JP2018132189A - 流体制御システムのための制御システムネットワークアーキテクチャ - Google Patents

流体制御システムのための制御システムネットワークアーキテクチャ Download PDF

Info

Publication number
JP2018132189A
JP2018132189A JP2018022318A JP2018022318A JP2018132189A JP 2018132189 A JP2018132189 A JP 2018132189A JP 2018022318 A JP2018022318 A JP 2018022318A JP 2018022318 A JP2018022318 A JP 2018022318A JP 2018132189 A JP2018132189 A JP 2018132189A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control
control system
network architecture
nodes
system network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018022318A
Other languages
English (en)
Inventor
スティーブン・ダーレル・スミス
darrell smith Stephen
クリス・ウィリアム・シェットラー
William Schottler Chris
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Intelligent Power Ltd
Original Assignee
Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eaton Intelligent Power Ltd filed Critical Eaton Intelligent Power Ltd
Publication of JP2018132189A publication Critical patent/JP2018132189A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/418Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/044Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803Modular units
    • F15B13/0846Electrical details
    • F15B13/0867Data bus systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/085Servomotor systems incorporating electrically operated control means using a data bus, e.g. "CANBUS"
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/20Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2006Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803Modular units
    • F15B13/0846Electrical details
    • F15B13/086Sensing means, e.g. pressure sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B2013/0409Position sensing or feedback of the valve member
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/33Director till display
    • G05B2219/33139Design of industrial communication system with expert system
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L2012/40208Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215Controller Area Network CAN

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

【課題】油圧、空圧、及び他のシステムの動作を制御するためのネットワークアーキテクチャを提供する。【解決手段】制御システムネットワークアーキテクチャ100は、バルブソレノイド120と、バルブソレノイドによって独立して制御可能な複数のバルブスプール122と、及びバルブソレノイドを制御するように動作可能な低レベル制御装置118とを含む、制御構成要素を備える。バルブソレノイド、バルブスプール、及び低レベル制御装置は、まとめてクラスタ化され、物理的に1つのユニットとして共同設置される。【選択図】図2

