EP0624832A2 - Electronic control system for modular structured valve station - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an electronic control device for a modular valve station, which has a fluid distributor arrangement equipped with electrically controllable valves, the valves being controlled via at least one control module, with input and / or output modules and with a central electronic control unit to which the individual Modules for control and / or for data communication are connected.
- Control devices of this type have been marketed by the applicant for a long time under the name “valve islands” or “installation islands”, with essentially a one-piece or multi-piece plate-like fluid distributor being equipped with multi-way valves.
- a modular valve station also have input / output modules for receiving sensor signals or for controlling further external devices.
- the central control unit controls the various modules via a bus line system.
- Such an electronic control device or valve station is also known, for example, from DE-GM 92 11 109.
- each module has an address decoder which compares a fixed address of the respective module with the address currently appearing on the address bus.
- a controlling microprocessor of the central control unit can only access this module if it is identical.
- the addresses are usually set using switches or fixed wiring. When compiling such a known valve station, the addresses must therefore be set for each module and brought into line with the programming of the central control unit. This is very time-consuming and cumbersome, in particular when the valve station is expanded by additional modules, for example when additional sensors are installed, additional external devices are to be controlled or additional additional valves are to be actuated.
- control unit is connected to the modules via a bus line system, that each module has a programmable address decoder and that means are provided for sequential configuration of the modules and for the automatic assignment of individual addresses for the individual modules.
- the device according to the invention allows a highly flexible, automatic address assignment without any manual settings being required.
- the automatic address assignment remains effective even if the valve station is expanded by additional modules, and the electronic control unit automatically assigns additional addresses.
- the address decoders have, in particular, read / write memories for storing the assigned addresses.
- the currently valid address can be read into this from the central control unit.
- active means are provided in a configuration phase for sequential switching of the access to the individual address decoders by the control unit, an address or an address mask being stored in the respective address decoder during the access.
- the individual address decoders are successively provided with addresses, or existing addresses are overwritten with new addresses.
- the addresses to be stored are fed to the address decoders via an address bus. Programming is therefore carried out without the use of data lines, since the data are transferred via the address lines.
- the configuration phase is expediently designed as an initialization phase.
- Means are provided for querying and identifying the respective module during the access phase, with corresponding individual module identification data being able to be transmitted to the control unit via a data bus. This takes place before the address assignment a system configuration recognition which is also carried out automatically.
- the transmitted module identification data are linked in the control unit with the address assigned to the corresponding module.
- the configuration phase itself is triggered by write access to an address reserved for it.
- An address decoder can be assigned to each valve in the valve station, but it is also possible for several valves to be assigned to an address decoder which is provided with an address mask and a corresponding number of addresses.
- control outputs of the address decoders are connected to electronic switches which control these input and / or output signals and which can be designed, for example, as buffers or flip-flops.
- the central control unit can advantageously also be designed as a fieldbus station and work in a network with other fieldbus stations or also autonomously.
- An expedient, easily assembled and expandable mechanical arrangement consists in that a variable number of modules can be attached to the central control unit, preferably in a row arrangement consisting of at least one row. As a result, any further modules can be added to such a row, an address being automatically assigned in the next configuration or initialization phase.
- a central electronic control unit 10 is designed as a fieldbus station in a manner known from the prior art mentioned at the beginning and is connected to a usually two-wire fieldbus 11.
- Several such control units 10 or valve stations can be connected to this fieldbus 11, which is indicated by a dashed continuation of the fieldbus 11.
- a central computer 12 connected to the fieldbus 11 can control the individual control units 10 as a master station, or this central computer 12 merely transfers the control program to the control unit 10, which can then autonomously control the valve station.
- a display and / or control device can then also be connected to an interface 13 of the control unit 10.
- Another possibility is that if there are several valve terminals connected via the fieldbus 11, a control unit 10 works as a master unit, to which the other control units are subordinate.
- valve module 14-16 three input and / or output modules 14-16 are arranged in a row arrangement on one side, which modules are not shown in detail, for example Are screwed together.
- two valve modules 17, 18 are connected to the control unit 10 in a row arrangement, each of which carries four valves 19-22 and 23-26, respectively.
- a valve module consists, in a manner known per se and not shown in detail, of a fluid distributor for a pneumatic or hydraulic medium, which has feed and ventilation channels running inside.
- the four valves 19-22 and 23-26 are mounted on this fluid distributor, which communicate with the channels of the fluid distributor via branch channels. Connection means provided on the valves allow the connection of pressure medium lines, which lead to working means which can be actuated by pressure medium and which are also not shown.
- Each valve 19-26 has an electrically actuable valve drive.
