallel, so that the buffer memories complement each other alternately and / or provide a higher total electrical storage capacity.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Figur 1: ein Automatisierungssystem mit zwei Ventilbatterien, einer Steuerungseinrichtung und einer Leitzentrale,
Figur 2: eine Ventilbatterie mit einer abgesetzten Wartungs- und Versorgungseinrichtung, die die Ventilbatterie über eine Fluidleitung mit einem Fluidkanal sowie elektrischen Leitungen fluidtechnisch sowie elektrisch versorgt,
Figur 3: eine Vorderansicht der Ventilbatterie gemäß Figur 2,
Figur 4: eine Fluidleitung mit einem Fluidkanal sowie zwei elektrischen Leitern, und
Figur 5: eine schematische Ansicht einer Anordnung mit einem fluidtechnischen Aktor, an dem lokal eine Ventilanordnung angeordnet ist.

Embodiments will be explained with reference to the drawing. Show it:

FIG. 1: an automation system with two valve batteries, a control device and a control center,
FIG. 2: a valve battery with a remote maintenance and supply device, which supplies the valve battery via a fluid line with a fluid channel and electrical lines fluidly and electrically,
FIG. 3: a front view of the valve battery according to FIG. 2 .
FIG. 4: a fluid line with a fluid channel and two electrical conductors, and
FIG. 5: a schematic view of an arrangement with a fluidic actuator on which a valve arrangement is locally arranged.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen teilweise ähnliche oder gleichwirkende Komponenten, die mit denselben Bezugszeichen versehen und nur je einmal beschrieben sind.The embodiments of the invention show partially similar or equivalent components, which are provided with the same reference numerals and only once each described.

Bei einem Automatisierungssystem 10 steuern Ventilbatterien 11a, 11b fluidtechnische Aktoren, beispielsweise Aktoren 12a, 12b fluidtechnisch an. Die Ventilbatterien 11a, 11b sind pneumatische Ventilbatterien, die Aktoren 12a, 12b pneumatische Zylinder. Exemplarisch sind die Aktoren 12 als pneumatische Zylinder mit Kolbenstangen dargestellt, wobei auch kolbenstangenlose Varianten oder pneumatische Antriebe, die zusätzlich einen elektrischen Antriebsteil aufweisen, sogenannte Hybridantriebe, möglich sind.In an automation system 10, valve batteries 11a, 11b control fluid-technical actuators, for example actuators 12a, 12b, in terms of fluid technology. The valve batteries 11a, 11b are pneumatic valve batteries, the actuators 12a, 12b pneumatic cylinders. By way of example, the actuators 12 are shown as pneumatic cylinders with piston rods, with piston-rod-free variants or pneumatic drives, which additionally have an electric drive part, so-called hybrid drives, being possible.

Das Automatisierungssystem 10 hat eine hierarchische Struktur mit überlagerten, nebengeordneten und untergeordneten Komponenten. Eine Leitzentrale 14 mit Leitrechnern 15a, 15b steuert die Ventilbatterien 11a, 11b direkt oder indirekt über eine zwischengeschaltete Steuerungseinrichtung 13, beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung.The automation system 10 has a hierarchical structure with superimposed, sibling and subordinate components. A control center 14 with control computers 15a, 15b controls the valve batteries 11a, 11b directly or indirectly via an intermediate control device 13, for example a programmable logic controller.

Bei dem Automatisierungssystem 10 ist durchgängig ein drahtloses Kommunikationskonzept verwirklicht, wobei prinzipiell denkbar ist, dass an Stelle von drahtlosen Kommunikationsverbindungen auch die eine oder andere drahtgebundene Kommunikationsverbindung treten kann, beispielsweise eine drahtgebundene Feldbus-Verbindung zwischen der Leitzentrale 14 und der Ventilbatterie 11a oder der Steuerungseinrichtung 13 und der Ventilbatterie 11b.In the automation system 10, a wireless communication concept is implemented throughout, it being possible in principle that, instead of wireless communication connections, one or the other wired communication connection can occur, for example a wired fieldbus connection between the control center 14 and the valve battery 11a or the control device 13 and the valve battery 11b.

Ein Bediengerät 17 dient beispielsweise zur Parametrierung und Konfiguration der Ventilbatterie 11b, zur Anzeige von Funktionen der Ventilbatterie 11b oder dergleichen, und kommuniziert drahtlos mit der Ventilbatterie 11b. An den Aktoren 12a, 12b sind drahtlos kommunizierende Sensoranordnungen 23a, 23b mit Sensoren 24a, 24b angeordnet. Die Sensoren 24a kommunizieren drahtlos mit der Ventilbatterie 11a. Die Ventilbatterie 11b kommuniziert drahtlos mit einer Kamera 25.An operating device 17 is used, for example, for parameterization and configuration of the valve battery 11b, for displaying functions of the valve battery 11b or the like, and communicates wirelessly with the valve battery 11b. At the actors 12a, 12b wirelessly communicating sensor assemblies 23a, 23b are arranged with sensors 24a, 24b. The sensors 24a communicate wirelessly with the valve battery 11a. The valve battery 11 b communicates wirelessly with a camera 25.

Bei dem Automatisierungssystem 10 ist die Datenkommunikation durchgängig drahtlos, während die Energieübertragung teilweise über elektrische Leitungen erfolgt, die auch in Fluidleitungen enthalten sein können. Ferner sind lokale bzw. dezentrale, bei den Ventilbatterien 12a, 12b, vorhandene elektrische Versorgungskomponenten vorgesehen, z.B. elektrische Energiequellen (Solarzellen, Brennstoffzellen oder dergleichen) oder elektrische Energiewandler bzw. Generatoren, die durch Vibration oder durch Abluft der Aktoren 12a, 12b oder durch ein Druckmedium 19, z.B. Druckluft, angetrieben werden, die z.B. Druckluft-Quellen 18a, 18b bereitstellen.In the automation system 10, the data communication is wireless throughout, while the energy transfer occurs in part via electrical lines, which may also be contained in fluid lines. Furthermore, local or decentralized electrical supply components which are present in the valve batteries 12a, 12b are provided, e.g. electric energy sources (solar cells, fuel cells or the like) or electric energy converters or generators generated by vibration or by exhaust air from the actuators 12a, 12b or by a pressure medium 19, e.g. Compressed air can be driven, the e.g. Provide compressed air sources 18a, 18b.

