ITUB20152663A1 - Dispositivo di comando modulare per isole di elettrovalvole. - Google Patents

Dispositivo di comando modulare per isole di elettrovalvole. Download PDF

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Rocco Leo
Diego Zola
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Description

DISPOSITIVO DI COMANDO MODULARE PER ISOLE DI
ELETTROVALVOLE
La presente invenzione si riferisce a un dispositivo di comando modulare per isole di elettrovalvole.
Tale dispositivo di comando modulare, secondo la presente invenzione, può essere impiegato per isole di elettrovalvole di qualsiasi tipo, ad esempio ad attuazione elettromagnetica o a solenoide, magnetica, piezoelettrica, termica e così via. Un'isola di elettrovalvole comprende, come è noto, un corpo di base sul quale è disposta una pluralità di elettrovalvole e al quale sono associati i circuiti elettronici di alimentazione e controllo per le elettrovalvole stesse, i quali regolano il funzionamento dell'attuatore. Tali circuiti elettronici di alimentazione e controllo formano parte di un dispositivo di comando modulare per le isole.
Generalmente, un dispositivo di comando modulare comprende un modulo di ingresso che opera da interfaccia con l'utente e riceve i segnali di comando dell'utente e almeno un modulo di comando valvole collegato al modulo di ingresso che inoltra i segnali di comando alle elettrovalvole al cui controllo è destinato.
Nella presente trattazione, con il termine modulo si indica l'assieme di circuiti elettronici e interfacce di connessione elettrica generalmente predisposti su una scheda elettronica. I moduli possono presentare anche un corpo di sostegno per le suddette schede elettroniche. In ogni caso, il modulo di ingresso è solitamente posizionato in una porzione predeterminata di un'isola ed è unico per tutta l'ìsola di elettrovalvole. I moduli di comando valvole, diversamente, vengono distribuiti internamente all'isola stessa. E' anche possibile asservire una o più isole secondarie provviste di moduli di comando valvole, ma non di modulo di ingresso a un'isola principale provvista di un modulo di ingresso. La modularità del dispositivo di comando sopra descritto consente, quindi, di realizzare innumerevoli configurazioni per il comando di isole di elettrovalvole diverse a seconda delle esigenze dell'utente. Più nel dettaglio, il modulo di ingresso è dotato di almeno un connettore di ingresso atto ad essere connesso a una unità di comando dell'utente mediante un cavo di connessione; tale modulo di ingresso è poi predisposto per interconnettersi con un primo modulo di comando valvole di una pluralità di moduli di comando valvole predisposti per interconnettersi in successione tra loro. L'interconnessione tra il modulo di ingresso e il modulo di comando valvole e tra due moduli di comando valvole successivi avviene mediante un accoppiamento tra due connettori del tipo maschio/femmina. Il cavo di connessione che interconnette il modulo di ingresso all'unità di comando può essere di tipo seriale, come ad esempio i cavi Ethernet, oppure può essere del tipo parallelo o multipolare.
Sono noti dispositivi di comando modulari di un primo tipo 10 configurati per operare con segnali trasmessi in parallelo, i quali comprendono moduli di ingresso di tipo parallelo 11 e moduli di comando valvole di tipo parallelo 12. In particolare, con riferimento alla figura 1, il modulo di ingresso 11 di tipo parallelo è provvisto di un BUS di comunicazione di tipo parallelo che collega con una pluralità di linee di comunicazione il connettore di ingresso al connettore di uscita. In questo caso, ciascuna linea di comunicazione del BUS è dedicata al pilotaggio di un'elettrovalvola predeterminata. Ciascun modulo di comando valvole 12 in modo corrispondente comprende un BUS di comunicazione parallelo da cui preleva i segnali di comando destinati alle elettrovalvole al cui controllo è dedicato e lascia passare i restanti segnali di comando per il successivo modulo di comando valvole 12 fino a che tutte le linee di comunicazione del BUS sono state connesse alle rispettive elettrovalvole.