- the control unit 10 has as a central program-controlled device a microprocessor 27 which is connected via a bus line system 28 to programmable address decoders 29-33 in the modules 14-18.
- these address decoders 29-31 control the passage of input or output signals to input or output connections 34-36.
- these address decoders 32, 33 control the individual valves 19-26.
- the bus line connections are automatically established by appropriate plug devices, for example by boards running transversely through the modules, which are formed at their ends as plugs or couplings.
- plug devices for example by boards running transversely through the modules, which are formed at their ends as plugs or couplings.
- the valve modules 17, 18 the fluidic connections between the individual fluid distributors are simultaneously established.
- valve modules are assembled, which only contain the valves, the valve controls and the address decoder.
- Another possibility is to assign a larger number of valves to a single address decoder or, for example, to assign a separate address decoder to each valve. In the former case, for example, a single address decoder could control all valves.
- control unit 10 is designed as an independent control unit and not with a field bus or the like. connected.
- the valve station internal bus line system 28 consists of a data bus 37 containing eight data lines BD 0 - BD 7, an address bus 38 containing fifteen address lines A0 - A14, control lines 39, 40 (RDNOUT and WRNOUT) and a so-called daisy chain connection 41 (DCI / DCO ). All of these lines are connected to the address decoder 32.
- the structure of such an address decoder corresponds in principle to the known, non-programmable address decodes, with the exception that an internal read / write memory (not shown) is additionally provided here, into which addresses can be read in via the address bus 37.
- this address decoder 32 contains individual module identification data which can be applied to the data bus 37 via corresponding lines 43. This can be, for example, a permanently connected data word.
- the output line 42 is connected to an enable input G of a decoder 44, for which, for example, the commercially available component HC 239 can be used.
- This decoder 44 is connected to the address bus 38 via two address lines 45.
- Control outputs of this decoder 44 control four D flip-flops 46-49, which perform a switch function in control lines 50-53, which connect the data bus 37 to electrical valve drives of the valves 19-22.
- the number of D flip-flops 46-49, the control lines 50-53 and the address lines 45 naturally depends on the number of valves to be controlled.
- the mode of operation of the entire self-configuring system is described below.
- the operating system of the microprocessor 27 starts with a configuration or initialization phase.
- the line DCI of the daisy chain connection 41 is in the first module, for example in the valve module 17, if this is connected as the first module in the daisy chain connection 41, connected to the system reset of the microprocessor 27.
- the microprocessor 27 now generates a read access and at least one write access.
- the address decoder 32 has eight configuration outputs 43 with "open-drain" properties.
- the microprocessor now reads the identifier of the address decoder 32 or the valve module 17 via the lines 43 and the data bus 37.
- the microprocessor 27 assigns an address and an address mask to this identifier and transfers them via the address bus 38 to the internal memory of the address decoder 32.
- the module address to be programmed is changed from the address bus 38 into the memory of the address decoder which acts as an address register 32 adopted.
- an address mask is transmitted to the address decoder 32 via the address bus 38.
- This address mask determines the number of bytes that can be accessed in read mode as well as in write mode, starting from the base address. This specifies an active address area.
- the termination criterion for the initialization is fulfilled when all data lines are supplied with a 1 signal.
- a read access to a reserved address now switches to work mode. With write access to the reserved address, everyone can simultaneously Address decoder 29-33 can be switched back to the initialization mode.
- all address decoders 29-33 work according to their previous programming during the initialization phase, that is, they can be addressed via the address range assigned to them.
- the software switchover between the initialization and working mode is carried out solely by the address (38), RDN (39) and WRN lines (40), which means that no special data or control lines are required for this. If an address corresponding to an assigned address in one of the address decoders is present on the address bus 38, this address decoder responds and generates logically linked output signals with the read signal (RDN) and / or write signal (WRN).
- the decoder 44 is then enabled, which, depending on the address supplied via the address lines 45, enables one of its four outputs and responds with the corresponding output signal to one of the four D flip-flops 46-49 via the clock input.
- the signal present via the data bus 37 is transmitted to the output of the respective D flip-flop 46-49, and the corresponding valve 19-22 is activated.
- FIG. 3 shows the circuit of an output module, for example that of the output module 14, as an exemplary embodiment. Identical and identically acting components are provided with the same reference symbols and are not described again.
- the output line 42 is connected to the clock input of a single D flip-flop 54, the output of which is connected via an output amplifier 55 to the output connection 34, which can be designed, for example, as a socket or plug coupling.
- the mode of operation also largely corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. 2. If the address decoder 29 is addressed by the address assigned to it, the control signal on the data bus 37 is transmitted via its output line 42 through the D flip-flop 54 to the output connection 34 in order to control an external unit connected to it, for example an external hydraulic valve, an actuator, a motor or the like.
