DE3723712A1 - Device having a plurality of electrical units, especially solenoid valves - Google Patents
Device having a plurality of electrical units, especially solenoid valvesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit mehreren elektrischen Einheiten, insbesondere Magnetventilen zur Steuerung von Fluiden, bei der die jeweiligen Magnetventile wahlweise einzeln und/oder in Gruppen mit elektrischen Steuersignalen über ein Steuerleitungssystem an- und umsteuerbar sind.The invention relates to a device with several electrical units, in particular Solenoid valves for controlling fluids in which the respective solenoid valves optionally individually and / or in groups with electrical control signals over one Control line system are controllable and reversible.
Solche Magnetventile sind aus dem praktizierten Stand der Technik in vielfältiger Ausführung bekannt. Grundsätz lich wird mittels solcher Magnetventile ein elektrisches Steuersignal genutzt, um Fluidströme in verschiedenster Weise zu beeinflussen, was in der Regel durch ein mittels einer Magnetspule erzeugtes magnetisches Feld geschieht, das auf ein den Durchflußquerschnitt regelndes bewegliches Funktionselement einwirkt in der Weise, daß je nach Bedarf der Durchflußquerschnitt des Ventils bei Wirksamkeit des Magnetfeldes geöffnet oder geschlossen wird. Das elektri sche Signal ist dabei als Leitungssignal für den Leistungs bedarf der Magnetspule ausgelegt und wird über die jewei lige Einschaltdauer derselben aufrechterhalten. Es ist daher jedes Ventil einzeln über dem jeweiligen Leistungs bedarf entsprechend dimensionierte elektrische Leitungen mit der Steuerschaltung zu verbinden, was einen Aufwand darstellt, der selbst dann noch beträchtlich ist, wenn der Null-Leiter sowie der Erdungsanschluß bei einer Viel zahl anzusteuernder Magnetventile durchgeschleift werden, da weiterhin die (Plus)-Leitung jedem Magnetventil einzeln und als separate Verbindung zwischen diesem und der Steuer schaltung zuzuführen ist. Dabei steigt der Aufwand mit zu nehmender Anzahl der in einer Schaltung zu installierenden Magnetventile, sowohl bezüglich des Bedarfs an Installa tionsmaterial als auch an Installationszeit.Such solenoid valves are from the practiced state known in various forms of technology. Principle Lich is an electrical by means of such solenoid valves Control signal used to handle fluid flows in a variety of ways Way to influence what is usually through a means magnetic field generated by a magnetic coil happens that on a moving regulating the flow cross section Functional element acts in such a way that as required the flow cross section of the valve when the Magnetic field is opened or closed. The electri cal signal is a line signal for the power needs the solenoid designed and is about the jewei Maintain the same duty cycle. It is therefore each valve individually over the respective performance requires appropriately dimensioned electrical cables to connect to the control circuit, which is an effort which is considerable even if the neutral conductor and the ground connection for a lot number of solenoid valves to be controlled are looped through, because the (plus) line of each solenoid valve remains separate and as a separate link between this and the tax circuit is to be fed. The effort increases with it increasing number of to be installed in a circuit Solenoid valves, both regarding the need for Installa tion material and installation time.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so zu ver bessern, daß die Installation der Einheiten unter gegeben kon ventionellen Schaltungen erheblich geringerem Aufwand an Installationsmaterial und Verdrahtungsarbeit möglich ist.It is therefore the object of the invention to provide a device to ver according to the preamble of claim 1 improve that the installation of the units under given conventional circuits with considerably less effort Installation material and wiring work is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einheiten bzw. die Magnetventile ständig an Betriebsspannung angeschlossen sind, daß zumindest einem Betriebsspannungsan schluß der Magnetspulen ein über eine elektronische Codeschal tung betätigbares, die Betriebsspannung zu- oder abschaltendes Schaltelement vorgeschaltet ist, und daß die Codeschaltun gen individuell codierbar sind und selektiv auf entsprechend codierte Steuersignale ansprechen, um das der jeweiligen Codeschaltung zugeordnete Magnetventil durch Betätigung des Schaltelementes umzusteuern. Dabei können die Code schaltungen mindestens einer Gruppe von Magnetventilen iden tisch codierbar ausgelegt sein, so daß solche Magnetventile gleichzeitig auf ein hierzu passend codiertes Steuersignal ansprechen.This object is achieved in that the Units or the solenoid valves constantly on operating voltage are connected that at least one operating voltage closure of the magnetic coils via an electronic code scarf device that can be activated to switch the operating voltage on or off Switching element is connected upstream, and that the code circuit gene can be individually coded and selectively accordingly address coded control signals by that of the respective Solenoid valve assigned to code circuit by actuation to switch the switching element. The code circuits of at least one group of solenoid valves be designed codable table, so that such solenoid valves at the same time to an appropriately coded control signal speak to.