Description

本発明は、概して制御システムの分野に関し、より具体的には、油圧または空圧制御システムなどの流体制御システムのための制御システムネットワークアーキテクチャに関する。
現在、車両、重機、または他の用途における多くの油圧及び空圧システムの動作は、集中化または分散化アーキテクチャを有するコントローラエリアネットワーク(CAN:Controller Area Network)を使用する制御システムによって制御されている。集中化コントローラエリアネットワーク(CAN)において、油圧または空圧システムの中央制御装置は、人間機械インタフェース(HMI:Human Machine Interface)デバイスを介して、オペレータに情報を提示し、オペレータから入力情報を受信する。中央制御装置はまた、システムの戦略的位置に位置する様々なセンサによって収集されたデータの形式で入力情報を受信する。中央制御装置によって実行されるソフトウェアの制御下で作動し、入力情報を使用して、中央制御装置は、ソレノイド、スイッチ、及び、バルブ、ポンプ、ならびに他の被制御構成要素などの、制御されたシステム構成要素に接続または統合されている同様のデバイスに、コントローラエリアネットワーク(CAN)を介して適切なアナログ信号を伝達する。例えば、操作レバーの運動を表すデータなどの適切な入力情報を受信した後、中央制御装置は、必要に応じてバルブの動作に、油圧シリンダーを伸長または収縮させるなどの単一サービスをさせ、または油圧モータの回転を引き起こす、アナログ信号を、バルブのソレノイドに伝達し得る。
あいにく、集中化コントローラエリアネットワーク(CAN)アーキテクチャにおいて、膨大な量の配線は、中央制御装置と、人間機械インタフェース(HMI)デバイス、センサ、及び被制御構成要素を電気的に接続する必要がある。このような配線のコストは、いくつかの因子(少なくとも、配線の長さ、必要な配線保護、及びルーティングの困難性)に依存し、非常に高価であり得る。また、配線が広範囲であるため、間違って配線しがちであり(限定されないが、配線を違う構成要素に接続するなど)、故障の可能性がある多数の位置を提供する。加えて、中央制御装置及び被制御構成要素は通常、中に/共にそれらが使用される機械、デバイス、またはシステムの上/中における最終組み立てまで、組み立てられて一緒に試験されることはないので、最終補正及び調整(限定されないが、現在へのジャンプ(jump−to currents)を確立すること、ならびに、限度値及び成形特性を設定することを含む)は、油圧または空圧システムの最終組み立ての間になされる必要がある。
集中化コントローラエリアネットワーク(CAN)アーキテクチャと対照的に、システム制御及び通信容量は分散され、分散化コントローラエリアネットワーク(CAN)アーキテクチャにおける被制御構成要素に位置する。被制御構成要素はそれぞれ、コントローラエリアネットワーク(CAN)で通信できるローカル制御装置を有する。制御ソフトウェアは、ローカル制御装置によって実行され、信号は、ローカル制御装置から、被制御構成要素のソレノイド、スイッチ、及び同様のデバイスへ出力され、このようなデバイスの適切な動作、それによる被制御装置の適切な動作をもたらす。制御ソフトウェアはローカルに実行されるので、補正は、その被制御構成要素が一部である油圧システムの最終組み立て前に実行され得、それによって、被制御構成要素を「実行可能」にし、たとえあったにしても、組み立て後補正をほとんど要求しない。また、ローカル制御装置のコロケーション及びローカルセンサへの接近に起因して、被制御構成要素は、より大きなソフトウェア設定可能性を概して受け入れる余地があり、配線は最小化され、それによって、配線コストを大幅に削減し、潜在的故障が起こる場所の数を削減する。分散化コントローラエリアネットワーク(CAN)アーキテクチャは、このような利益を提供する一方、アーキテクチャの使用は、デジタル信号プロセッサ、コントローラエリアネットワーク(CAN)通信ハードウェア、電流ドライバ、及び、場合により、センサで構成された、プリント回路基板組立体を含む、それ自体の電子機器を有するそれぞれの非制御構成要素と関連したコストに悩まされる。
したがって、分散化コントローラエリアネットワーク(CAN)アーキテクチャと同様な増強されたローカル制御、最小補正、減少した配線を提供し、集中化コントローラエリアネットワーク(CAN)アーキテクチャと同様な被制御構成要素のコストを最小化し、現在のコントローラエリアネットワーク(CAN)アーキテクチャの、これら及び他の問題、課題、不足、または欠点に対処する、油圧、空圧、及び他のシステムの動作を制御するためのネットワークアーキテクチャが、この産業において求められている。