- the circuit of the module shown in FIG. 3 can also be used to control valves 19-26 of the valve station if these are individually provided with address decoders.
- FIG. 4 shows an input module as an exemplary embodiment shown, for example the input module 15.
- identical or identically acting components are provided with the same reference numerals and are not described again.
- This input module 15 is used to supply external signals to the microprocessor 27, for example sensor signals, limit switch signals or the like.
- the external signal passes via the input connection 35 into a buffer 56, for which the commercially available component HC 244 can be used, for example. If the address decoder 30 is addressed, the signal is transmitted from the buffer 56 to the data bus 37 and from there to the microprocessor 27 by means of a signal on the output line 42.
- an analog / digital converter must also be connected upstream, the digital data word formed being transferable to the data bus 37 via a buffer arrangement and a plurality of data lines. A plurality of buffers or a buffer arrangement with a plurality of lines are then controlled in parallel by the output line 42.
- analog output signals could of course also be used in the arrangement according to FIG. 3 by means of a digital / analog converter are formed, to which a plurality of data lines of the data bus 37 are fed on the input side.
- combined input / output modules can also be implemented, as shown in FIG. 3 and controls input lines as shown in FIG. 4. This can be implemented via a correspondingly large address area of the address decoder.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinrichtung für eine modulartig aufgebaute Ventilstation, die eine mit elektrisch steuerbaren Ventilen bestückte Fluidverteileranordnung aufweist, wobei die Ventile über wenigstens ein Steuermodul gesteuert werden, mit Eingangs- und/oder Ausgangsmoduln und mit einer zentralen elektronischen Steuereinheit, an die die einzelnen Moduln zur Steuerung und/oder zur Datenkommunikation angeschlossen sind.The invention relates to an electronic control device for a modular valve station, which has a fluid distributor arrangement equipped with electrically controllable valves, the valves being controlled via at least one control module, with input and / or output modules and with a central electronic control unit to which the individual Modules for control and / or for data communication are connected.
Steuereinrichtungen dieser Art werden von der Anmelderin schon seit längerem unter der Bezeichnung "Ventilinseln" oder "Installationsinseln" vertrieben, wobei im wesentlichen ein ein- oder mehrstückiger plattenähnlicher Fluidverteiler mit Mehrwegeventilen bestückt ist. Darüber hinaus kann eine solche modulartig aufgebaute Ventilstation auch noch Eingangs-/Ausgangsmoduln zum Empfang von Sensorsignalen oder zur Steuerung weiterer externer Einrichtungen aufweisen. Die zentrale Steuereinheit steuert dabei über ein Busleitungssystem die verschiedenen Moduln. Eine derartige elektronische Steuereinrichtung bzw. Ventilstation ist beispielsweise auch aus der DE-GM 92 11 109 bekannt.Control devices of this type have been marketed by the applicant for a long time under the name "valve islands" or "installation islands", with essentially a one-piece or multi-piece plate-like fluid distributor being equipped with multi-way valves. In addition, such a modular valve station also have input / output modules for receiving sensor signals or for controlling further external devices. The central control unit controls the various modules via a bus line system. Such an electronic control device or valve station is also known, for example, from DE-GM 92 11 109.