I dispositivi di comando modulari del primo tipo 10 non richiedono l'impiego di circuiti elettronici complessi e/o l'impiego di microprocessori, né richiedono complicate procedure di indirizzamento automatico dei segnali di comando. Infatti, ciascuna linea di comunicazione del BUS parallelo è predestinata ad essere connessa a una determinata elettrovalvola. Inoltre, non essendo prevista alcuna elaborazione dei segnali di comando, la velocità di trasferimento di tali segnali da un modulo all'altro è particolarmente veloce. Tuttavia, i dispositivi modulari del primo tipo 10 soffrono dell'inconveniente che consiste nel fatto che non sono previsti sistemi di diagnostica; i moduli di comando valvole 12, infatti, non comprendono, ad esempio, microprocessori configurati per la rilevazione e trasmissione di dati di diagnostica. D'altra parte il numero di elettrovalvole è limitato proprio dal numero di linee di comunicazione disponibili. Infine, l'interconnessione con isole secondarie risulta molto complessa e onerosa.
Sono altresì noti dispositivi di comando modulari di un secondo tipo 20 configurati per operare con segnali trasmessi in seriale, i quali comprendono moduli di ingresso di tipo seriale 21 e moduli di comando valvole di tipo seriale 22. In particolare, con riferimento alla figura 2, il modulo di ingresso 21 è provvisto di una unità elettronica di elaborazione e controllo 23, ad esempio un microprocessore, che riceve i segnali di comando attraverso un BUS seriale standard 24 basato su protocolli standard, come ad esempio 1'Ethernet, Ethercat, CAN, RS485, e li trasmette in uscita mediante un BUS di comunicazione seriale 25 basato su un diverso protocollo di trasmissione seriale predeterminato. Tale BUS di comunicazione seriale 25 può comprendere una linea di comunicazione per la trasmissione in seriale 26 dei segnali di comando per le elettrovalvole e una o più linee di comunicazione ausiliarie 27 per la trasmissione di dati di diagnostica oppure per il trasporto di alimentazione elettrica oppure per la messa a terra dei circuiti dei vari moduli. Ciascun modulo di comando valvole 22 comprende a sua volta una unità elettronica di elaborazione 28 collegata all'ingresso e all'uscita del modulo mediante un BUS di comunicazione seriale corrispondente a quello del modulo di ingresso 21; tale unità elettronica di elaborazione 28 riceve i segnali di comando trasmessi in seriale e li trasforma in segnali di controllo per le rispettive elettrovalvole oppure li rende disponibili in uscita a seconda del loro indirizzamento .
I dispositivi di comando modulari del secondo tipo 20 consentono, dunque, di gestire numerose elettrovalvole con un numero piccolo di linee di comunicazione. Inoltre, i BUS di comunicazione seriali possono essere impiegati anche per servizi ausiliari come quelli sopra citati. Tuttavia, i dispositivi di comando modulari del secondo tipo 20 sono senz'altro più costosi dei dispositivi del primo tipo 10, in quanto ciascun modulo contiene circuiti complessi e non semplici linee di bypass. Inoltre, la trasmissione seriale dei segnali di comando è chiaramente più lenta di quella parallela. Le isole di elettrovalvole oggi note si differenziano tra loro per il particolare tipo di dispositivo modulare di comando scelto in fase di progettazione o di acquisto. La scelta del tipo di dispositivo modulare di comando è legata alla tipologia di trasmissione dei segnali di comando seriale o parallela; tale scelta risulta vincolante e non può essere modificata agevolmente. Ad esempio, nel caso in cui si desideri modificare la trasmissione dei segnali di comando da parallela a seriale o viceversa, è necessario cambiare sia il modulo di ingresso che tutti i moduli di comando valvole ad esso asserviti. D'altra parte, è possibile che si modifichi anche la trasmissione in seriale.
Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati e in particolare quello di ideare un dispositivo modulare di comando per isole di elettrovalvole che sia versatile e in grado di adattarsi alle diverse opzioni di segnali di comando a disposizione dell 'utente .