概して言えば、本発明は、限定されないが、油圧または空圧制御システムなどの液体制御システムのための、装置及び方法を含む、制御システムネットワークアーキテクチャを備える。1つの発明の態様において、制御システムネットワークアーキテクチャは、各ノードが、複数の単動被制御エンドポイントデバイスまたは1つの複動被制御エンドポイントデバイスの動作を独立して制御するように任意選択で構成可能である、複数のクラスタ化制御構成要素ノードを備える。別の発明の態様において、制御システムネットワークアーキテクチャは、ローカルな低レベル制御装置によって独立して制御可能である複数のバルブスプールを含む、クラスタ化制御構成要素ノードを備える。さらに別の発明の態様において、制御システムネットワークアーキテクチャは、ソレノイドと、ソレノイドによって独立して制御可能である複数のバルブスプールと、クラスタ化されまたはグループ化されたソレノイドを制御するように動作可能であり、かつ、物理的に1つのユニットとしてまとめて共同設置された、ローカルな低レベル制御装置とを備える。さらに別の発明の態様において、制御システムネットワークアーキテクチャは、それぞれのノードが、データ通信ネットワークを介したデータの通信を一意的に識別可能である、まとめて配置された複数のクラスタ化制御構成要素ノードを備える。さらにまた別の発明の態様において、データ通信ネットワークは、コントローラエリアネットワーク(CAN)を備える。
本発明の他の発明的態様、利点及び利益は、添付図面と併せて示される場合、本明細書を読み、理解すると明白となり得る。
流体制御システムに対する、本発明の第1の実施形態例による、制御システムネットワークアーキテクチャのブロック図表示を示す。 図1の制御システムネットワークアーキテクチャのクラスタ化制御構成要素ノードのブロック図表示を示す。 流体制御システムに対する、本発明の第2の実施形態例による、制御システムネットワークアーキテクチャのブロック図表示を示す。
類似の要素が、いくつかの図にわたって類似の番号によって特定されている、図面を次に参照すると、図1は、限定されないが、油圧制御システム、空圧制御システム、及び他の制御システムなどの流体制御システム用の、本発明の第1の実施形態例による、制御システムネットワークアーキテクチャ100のブロック図表示を示す。制御システムネットワークアーキテクチャ100(本明細書において「アーキテクチャ100」と呼ばれる時もある)は、様々な被制御エンドポイントデバイス102への適切な流体の送達及び分配を制御するために、様々な流体制御システムにおいて/と共に、使用され得る。本明細書に使用されるように、用語「流体」は、このような流体に応じて動作する被制御エンドポイントデバイス102に制御可能に送達または分配される非圧縮性流体または圧縮性流体を意味し、それについて言及する(限定されないが、油圧流体、油、空気、及び、水)。また、本明細書に使用される場合、用語「非制御エンドポイントデバイス102」は、流体を受容するのに応じて、並進、回転、移動、または別の方法で動作する、アクチュエータ、モータ、及び他のデバイスを意味し、かつ言及している。したがって、例えば、限定されないが、制御システムアーキテクチャ100は、それを通して加圧油圧流体、または油が、油圧アクチュエータ、モータ、または他の非制御エンドポイントデバイス102へ制御可能に送達される、重機に存在するそれらなどの油圧制御システムで、1つの実施形態例において使用され得る。別の実施形態例において、制御システムアーキテクチャ100は、それを介して圧搾空気が空圧アクチュエータ、モータ、または他の非制御エンドポイントデバイス102へ制御可能に送達される、工業生産設備に存在するそれらなどの空圧制御システムで、使用され得る。しかし、アーキテクチャ100は油圧または空圧制御システムに関して本明細書に説明され得るが、アーキテクチャ100は他の流体制御システムにおいても同様に使用され得ることが、認識、理解されるべきである。