In bekannter Weise besitzt bei derartigen Einrichtungen jedes Modul einen Adreßdecoder, der eine fest eingestellte Adresse des jeweiligen Moduls mit der aktuell auf dem Adreßbus erscheinenden Adresse vergleicht. Nur bei Gleichheit kann ein steuernder Mikroprozessor der zentralen Steuereinheit auf dieses Modul zugreifen. Die Adressen werden dabei üblicherweise über Schalter oder über eine feste Verdrahtung festgelegt. Bei der Zusammenstellung einer derartigen bekannten Ventilstation müssen daher für jedes Modul die Adressen eingestellt und mit der Programmierung der zentralen Steuereinheit in Einklang gebracht werden. Dies ist sehr zeitaufwendig und umständlich, insbesondere bei einer Erweiterung der Ventilstation um weitere Moduln, beispielsweise wenn weitere Sensoren installiert, weitere externe Einrichtungen gesteuert oder weitere zusätzliche Ventile betätigt werden sollen.In a known manner, in such devices each module has an address decoder which compares a fixed address of the respective module with the address currently appearing on the address bus. A controlling microprocessor of the central control unit can only access this module if it is identical. The addresses are usually set using switches or fixed wiring. When compiling such a known valve station, the addresses must therefore be set for each module and brought into line with the programming of the central control unit. This is very time-consuming and cumbersome, in particular when the valve station is expanded by additional modules, for example when additional sensors are installed, additional external devices are to be controlled or additional additional valves are to be actuated.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Adressierung von Moduln einer Ventilstation zu vereinfachen.It is therefore an object of the present invention to simplify the addressing of modules in a valve station.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinheit mit den Moduln über eine Busleitungssystem verbunden ist, daß jedes Modul einen programmierbaren Adreßdecoder aufweist und daß Mittel zur sequentiellen Konfigurierung der Moduln und zur automatischen Zuweisung von individuellen Adressen für die einzelnen Moduln vorgesehen sind.This object is achieved in that the control unit is connected to the modules via a bus line system, that each module has a programmable address decoder and that means are provided for sequential configuration of the modules and for the automatic assignment of individual addresses for the individual modules.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine hochflexible, automatische Adreßzuweisung, ohne daß irgend welche manuellen Einstellungen erforderlich wären. Die automatische Adreßzuweisung bleibt auch bei einer nachträglichen Erweiterung der Ventilstation um zusätzliche Moduln wirksam, und die elektronische Steuereinheit vergibt automatisch zusätzliche Adressen.The device according to the invention allows a highly flexible, automatic address assignment without any manual settings being required. The automatic address assignment remains effective even if the valve station is expanded by additional modules, and the electronic control unit automatically assigns additional addresses.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Steuereinrichtung möglich.Advantageous further developments and improvements of the control device specified in
Die Adreßdecoder weisen zur Speicherung der zugewiesenen Adressen insbesondere Schreib-/Lesespeicher auf. In diese kann jeweils von der zentralen Steuereinheit her die jeweils aktuell gültige Adresse eingelesen werden.The address decoders have, in particular, read / write memories for storing the assigned addresses. The currently valid address can be read into this from the central control unit.
In vorteilhafter Weise sind in einer Konfigurierungsphase aktive Mittel zur sequentiellen Weiterschaltung des Zugriffs auf die einzelnen Adreßdecoder durch die Steuereinheit vorgesehen, wobei während des Zugriffs eine Adresse oder eine Adreßmaske in den jeweiligen Adreßdecoder eingespeichert wird. Hierdurch werden die einzelnen Adreßdecoder nacheinander mit Adressen versehen, bzw. vorhandene Adressen werden mit neuen Adressen überschrieben. Die einzuspeichernden Adressen werden dabei über einen Adreßbus den Adreßdecodern zugeführt. Die Programmierung erfolgt daher ohne Verwendung von Datenleitungen, da die Daten über die Adreßleitungen transferiert werden.Advantageously, active means are provided in a configuration phase for sequential switching of the access to the individual address decoders by the control unit, an address or an address mask being stored in the respective address decoder during the access. As a result, the individual address decoders are successively provided with addresses, or existing addresses are overwritten with new addresses. The addresses to be stored are fed to the address decoders via an address bus. Programming is therefore carried out without the use of data lines, since the data are transferred via the address lines.
Die Konfigurierungsphase ist zweckmäßigerweise als Initialisierungsphase ausgebildet. Dabei sind Mittel zur Abfrage und Identifizierung des jeweiligen Moduls während der Zugriffsphase vorgesehen, wobei entsprechende individuelle Modul-Kennungsdaten über einen Datenbus der Steuereinheit übermittelbar sind. Somit erfolgt vor der Adreßzuweisung eine ebenfalls automatisch durchgeführte System-Konfigurationserkennung. Die übermittelten Modul-Kennungsdaten werden in der Steuereinheit mit der dem entsprechenden Modul zugewiesenen Adresse verknüpft.The configuration phase is expediently designed as an initialization phase. Means are provided for querying and identifying the respective module during the access phase, with corresponding individual module identification data being able to be transmitted to the control unit via a data bus. This takes place before the address assignment a system configuration recognition which is also carried out automatically. The transmitted module identification data are linked in the control unit with the address assigned to the corresponding module.
Weiterhin sind in vorteilhafter Weise Mittel zur automatischen Umschaltung auf eine Arbeitsphase nach Durchführung der Konfigurationsphase vorgesehen. Die Konfigurierungsphase selbst wird durch einen Schreibzugriff auf eine dafür reservierte Adresse ausgelöst.Furthermore, means for automatically switching to a work phase after the configuration phase has been carried out are advantageously provided. The configuration phase itself is triggered by write access to an address reserved for it.
In der Ventilstation kann jedem Ventil ein Adreßdecoder zugewiesen werden, es ist jedoch ebenfalls möglich, daß mehrere Ventile einem Adreßdecoder zugeordnet sind, der mit einer Adreßmaske und einer entsprechenden Zahl von Adressen beaufschlagt ist.An address decoder can be assigned to each valve in the valve station, but it is also possible for several valves to be assigned to an address decoder which is provided with an address mask and a corresponding number of addresses.