Questo e altri scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando un dispositivo modulare di comando per isole di elettrovalvole come esposto nella rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche del dispositivo modulare di comando per isole di elettrovalvole sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Le caratteristiche e i vantaggi di un dispositivo modulare di comando per isole di elettrovalvole secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:
- la figura 1 è una vista schematica a blocchi di un dispositivo modulare di comando di un primo tipo secondo l'arte nota;
- la figura 2 è una vista schematica a blocchi di un dispositivo modulare di comando di un secondo tipo secondo l'arte nota;
- la figura 3 è una vista schematica a blocchi di una prima forma di realizzazione di un dispositivo modulare di comando secondo la presente invenzione;
- la figura 4 è una vista schematica a blocchi di una seconda forma di realizzazione di un dispositivo modulare di comando secondo la presente invenzione; - la figura 5 è una vista schematica a blocchi di una terza forma di realizzazione di un dispositivo modulare di comando secondo la presente invenzione;
- la figura 6 è una vista schematica a blocchi di una quarta forma di realizzazione di un dispositivo modulare di comando secondo la presente invenzione; - la figura 7 è una vista schematica a blocchi di una quinta forma di realizzazione di un dispositivo modulare di comando secondo la presente invenzione.
Con riferimento alle figure, viene mostrato un dispositivo modulare di comando per isole di elettrovalvole, complessivamente indicato con 30.
Tale dispositivo modulare di comando 30 comprende un modulo di ingresso 40, 50 scelto tra un modulo di ingresso di tipo parallelo 40 e un modulo di ingresso di tipo seriale 50. Il modulo di ingresso 40, 50 comprende almeno un connettore di ingresso 41, 51 per ricevere almeno segnali di comando di un utente e almeno un connettore di uscita 42, 52 per trasmettere almeno i segnali di comando ricevuti. Il modulo di ingresso 40, 50, in dettaglio, è destinato a essere collegato mediante un cavo di connessione a un'unità di comando {non illustrata) , ad esempio un personal computer, la quale genera i segnali di comando.
In caso di modulo di ingresso di tipo parallelo, il cavo di connessione può essere del tipo parallelo o multipolare. Il modulo di ingresso di tipo parallelo 40 è provvisto di un BUS di comunicazione di tipo parallelo 43 che collega con una pluralità di linee di comunicazione il connettore di ingresso 41 al connettore di uscita 42. Ciascuna linea di comunicazione del BUS di comunicazione di tipo parallelo 43 è, preferibilmente, dedicata al pilotaggio di una elettrovalvola predefinita.
In caso di modulo di ingresso di tipo seriale, il cavo di connessione può essere del tipo seriale in accordo a protocolli di trasmissione seriali standard, come ad esempio 1'Ethernet. Il modulo di ingresso di tipo seriale 50 è provvisto di una unità di elaborazione e controllo 53, ad esempio un microprocessore, che riceve i segnali di comando attraverso un BUS seriale standard 54 basato su protocolli standard, come ad esempio 1'Ethernet, Ethercat, CAN, RS485, e li trasmette in uscita mediante un BUS di comunicazione seriale 55 basato su un diverso protocollo di trasmissione seriale predeterminato. Tale BUS di comunicazione seriale 55 può comprendere una linea di comunicazione per la trasmissione in seriale 56 dei segnali di comando per le elettrovalvole ed eventualmente una o più linee di comunicazione ausiliarie 57 per la trasmissione di dati di diagnostica oppure per il trasporto di alimentazione elettrica oppure per la messa a terra dei circuiti dei vari moduli.
Il dispositivo modulare di comando 30 comprende almeno un modulo di comando valvole 60 per il controllo di una pluralità di elettrovalvole comprendente almeno un connettore di ingresso 61, 62, 63 predisposto per essere connesso direttamente o indirettamente al connettore di uscita 42, 52 del modulo di ingresso 40, 50. L'interconnessione tra il modulo di ingresso 40, 50 e il modulo di comando valvole 60 avviene direttamente mediante un accoppiamento maschio/femmina tra i rispettivi connettori oppure indirettamente mediante l'interposizione tra i rispettivi connettori di adattatori o cavi.