制御システムネットワークアーキテクチャ100は、アーキテクチャ100が使用される特定の用途に応じて、それぞれが1つ以上の非制御エンドポイントデバイス102への流体の送達または分配を独立して制御することができる、複数のクラスタ化制御構成要素ノード104を備える。クラスタ化制御構成要素ノード104は、クラスタ化制御構成要素ノード104によってサービスされる、それぞれの非制御エンドポイントデバイス102の近くに通常(強制的ではないが)位置している複数の制御ブロック106において配置、またはグループ化される。それぞれの制御ブロック106は、ブロックのクラスタ化制御構成要素ノード104のすべての間で、データメッセージの通信のため、通信可能に相互接続されている(限定されないが、デイジーチェイニングなどによって)、複数のクラスタ化制御構成要素ノード104を概して含む。それぞれの制御ブロック106は、アーキテクチャ100の特定の用途に応じて、データ通信ネットワーク112(以下に説明)を介して、他の制御ブロック108及び/または高レベル制御装置110(以下に説明)と、データメッセージを通信させるように動作する、通信モジュール108も含み得る。代わりに、物理的に互いの近くに位置している制御ブロック106は、このような制御ブロック106をまとめてデイジーチェイニング化することによって、また通信モジュール108を使用せずに、それらの間に、データメッセージの通信用に通信可能に接続され得る。制御ブロック106間で、または制御ブロック106と高レベル制御装置110との間で、通信されたデータメッセージは、限定されないが、クラスタ化制御構成要素ノード104を表し特定するデータ、動作モード、液体送達の要求、または特定データのためのリクエストを概して含む。
図1で分かるように、また、第1の実施形態例によれば、制御システムネットワークアーキテクチャ100は、高レベル制御装置110、及び、制御ブロック106(及び、それゆえに、クラスタ化制御構成要素ノード104)を、高レベル制御装置110に、また、それらの間でデータメッセージの通信用の他の制御ブロック106に、通信可能に接続するデータ通信ネットワーク112も備える。第2の実施形態例において、高レベル制御装置110は、それらの間のデータメッセージの通信のために、クラスタ化制御構成要素ノード104(図3参照)と直接に通信可能に接続され得る。高レベル制御装置110は、人間機械インタフェース(HMI)デバイス、センサ、及び他の構成要素からの入力を受信し、このような入力上の少なくとも一部分に基づいたデータメッセージを生成し、かつ、非制御エンドポイントデバイス102の所望の動作を引き起こすために必要に応じて、適切な制御ブロック106及び/またはクラスタ化制御構成要素ノード104にデータメッセージを伝達するように、ソフトウェアを実行しこのようなソフトウェアの制御の下で動作するように適合された電気回路網で構成されている。
本明細書に説明された第1の実施形態例によれば、図1に示されるように、データ通信ネットワーク112は、コントローラエリアネットワーク(CAN)を備える。複数の制御ブロック106のうちの第1の制御ブロック106Aは、通信モジュール108Aを高レベル制御装置110とデータメッセージを通信させ、高レベル制御装置110と複数の制御ブロック106のうちの他の制御ブロック106B、106Cとの間の通信ゲートウェイとして動作することを可能にさせる、電子回路網と、場合によっては、ソフトウェアとを有する通信モジュール108Aで構成される。通信モジュール108Aは、データメッセージが、高レベル制御装置110と、または、第1の制御ブロック106Aのクラスタ化制御構成要素ノード104Aあるいは制御ブロック106B、106Cのクラスタ化制御構成要素ノード104B、104Cと、通信されているかどうかに応じて、固定長フォーマットと可変長フォーマットとの間でデータメッセージを変換することもできる。通信モジュール108Aは、データ通信ネットワーク112の通信リンク114Aを介して、通信のために高レベル制御装置110に接続される。
本明細書に説明されている第1の実施形態例による、複数の制御ブロック106のうちの第2及び第3の制御ブロック106B、106Cは、電子回路網、及び、場合によってはソフトウェアを有し、それにより、通信モジュール108B、108Cを、データメッセージを第1の制御ブロック106Aの通信モジュール108Aと通信させることができる状態にする、通信モジュール108B、108Cで構成されている。通信モジュール108B、108Cは、通信リンク114B、114Cを介して、通信モジュール108Aに通信可能に接続されている。通信モジュール108B、108Cは、データメッセージの内容を修正することなく、データメッセージを受信し、再一斉送信する、単に中継器として機能するように適合されている。通常、第1の制御ブロック106Aと高レベル制御装置110との間で通信されるデータメッセージは、可変長データメッセージを備える一方、制御ブロック106A、106B、106C間で通信されるデータメッセージは、固定長データメッセージを備える。アーキテクチャ100が、3つの(3)制御ブロック106に関連して上に説明されたが、アーキテクチャ100が、他の実施形態例では、より多いまたは少ない個数の制御ブロックを備え得ることが認識、理解されよう。