Zur Steuerung des Durchgangs von Eingangs- und/oder Ausgangssignalen in den jeweiligen Moduln sind Steuerausgänge der Adreßdecoder mit diese Eingangs- und/oder Ausgangssignale steuernden elektronischen Schaltern verbunden, die beispielsweise als Buffer oder Flipflops ausgebildet sein können.To control the passage of input and / or output signals in the respective modules, control outputs of the address decoders are connected to electronic switches which control these input and / or output signals and which can be designed, for example, as buffers or flip-flops.
Die zentrale Steuereinheit kann in vorteilhafter Weise auch als Feldbusstation ausgebildet sein und in einem Verbund mit anderen Feldbusstationen oder auch autark arbeiten.The central control unit can advantageously also be designed as a fieldbus station and work in a network with other fieldbus stations or also autonomously.
Eine zweckmäßige, leicht montierbare und erweiterbare mechanische Anordnung besteht darin, daß eine variable Anzahl von Moduln an die zentrale Steuereinheit anbringbar ist, vorzugsweise in einer aus wenigstens einer Reihe bestehenden Reihenanordnung. Hierdurch können beliebige weitere Moduln an eine solche Reihe angefügt werden, wobei automatisch in der nächsten Konfigurations- bzw. Initialisierungsphase eine Adresse zugeteilt wird.An expedient, easily assembled and expandable mechanical arrangement consists in that a variable number of modules can be attached to the central control unit, preferably in a row arrangement consisting of at least one row. As a result, any further modules can be added to such a row, an address being automatically assigned in the next configuration or initialization phase.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Gesamtansicht einer Ventilstation mit Ventilmoduln sowie Eingangs- und Ausgangsmoduln,
- Fig. 2
- ein Schaltbild eines Ventilmoduls,
- Fig. 3
- ein Schaltbild eines Ausgangsmoduls und
- Fig. 4
- ein Schaltbild eines Eingangsmoduls.
- Fig. 1
- a schematic overall view of a valve station with valve modules and input and output modules,
- Fig. 2
- a circuit diagram of a valve module,
- Fig. 3
- a circuit diagram of an output module and
- Fig. 4
- a circuit diagram of an input module.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Ventilstation ist eine zentrale elektronische Steuereinheit 10 in aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannter Weise als Feldbusstation ausgebildet und an einen üblicherweise zwei-adrigen Feldbus 11 angeschlossen. Mehrere solcher Steuereinheiten 10 bzw. Ventilstationen können an diesen Feldbus 11 angeschlossen sein, was durch eine gestrichelte Fortführung des Feldbusses 11 angedeutet ist. Dabei kann ein an den Feldbus 11 angeschlossener Zentralcomputer 12 die einzelnen Steuereinheiten 10 als Masterstation steuern, oder aber dieser Zentralcomputer 12 überträgt lediglich das Steuerprogramm auf die Steuereinheit 10, und diese kann dann danach autark die Ventilstation steuern. In diesem Falle kann dann auch an eine Schnittstelle 13 der Steuereinheit 10 ein Anzeige- und/oder Bediengerät angeschlossen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß bei mehreren, über den Feldbus 11 verbundenen Ventilinseln eine Steuereinheit 10 als Mastereinheit arbeitet, der die übrigen Steuereinheiten untergeordnet sind.In the exemplary embodiment of a valve station shown in FIG. 1, a central
An diese Steuereinheit 10 sind in einer Reihenanordnung auf einer Seite drei Eingangs- und/oder Ausgangsmoduln 14-16 angeordnet, die beispielsweise in nicht näher dargestellter Weise miteinander verschraubt sind. Auf der gegenüberliegenden Seite sind an der Steuereinheit 10 zwei Ventilmoduln 17, 18 in einer Reihenanordnung angeschlossen, die jeweils vier Ventile 19-22 bzw. 23-26 tragen. Ein derartiges Ventilmodul besteht in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise aus einem Fluidverteiler für ein Pneumatik- oder Hydraulikmedium, der im Innern verlaufende Speise- und Entlüftungskanäle aufweist. Auf diesem Fluidverteiler sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die vier Ventile 19-22 bzw. 23-26 montiert, die über Zweigkanäle mit den Kanälen des Fluidverteilers kommunizieren. An den Ventilen vorgesehene Anschlußmittel erlauben das Anschließen von Druckmittelleitungen, die zu druckmittelbetätigbaren Arbeitseinrichtungen führen, die ebenfalls nicht dargestellt sind. Jedes Ventil 19-26 weist einen elektrisch betätigbaren Ventilantrieb auf.At this