Eine vorteilhafte Variante der Erfindung kann vorsehen, dass das Automatisierungssystem 10 mit einem einheitlichen Standard drahtlos kommuniziert, beispielsweise einem drahtlosen Ethernet-Standard folgend. Ein solcher Standard ist beispielsweise der sogenannte Wi-Fi-Standard (Wireless Fidelity). Aber auch andere Standards, beispielsweise auf der Basis von IEEE-Standards 802.15.4 sind denkbar. Beispielsweise hat die ZigBee-Allianz einen solchen Standard festgelegt. Es versteht sich, dass die Komponenten des Automatisierungssystems 10 per Funk, mittels Infrarot oder sonstigen drahtlosen Kommunikationstechniken miteinander kommunizieren können. Es ist aber auch denkbar, dass für unterschiedliche Kommunikationszwecke innerhalb des Automatisierungssystems 10 verschiedene drahtlose Techniken verwendet werden, beispielsweise Wi-Fi, Bluetooth, IrDa.An advantageous variant of the invention can provide that the automation system 10 communicates wirelessly with a uniform standard, for example following a wireless Ethernet standard. Such a standard is for example the so-called Wi-Fi standard (Wireless Fidelity). But other standards, for example, based on IEEE 802.15.4 standards are conceivable. For example, the ZigBee Alliance has set such a standard. It is understood that the components of the automation system 10 may communicate with each other by radio, by infrared or other wireless communication techniques. However, it is also conceivable that 10 different wireless techniques are used for different communication purposes within the automation system, such as Wi-Fi, Bluetooth, IrDa.

Steuermodule 26a, 26b steuern und überwachen weitere Module der Ventilbatterien 11a, 11b, beispielsweise Ventilmodule 27a, 27b und eine Wartungsanordnung 38b. Die Ventilmodule 27a, 27b sind in einer Reihenrichtung an die Steuermodule 26a, 26b angereiht. Die Ventilmodule 27a, 27b bilden Ventilanordnungen 28a, 28c.Control modules 26a, 26b control and monitor further modules of the valve batteries 11a, 11b, for example valve modules 27a, 27b and a maintenance arrangement 38b. The valve modules 27a, 27b are lined up in a row direction with the control modules 26a, 26b. The valve modules 27a, 27b form valve assemblies 28a, 28c.

Ein Ventilmodul 27a steuert beispielsweise den Aktor 12a über Fluidleitungen 29a an. Das Ventilmodul 27a beaufschlagt über die Fluidleitungen 29a, 29b einen in einem Gehäuse 30 linear beweglich angeordneten Kolben 31 mit Druckluft, so dass eine Kolbenstange 32 aus dem Gehäuse 30 ausfährt oder einfährt und einen Gegenstand 33 betätigt. In den Ventilmodulen 27a, sind nicht dargestellte elektrisch betätigbare Ventile vorgesehen, die den Aktor 12a mit Druckluft beaufschlagen bzw. entlüften. In den Ventilmodulen 27a ist beispielsweise ein in der Zeichnung nicht dargestellter Druckmedium-Kanal angeordnet, in den die Druckluftquelle 18 Druckluft 19 einspeist. Fluidabschnitte an der in der Figur nicht sichtbaren Unterseite der Ventilmodule 27a enthalten Kanalabschnitte zur Bildung des Druckmedium-Kanals.For example, a valve module 27a controls the actuator 12a via fluid lines 29a. The valve module 27a pressurizes via the fluid lines 29a, 29b a piston 31, which is arranged to be linearly movable in a housing 30, with compressed air, so that a piston rod 32 extends or retracts from the housing 30 and actuates an object 33. In the valve modules 27a, not shown electrically actuated valves are provided, which act on the actuator 12a with compressed air or vent. In the valve modules 27a, for example, a not shown in the drawing pressure medium channel is arranged, in which the compressed air source 18 feeds compressed air 19. Fluid sections on the underside of the valve modules 27a, which are not visible in the figure, contain channel sections for forming the pressure medium channel.

Die Sensoren 24a, 24b sind beispielsweise Positionssensoren, die die jeweilige Position, insbesondere die Endlage, des Kolbens 31 erfassen. Es versteht sich, dass auch andere Sensoren möglich sind, beispielsweise Drucksensoren, optische Sensoren oder dergleichen.The sensors 24a, 24b are, for example, position sensors which detect the respective position, in particular the end position, of the piston 31. It is understood that other sensors are possible, such as pressure sensors, optical sensors or the like.

Die Ventilbatterie 11b enthält einen Fluidverteiler 36, beispielsweise eine Platte, in der Druckluftkanäle 35 verlaufen. Die Druckluftquelle 18b speist die Druckluft 19 in einen der Druckmedium-Kanäle 35 an einem Druckluft-Anschluss 37 ein. Es wäre aber auch denkbar, dass die Ventilmodule 27b Kanalabschnitte zur Bildung eines Fluidverteilers aufweisen.The valve battery 11b contains a fluid distributor 36, for example a plate, in which compressed air channels 35 run. The compressed air source 18b feeds the compressed air 19 into one of the pressure medium channels 35 at a compressed air connection 37. However, it would also be conceivable that the valve modules 27b have channel sections for forming a fluid distributor.