通信モジュール108、通信リンク114、ならびに両方の固定長及び可変長データメッセージは、すべて、実施形態例に従い、場合によっては、コントローラエリアネットワーク(CAN)仕様及びプロトコルに従って、動作するように適合されているか、またはフォーマットされている。したがって、通信リンク114は、コントローラエリアネットワーク(CAN)に適した、いくつかの導体、コネクタ構成、及び電圧レベルを有する有線ケーブルを通常備える。しかし、通信モジュール108、通信リンク114、ならびに固定長及び可変長データメッセージが、限定されないが、無線通信ネットワーク仕様及びプロトコルを含む、他の通信ネットワーク仕様及びプロトコルに従って、構成またはフォーマットされ得ることが認識、理解されよう。
上に手短に説明されたように、制御ブロック106のクラスタ化制御構成要素ノード104は、それぞれが、アーキテクチャ100が使用されている特定の制御システム用途に応じて、1つ以上の被制御エンドポイントデバイス102への流体の送達または分配を独立して制御することができる。より具体的には、各クラスタ化制御構成要素ノード104は、複動被制御エンドポイントデバイス102(限定されるものではないが、複動油圧または空圧シリンダアクチュエータを含む)、2つの単動被制御エンドポイントデバイス102(限定されないが、単動油圧または空圧シリンダアクチュエータを含む)、あるいは2つの回転式被制御エンドポイントデバイス102(限定されないが、2つの油圧または空圧モータを含む)を二者択一的に制御するように動作可能である。各クラスタ化制御構成要素ノード104は、低レベル制御装置118、バルブソレノイド120、及び複数のバルブスプール122を含む、共同設置の複数のクラスタ化制御構成要素116を備える。バルブソレノイド120は、いくつかの実施形態例では、複数のバルブスプール122を制御するように動作可能であるパイロットバルブの一部を備える。他の実施形態例では、バルブソレノイド120及び複数のバルブスプール122は、直動バルブの一部を備え得る。特定の実施形態例において、各クラスタ化制御構成要素ノード104は、1つ以上の流体圧センサ124及び1つ以上のバルブスプール位置センサ126をさらに備え得る。流体圧センサ124及びバルブスプール位置センサ126は、それらがある場合、低レベル制御装置118に電気的に接続されている。流体圧センサは、様々な位置(限定されるものではないが、パイロットバルブ取入口及び排出ポート、バルブスプール122取入口及び排出ポート)で流体圧を測定し、かつ低レベル制御装置118に、動作中のこのような圧力を表すデータを提供するように動作可能である。もしあれば、バルブスプール位置センサ126は、バルブスプール122の位置を判定し、かつ低レベル制御装置118に、動作中のこのような位置を表すデータを提供するように動作可能である。バルブスプール122の位置を使用し、流体流量が計算され得る。
各クラスタ化制御構成要素ノード104の低レベル制御装置118は、高レベル制御装置110からデータメッセージを受信し、もしあれば、流体圧センサ124及びバルブスプール位置センサ126から、データまたは信号を受信するのを受けて、他のクラスタ化制御構成要素116の動作をローカルに制御するように構成されている。低レベル制御装置118は、クラスタ化制御構成要素ノード104を、第1の実施形態例のように、制御ブロックの通信モジュール108または制御ブロック106間のデイジーチェーン化を介して、あるいは、第2の実施形態例のように、高レベル制御装置110との直接通信接続を介して、高レベル制御装置110または他の制御ブロック106からデータメッセージを受信することと、第1の実施形態例のように、制御ブロックの通信モジュール108または制御ブロック106間のデイジーチェーン化を介して、あるいは、第2の実施形態例のように、高レベル制御装置110との直接通信接続を介して、データメッセージを生成し、それを高レベル制御装置110へ送信することと、クラスタ化制御構成要素ノード104に適用可能な受信されたデータメッセージの内容を特定することと、受信されたデータメッセージの適用可能な内容をパース、解釈することと、もしあれば、流体圧センサ124またはバルブスプール位置センサ126からデータまたは信号を受信することと、場合によっては、パイロットバルブまたは直動バルブの動作、及びバルブスプール122の続いての動きを制御し、適宜、流体の流れを、バルブスプール122に結合し、またバルブスプール122と流体連通するための1つ以上の被制御エンドポイントデバイス102へ向け、ことによると、1つ以上の被制御エンドポイントデバイス102から向けるために、電気信号を生成し、それをパイロットバルブまたは直動バルブのソレノイド120に送信することと、を行うことができる状態にする、電子回路網、及び、場合によっては、このような電子回路網の処理デバイス(限定されるものではないが、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または同様のデバイスなど)によって実行されるソフトウェアまたはファームウェアを有する。