Die Steuereinheit 10 besitzt als zentrale programmgesteuerte Einrichtung einen Mikroprozessor 27, der über ein Busleitungssystem 28 mit programmierbaren Adreßdecodern 29-33 in den Moduln 14-18 verbunden ist. Bei den Eingangs- und/oder Ausgangsmoduln 14-16 steuern diese Adreßdecoder 29-31 den Durchgang von Eingangs- bzw. Ausgangssignalen zu Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüssen 34-36. Bei den Ventilmoduln 17, 18 steuern diese Adreßdecoder 32, 33 die einzelnen Ventile 19-26.The
Beim Zusammenstecken der einzelnen Moduln 14-18 werden automatisch durch entsprechende Steckvorrichtungen die Busleitungsverbindungen hergestellt, beispielsweise durch quer durch die Moduln verlaufende Platinen, die an ihren Enden als Stecker bzw. Kupplungen ausgebildet sind. Bei den Ventilmoduln 17, 18 werden gleichzeitig die fluidischen Verbindungen zwischen den einzelnen Fluidverteilern hergestellt.When the individual modules 14-18 are plugged together, the bus line connections are automatically established by appropriate plug devices, for example by boards running transversely through the modules, which are formed at their ends as plugs or couplings. With the
In Abweichung vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann selbstverständlich auch prinzipiell ein einzelner durchgehender Fluidverteiler vorgesehen sein, auf dem Ventilmoduln zusammen montiert werden, die lediglich die Ventile, die Ventilsteuerungen und die Adreßdecoder beinhalten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine größere Zahl von Ventilen einem einzelnen Adreßdecoder zuzuweisen, oder aber auch beispielsweise jedem Ventil einen eigenen Adreßdecoder zuzuordnen. Im erstgenannten Fall könnte beispielsweise ein einziger Adreßdecoder alle Ventile steuern.In deviation from the exemplary embodiment shown, it is of course also possible in principle to provide a single, continuous fluid distributor on which valve modules are assembled, which only contain the valves, the valve controls and the address decoder. Another possibility is to assign a larger number of valves to a single address decoder or, for example, to assign a separate address decoder to each valve. In the former case, for example, a single address decoder could control all valves.
Die gesamte Ventilinsel kann selbstverständlich auch völlig autark arbeiten, das heißt, die Steuereinheit 10 ist als unabhängige Steuereinheit ausgebildet und nicht mit einem Feldbus od.dgl. verbunden.The entire valve terminal can of course also work completely independently, that is, the
In Fig. 2 ist als Ausführungsbeispiel das Ventilmodul 17 bezüglich seiner elektronischen Schaltung dargestellt. Das ventilstationinterne Busleitungssystem 28 besteht aus einem acht Datenleitungen BD 0 - BD 7 enthaltenden Datenbus 37, einem fünfzehn Adreßleitungen A0 - A14 enthaltenden Adreßbus 38, Steuerleitungen 39, 40 (RDNOUT und WRNOUT) und einer sogenannten Daisy-Chain-Verbindung 41 (DCI/DCO). Alle diese Leitungen sind mit dem Adreßdecoder 32 verbunden. Der Aufbau eines solchen Adreßdecoders entspricht prinzipiell den bekannten, nicht programmierbaren Adreßdecoden mit der Ausnahme, daß hier zusätzlich ein interner Schreib-/Lesespeicher (nicht dargestellt) vorgesehen ist, in den Adressen über den Adreßbus 37 eingelesen werden können. Weiterhin ist ein ebenfalls nicht dargestellter Komparator vorgesehen, der die gespeicherte Adresse mit der jeweils am Adreßbus 37 anliegenden Adresse im Arbeitsbetrieb vergleicht und bei einer Übereinstimmung der Adressen ein Steuersignal auf eine Ausgangsleitung 42 gibt. Weiterhin enthält dieser Adreßdecoder 32 individuelle Modul-Kennungsdaten, die über entsprechende Leitungen 43 an den Datenbus 37 anlegbar sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein festbeschaltetes Datenwort handeln.2 shows the