Der Druckluft-Anschluss 37 ist an einer Wartungsanordnung 38 der Ventilbatterie 11b mit Wartungsmodulen 39, 40, beispielsweise einem Filter und einem Öler, zur Aufbereitung der Druckluft 19 angeordnet. Die Wartungsanordnung 38 bildet einen integralen Bestandteil der Ventilbatterie 11b. Die Wartungsmodule 39, 40 sind in Reihenrichtung an das Steuermodul 26b sowie an ein Kommunikationsmodul 41b der Ventilbatterie 11b angereiht.The compressed air connection 37 is arranged on a maintenance arrangement 38 of the valve battery 11b with maintenance modules 39, 40, for example a filter and an oiler, for the preparation of the compressed air 19. The maintenance arrangement 38 forms an integral part of the valve battery 11b. The maintenance modules 39, 40 are lined up in the row direction to the control module 26b and to a communication module 41b of the valve battery 11b.

Eines der Ventilmodule 27b steuert exemplarisch den Aktor 12a an, der im Wesentlichen dem Aktor 12b gleicht. An der Kolbenstange des Aktors 12b ist jedoch am freien Ende ein elektrisch betätigbarer Greifer 34 zum Greifen eines Gegenstandes 33b angeordnet.One of the valve modules 27b controls by way of example the actuator 12a, which substantially equals the actuator 12b. On the piston rod of the actuator 12b, however, an electrically operable gripper 34 for gripping an object 33b is arranged at the free end.

Das Steuermodul 26a kommuniziert drahtlos mit der überlagerten Leitzentrale 14, beispielsweise nach Wi-Fi-Standard, und den Sensoren 24a, z.B. auf der Basis von Bluetooth oder ZigBee. Das Steuermodul 26a erhält von der Leitzentrale 14 drahtlos Steuerdaten oder -befehle und übermittelt an die Leitzentrale 14 drahtlos Überwachungsdaten, beispielsweise Positionsdaten des Kolbens 31. Bei der Ventilbatterie 11a ist das drahtlose Konzept konsequent realisiert. Auch die interne Kommunikation der Module der Ventilbatterie 11a ist drahtlos. Das Steuermodul 26a sendet drahtlos Steuerdaten an die Ventilmodule 27a, beispielsweise zum Schalten der jeweiligen Ventile, empfängt drahtlos Überwachungsdaten, beispielsweise Funktionsmeldungen der jeweiligen Ventile.The control module 26a wirelessly communicates with the superordinate control center 14, for example, according to the Wi-Fi standard, and the sensors 24a, e.g. based on Bluetooth or ZigBee. The control module 26a wirelessly receives control data or commands from the control center 14 and transmits to the control center 14 wireless monitoring data, for example position data of the piston 31. In the case of the valve battery 11a, the wireless concept is consistently implemented. The internal communication of the modules of the valve battery 11a is wireless. The control module 26a wirelessly transmits control data to the valve modules 27a, for example for switching the respective valves, wirelessly receives monitoring data, for example functional messages of the respective valves.

Die Steuerungseinrichtung 13 kommuniziert drahtlos, beispielsweise gemäß dem Wi-Fi-Standard mit der Leitzentrale 14 und mit unterlagerten Komponenten, beispielsweise der Ventilbatterie 11b, über ein abgesetztes Kommunikationsmodul 63. Bei der Ventilbatterie 11b ist im Vergleich zur Ventilbatterie 11a in Bezug auf die drahtlose Kommunikation ein modulareres Konzept verwirklicht. Zwar hat das Steuermodul 26b eine Kommunikationseinrichtung 65 mit einer Antenne 66 zur direkten, drahtlosen Kommunikation mit der sie steuernden und überlagerten Steuerungseinrichtung 13. Zur Kommunikation mit der Sensoranordnung 23b dient jedoch das separate Kommunikationsmodul 41b. Das Kommunikationsmodul 41b kommuniziert drahtlos beispielsweise nach dem Bluetooth-Standard mit den Sensoren 24b. Das Kommunikationsmodul 41b enthält zur Kommunikation mit der Sensoranordnung 23b eine Drahtlos-Kommunikationseinrichtung 67 zum Empfangen und/oder Senden von Daten mittels einer Antenne 68.The control device 13 communicates wirelessly, for example according to the Wi-Fi standard with the control center 14 and with subordinate components, for example the valve battery 11 b, via a remote communication module 63. In the case of the valve battery 11b, a more modular concept is realized with respect to the wireless communication as compared with the valve battery 11a. Although the control module 26b has a communication device 65 with an antenna 66 for direct, wireless communication with the control device 13 controlling and superimposing it, the separate communication module 41b is used for communication with the sensor arrangement 23b. The communication module 41b wirelessly communicates with the sensors 24b according to the Bluetooth standard, for example. The communication module 41b contains for communication with the sensor arrangement 23b a wireless communication device 67 for receiving and / or transmitting data by means of an antenna 68.

Zwar wäre es denkbar, dass die Ventilbatterie 11b ebenso wie die Ventilbatterie 11a zur internen Kommunikation, insbesondere busartigen Kommunikation drahtlose Kommunikationsmittel aufweist, beispielsweise Hohlleiterkommunikationsmittel oder schematisch dargestellte Kommunikationsmittel bei ihren einzelnen Ventilmodulen. So sind zur Veranschaulichung bei den Ventilmodulen 27b Antennen 57' eingezeichnet. Die Ventilbatterie 11b kommuniziert jedoch intern über einen leitungsgebundenen Bus 69, an den die Module der Ventilbatterie 11b angeschlossen sind.Although it would be conceivable that the valve battery 11b as well as the valve battery 11a for internal communication, in particular bus-like communication has wireless communication means, such as waveguide communication means or schematically illustrated communication means in their individual valve modules. Thus, antennas 57 'are shown for the purpose of illustrating the valve modules 27b. However, the valve battery 11b communicates internally via a wired bus 69 to which the modules of the valve battery 11b are connected.