Secondo la presente invenzione, 1'almeno un modulo di comando valvole 60 comprende un BUS di comunicazione di tipo parallelo 64 e un BUS di comunicazione di tipo seriale 65 atti a trasmettere almeno i segnali di comando ricevuti dal modulo di ingresso 40, 50.
In particolare, il BUS di comunicazione seriale 65 del modulo di comando valvole 60 può comprendere, in modo corrispondente al BUS di comunicazione seriale 55 del modulo di ingresso 50, una linea di comunicazione per la trasmissione in seriale 71 dei segnali di comando per le elettrovalvole ed eventualmente una o più linee di comunicazione ausiliarie 72 per la trasmissione di dati di diagnostica oppure per il trasporto di alimentazione elettrica oppure per la messa a terra dei circuiti dei vari moduli.
Il modulo di comando valvole 60, vantaggiosamente, comprende anche un'unità elettronica di elaborazione e controllo 66, ad esempio un microprocessore, connessa al BUS di comunicazione di tipo parallelo 64 e al BUS di comunicazione seriale 65 e configurata per prelevare dai BUS di comunicazione 64, 65 i segnali di comando per le elettrovalvole al cui controllo è dedicato 1'almeno un modulo di comando valvole 60 e per trasmettere corrispondenti segnali di controllo valvola alle suddette elettrovalvole.
In dettaglio, l'unità elettronica di elaborazione e controllo 66 agisce come un dispositivo passante o di bypass per i segnali di comando provenienti dal BUS di comunicazione parallelo 64; in tal caso i segnali di controllo valvola sono corrispondenti ai segnali di comando ricevuti. Diversamente l'unità elettronica di elaborazione e controllo 66 elabora i segnali di comando provenienti dal BUS di comunicazione seriale 65 e genera corrispondenti segnali di controllo valvola in modo di per sé noto.
Vantaggiosamente, l'unità elettronica di elaborazione e controllo 66 è configurata per riconoscere automaticamente la tipologia di trasmissione dei segnali di comando utilizzata mediante un processo di riconoscimento o handshake di per sé noto.
Inoltre, preferibilmente l'unità elettronica di elaborazione e controllo 66 di almeno un modulo di comando valvole 60 è configurata per rilevare dati di diagnostica delle elettrovalvole 70 e trasmettere tali dati di diagnostica in seriale su almeno una linea di comunicazione del BUS di comunicazione seriale 65, ad esempio sulla linea di comunicazione ausiliaria 72. In tal caso, qualora il modulo di ingresso sia di tipo parallelo 40, almeno uno dei contatti del connettore di ingresso 41 del modulo di ingresso 40 è, preferibilmente, destinato a essere connesso all'almeno una linea di comunicazione del BUS di comunicazione seriale 65 destinata alla trasmissione dei dati di diagnostica; ad esempio, nella forma di realizzazione illustrata in figura 7 uno dei contatti del connettore di ingresso 41 è connesso alla linea di comunicazione 72 del BUS di comunicazione seriale del modulo di comando valvole 60.
Preferibilmente, il connettore di ingresso 61 è vantaggiosamente connesso sia al BUS di comunicazione parallelo 64, sia al BUS di comunicazione seriale 65. In alternativa, i connettori di ingresso 62, 63 sono due dei quali un primo connettore di ingresso 62 è connesso al BUS di comunicazione parallelo 64 e un secondo connettore di ingresso 63 è connesso al BUS di comunicazione seriale 65.
Il modulo di comando valvole 60 comprende, inoltre, almeno un connettore di uscita 67, 68, 69 predisposto per essere connesso direttamente o indirettamente a un corrispondente connettore di ingresso 61, 62, 63 di un altro modulo di comando valvole 60. L'interconnessione tra due moduli di comando valvole 60 avviene direttamente mediante un accoppiamento maschio/femmina tra i connettori oppure indirettamente mediante l'interposizione tra i rispettivi connettori di adattatori o cavi.
Preferibilmente, il connettore di uscita 67 è vantaggiosamente connesso sia al BUS di comunicazione parallelo 64, sia al BUS di comunicazione seriale 65, In alternativa, i connettori di uscita 68, 69 sono due dei quali un primo connettore di uscita 68 è connesso al BUS di comunicazione parallelo 64 e un secondo connettore di uscita 69 è connesso al BUS di comunicazione seriale 65.