Das aufgabengemäße Ziel kann optimal dadurch erreicht wer den, daß das die Betriebsspannung führende Leitungssystem das Steuerleitungssystem bildet und daß die Steuersignale der Betriebsspannung überlagert sind. Die Steuersignale kön nen aber auch über ein gesondertes Steuerleitungssystem übertragbar sein, wobei gegebenenfalls ein Leiter des die Betriebsspannung führenden Leitersystems als eine der Steuerleitungen verwendet wird. Um eine Löschung des in den jeweiligen Codeschaltungen eingespeicherten Codes bei elek trischer Trennung der Steuerschaltung vom Versorgungsnetz zu vermeiden und eine bedarfsweise Änderung des gespeicherten Codes zu ermöglichen, weisen die Codeschaltungen einen nicht flüchtigen, im übrigen aber löschbaren Codespeicher auf, welcher gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von einer entfernten Einheit aus codierbar ist. Die Code schaltungen bzw. deren Codespeicher werden dabei vorteil haft so geschaltet, daß diese seriell über ein Leiterpaar codierbar sind, dessen einer Leiter zu Beginn des Codier vorganges jeweils im Bereich von zwei äußeren Anschlüssen jedes Magnetventils unterbrochen ist, daß im Codespeicher eines ersten Magnetventils der vorgesehene Code abspeicher bar und die erwähnten Anschlüsse dieses Magnetventils elektrisch überbrückbar sind, um eine Verbindung des ge nannten einen Leiters zum zweiten Magnetventil herzustel len, daß in entsprechender Weise dieses und die weiteren Magnetventile codierbar sind und daß der genannte eine Leiter nach Überbrückung aller äußeren Anschlüsse der Magnetventile eine Bus-Leitung für die Steuersignale bil det.The task-based goal can be optimally achieved by who that the line system carrying the operating voltage forms the control line system and that the control signals the operating voltage are superimposed. The control signals can but also via a separate control line system be transferable, where appropriate a head of the Operating voltage leading conductor system as one of the Control lines is used. To delete the respective code circuits stored codes at elek electrical separation of the control circuit from the supply network to avoid and a need to change the stored To enable codes, the code circuits do not have one volatile but otherwise erasable code memory, which according to a further embodiment of the invention is encodable from a remote unit. The code circuits or their code memories are advantageous connected in such a way that these are connected serially over a pair of conductors are codable, one of which conductors at the beginning of the coding process in the area of two external connections each solenoid valve is interrupted that in the code memory store the intended code of a first solenoid valve bar and the mentioned connections of this solenoid valve are electrically bridged to connect the ge called a conductor to manufacture the second solenoid valve len that this and the others in a corresponding manner Solenoid valves are encodable and that said one Conductor after bridging all external connections of the Solenoid valves a bus line for the control signals bil det.
Schließlich kann die einem Magnetventil zuzuordnende Code schaltung in einem separaten Stecker untergebracht sein, dessen elektrische Kontaktierung zum Magnetventil hin in üblicher Art erfolgt. Damit besteht die Möglichkeit, Magnetventile unterschiedlicher Fabrikate in der erfin dungsgemäßen Weise einzusetzen.Finally, the code to be assigned to a solenoid valve circuit in a separate connector, its electrical contact to the solenoid valve done in the usual way. This gives you the opportunity Solenoid valves of different brands in the invent use appropriate manner.