Bei der Ventilbatterie 11b bildet eine Brennstoffzelle 51 eine elektrische Versorgungskomponente 48b. Anstelle der Brennstoffzelle 51 oder zusätzlich zu dieser könnte auch eine Solarzelle 51' vorgesehen sein. Die Brennstoffzelle 51 ist beispielsweise eine von der Ventilbatterie 11b separate Baueinheit. Es ist aber auch denkbar, dass die Brennstoffzelle 51 einen integralen Bestandteil der Ventilbatterie 11b bildet. Die Brennstoffzelle 51 speist elektrische Energie in eine elektrische Versorgungsleitung 50b der Ventilbatterie 11b ein. An die Versorgungsleitung 50b sind die Komponenten oder Module der Ventilbatterie 11b angeschlossen. Beispielsweise speist das Ventilmodul 27b elektrische Energie aus der Versorgungsleitung 50b in einen elektrischen Leiter 43 einer Fluidleitung 42b ein.In the valve battery 11b, a fuel cell 51 forms an electric supply component 48b. Instead of the fuel cell 51 or in addition to this, a solar cell 51 'could be provided. The fuel cell 51 is, for example, a separate unit from the valve battery 11b. But it is also conceivable that the fuel cell 51 forms an integral part of the valve battery 11b. The fuel cell 51 feeds electrical energy into an electrical supply line 50b of the valve battery 11b one. To the supply line 50b, the components or modules of the valve battery 11b are connected. For example, the valve module 27b feeds electrical energy from the supply line 50b into an electrical conductor 43 of a fluid line 42b.

Die Ventilbatterie 11b versorgt über den elektrischen Leiter 43 in einer Fluidleitung 42b, mit der der Aktor 12b an die Ventilbatterie 11b angeschlossen ist, die Sensoranordnung 23b mit elektrischer Energie. An dem elektrischen Leiter 43 liegt ein elektrisches Versorgungspotential an. Der Aktor 12b bzw. die Sensoranordnung 23b ist mit einem Massepotential MP verbunden. Eine Batterie oder eine sonstige lokale Spannungsquelle ist somit bei dem Aktor 12b nicht erforderlich. Der elektrische Leiter 43 verläuft beispielsweise in einem Innenraum der Fluidleitung 42. Die Sensoranordnung 23b bildet eine elektrische Komponente 44, die mit einer Kommunikationseinrichtung 45 drahtlos mit der überlagerten Ventilbatterie 11b drahtlos kommuniziert. Die Sensoren 24b sind mit der Kommunikationseinrichtung 45 über nicht dargestellte elektrische Leiter verbunden.The valve battery 11b supplies the sensor arrangement 23b with electrical energy via the electrical conductor 43 in a fluid line 42b, with which the actuator 12b is connected to the valve battery 11b. At the electrical conductor 43 is an electrical supply potential. The actuator 12b or the sensor arrangement 23b is connected to a ground potential MP. A battery or other local voltage source is thus not required in the actuator 12b. The electrical conductor 43 runs, for example, in an interior of the fluid line 42. The sensor arrangement 23b forms an electrical component 44 which communicates wirelessly with a communication device 45 wirelessly with the superimposed valve battery 11b. The sensors 24b are connected to the communication device 45 via electrical conductors, not shown.

Eine Ventilbatterie 11c mit Ventilmodulen 27c, einem Kommunikationsmodul 41c zur drahtlosen Kommunikation sowie einem Steuermodul 26c wird von einer Wartungsanordnung 38c mit Druckluft versorgt. Die Wartungsanordnung 38c enthält Wartungsmodule 39c, 40c, beispielsweise einen Luftentfeuchter, einen Öler, einen Filter oder dergleichen. Die Ventilbatterie 11c könnte beispielsweise anstelle der Ventilbatterie 11b in das Automatisierungssystem 10 eingebunden werden.A valve battery 11c with valve modules 27c, a communication module 41c for wireless communication and a control module 26c is supplied with compressed air by a maintenance arrangement 38c. The maintenance arrangement 38c contains maintenance modules 39c, 40c, for example a dehumidifier, an oiler, a filter or the like. The valve battery 11c could, for example, be integrated into the automation system 10 instead of the valve battery 11b.

Eine Druckluftquelle 18c versorgt über einen Anschluss 37 die Wartungsanordnung 38c mit Druckluft 19. Eine Stromquelle 71, beispielsweise eine Solarzelle, eine Brennstoffzelle oder dergleichen, speist über eine Leitung 72 elektrischen Strom bzw. elektrische Energie in die Wartungsanordnung 38 ein.A compressed air source 18 c supplies the maintenance arrangement 38 c with compressed air 19 via a connection 37. A power source 71, for example a solar cell, a fuel cell or The like, feeds via a line 72 electrical power or electrical energy in the maintenance arrangement 38 a.

Die Wartungsanordnung 38c speist die von ihr aufbereitete Druckluft 19' über eine Fluidleitung 73 in die Ventilbatterie 11c ein. Die Fluidleitung 73 enthält einen Druckmedium-Kanal 74 sowie zwei elektrische Leiter 75a, 75b zur elektrischen Versorgung der Ventilbatterie 11c. Die Leiter 75a, 75b sind beispielsweise in einem Mantel 76 der Fluidleitung 73 angeordnet. An dem Leiter 75a liegt beispielsweise eine Versorgungsspannung U gegenüber dem elektrischen Leiter 75b, der beispielsweise Massepotential MP aufweist.The maintenance arrangement 38c feeds the compressed air 19 'processed by it into the valve battery 11c via a fluid line 73. The fluid line 73 includes a pressure medium channel 74 and two electrical conductors 75a, 75b for the electrical supply of the valve battery 11c. The conductors 75a, 75b are arranged, for example, in a jacket 76 of the fluid line 73. For example, a supply voltage U lies opposite the electrical conductor 75b, which has, for example, ground potential MP at the conductor 75a.