In questo modo è possibile connettere in serie una pluralità di moduli di comando valvole 60. Infatti, in una forma di realizzazione della presente invenzione il dispositivo modulare di comando 30 comprende una pluralità di moduli di comando valvole 60 predisposti per essere connessi in serie tra loro e il modulo di ingresso 40, 50 è predisposto per essere connesso a un primo modulo di comando valvole 60 della suddetta pluralità di moduli di comando valvole 60. In tal caso, l'unità elettronica di elaborazione e controllo 66 di ciascun modulo di comando valvole 60 è connessa ai BUS di comunicazione parallelo 64 e seriale 65 e configurata per prelevare tra i segnali di comando ricevuti solo quelli destinati alle elettrovalvole 70 al cui controllo è dedicata, mentre i restanti segnali di comando sono inoltrati al modulo di comando valvole 60 successivo.
In particolare, in caso di segnali di comando trasmessi in parallelo, l'unità elettronica di elaborazione e controllo 66 è connessa solo alle linee di comunicazione del BUS parallelo 64 destinate alla trasmissione dei segnali di comando per le elettrovalvole al cui controllo è dedicata. Le restanti linee di comunicazione del BUS parallelo 64 sono connesse direttamente al connettore di uscita 67, 68.
In caso di segnali di comando trasmessi in seriale, l'unità elettronica di elaborazione e controllo 66 è configurata per inoltrare sul BUS seriale 65 al modulo di comando successivo i segnali di comando non indirizzati alle elettrovalvole al cui controllo è dedicata.
Nelle figure 3-7 sono illustrate cinque possibili forme di realizzazione della presente invenzione in cui il dispositivo modulare di comando 30 è in configurazione di montaggio in cui il modulo di ingresso 40, 50 è connesso al primo 60 di una pluralità di moduli di comando valvole 60 connessi in serie tra loro.
Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche del dispositivo modulare di comando oggetto della presente invenzione, così come sono chiari i relativi vantaggi.
Infatti, i moduli di comando valvole, comprendendo sia un BUS di comunicazione seriale, sia un BUS di comunicazione parallelo, risultano adatti ad essere utilizzati con qualsiasi tipo di modulo di ingresso e quindi indifferenti al tipo di segnale di comando inviato dall'unità di comando dell'utente che può essere seriale o parallelo.
Di conseguenza, è possibile ridurre le tipologie di moduli di comando valvole da produrre o da acquistare comportando un minor ingombro nei magazzini sia del produttore di moduli, sia dell'acquirente degli stessi.
Inoltre, il dispositivo modulare di comando, secondo la presente invenzione, consente di cambiare o aggiornare il modulo di ingresso in funzione delle esigenze della singola macchina o delle specifiche tecniche del cliente finale senza dover necessariamente sostituire i moduli di comando valvola.
Infine, dal momento che i moduli di comando valvole sono provvisti di un'unità elettronica di elaborazione e controllo, è possibile disporre di strumenti di gestione e/o diagnostica avanzati, anche nei casi in cui il segnale di comando sia trasmesso in parallelo. Infatti, nel caso in cui il modulo di ingresso sia di tipo parallelo, è sufficiente riservare uno o più dei contatti del connettore di ingresso del modulo di ingresso a ricevere i segnali provenienti dalla linea dedicata alla trasmissione dei dati di diagnostica, così superando uno dei limiti dei dispositivi modulari di comando del primo tipo.