各クラスタ化制御構成要素ノード104のソレノイド120は、低レベル制御装置118から電気信号を受信するのを受けて、バルブスプール122の適切な動作を引き起こすように適合されている。ソレノイド120は、このような電気信号を受信する際、低レベル制御装置118に電気的に接続される。ソレノイド120が、アーテクチャ100の特定の用途において、パイロットバルブの一部として具現化されている場合、パイロットバルブも、パイロットバルブとバルブスプール122のそれぞれとの間の流体の流れ用にバルブスプール122に流体的に接続されている。低レベル制御装置118から電気信号を受信するのを受けて、パイロットバルブのソレノイドバルブ120は、励起または消磁され、それにより、パイロットバルブのポペットまたはスプールを動かし、パイロット流体が、バルブスプール122へ供給されるように、またはバルブスプール122から戻されるようにする。代替えとして、ソレノイド120が、アーキテクチャ100の特定の用途において直動バルブの一部として具現化されている場合、直動バルブのソレノイド120は、低レベル制御装置118からの電気信号を受信するのを受けて、励起されるかまたは消磁され、直動バルブのバルブスプール122の適切な動きを引き起こす。
各クラスタ化制御構成要素ノード104のバルブスプール122は、ソレノイド120の動作を受けて、被制御エンドポイントデバイス102への作業流体の送達、または被制御エンドポイントデバイス102からの作業流体の戻りを引き起こし、それにより、被制御エンドポイントデバイス102の所望の動作を引き起こすように適合されている。各バルブスプール122は、複動被制御エンドポイントデバイス102(限定されるものではないが、油圧または空圧シリンダアクチュエータを含む)に、2つの単動被制御エンドポイントデバイス102(限定されないが、単動油圧または空圧シリンダアクチュエータを含む)に、あるいは2つの回転式被制御エンドポイントデバイス102(限定されないが、2つの油圧または空圧モータを含む)に、流体的に接続され得る。
各クラスタ化制御構成要素ノード104が、少なくとも2つのバルブスプール122、ソレノイド120、及びソレノイド120の、それにより複数のバルブスプール122の動作を制御するように構成された低レベル制御装置118を含む、クラスタ化制御構成要素を備えることから、各クラスタ化制御構成要素ノード104は、1つ以上の被制御エンドポイントデバイス102によって必要とされる複数の機能またはサービスを制御するように適合されている。このようなクラスタ化は、低レベル制御装置118のコストが、いくつかの油圧または空圧被制御エンドポイントデバイス102にわたって、またはそれら間で分配されるのを可能にし、集中化アーキテクチャと分散化アーキテクチャとの間の全体コスト差額を大幅に縮小する。また、このようなクラスタ化は、補正が、仕上げられた機械、デバイス、またはシステム上の油圧または空圧システム構成要素の最終組み立ての前に行われるのを可能にし、それにより、組み立て後補正を最小限にする。これに加え、このようなクラスタ化は、より大きなソフトウェア設定可能性を可能にし、配線量を低減し、それにより、考えられる故障位置の個数を低減し、システム信頼性を向上させる。制御システムネットワークアーキテクチャ100の説明された実施形態例が、それぞれがソレノイド120及び複数のバルブスプール122を有する、クラスタ化制御構成要素ノード104を含む一方、それぞれのクラスタ化制御構成要素ノード104が、各ソレノイド120が1つ以上のバルブスプール122を制御し、それにより、さらに多くの個数の被制御エンドポイントデバイス120にわたって低レベル制御装置118のコストを分配させ、配線量をさらに減らし、それにより、考えられる故障位置の個数を減らしながら、制御ブロック106のそれぞれのクラスタ化制御構成要素ノード104が増えた個数の単動被制御エンドポイントデバイス102、及び複数被制御エンドポイントデバイスにサービスするのを可能する、複数のソレノイド120を含み得ることを、認識、理解されたい。
本発明は、それの実施形態例に関して上に詳細に説明されたが、本発明の趣旨及び範囲内で、変形及び修正がもたらされ得る可能性があることを認識されたい。