Es versteht sich, dass elektrische Leiter bei einer erfindungsgemäßen Fluidleitung beispielsweise auch an einem Außenumfang eines Mantels angeordnet sein können und/oder dass eine Fluidleitung nur einen einzigen Leiter aufweisen kann, wie beispielsweise die Fluidleitung 42b und/oder dass eine Fluidleitung mehr als zwei elektrische Leiter aufweist, beispielsweise einen Leiter 75', der bei der Fluidleitung 73 als eine optionale Variante angedeutet ist.It goes without saying that electrical conductors in a fluid line according to the invention can, for example, also be arranged on an outer circumference of a jacket and / or that a fluid line can have only a single conductor, for example the fluid line 42b and / or a fluid line has more than two electrical conductors has, for example, a conductor 75 ', which is indicated at the fluid line 73 as an optional variant.

An dem elektrischen Leiter 75' kann beispielsweise ebenfalls die Versorgungsspannung U anliegen, so dass eine Leiterredunanz gegeben ist, oder eine zweite Versorgungsspannung, die beispielsweise größer oder kleiner als die Versorgungsspannung U ist.For example, the supply voltage U can also be applied to the electrical conductor 75 ', so that a conductor redundancy is given, or a second supply voltage, which is, for example, greater or smaller than the supply voltage U.

Die Fluidleitung 73 ist an einen Anschluss 77 der Ventilbatterie 11c angeschlossen. Die Ventilmodule 27c der Ventilbatterie 11c haben ebenfalls jeweils einen Anschluss 77 mit elektrischen Kontakten 79a, 79b zum Anschluss von in Fluidleitungen enthaltenen elektrischen Leitern. Beispielsweise sind die Leiter 75a, 75b im eingesteckten Zustand der Fluidleitung 73 mit den Kontakten 79a, 79b in Verbindung, die mit elektrischen Versorgungsleitungen 83a, 83b der Ventilbatterie 11c verbunden sind. Somit speist die Stromquelle 71 bzw. elektrische Energiequelle elektrische Energie über die Fluidleitung 73 in die Ventilbatterie 11c ein. Die Module 27c, 41c sowie 26c der Ventilbatterie 11b sind an die elektrischen Versorgungsleitungen 83a, 83 angeschlossen.The fluid line 73 is connected to a connection 77 of the valve battery 11c. The valve modules 27c of the valve battery 11c likewise each have a connection 77 with electrical contacts 79a, 79b for connecting electrical conductors contained in fluid lines. For example, the conductors 75a, 75b are in the inserted state of the fluid line 73 with the contacts 79a, 79b, which are connected to electrical supply lines 83a, 83b of the valve battery 11c. Thus, the power source 71 or electrical energy source feeds electrical energy via the fluid line 73 into the valve battery 11c. The modules 27 c, 41 c and 26 c of the valve battery 11 b are connected to the electrical supply lines 83 a, 83.

Ferner weist jeder Anschluss 77 einen Druckmediumanschluss 80 auf, der mit dem Druckmedium-Kanal 74 im eingesteckten Zustand der Fluidleitung 73 fluidisch dicht verbunden ist. Das Druckmedium strömt über den Druckmediumanschluss 80 in eine Fluidleitung 81 der Ventilbatterie 11c ein. Die Fluidleitung 81 ist beispielsweise in Kanalabschnitten der Ventilmodule 27c oder einem Fluidverteiler angeordnet.Furthermore, each connection 77 has a pressure medium connection 80, which is fluidically tightly connected to the pressure medium channel 74 in the inserted state of the fluid line 73. The pressure medium flows via the pressure medium connection 80 into a fluid line 81 of the valve battery 11c. The fluid line 81 is arranged, for example, in channel sections of the valve modules 27c or a fluid distributor.

Ventile 82 der Ventilmodule 27c sind an die Fluidleitung 81 angeschlossen und beaufschlagen als Arbeitsanschlüsse dienende Anschlüsse 77 und 78 mit Druckluft bzw. lassen ein Zurückströmen von Druckluft bzw. Abluft zu.Valves 82 of the valve modules 27c are connected to the fluid line 81 and act as terminals serving connections 77 and 78 with compressed air or allow a backflow of compressed air or exhaust air to.

Die Anschlüsse 77 sind kombinierte elektro-fluidische Anschlüsse, während die Anschlüsse 78 reine DruckmediumAnschlüsse oder Fluidanschlüsse sind. Über die Anschlüsse 77 können die Ventilmodule 27c angeschlossene elektrische Komponenten mit elektrischer Energie versorgen. So ist beispielsweise an einem der Anschlüsse 77 eine weitere Fluidleitung 73 mit integrierten elektrischen Leitern 75a, 75b zur fluidtechnischen Ansteuerung und elektrischen Versorgung eines Aktors 12c angeschlossen. Die Leiter 75a, 75b sind somit mit den Versorgungsleitungen 83a, 83b der Ventilbatterie 11c verbunden.The ports 77 are combined electro-fluidic ports while the ports 78 are pure pressure medium ports or fluid ports. Via the connections 77, the valve modules 27c can supply electrical components connected to electrical components. Thus, for example, at one of the connections 77, a further fluid line 73 with integrated electrical conductors 75a, 75b is connected for the fluidic actuation and electrical supply of an actuator 12c. The conductors 75a, 75b are thus connected to the supply lines 83a, 83b of the valve battery 11c.

Alternativ wäre es auch möglich, dass beispielsweise in einer Fluidleitung 29c' ein elektrischer Leiter 75b' angeordnet ist. Anstelle des Anschlusses 78 ist dann Anschluss 78' mit einem elektrischen Kontakt 79b', der mit der Versorgungsleitung 83b verbunden ist. Somit wäre die Stromversorgung des Aktors 12c bzw. der Sensoranordnung 23c über einen Stromkreis realisiert, bei der beispielsweise die Versorgungsspannung U am elektrischen Leiter 75a anliegt und das Massepotential MP am elektrischen Leiter 75b'. Zum Anschluss des elektrischen Leiters 75b' ist beispielsweise ein zweiter elektrischer Anschluss 77' vorgesehen.Alternatively, it would also be possible for an electrical conductor 75b 'to be arranged in a fluid line 29c', for example. Instead of the terminal 78 is then terminal 78 'with an electrical contact 79b', which is connected to the supply line 83b. Thus, the power supply of the actuator 12c and the sensor assembly 23c would be realized via a circuit in which, for example, the supply voltage U is applied to the electrical conductor 75a and the ground potential MP at the electrical conductor 75b '. To connect the electrical conductor 75b ', for example, a second electrical connection 77' is provided.