Die Ausgangsleitung 42 ist mit einem Freigabeeingang G eines Decoders 44 verbunden, für den beispielsweise das handelsübliche Bauteil HC 239 verwendbar ist. Dieser Decoder 44 ist über zwei Adreßleitungen 45 mit dem Adreßbus 38 verbunden. Steuerausgänge dieses Decoders 44 steuern vier D-Flipflops 46-49, die eine Schalterfunktion in Steuerleitungen 50-53 ausüben, die den Datenbus 37 mit elektrischen Ventilantrieben der Ventile 19-22 verbinden. Die Zahl der D-Flipflops 46-49, der Steuerleitungen 50-53 und der Adreßleitungen 45 hängt selbstverständlich von der Zahl der zu steuernden Ventile ab.The
Die Wirkungsweise des gesamten selbstkonfigurierenden Systems wird im folgenden beschrieben. Nach dem Einschalten der Betriebsspannung startet das Betriebssystem des Mikroprozessors 27 mit einer Konfigurierungs- bzw. Initialisierungsphase. Die Leitung DCI der Daisy-Chain-Verbindung 41 wird beim ersten Modul, also beispielsweise beim Ventilmodul 17, wenn dieses als erstes Modul in der Daisy-Chain-Verbindung 41 geschaltet ist, an den Systemreset des Mikroprozessors 27 angeschlossen. Dabei wird diese Leitung für kurze Zeit auf Null gesetzt. Bei DCI = 0 wird auch die DCO-Leitung dieses Moduls auf Null gesetzt. Dies führt wiederum zu DCI = 0 beim nächsten Modul usw. Dadurch werden alle angeschlossenen Module in den Grundzustand versetzt. Nach Ablauf der Reset-Zeit nimmt die Leitung DCI des ersten Moduls, also des Ventilmoduls 17, den Zustand 1 an. Alle anderen DCO- und DCI-Leitungen behalten ihren Zustand 0. Nur bei dieser Signalkombination (DCI = 1 und DCO = 0) kann auf das betreffende Modul während der Initialisierungsphase zugegriffen werden.The mode of operation of the entire self-configuring system is described below. After the operating voltage has been switched on, the operating system of the
Der Mikroprozessor 27 generiert nun einen Lesezugriff und wenigstens einen Schreibzugriff. Der Adreßdecoder 32 besitzt acht Konfigurations-Ausgänge 43 mit "open-drain"-Eigenschaften. Der Mikroprozessor liest nun die Kennung des Adreßdecoders 32 bzw. des Ventilmoduls 17 über die Leitungen 43 und den Datenbus 37 aus. Hierbei erkennt er, um welche Art von Modul es sich handelt, also beispielsweise ob es sich um ein Modul handelt, das zur Steuerung einer einzigen Steuerleitung lediglich eine Adresse benötigt, oder das zur Steuerung mehrerer Ausgangsleitungen mehrere Adressen benötigt. Nun ordnet der Mikroprozessor 27 in zwei Schreibzugriffen dieser Kennung eine Adresse und eine Adreßmaske zu und transferiert diese über den Adreßbus 38 zum interen Speicher des Adreßdecoders 32. Mit WRN = 0 wird die zu programmierende Moduladresse vom Adreßbus 38 in den als Adreßregister fungierenden Speicher des Adreßdecoders 32 übernommen. Beim Ventilmodul 17 wird eine Adreßmaske über den Adreßbus 38 in den Adreßdecoder 32 übertragen. Diese Adreßmaske bestimmt die Anzahl von Bytes, auf die im Betriebsmodus, ausgehend von der Basisadresse, sowohl lesend als auch schreibend zugegriffen werden kann. Hierdurch wird ein aktiver Adreßbereich vorgegeben. Nach diesem zweiten Schreibzugriff ist die Initialisierung dieses Moduls 17 abgeschlossen, und die DCO-Leitung wechselt zu einem 1-Signal. Damit ist die Bedingung DCI = 1 und DCO = 0 beim nächsten Modul erfüllt, und dieses kann initialisiert werden. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis alle Moduln identifiziert und mit einer Adresse versehen sind. Die Initialisierung ist dann beendet. Das Abbruchkriterium für die Initialisierung ist erfüllt, wenn alle Datenleitungen mit einem 1-Signal beaufschlagt sind. Nun erfolgt durch einen Lesezugriff auf eine reservierte Adresse eine Umschaltung in den Arbeitsmodus. Durch einen Schreibzugriff auf die reservierte Adresse können gleichzeitig alle Adreßdecoder 29-33 in den Initialisierungsmodus zurückgeschaltet werden.The