È chiaro, infine, che il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (6)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo modulare di comando (30) per isole di elettrovalvole comprendente : - un modulo di ingresso (40, 50) scelto tra un modulo di ingresso di tipo parallelo (40) e un modulo di ingresso di tipo seriale (50), comprendente almeno un connettore di ingresso (41, 51) per ricevere almeno segnali di comando di un utente e almeno un connettore di uscita (42, 52) per trasmettere almeno detti segnali di comando ricevuti; almeno un modulo di comando valvole (60) per il controllo di una pluralità di elettrovalvole (70) comprendente : - almeno un connettore di ingresso (61, 62, 63) predisposto per essere connesso direttamente o indirettamente a detto connettore di uscita (42, 52) di detto modulo di ingresso (40, 50); - un BUS di comunicazione di tipo parallelo (64) e un BUS di comunicazione di tipo seriale (65) atti a trasmettere almeno i segnali di comando ricevuti da detto modulo di ingresso (40, 50); - un'unità elettronica di elaborazione e controllo (66) connessa a detto BUS di comunicazione di tipo parallelo (64) e a detto BUS di comunicazione seriale (65), detta unità elettronica di elaborazione e controllo (66) essendo configurata per prelevare da detti BUS di comunicazione (64, 65) i segnali di comando per le elettrovalvole (70) al cui controllo è dedicato detto almeno un modulo di comando valvole {60) e per trasmettere corrispondenti segnali di controllo valvola a dette elettrovalvole (70).
  2. 2) Dispositivo modulare di comando (30) per isole di elettrovalvole secondo la rivendicazione 1 in cui detto connettore di ingresso (61) è connesso sia a detto BUS di comunicazione parallelo (64), sia a detto BUS di comunicazione seriale (65).
  3. 3) Dispositivo modulare di comando (30) per isole di elettrovalvole secondo la rivendicazione 1 in cui detti connettori di ingresso sono due dei quali un primo connettore di ingresso (62) è connesso a detto BUS di comunicazione parallelo (64) e un secondo connettore di ingresso (63) è connesso a detto BUS di comunicazione seriale (65) .
  4. 4) Dispositivo modulare di comando (30) per isole di elettrovalvole secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto almeno un modulo di comando valvole (60) comprende inoltre: almeno un connettore di uscita (67, 68, 69) predisposto per essere connesso direttamente o indirettamente a un corrispondente connettore di ingresso (61, 62, 63) di un altro modulo di comando valvole (60) .
  5. 5) Dispositivo modulare di comando (30) per isole di elettrovalvole secondo la rivendicazione 4 in cui detto connettore di uscita (67) è connesso sia a detto BUS di comunicazione parallelo (64), sia a detto BUS di comunicazione seriale (65).
  6. 6) Dispositivo modulare di comando (30) per isole di elettrovalvole secondo la rivendicazione 4 in cui detti connettori di uscita sono due dei quali un primo connettore di uscita (68) è connesso a detto BUS di comunicazione parallelo (64) e un secondo connettore di uscita (69) è connesso a detto BUS di comunicazione parallelo (65) , 7) Dispositivo modulare di comando (30) per isole di elettrovalvole secondo una delle rivendicazioni dalla 4 alla 6 comprendente una pluralità di moduli di comando valvole (60) predisposti per essere connessi in serie tra loro, detto modulo di ingresso {40, 50) essendo predisposto per essere connesso a un primo modulo di comando valvole (60) di detta pluralità di moduli di comando valvole (60), detta unità elettronica di elaborazione e controllo (66) di ciascun modulo di comando valvole (60) essendo configurata per prelevare tra detti segnali di comando ricevuti solo quelli destinati alle elettrovalvole al cui controllo detta unità elettronica di elaborazione e controllo (66) è dedicata, i restanti segnali di comando ricevuti essendo inoltrati al modulo di comando valvole (60) successivo . 8) Dispositivo modulare di comando (30) per isole di elettrovalvole secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detta unità elettronica di elaborazione e controllo (66) di almeno un modulo di comando valvole (60) è configurata per rilevare dati di diagnostica delle elettrovalvole (70) e trasmettere tali dati di diagnostica in seriale su almeno una linea di comunicazione di detto BUS di comunicazione seriale (65). 9) Dispositivo modulare di comando (30) per isole di elettrovalvole secondo la rivendicazione 8 in cui detto modulo di ingresso è di tipo parallelo 40 e almeno uno dei contatti del connettore di ingresso (41) di detto modulo di ingresso (40) è destinato a essere connesso all' almeno una linea di comunicazione di detto BUS di comunicazione seriale (65) destinata alla trasmissione di detti dati di diagnostica.
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