Die Module der Ventilbatterie 11c weisen vorteilhaft jeweils einen elektrischen Pufferspeicher 84 auf. Auch bei den an die Ventilbatterie 11c angeschlossenen Aktoren und/oder Sensoren sind zweckmäßigerweise elektrische Pufferspeicher vorhanden, so z.B. ein Pufferspeicher 85 beim Aktor 12c. Die Sensoren 24c sind über nicht dargestellte Leitungen mit dem Pufferspeicher 85 verbunden und werden von diesem mit elektrischer Energie versorgt. Die Fluidleitung 73 ist beispielsweise in einen Anschluss 77 des Aktors 12c eingesteckt.The modules of the valve battery 11c advantageously each have an electrical buffer 84. Also in the case of the actuators and / or sensors connected to the valve battery 11c, electric buffer memories are expediently present, e.g. a buffer memory 85 at the actuator 12c. The sensors 24c are connected via lines not shown to the buffer memory 85 and are supplied by this with electrical energy. The fluid line 73 is inserted, for example, in a port 77 of the actuator 12c.

Wenn aufgrund beispielsweise von Vibrationen der Fluidleitungen 73 elektrische Versorgungsunterbrechungen oder Spannungsschwankungen auftreten, gleichen die Pufferspeicher 84, 85 dies aus. Sie sind optional und könnten auch nicht vorhanden sein. Es z.B. ist auch möglich, dass nur die Ventilbatterie 11c einen oder mehrere Pufferspeicher 84 aufweist und der Aktor 12c keinen Pufferspeicher oder nur der Aktor 12c seinen Pufferspeicher 85 hat und bei der Ventilbatterie kein Pufferspeicher 84 vorgesehen ist. Ferner könnte die Ventilbatterie 11c auch einen einzigen zentralen Pufferspeicher aufweisen. Die Pufferspeicher 84, 85 umfassen beispielsweise Akkumulatoren und/oder Kondensatoren. Besonders zweckmäßig sind sogenannte Doppelschicht-Kondensatoren oder elektrochemische Doppelschicht-Kondensatoren (engl. electrochemical double layer capacitor - EDLC), oder sonstige Kondensatoren, die eine hohe elektrische Speicherkapazität aufweisen.If electrical supply interruptions or voltage fluctuations occur due to, for example, vibrations of the fluid lines 73, the buffer memories 84, 85 compensate for this. They are optional and could not exist. It is also possible, for example, that only the valve battery 11c has one or more buffer storages 84 and the actuator 12c has no buffer store or only the actuator 12c has its buffer store 85 and no buffer store 84 is provided in the valve manifold. Further, the valve battery 11c could also have a single central buffer memory. The buffer memories 84, 85 include, for example, accumulators and / or capacitors. So-called double-layer capacitors or electrochemical double-layer capacitors (EDLC) or other capacitors which have a high electrical storage capacity are particularly expedient.

Die Pufferspeicher 84, 85 sind zweckmäßigerweise parallel geschaltet, so dass insgesamt die elektrische Speicherkapazität der fluidtechnischen Anordnung erhöht ist, die aus der Ventilbatterie 11c und den angeschlossenen Aktoren, dem Aktor 12c, besteht.The buffer memory 84, 85 are suitably connected in parallel, so that overall the electrical storage capacity of the fluid power arrangement is increased, which consists of the valve battery 11c and the connected actuators, the actuator 12c.

Die Ventilbatterie 11c wird von dem Steuermodul 26c gesteuert. Beispielsweise erhalten die insgesamt eine Ventilanordnung 28c bildenden Ventilmodule 27c von dem Steuermodul 26c Schaltbefehle zum Betätigen der Ventile 82. Das Steuermodul 26c und die übrigen Module der Ventilbatterie 11c, nämlich die Ventilmodule 27c sowie ein Kommunikationsmodul 41c, kommunizieren drahtlos. Jedes Modul 26c, 27c, 41c hat ein Kommunikationsmittel 86 sowie eine Antenne 87 zur drahtlosen ventilbatterie-internen Kommunikation, die zweckmäßigerweise busartig ist. Alternativ könnten die Module 26c, 27c, 41c auch drahtgebunden miteinander kommunizieren, z.B. über interne Busleitungen.The valve battery 11c is controlled by the control module 26c. For example, the valve modules 27c constituting a valve assembly 28c receive switching commands to operate the valves 82 from the control module 26c. The control module 26c and the other modules of the valve battery 11c, namely the valve modules 27c and a communication module 41c, communicate wirelessly. Each module 26c, 27c, 41c has a communication means 86 and an antenna 87 for wireless valve battery internal communication, which is conveniently bus-like. Alternatively, the modules 26c, 27c, 41c could also communicate by wire, e.g. via internal bus lines.

