DE102012003997A1 - Programmable valve plug - Google Patents
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Abstract
Ein Ventilstecker (10) enthält ein Gehäuse (12), Kontakte (16) zum Anschließen eines Ventils, mindestens einen Kabelanschluss (14), mit dem ein Steuerkabel (11) an den Ventilstecker angeschlossen werden kann, einen programmierbaren Mikroprozessor (18), mit dem verschiedene Betriebsarten gesteuert werden können, und eine Programmierschnittstelle (20), mit der verschiedene Betriebsarten von außen programmiert werden können.A valve plug (10) comprises a housing (12), contacts (16) for connecting a valve, at least one cable connection (14), with which a control cable (11) can be connected to the valve plug, a programmable microprocessor (18), with which can be controlled various modes, and a programming interface (20), with the different modes can be programmed from the outside.
Description
Die Erfindung betrifft einen Ventilstecker, wie er zum Anschließen von Schaltventilen verwendet wird. Solche Schaltventile werden in den verschiedensten technischen Gebieten dazu verwendet, Fluide zu schalten, beispielsweise zum Dosieren von Flüssigkeiten in der chemischen Industrie oder zum Steuern eines Hydraulikölstroms oder von Druckluft, mit denen dann wiederum ein Stellzylinder betätigt wird.The invention relates to a valve plug, as used for connecting switching valves. Such switching valves are used in various technical fields to switch fluids, for example for dosing liquids in the chemical industry or for controlling a hydraulic oil flow or compressed air, with which in turn a control cylinder is actuated.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Steuermodulen bekannt, die zum Anschließen solcher Ventile an eine Steuerung verwendet werden. Ein Beispiel findet sich in der
Die bekannten Steuermodule haben einen vergleichsweise aufwendigen Aufbau und benötigen daher auch einen vergleichsweise großen Bauraum.The known control modules have a comparatively complicated structure and therefore also require a comparatively large installation space.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen kompakten Ventilstecker zu schaffen, der mit geringem Aufwand an ein Steuerventil angeschlossen werden kann und trotz seines kompakten Aufbaus Funktionalitäten beinhaltet, für die bisher große Steuermodule notwendig waren.The object of the invention is to provide a compact valve plug, which can be connected to a control valve with little effort and despite its compact design includes functionalities for which previously large control modules were necessary.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Ventilstecker vorgesehen mit einem Gehäuse, Kontakten zum Anschließen eines Ventils, mindestens einem Kabelanschluss, mit dem ein Steuerkabel an den Ventilstecker angeschlossen werden kann, einem programmierbaren Mikroprozessor, mit dem verschiedene Betriebsarten gesteuert werden können, und einer Programmierschnittstelle, mit der verschiedene Betriebsarten von außen programmiert werden können. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass unterschiedliche Funktionalitäten mit dem Ventilstecker verwirklicht werden können, wenn dieser einen programmierbaren Mikroprozessor enthält, wobei es nicht notwendig ist, einen Anschluss an beispielsweise ein Bussystem vorzusehen, um diese Funktionalitäten auch je nach Anwendung einsetzen zu können. Es ist ausreichend, über die Programmierschnittstelle im Einzelfall den Ventilstecker in der gewünschten Weise zu programmieren. Dies kann beispielsweise herstellerseitig vor der Auslieferung erfolgen oder auch vor Ort unmittelbar im Rahmen der Montage des Ventilsteckers. Es ist dabei auch möglich, den Ventilstecker neu zu konfigurieren, beispielsweise wenn das von ihm angesteuerte Schaltventil anders betrieben werden soll.To achieve this object, a valve plug according to the invention is provided with a housing, contacts for connecting a valve, at least one cable connection, with which a control cable can be connected to the valve plug, a programmable microprocessor with which various modes can be controlled, and a programming interface, with which different operating modes can be programmed externally. The invention is based on the recognition that different functionalities can be realized with the valve plug, if this contains a programmable microprocessor, whereby it is not necessary to provide a connection to, for example, a bus system in order to use these functionalities also depending on the application. It is sufficient to program the valve connector in the desired manner via the programming interface in individual cases. This can for example be done by the manufacturer prior to delivery or on site directly in the context of mounting the valve plug. It is also possible to reconfigure the valve plug, for example, if the switching valve controlled by it should be operated differently.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Programmierschnittstelle ein Steckverbinder ist, der auf der Außenseite des Gehäuses zugänglich ist. Dies ermöglicht es, mit geringem Aufwand eine Neuprogrammierung von außen vorzunehmen, indem über den Steckverbinder eine Programmiereinheit angeschlossen wird.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the programming interface is a connector which is accessible on the outside of the housing. This makes it possible to re-program from the outside with little effort by connecting a programming unit via the connector.