Die Vorteile der in den Ansprüchen dargelegten Ausführungen zeigen sich neben der erheblichen Reduzierung des Projek tierungsaufwandes, Vereinfachung und Verbilligung der Ge samtinstallation, sowie der Herstell- und Materialkosten, und in der Möglichkeit einer vereinfachten Lagerhaltung im Ersatzfalle, die insbesondere durch die zentral vor nehmbare Codierung der Magnetventile gegeben ist.The advantages of the statements set out in the claims show up next to the considerable reduction of the project effort, simplification and cheaper ge complete installation, as well as the manufacturing and material costs, and the possibility of simplified storage in the event of replacement, in particular by the central acceptable coding of the solenoid valves is given.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist nachfolgend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungs beispiele näher erläutert. Es zeigt jeweils in schematischer DarstellungThe device according to the invention is shown below several execution shown in the drawings examples explained in more detail. It shows each in a schematic representation
Fig. 1 die Verdrahtung einer Reihe von mit zwei Versorgungs- und zwei Steueranschlüs sen versehenen Magnetventilen, Fig. 1 shows the wiring of a row with two supply and two Steueranschlüs sen solenoid valves provided,
Fig. 2 die Verdrahtung einer Reihe von mit zwei Versorgungs- und einem Steueranschluß versehenen Magnetventilen, Fig. 2 shows the wiring of a row with two supply and a control terminal of solenoid valves provided,
Fig. 3 das Blockschaltbild der Codierschaltung eines Magnetventils aus der Ventilgruppe gemäß Fig. 1, Fig. 3 shows the block diagram of the encoding circuit of a solenoid valve of the valve group according to FIG. 1,
Fig. 4 das Bockschaltbild eines mit einer Selbst überwachungsschaltung ausgestatteten Magnet ventils. Fig. 4 shows the block diagram of a solenoid valve equipped with a self-monitoring circuit.
Gemäß Fig. 1 ist eine Reihe von Magnetventilen V 1 bis Vn in Parallelschaltung an ein die Versorgungsspannung, bei spielsweise 24 V =, führendes Leitungspaar 0 und U (+) angeschlossen. Die Magnetventile V 1 bis Vn sind jeweils mit Elektronikeinheiten E 1 bis En ausgestattet, die gemäß der schematischen Darstellung ihre Betriebsenergie aus dem Leitungspaar 0 und U (+) beziehen und über eine Steuerlei tung S in Reihenschaltung miteinander verbunden sind. FIG. 1 is a series of solenoid valves V 1 to Vn in parallel to the supply voltage, connected in play as 24 V DC, leading line pair 0 and U (+). The solenoid valves V 1 to Vn are each equipped with electronic units E 1 to En , which draw their operating energy from the line pair 0 and U (+) according to the schematic representation and are connected to one another via a control line S in series connection.
Bei der Ausstattung der Magnetventile V 1 bis Vn gemäß Fig. 2 sind Elektronikeinheiten E'-1 bis E′-n vorgesehen, bei denen jeweils lediglich ein Steueranschluß herausgeführt ist, der jeweils mit der Steuerleitung S verbunden wird. . With the equipment of the solenoid valves V 1 to Vn of Figure 2 are electronic units E '- 1 provided to E'-n, in which only one control terminal is led out respectively, which is each connected to the control line S.