Das Steuermodul 26c kommuniziert mit einem Kommunikationsmittel 65 sowie einer Antenne 66 drahtlos mit einer übergeordneten Steuerungseinrichtung, beispielsweise der Steuerungseinrichtung 13 und/oder der Leitzentrale 14. Zur Kommunikation mit unterlagerten Aktoren und/oder Sensoren ist das Kommunikationsmodul 41c vorgesehen. Dieses hat eine Kommunikationseinrichtung 67 sowie eine Antenne 68 zur drahtlosen Kommunikation beispielsweise mit einer Sensoranordnung 23c, die am Aktor 12c angeordnet ist. Sensoren 24c der Sensoranordnung 23c kommunizieren mittels einer Kommunikationseinrichtung 89 drahtlos mit der Ventilbatterie 11c.The control module 26c communicates with a communication means 65 and an antenna 66 wirelessly with a higher-level control device, for example the control device 13 and / or the control center 14. For communication with subordinate actuators and / or sensors, the communication module 41c is provided. This has a communication device 67 and an antenna 68 for wireless communication, for example, with a sensor array 23c, the Actuator 12c is arranged. Sensors 24c of the sensor arrangement 23c communicate by means of a communication device 89 wirelessly with the valve battery 11c.

Die Ventilbatterie 11c sowie der Aktor 12c werden über elektrische Leiter, die in Fluidleitungen enthalten sind, mit elektrischer Energie versorgt. Zur Kommunikation können drahtlose Kommunikationsmittel 65, 67, 86, 89. Die Pufferspeicher 84, 85 sowie die Fluidleitungen 73 mit ihren elektrischen Leitungen 75a, 75b, die Anschlüsse 77 mit den elektrischen Kontakten 79a, 79b, bilden Versorgungskomponenten 48c zur elektrischen Versorgung.The valve battery 11c and the actuator 12c are supplied with electrical energy via electrical conductors which are contained in fluid lines. For communication, wireless communication means 65, 67, 86, 89. The buffer memory 84, 85 and the fluid conduits 73 with their electrical leads 75a, 75b, the terminals 77 with the electrical contacts 79a, 79b, form supply components 48c for electrical supply.

Bei einem Aktor 112 ist das erfinderische Konzept verwirklicht, bei dem zur elektrischen Versorgung elektrische Leiter in einer Fluidleitung vorgesehen sind und die Kommunikation drahtlos erfolgt. Der Aktor 112 ist beispielsweise ein einfachwirkender pneumatischer Zylinder 113, bei dem ein Kolben 131 in einem Gehäuse 130 linear beweglich angeordnet ist. Eine an dem Kolben 131 angeordnete Kolbenstange 132 durchdringt einen Deckel 133 des Gehäuses 130. Zwischen dem Kolben 131 und dem Deckel 133 ist eine Feder 135 angeordnet, die den Kolben 131 in Richtung eines dem Deckel 133 gegenüberliegenden zweiten Endanschlags bewegt, der durch einen Deckel 134 definiert ist.In an actuator 112, the inventive concept is realized in which electrical conductors are provided in a fluid line for electrical supply and the communication is wireless. The actuator 112 is for example a single-acting pneumatic cylinder 113, in which a piston 131 is arranged to be linearly movable in a housing 130. A piston rod 132 arranged on the piston 131 penetrates a cover 133 of the housing 130. Between the piston 131 and the cover 133 a spring 135 is arranged, which moves the piston 131 in the direction of a cover 133 opposite the second end stop, which is covered by a cover 134 is defined.

Ein Ventil 181, beispielsweise ein 2/2-Wegeventil, beaufschlagt die andere Seite des Kolbens 131 mit Druckluft. Eine Druckluft-Quelle 118 versorgt die Ventilanordnung 128 über eine Fluidleitung 142 mit einem Druckmedium-Kanal 74 mit Druckluft. Zusätzlich enthält die Fluidleitung 142 einen elektrischen Leiter, in den eine elektrische Energiequelle 171 elektrische Energie einspeist.A valve 181, for example a 2/2-way valve, acts on the other side of the piston 131 with compressed air. A compressed air source 118 supplies the valve assembly 128 via a fluid line 142 with a pressure medium channel 74 with compressed air. In addition, the fluid line 142 includes an electrical conductor into which an electrical energy source 171 feeds electrical energy.

Der Aktor 112 hat einen elektro-fluidtechnischen Anschluss 177, an den die Fluidleitung 142 angeschlossen ist. Von dem Anschluss 177 führt ein Fluidkanal 178 zum Ventil 181. Ferner führt eine elektrische Leitung 179 zu einem elektrischen Pufferspeicher 184 des Aktors 112. Der Pufferspeicher 184 versorgt über Leitungen 180 Sensoren 125a, 125b der Sensoranordnung 123 sowie einen elektrischen Ventilantrieb 183 und eine Kommunikationseinrichtung 189 zur drahtlosen Kommunikation mit elektrischer Energie. Die Sensoren 125a, 125b sind beispielsweise Endlagensensoren oder sonstige Positionssensoren zur Erfassung der Position des Kolbens 131. Die Sensoren 125a, 125b sowie der Ventilantrieb 183 sind mit Datenleitungen 188 mit der Kommunikationseinrichtung 189 verbunden. Die Kommunikationseinrichtung 189 kommuniziert drahtlos mit einer übergeordneten Einrichtung, beispielsweise der Steuerungseinrichtung 13 oder der Leitzentrale 14 des Automatisierungssystems 10. Die Sensoren 125a, 125b übertragen mit Hilfe der Kommunikationseinrichtung 189 Sensordaten drahtlos. Das Ventil 181 erhält beispielsweise auf drahtlosem Weg über die Kommunikationseinrichtung 189 Steuerbefehle. Somit ist auch bei dem Aktor 112 die elektrische Energieübertragung drahtgebunden, wobei der oder die elektrische Leiter einen Bestandteil einer Fluidleitung bilden, und die Kommunikation erfolgt auf drahtlosem Wege.The actuator 112 has an electro-fluidic connection 177, to which the fluid line 142 is connected. From the port 177 a fluid channel 178 leads to the valve 181. Furthermore, an electrical line 179 leads to an electrical buffer memory 184 of the actuator 112. The buffer memory 184 supplied via lines 180 sensors 125a, 125b of the sensor assembly 123 and an electric valve drive 183 and a communication device 189th for wireless communication with electrical energy. The sensors 125a, 125b are, for example, end position sensors or other position sensors for detecting the position of the piston 131. The sensors 125a, 125b and the valve drive 183 are connected to the communication device 189 with data lines 188. The communication device 189 communicates wirelessly with a superordinate device, for example the control device 13 or the control center 14 of the automation system 10. The sensors 125a, 125b transmit sensor data wirelessly with the aid of the communication device 189. The valve 181 receives, for example, wirelessly via the communication device 189 control commands. Thus, also in the actuator 112, the electrical energy transmission is wired, wherein the one or more electrical conductors form part of a fluid line, and the communication is carried out wirelessly.