Der Steckverbinder kann insbesondere ein M8-Anschluss oder ein M12-Anschluss sein. Diese Steckverbinder haben einen geringen Außendurchmesser, so dass sie platzsparend in das Gehäuse des Ventilsteckers integriert werden können.In particular, the connector can be an M8 connection or an M12 connection. These connectors have a small outer diameter, so that they can be integrated into the housing of the valve plug to save space.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Programmierschnittstelle kontaktlos ausgeführt ist. Dies ermöglicht, den Mikroprozessor zu programmieren, ohne dass eine Programmiereinheit körperlich mit dem Ventilstecker gekoppelt werden muss.According to an alternative embodiment, it is provided that the programming interface is designed contactless. This allows the microprocessor to be programmed without having to physically couple a programming unit to the valve plug.
Die kontaktlose Programmierschnittstelle kann vorzugsweise mittels induktiver oder kapazitiver Kopplung arbeiten oder als optischer Anschluss ausgeführt sein. Diese Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass sie in ein auf der Außenseite glattes Gehäuse integriert werden können. Bei einer kapazitiven oder induktiven Kopplung werden die entsprechenden Bauteile im Gehäuse eingegossen, und bei einer optischen Kopplung wird in das Gehäuse ein für die verwendete Wellenlänge durchlässiges Fenster integriert, hinter dem dann beispielsweise ein Lichtwellenleiter, ein Fotosensor oder ein ähnliches Bauteil angeordnet ist.The contactless programming interface may preferably operate by means of inductive or capacitive coupling or be designed as an optical connection. These embodiments offer the advantage that they can be integrated into a housing which is smooth on the outside. In the case of a capacitive or inductive coupling, the corresponding components are cast in the housing, and in the case of an optical coupling, a window permeable to the wavelength used is integrated into the housing, behind which, for example, an optical waveguide, a photosensor or a similar component is arranged.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bauteile im Gehäuse vergossen sind. Auf diese Weise lässt sich eine sehr hohe Dichtigkeit des gesamten Ventilsteckers erzielen. Außerdem sind durch die Vergussmasse die Bauteile gegen Vibrationen geschützt.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the components are cast in the housing. In this way, a very high tightness of the entire valve plug can be achieved. In addition, the components are protected against vibration by the potting compound.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bauteile im Gehäuse mittels eines Hot-Melt-Verfahrens gekapselt sind. Auch auf diese Weise lässt sich die gewünschte hohe Dichtigkeit bei gleichzeitig hoher mechanischer Belastbarkeit erhalten.According to an alternative embodiment, it is provided that the components are encapsulated in the housing by means of a hot-melt process. In this way, the desired high density can be obtained while maintaining high mechanical strength.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die programmierbaren Betriebsarten mindestens zwei der folgenden umfassen: Schaltverstärker, Leistungsminderer, Proportionalverstärker. Dies ermöglicht es, mit geringem Aufwand unter den am häufigsten verwendeten Betriebsarten die jeweils passenden auszusuchen.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the programmable modes include at least two of the following: switching amplifiers, power reducers, proportional amplifiers. This makes it possible to select the appropriate one from the most frequently used operating modes with little effort.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels des Mikroprozessors mindestens zwei der folgenden Parameter programmierbar sind: PWM-Frequenz, Tastverhältnis, Einschaltdauer, Strommessung, Alarmausgang bei Abschaltung durch Strommessung, Anzeige der Abschaltung im Stecker. Dies ermöglicht, auf alle Kundenwünsche flexibel reagieren zu können, ohne dass eine Hardware-Schaltungsänderung oder ein Austausch von Bauelementen nötig ist.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that by means of At least two of the following parameters can be programmed by the microprocessor: PWM frequency, duty cycle, duty cycle, current measurement, alarm output when switched off by current measurement, indication of the disconnection in the plug. This makes it possible to react flexibly to all customer requirements without the need for a hardware circuit change or replacement of components.