Claims (10)

  1. 流体制御システムのための制御システムネットワークアーキテクチャであって、
    複数の被制御エンドポイントデバイスへの流体流を制御するように適合された複数のノードであって、前記複数のノードの各ノードが、複数の単動被制御エンドポイントデバイスまたは1つの複動被制御エンドポイントデバイスへの流体流を独立して制御するように構成可能である、複数のノードを備える、制御システムネットワークアーキテクチャ。
  2. 前記複数のノードの各ノードが、ソレノイドと、前記ソレノイドによって独立して制御可能な1つ以上のバルブスプールと、前記ソレノイドを制御するように動作可能なローカル制御装置とを備える、請求項1に記載の制御システムネットワークアーキテクチャ。
  3. 前記ソレノイド、前記1つ以上のバルブスプール、及び前記ローカル制御装置が、物理的に共同設置されている、請求項2に記載の制御システムネットワークアーキテクチャ。
  4. 前記ソレノイドが、パイロットバルブまたは直動バルブの中に具現化されている、請求項2または3に記載の制御システムネットワークアーキテクチャ。
  5. 前記複数のノードの各ノードが、データ通信ネットワークを介したデータの通信のために一意的に識別可能である、請求項1または2に記載の制御システムネットワークアーキテクチャ。
  6. 前記複数のノードの各ノードが、前記複数のノードの他のノードとのデータ通信のためにデイジーチェーン可能である、請求項5に記載の制御システムネットワークアーキテクチャ。
  7. 前記複数のノードの各ノードが、データ通信のために個々にアドレス指定可能である、請求項5に記載の制御システムネットワークアーキテクチャ。
  8. 前記複数のノードの第1の群のノードが、制御ブロックに物理的にまとめて配置され、前記制御ブロックがデータメッセージを通信するための通信モジュールを備え、
    前記通信モジュールが、前記制御ブロックへの、また前記制御ブロックからのデータメッセージの通信のための、通信ゲートウェイとして動作するように構成されている、請求項5に記載の制御システムネットワークアーキテクチャ。
  9. 前記通信モジュールが、可変長フォーマットと固定長フォーマットとの間でデータメッセージを変換し、かつデータメッセージを受信し、再一斉送信するための中継器として動作するように構成されている、請求項8に記載の制御システムネットワークアーキテクチャ。
  10. 前記制御ブロックが第1の制御ブロックを含み、前記複数のノードの第2の群のノードが第2の制御ブロックに物理的にまとめて配置され、前記第2の制御ブロックがデータメッセージを通信するための通信モジュールを備え、前記第1の制御ブロックの前記通信モジュール及び前記第2の制御ブロックの前記通信モジュールが、前記第1の制御ブロックと前記第2の制御ブロックとの間でデータメッセージを通信するように動作可能である、請求項8に記載の制御システムネットワークアーキテクチャ。