Claims

Fluid power device, in particular actuator (12a, 12b; 12c; 112) or valve assembly (28a, 28b; 28c; 128), comprising a connection including at least one electric contact (79a, 79b) for a fluid line (42b; 29c', 73; 142) in which are provided a passage (74) for a pressure fluid (19) for the fluid power supply or actuation of the device and at least one electric conductor (43; 75a, 75'; 143) for the power supply of at least one electric component (44) of the device, the at least one electric component (44) comprising a communication device (45; 65, 67; 86, 89; 189) for wireless data communication, characterised in that the at least one electric component (44) comprises a communication device (45; 65, 67; 86, 89; 189) for wireless external data communication with a superimposed, subimposed or parallel external device (14, 26a, 11b), and in that the at least one electric conductor (43; 75a, 75'; 143) of the fluid line (42b; 29c', 73; 142) is exclusively provided for the supply of electric energy.
Fluid power device according to claim 1, characterised in that it comprises an electric buffer (84, 85; 184), in particular an accumulator and/or a capacitor, for storing the electric energy, and/or in that it comprises a transformer device (88) for the voltage and/or current transformation of a voltage (U) applied to the electric conductor (43; 75a, 75'; 143) or of a current flowing through the at least one electric conductor (43; 75a, 75'; 143).
Fluid power device according to claim 1 or 2, characterised in that the at least one electric component (44) comprises a sensor (24a, 24b; 24c) and/or a local control (26a, 26b; 26c) and/or a monitoring device and/or an electric valve drive (182).
Fluid power device according to any of the preceding claims, characterised in that the fluid line (42b; 29c', 73; 142) has a single electric supply potential (U) for the supply of electric energy, and in that the device can be or is connected to a second potential, in particular a chassis earth (MP), or in that the fluid line (73) comprises at least two electric conductors (75a, 75b) between which an electric supply potential (U) is applied.
Fluid power device according to any of the preceding claims, characterised in that it has at least one second connection (77') for a second fluid line (29c'), the at least one second connection (77') advantageously comprising an electric contact (79b') for an electric conductor (75') provided in the second fluid line (29c').
Fluid power device according to claim 5, characterised in that the same or a different potential is provided at the first connection (77) for the at least one electric conductor (75a) provided in the first fluid line (73) and at the at least one second electric conductor (75') provided in the second fluid line (29c').
Fluid power device according to any of the preceding claims, characterised in that it is a pneumatic device and the pressure fluid (19) is compressed air.
Fluid power device according to any of the preceding claims, characterised in that it comprises or forms a fluid power valve assembly (28a, 28b; 28c; 128), and in that the at least one electric component (44) comprises electric drive means supplied with electric energy via the fluid line (42b; 29c', 73; 142) for the actuation of at least one valve (82; 181) of the valve assembly (28a, 28b; 28c; 128), the valve assembly (28a, 28b; 28c; 128) expediently forming a valve bank (11a, 11b; 11c) wherein at least two valve units or valve modules (27a; 27b; 27c) are arranged adjacent to one another in a row.
Fluid power device according to any of the preceding claims, characterised in that it comprises a fluid power, in particular pneumatic, actuator (12a, 12b; 12c; 112).
Fluid power device according to claim 9, characterised in that the actuator (12a, 12b; 12c; 112) is a pneumatic cylinder, and/or in that the actuator (12a, 12b; 12c; 112) comprises a fluid power valve assembly (28a, 28b; 28c; 128) and the at least one electric component (44) comprises drive means (182) supplied with electric energy via the fluid line (42b; 29c', 73; 142) for the actuation of at least one valve (82; 182) of the valve assembly (28a, 28b; 28c; 128).
Fluid power device according to claim 9 or 10, characterised in that the actuator (12a, 12b; 12c; 112) is a part of a fluid power system, wherein the actuator (12a, 12b; 12c; 112) is controllable by fluid power via the fluid line (42b; 29c', 73; 142) by a valve assembly (28a, 28b; 28c; 128) designed as a separate unit and can be supplied with electric energy via the electric conductor (43; 75a, 75'; 143) located in the fluid line (42b; 29c', 73; 142).
Fluid power device according to any of claims 9 to 11, characterised in that the at least one electric component (44) of the at least one actuator (12a, 12b; 12c; 112), which can be supplied with electric energy via the fluid line (42b; 29c', 73; 142), comprises communication means for the wireless communication with the valve assembly (28a, 28b; 28c; 128) or with a superimposed control unit and/or monitoring device.
Fluid power device according to claim 11 or 12, characterised in that the valve assembly is a valve assembly (28c) according to claim 12 or 13, which can be supplied with fluid and electric power via a fluid line (42b; 29c', 73; 142) in which are provided a passage (74) for a pressure fluid (19) and at least one electric conductor (43; 75a, 75'; 143).
Fluid power device according to claim 13, characterised in that the at least one electric component (44) of the valve assembly (28c) comprises communication means (45; 89; 189) for wireless communication with the at least one actuator (12a, 12b; 12c; 112) and/or with a superimposed control unit (13) or monitoring device, and/or in that the valve assembly (28a, 28b; 28c; 128) and the at least one actuator (12a, 12b; 12c; 112) each has a buffer (84, 85; 184), the buffers (84, 85; 184) being parallel-connected for the provision of a common storage capacity.