Im Arbeitsmodus arbeiten alle Adreßdecoder 29-33 entsprechend ihrer vorherigen Programmierung während der Initialisierungsphase, das heißt, sie können über den ihnen zugewiesenen Adreßbereich angesprochen werden. Die softwaremäßige Umschaltung zwischen dem Initialisierungs- und Arbeitsmodus erfolgt allein durch die Adreß- (38), RDN- (39) und WRN-Leitungen (40), das heißt, es sind hierfür keine speziellen Daten- oder Steuerleitungen erforderlich. Liegt auf dem Adreßbus 38 eine einer zugewiesenen Adresse in einem der Adreßdecoder entsprechende Adresse vor, so spricht dieser Adreßdecoder an und generiert mit dem Lesesignal (RDN) und/oder Schreibsignal (WRN) logisch verknüpfte Ausgangssignale.In the working mode, all address decoders 29-33 work according to their previous programming during the initialization phase, that is, they can be addressed via the address range assigned to them. The software switchover between the initialization and working mode is carried out solely by the address (38), RDN (39) and WRN lines (40), which means that no special data or control lines are required for this. If an address corresponding to an assigned address in one of the address decoders is present on the
Im Falle des Adreßdecoders 32 wird dann der Decodierer 44 freigeschaltet, der in Abhängigkeit von der über die Adreßleitungen 45 zugeführte Adresse einen seiner vier Ausgänge freischaltet und mit dem entsprechenden Ausgangssignal einen der vier D-Flipflops 46-49 über den Takteingang anspricht. Hierdurch wird das über den Datenbus 37 anliegende Signal auf den Ausgang des jeweiligen D-Flipflops 46-49 übertragen, und das entsprechende Ventil 19-22 wird angesteuert.In the case of the
In Fig. 3 ist als Ausführungsbeispiel die Schaltung eines Ausgangsmoduls dargestellt, beispielsweise die des Ausgangsmoduls 14. Gleiche und gleich wirkende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Die Ausgangsleitung 42 ist mit dem Takteingang eines einzigen D-Flipflops 54 verbunden, dessen Ausgang über einen Ausgangsverstärker 55 mit dem Ausgangsanschluß 34 verbunden ist, der beispielsweise als Steckdose oder Steckkupplung ausgebildet sein kann. Die Wirkungsweise entspricht ebenfalls weitgehend dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Wenn der Adreßdecoder 29 durch die ihm zugewiesene Adresse angesprochen wird, so wird über seine Ausgangsleitung 42 das am Datenbus 37 anliegende Steuersignal durch das D-Flipflop 54 auf den Ausgangsanschluß 34 übertragen, um eine damit verbundene externe Einheit zu steuern, beispielsweise ein externes Hydraulikventil, ein Stellglied, einen Motor od.dgl.3 shows the circuit of an output module, for example that of the
Die Schaltung des in Fig. 3 dargestellten Moduls kann auch zur Steuerung von Ventilen 19-26 der Ventilstation verwendet werden, wenn diese individuell mit Adreßdecodern versehen sind.The circuit of the module shown in FIG. 3 can also be used to control valves 19-26 of the valve station if these are individually provided with address decoders.
In Fig. 4 ist als Ausführungsbeispiel ein Eingangsmodul dargestellt, beispielsweise das Eingangsmodul 15. Auch hier sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben.4 shows an input module as an exemplary embodiment shown, for example the
Dieses Eingangsmodul 15 dient zur Zuführung von externen Signalen zum Mikroprozessor 27, beispielsweise von Sensorsignalen, Endschaltersignalen od. dgl. Das externe Signal gelangt über den Eingangsanschluß 35 in ein Buffer 56, für das beispielsweise das handelsübliche Bauteil HC 244 verwendbar ist. Wird der Adreßdecoder 30 angesprochen, so wird mittels eines Signals auf der Ausgangsleitung 42 das Signal vom Buffer 56 auf den Datenbus 37 und von dort auf den Mikroprozessor 27 übertragen.This
Liegt das Eingangssignal als analoges Signal vor, so muß noch ein Analog/Digital-Wandler vorgeschaltet sein, wobei das gebildete digitale Datenwort über eine Buffer-Anordnung und mehrere Datenleitungen auf den Datenbus 37 übertragbar ist. Durch die Ausgangsleitung 42 werden dann mehrere Buffer oder eine Buffer-Anordnung mit mehreren Leitungen parallelgesteuert. Entsprechend könnten selbstverständlich auch bei der Anordnung gemäß Fig. 3 analoge Ausgangssignale durch einen Digital/Analog-Wandler gebildet werden, dem eingangsseitig mehrere Datenleitungen des Datenbusses 37 zugeführt sind. Selbstverständlich sind auch kombinierte Eingangs-/Ausgangs-Moduln realisierbar, gemäß Fig. 3 als auch Eingangsleitungen gemäß Fig. 4 steuert. Dies kann über einen entsprechend großen Adreßbereich des Adreßdecoders realisiert werden.If the input signal is present as an analog signal, an analog / digital converter must also be connected upstream, the digital data word formed being transferable to the
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