In den Ventilstecker kann eine LED integriert sein. Diese kann dazu verwendet werden, die jeweilige Betriebsart anzuzeigen oder durch Blinken eine Störung, so dass bei Anlagen mit vielen Ventilsteckern sofort der von der Störung betroffene Ventilstecker identifiziert werden kann.An LED can be integrated in the valve connector. This can be used to indicate the respective operating mode or by flashing a fault, so that in systems with many valve plugs immediately affected by the failure valve plug can be identified.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilstecker mit einem Identifikationsmittel versehen ist, insbesondere einem Barcode oder einem RFID-Chip. Dies ermöglicht, alle Parameter des Ventilsteckers individuell zu speichern, so dass im Fehlerfall oder bei Reklamationen die Soll-Konfiguration durch Auslesen des RFID-Chips oder Einlesen des Barcodes identifiziert werden kann. Dadurch kann entweder sofort eine Neuprogrammierung erfolgen oder, bei einem größeren Defekt, ein korrekt programmierter Ersatz-Ventilstecker geordert werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that the valve plug is provided with an identification means, in particular a bar code or an RFID chip. This makes it possible to store all the parameters of the valve plug individually, so that in case of error or complaints the target configuration can be identified by reading the RFID chip or reading the barcode. This can either be reprogrammed immediately or, in the case of a major defect, a correctly programmed replacement valve connector ordered.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilstecker vom Typ Bauform A ist. Es hat sich herausgestellt, dass bei Verwendung der von außen zugänglichen Programmierschnittstelle alle gewünschten Funktionalitäten mit programmierbarem Mikroprozessor in einem solchen Volumen zusammengefasst werden können, dass die Abmessungen für einen Ventilstecker der Bauform A eingehalten werden können.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the valve plug of the type design A is. It has been found that when using the externally accessible programming interface all desired functionality with programmable microprocessor can be summarized in such a volume that the dimensions for a valve plug of type A can be maintained.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:The invention will be described below with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. In these show:
In
Der Ventilstecker (siehe insbesondere
Ein besonderes Merkmal des Ventilsteckers ist, dass er einen programmierbaren Mikroprozessor
Alternativ zur Verwendung des Steckverbinders
Der Mikroprozessor enthält eine Software, die es dem Ventilstecker ermöglicht, verschiedene Betriebsarten auszuführen. Diese Betriebsarten umfassen insbesondere den Betrieb als Schaltverstärker, als Leistungsminderer oder Proportionalverstärker. Um ohne aufwand die Betriebsarten ändern zu können, können die folgenden Parameter programmiert werden: PWM-Frequenz, Tastverhältnis, Einschaltdauer, Strommessung, Alarmausgang bei Abschaltung durch Strommessung und Anzeige der Abschaltung im Stecker (LED blinkt). Dabei kann die Funktion als Schaltverstärker sehr einfach dadurch realisiert werden, dass die Pulsweitenmodulation auf 0 gesetzt wird, sodass der Stecker als reiner Schaltverstärker betrieben wird. Wenn es gewünscht wird, kann trotzdem die Strommessung, der Alarmausgang und die Anzeige im Stecker genutzt werden.The microprocessor includes software that allows the valve plug to perform various modes of operation. These modes include, in particular, the operation as a switching amplifier, as a power reducer or proportional amplifier. In order to be able to change the operating modes without any effort, the following parameters can be programmed: PWM frequency, duty cycle, duty cycle, current measurement, alarm output when switched off by current measurement and display of the switch-off in the plug (LED flashes). The function as a switching amplifier can be realized very simply by setting the pulse width modulation to 0, so that the plug is operated as a pure switching amplifier. If desired, the current measurement, the alarm output and the display in the plug can still be used.
Denkbar wäre auch ein zweiter Steuereingang; dann könnte der Stecker universell als Leistungsminderer oder Schaltverstärker eingesetzt werden.It would also be conceivable to have a second control input; then the plug could be used universally as a power reducer or switching amplifier.
Der Ventilstecker
Alle Bauteile des Ventilsteckers
Aufgrund der von außen zugänglichen Programmierschnittstelle
Zum Programmieren wird bei der gezeigten Ausführungsform eine (nicht dargestellte) Programmiereinheit über den Steckverbinder
Beispielsweise kann der Mikroprozessor
Der Ventilstecker
Übliche Werte für die Versorgungsspannung des Ventilsteckers betragen 12 bis 30 V Gleichstrom. Der maximale Strom beträgt 5 A, bei Abschaltung bei thermischer Überlast oder Kurzschluss durch den Ausgangstransistor. Eine Spannung von 0 bis 5 V Gleichstrom am Steuereingang bedeutet „aus”, und eine Spannung von 7 bis 30 V Gleichstrom am Steuereingang bedeutet „an”. Als Farbe für die LED-Statusanzeige wird vorzugsweise gelb verwendet. Die Einschaltrate beträgt 1 Sekunde. Die PWM-Frequenz, die Einschaltdauer, das Taktverhältnis und die Abschaltung bei Erreichen eines bestimmten Stromwertes sind frei programmierbar.Typical values for the supply voltage of the valve plug are 12 to 30 V DC. The maximum current is 5 A, when switching off in case of thermal overload or short circuit through the output transistor. A voltage of 0 to 5 V DC at the control input means "off", and a voltage of 7 to 30 V DC at the control input means "on". The color for the LED status indicator is preferably yellow. The switch-on rate is 1 second. The PWM frequency, the duty cycle, the duty cycle and the shutdown when reaching a certain current value are freely programmable.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Identifikationsmittel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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