JP2018022318A 2017-02-14 2018-02-09 流体制御システムのための制御システムネットワークアーキテクチャ Pending JP2018132189A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762458938P 2017-02-14 2017-02-14
US62/458,938 2017-02-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018132189A true JP2018132189A (ja) 2018-08-23

Family

ID=61526521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018022318A Pending JP2018132189A (ja) 2017-02-14 2018-02-09 流体制御システムのための制御システムネットワークアーキテクチャ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10541831B2 (ja)
EP (1) EP3361699B1 (ja)
JP (1) JP2018132189A (ja)
CN (1) CN108427384B (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002195440A (ja) * 2000-09-18 2002-07-10 Smc Corp 電磁弁の駆動制御方法
JP2013253693A (ja) * 2012-05-09 2013-12-19 Smc Corp 電磁弁システム

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2286880A (en) * 1940-07-05 1942-06-16 Blackhawk Mfg Co Hydraulic control system
US2651324A (en) * 1949-11-01 1953-09-08 New York Air Brake Co Multiple control valve
US3620294A (en) * 1969-07-11 1971-11-16 Trw Inc Semiautomatic metal casting apparatus
US4714299A (en) * 1983-05-10 1987-12-22 Sumitomo Electric Industries, Limited Brake pressure control system
JPH0223800Y2 (ja) * 1985-09-13 1990-06-28
US5809024A (en) * 1995-07-12 1998-09-15 Bay Networks, Inc. Memory architecture for a local area network module in an ATM switch
US5653155A (en) * 1996-01-29 1997-08-05 Caterpillar Inc. Method and apparatus for single lever control of multiple actuators
DE19749005A1 (de) * 1997-06-30 1999-01-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von die Fahrzeugbewegung repräsentierenden Bewegungsgrößen
US6185466B1 (en) * 1997-10-06 2001-02-06 Proteus Industries, Inc. Distributed digital control system including modules with multiple stored databases and selector
US6786404B1 (en) * 1999-04-07 2004-09-07 Brett B. Bonner Sort system and method utilizing instructions to direct placement and provide feedback
US20010037724A1 (en) * 2000-03-08 2001-11-08 Schumacher Mark S. System for controlling hydraulic actuator
JP4879382B2 (ja) * 2000-03-22 2012-02-22 富士通株式会社 パケットスイッチ、スケジューリング装置、廃棄制御回路、マルチキャスト制御回路、およびQoS制御装置
US20060272704A1 (en) * 2002-09-23 2006-12-07 R. Giovanni Fima Systems and methods for monitoring and controlling fluid consumption
JP4209257B2 (ja) * 2003-05-29 2009-01-14 三菱重工業株式会社 分散型コントローラとその動作方法、及び、分散型コントローラを備えるフォークリフト
US6910493B2 (en) * 2003-10-14 2005-06-28 General Motors Corporation Control apparatus, method and diagnostic for hydraulic fill and drain
US7647940B2 (en) * 2004-04-05 2010-01-19 Westlock Control Corporation Device and method for pneumatic valve control
US7472006B2 (en) * 2004-09-20 2008-12-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Vehicle dynamics control architecture
US7747359B2 (en) * 2005-06-20 2010-06-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Vehicle state determination integrity
US7723864B2 (en) * 2005-07-26 2010-05-25 Norgren, Inc. AC-to-DC electrical switching circuit
WO2007070884A2 (en) * 2005-12-15 2007-06-21 Niagara Dispensing Technologies, Inc. Digital flow control
WO2007112616A1 (fr) * 2006-04-04 2007-10-11 Union Plastic (Hangzhou) Machinery Co., Ltd. Procédé de commande d'une machine hydraulique pour économiser de l'énergie ou améliorer l'efficacité
US20110056194A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-10 Bucyrus International, Inc. Hydraulic system for heavy equipment
US8594852B2 (en) * 2010-02-22 2013-11-26 Eaton Corporation Device and method for controlling a fluid actuator
US8768492B2 (en) * 2012-05-21 2014-07-01 Tait Towers Manufacturing Llc Automation and motion control system
US9360852B2 (en) * 2013-06-19 2016-06-07 Billy R. Masten Wireless network machine control or a hydraulic system
US20160265520A1 (en) * 2013-10-29 2016-09-15 Eaton Corporation Electronic control for a rotary fluid device
GB2521624B (en) * 2013-12-23 2016-05-25 Dolan Francis A control apparatus for heavy machinery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002195440A (ja) * 2000-09-18 2002-07-10 Smc Corp 電磁弁の駆動制御方法
JP2013253693A (ja) * 2012-05-09 2013-12-19 Smc Corp 電磁弁システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP3361699A1 (en) 2018-08-15
CN108427384A (zh) 2018-08-21
US20180234262A1 (en) 2018-08-16
CN108427384B (zh) 2023-06-06
US10541831B2 (en) 2020-01-21
EP3361699B1 (en) 2021-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1094228A1 (en) Modular electronic valve operated fluid control system
CN101099343B (zh) 包括通过多极连接装置被连接的控制器系统和主控制装置的通信系统
EP1338802A3 (en) Hydraulic control circuit for operating a split actuator mechanical mechanism
US10006557B2 (en) Valve manifold circuit board with serial communication and control circuit line
JP2005265016A (ja) 作業機械の油圧制御装置
JP3948122B2 (ja) 油圧アクチュエータの制御装置
US20220185590A1 (en) Control system for conveying line, conveying line and control method
EP1330608A2 (en) Fluid flow control valves
GB2522469A (en) Servo drive device
JP2018132189A (ja) 流体制御システムのための制御システムネットワークアーキテクチャ
CN108027043B (zh) 用于控制流体组件的控制装置组件
CN112996701A (zh) 车辆制动系统
US20150369380A1 (en) Valve Manifold Circuit Board with Serial Communication Circuit Line
CN108518389B (zh) 液压系统以及用于操作液压系统的方法
KR20130009396A (ko) 포지셔너용 오류-정지 장치
US20170350421A1 (en) Manifold for a directional control valve for a valve actuator
CN111213344B (zh) 用于操作自动化技术设施的方法
CN107577202A (zh) 自动化系统和用于运行的方法
GB2609102A (en) Modular electronic brake system
CN112753199B (zh) 用于数据流控制的高效线路驱动器装置
JP3746142B2 (ja) ロードセンシングシステムにおける油圧回路
EP3099965A1 (en) A motor driven actuator connected to one or more further components
CN204480066U (zh) 限制控制压强的装置、过程控制设备和阀定位器
CA3018835C (en) Valve manifold circuit board with serial communication and control circuit line
JP2006285322A (ja) 通信ネットワークシステム

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20180319

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180514

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20180612

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220228

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20220516

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220523

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220722

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220809

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20220927

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221223

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230405

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230803

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20230807

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20230807

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20230829

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20230905

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20231020