Das Blockschaltbild nach Fig. 3 einer z. B. dem Magnetventil V 1 entsprechend Fig. 1 zugeordneten Elektronikeinheit E 1 zeigt ein von der Versorgungsleitung U (+) gespeistes Netz teil 2, welches seinerseits einen Mikrocomputer 3 versorgt, der mit einem Eingangsport 3.1 und einem Ausgangsport 3.2 versehen ist. Der Mikrocomputer 3 ist gegen die Versorgungs leitung 0 gelegt und beinhaltet ein EE-PROM zur Datensiche rung bei Spannungsausfall, kann aber auch zur Datenpuffe rung mit einer externen Stromquelle 4 beispielsweise in Form einer Lithium-Batterie oder eines Nickel-Cadmium-Akkus versehen sein. Die Steuerleitung S führt über eine Pegelan passungsschaltung 5 auf den Eingangsport 3.1 des Mikrocom puters 3 und gleichzeitig auf einen Schalter 6, dessen Be tätigungsglied mit dem Ausgangsport 3.2 des Mikrocomputers 3 verbunden ist. An den Ausgangsport 3.2 ist weiter ein Ver stärker 7 angeschlossen, welcher die Magnetspule des Ventils 8 versorgt. Die Ausgangsklemme des Schalters 6 wird mit dem Steueranschluß des zweckmäßigerweise nächstliegenden Magnet ventils einer Gruppe solcher zu verschaltender verbunden, dessen Elektronikeinheit E 2 im übrigen analog der vorer wähnten E 1 ausgebildet und angeschlossen ist.The block diagram of FIG. 3 a z. B. The solenoid valve V 1 corresponding to FIG. 1 associated electronics unit E 1 shows a network part 2 powered by the supply line U (+), which in turn supplies a microcomputer 3 , which is provided with an input port 3.1 and an output port 3.2 . The microcomputer 3 is placed against the supply line 0 and contains an EE -PROM for data backup in the event of a power failure, but can also be provided for data buffering with an external power source 4, for example in the form of a lithium battery or a nickel-cadmium battery. The control line S leads via a level matching circuit 5 to the input port 3.1 of the microcom puter 3 and at the same time to a switch 6 , the actuator of which is connected to the output port 3.2 of the microcomputer 3 . At the output port 3.2 a Ver 7 is further connected, which supplies the solenoid of the valve 8 . The output terminal of the switch 6 is connected to the control connection of the expediently closest solenoid valve of a group of such to be connected, the electronics unit E 2 of which is otherwise formed and connected analogously to the previously mentioned E 1 .
Bei der Ausführung der Elektronikeinheit E-1 gemäß Fig. 4 ist der Mikrocomputer 3 um einen A/D-Wandler-Port 3.3 er weitert, der über zwei Verbindungsleitungen 11 und 12 mit beiden Anschlußklemmen der Magnetspule des Ventils 8 in Verbindung steht. Dabei wird die Magnetspule gemäß Ausführung nach Fig. 3 durch den Verstärker 7 versorgt, wobei das Null- Potential über eine Spannungsteilerschaltung 10 an die Magnet spule angeschlossen ist. Schließlich ist dem Eingangsport 3.1 des Mikrocomputers 3 ein Pegelwandler 13 zugeordnet, der gleichzeitig auf die Steuerleitung S einwirkt.In the embodiment of the electronic unit E -. 1 according to FIG 4, the microcomputer 3 to an A / D converter port 3.3 he weitert, the two connection lines 11 and 12 communicates with both of the terminals of the solenoid of the valve 8 in combination. The magnet coil in accordance with embodiments according to Fig. 7 supplied by the amplifier 3, wherein the zero potential via a voltage divider circuit 10 to the solenoid coil is connected. Finally, a level converter 13 is assigned to the input port 3.1 of the microcomputer 3 , which acts on the control line S at the same time.
Das Codieren der einzelnen Magnetventile V 1 bis Vn ist nachfolgend beschrieben:The coding of the individual solenoid valves V 1 to Vn is described below:
Zunächst ist festzustellen, daß der Schalter 6 der Elektro nik-Einheit eines uncodierten Magnetventils grundsätzlich ge öffnet ist. Das über die Steuerleitung S (siehe Fig. 3) her angeführte Steuersignal kann diesen Schalter 6 demzufolge nicht passieren, sondern gelangt über die Pegelanpassung 5 in den Eingangsport 3.1 des Mikrocomputers 3. Das dem Steuer signal aufgeprägte Code-Signal wird in dem Mikrocomputer 3 gespeichert und der Schalter 6 nach erfolgter Speicherung geschlossen. Ein weiteres Code-Signal, das nun über die Steuerleitung S geschickt wird, wird nun einerseits im Mikro computer 3 des Magnetventils V 1 erkannt und ausgewertet, gelangt aber gleichzeitig über den nunmehr geschlossenen Schalter 6 an den Steuereingang des Magnetventils V 2. Das Codieren dieses Magnetventils erfolgt dann in analoger Weise.First, it should be noted that the switch 6 of the electronics unit of an uncoded solenoid valve is basically open. The control signal supplied via the control line S (see FIG. 3) cannot consequently pass this switch 6 , but rather reaches the input port 3.1 of the microcomputer 3 via the level adjustment 5 . The control signal impressed code signal is stored in the microcomputer 3 and the switch 6 is closed after storage. Another code signal, which is now sent via the control line S , is now recognized and evaluated on the one hand in the microcomputer 3 of the solenoid valve V 1 , but at the same time reaches the control input of the solenoid valve V 2 via the now closed switch 6 . This solenoid valve is then coded in an analog manner.
Das Codieren der einzelnen Magnetventile geht also seriell vor sich, wobei diese schließlich alle durch die Brückung innerhalb der Elektronik-Einheiten nach erfolgter Codierung für den späteren Betrieb an der parallelen Steuerleitung S liegen.The coding of the individual solenoid valves is therefore serial, all of which ultimately lie on the parallel control line S due to the bridging within the electronics units after coding for subsequent operation.
Durch die Art der Nachricht an den Leitungen U und S kann ge wählt werden, ob der Code eingeschrieben, oder ein einge schriebener gelöscht werden soll. Das Löschen vorhandener Ventilcodes kann sinnvoll sein, wenn weitere Magnetventile in vorhandene Anlagen zwischengeschoben werden sollen. Eine Möglichkeit, den ventilspezifischen Code beliebig zu ändern, ist z. B. durch entsprechende Verknüpfung eines Mikro computers mit EE-Prom gegeben, der in die Elektronik-Einheit der Magnetventile integrierbar ist.The type of message on lines U and S allows ge to be selected whether the code should be registered or a registered one should be deleted. Deleting existing valve codes can be useful if additional solenoid valves are to be inserted in existing systems. One way to change the valve-specific code as desired is e.g. B. by appropriate linkage of a micro computer with EE -Prom given that can be integrated into the electronics unit of the solenoid valves.
Bei Magnetventilen der Ausführung gemäß Fig. 4 geht das Codieren grundsätzlich in gleicher Weise vor sich. Durch die Erweiterung der Elektronik-Einheit gegenüber denjenigen nach Fig. 3 ist es jedoch möglich, eine Gruppe von Magnet ventilen aus einer Vielzahl von Einzelventilen über einen vorgeordneten Rechner anzusteuern und in birektionalen Daten verkehr auch eine automatische Selbstüberwachung zu er reichen. Dieses ist besonders in automatischen Transverli nien von großer Bedeutung, da so Erkenntnisse für eine vor beugende Wartung erhalten werden können. Die Selbstüber wachung nutzt dabei die Tatsache, daß alle Elektromagnete mit bewegten Teilen eine arttypische Einschalt-Stromkurve aufweisen, die bei Erreichen des Hubendes ihr Minimum hat. Die der Erfindung zugrundeliegende Elektronik erkannt diesen Stromeinbruch, wertet ihn aus und quittiert durch Rückmel dung an die Steuerung die ordnungsgemäße Funktion. Ähnlich wird verfahren, wenn das Magnetventil stromlos geschaltet wird. Durch Abschalten der Spannung wird in der Magnetspule eine Gegenspannung induziert, die ebenfalls durch die Elek tronik erkannt und ausgewertet wird, wobei die Steuerung eine Rückmeldung darüber enthält, ob die Schaltung ordnungs gemäß ausgeführt wurde oder nicht.In the case of solenoid valves of the embodiment according to FIG. 4, the coding is basically done in the same way. However, the enlargement of the electronic unit to those of FIG. 3, it is possible, a group of solenoid valves to control of a plurality of individual valves via an upstream computer and in birektionalen data traffic, an automatic self-monitoring range to it. This is of particular importance in automatic transverli lines, as this enables knowledge to be obtained for preventive maintenance. The self-monitoring uses the fact that all electromagnets with moving parts have a typical switch-on current curve that has its minimum when the stroke end is reached. The electronics on which the invention is based recognizes this current drop, evaluates it and acknowledges the proper function by feedback to the control system. The procedure is similar if the solenoid valve is switched off. By switching off the voltage, a counter voltage is induced in the magnetic coil, which is also recognized and evaluated by the electronics, the control system containing feedback on whether the circuit has been carried out properly or not.
Eine Codierung von Magnetventilen in einer Anordnung nach Fig. 2 kann beispielsweise dadurch vorgenommen werden, daß alle Ventile parallel durch einen Zufallsgenerator an gesteuert werden. Das Magnetventil, das bei dieser Anre gung am frühesten reagiert, gibt eine Rückmeldung und kann anschließend codiert werden, was bewirkt, daß dieses Mag netventil aus dem weiteren Codierverfahren herausfällt. Bei erneutem Anstoßen durch den Zufallsgenerator kann das nächste sich meldende Magnetventil codiert werden. Erfolgt eine - sehr unwahrscheinliche - gleichzeitige Rückmeldung mehrerer Magnetventile, so wird das als Fehler erkannt. Das Verfahren wiederholt sich solange, bis schließlich alle Magnetventile codiert sind.A coding of solenoid valves in an arrangement according to FIG. 2 can be carried out, for example, in that all valves are controlled in parallel by a random generator. The solenoid valve, which reacts earliest to this excitation, gives feedback and can then be coded, which causes this solenoid valve to drop out of the further coding process. When the random generator triggers again, the next solenoid valve that reports can be coded. If there is a - very unlikely - simultaneous feedback from several solenoid valves, this is recognized as an error. The process is repeated until all solenoid valves are finally coded.
Der sich durch das dargelegte Codierverfahren ergebende Vorteil liegt vor allem darin, daß die Codierung der ein zelnen Magnetventile in erzwungener Folge durchgeführt wird. Die spätere Signalverarbeitung geschieht parallel, das heißt die ankommenden Signale werden gleichzeitig von allen Magnetventilen empfangen und ausgewertet, aber lediglich das entsprechend codierte Magnetventil reagiert in der vorgegebenen Weise. Hierdurch geht die Signal-Ver arbeitung unabhängig von der Anzahl der verketteten Magnet ventile mit hoher Geschwindigkeit vor sich, so daß die nach folgende elektro-pneumatische Umsetzung aufgrund der um Zehnerpotenzen höheren Reaktionszeit der Magnetspulen der alleinige, für die Ansprechgeschwindigkeit verantwortliche Faktor ist.The one resulting from the coding method outlined The main advantage is that the coding of a individual solenoid valves performed in a forced sequence becomes. The later signal processing happens in parallel, that is, the incoming signals are simultaneous received and evaluated by all solenoid valves, however only the correspondingly coded solenoid valve reacts in the given way. This goes the signal ver work regardless of the number of chained magnet valves at high speed in front of you so that the after following electro-pneumatic implementation due to the order Powers of ten higher response time of the solenoids sole, responsible for the response speed Factor is.
Obwohl die Erfindung vorzugsweise in Verbindung mit Magnet ventilen beschrieben ist, ist sie auch bei anderen elektrisch steuerbaren Einheiten anwendbar, die vorwiegend in großer Anzahl und räumlich getrennt voneinander in einer Anlage montiert sind. Hierzu sind z. B. auch Hub- und Zugmagnate, Transistor und Thyristorschalter, Relais, Schrittmotore usw. zu zählen.Although the invention is preferably in connection with magnet valves, it is also electrical in others controllable units applicable, mainly in large Number and spatially separated from each other in one system are mounted. For this purpose, e.g. B. also lifting and pulling magnates, Transistor and thyristor switches, relays, stepper motors etc. to count.
Claims (8)
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