用于电子阀岛的模块化命令设备的制作方法

本发明涉及用于电子阀岛的模块化命令设备。

根据本发明，这种模块化命令设备可以用于任何类型的电子阀岛(electrovalveisland)，例如具有电磁致动器的电子阀岛，或者具有螺线管、磁性、压电、热或其它类型的致动器的电子阀岛。已知的是，电子阀岛包括底座单元，在该底座单元上铺设有多个电子阀，并且用于电子阀本身的电源和命令的调节致动器功能的电子电路与该底座单元相关联。这些电子电源和命令电路构成用于岛的模块化命令设备的一部分。

一般而言，模块化命令设备包括作为与用户的接口操作并接收来自用户的命令信号的输入模块；以及连接到输入模块的将命令信号转发到其所控制的电子阀的至少一个阀命令模块。

在本文档中，术语“模块”被用来识别一般在电路板上获得的电连接的接口和电子电路的组装。模块还可以为上述电路板提供支撑单元。在任何情况下，输入模块通常都位于岛的预定部分中并且在整个电子阀岛中存在单个输入模块。另一方面，阀命令模块分布在岛的整个内部。还能够将配备有阀命令模块但不配备有输入模块的一个或多个次要岛互锁到配备有输入模块的主岛。因此，上述命令设备的模块性允许其依赖于用户的需要来创建用于命令不同电子阀岛的多种配置。更详细地说，输入模块配备有至少一个输入连接器，该输入连接器被设计成通过连接线缆连接到用户的命令单元。然后，这个输入模块被设计成与被设计成相继互连的多个阀命令模块中的第一阀命令模块互连。输入模块和阀命令模块之间以及两个相继的阀命令模块之间的互连通过两个公/母连接器之间的耦接来实现。将输入模块互连到命令单元的连接线缆可以是串行的，诸如以太网线缆，或者它也可以是并行或多核的。

第一类型的模块化命令设备10是已知的，其被配置为以并行发送的信号进行操作，其包括并行输入模块11和并行阀命令模块12。具体地，参考图1，并行输入模块11配备有用多条通信线路将输入连接器连接到输出连接器的并行型通信总线。在这种情况下，总线的每条通信线路专用于引导(pilot)预定电子阀。类似地，每个阀命令模块12包括并行通信总线，所述每个阀命令模块12从所述并行通信总线提取指定用于其所控制的电子阀的命令信号。它允许其余的命令信号传递到下一个阀命令模块12，直到总线的所有通信线路都连接到相应的电子阀。

第一类型的模块化命令设备10不需要使用复杂的电子电路和/或使用微处理器，也不需要复杂的自动命令信号寻址过程。事实上，并行总线的每条通信线路都被设计为连接到具体的电子阀。而且，由于这些设备不处理命令信号，因此所述信号从一个模块到下一个模块的传送速度非常快。然而，第一类型的模块化设备10会受到不便的影响，这在于它们没有配备有诊断系统的事实；阀命令模块12实际上不包括例如被配置为用于检测和发送诊断数据的微处理器。然而，电子阀的数量受到可用的通信线路的数量的限制。最后，与次要岛的互连证明是非常复杂和困难的。

第二类型的模块化命令设备20也是已知的，其被配置为以串行发送的信号进行操作，其包括串行输入模块21和串行阀命令模块22。具体地，参考图2，输入模块21具有电子处理和控制单元23(例如微处理器)，其基于标准协议(例如：以太网、ethercat、can、rs485)通过标准串行总线24接收命令信号，并基于不同的预定串行传输协议通过串行通信总线25将接收到的命令信号作为输出进行发送。这个串行通信总线25可以包括用于电子阀的命令信号的串行传输的通信线路26以及用于发送诊断数据或用于运输电力或用于使各种模块的电路接地的一条或多条次要通信线路27。每个阀命令模块22包括通过与输入模块21的串行通信总线对应的串行通信总线连接到模块的输入端和输出端的电子处理单元28；这个电子处理单元28接收串行发送的命令信号，并将它们变换成用于相应电子阀的命令信号或者依赖于它们去往(address)的地方而使它们可用作输出。

因此，第二类型的模块化命令设备20允许用少量通信线路管理若干电子阀。此外，串行通信总线也可以用于类似上面所列出的辅助服务。然而，第二类型的模块化命令设备20肯定比第一类型的模块化命令设备10昂贵，因为每个模块包含复杂的电路而不是简单的旁路线路。而且，命令信号的串行传输显然比并行传输慢。

现今已知的电子阀岛因其在设计或购买阶段所选择的特定类型的模块化命令设备而异。特定类型的模块化命令设备的选择受命令信号的串行或并行的传输类型的影响；这个选择是有约束力的(binding)，并且不能轻易改变。例如，为了改变命令信号从并行到串行或反过来的传输，有必要改变输入模块以及与之互锁的所有阀命令模块。另一方面，也能够将传输类型修改为串行传输。

本发明的目的是消除上述不便，具体而言是创建用于电子阀岛的模块化命令设备，该模块化命令设备是通用的并且能够适于用户可用的命令信号的不同选项。

本发明的这个目的和其它目的是通过制作如权利要求1所说明的用于电子阀岛的模块化命令设备来实现的。

用于电子阀岛的模块化命令设备的进一步特点是从属权利要求的目的。

根据本发明的用于电子阀岛的模块化命令设备的特点和优点证明从以下参考随附示意图以非限制性示例给出的描述中是更加明显的，所述随附示意图中：

图1是根据现有技术的第一类型的模块化命令设备的示意性框图；

图2是根据现有技术的第二类型的模块化命令设备的示意性框图；

图3是根据本发明的模块化命令设备的第一实施例的示意性框图；

图4是根据本发明的模块化命令设备的第二实施例的示意性框图；

图5是根据本发明的模块化命令设备的第三实施例的示意性框图；

图6是根据本发明的模块化命令设备的第四实施例的示意性框图；

图7是根据本发明的模块化命令设备的第五实施例的示意性框图。

参考附图，示出了用于电子阀岛的模块化命令设备，其统统用数字30表示。

这种模块化命令设备30包括从并行类型的输入模块40和串行类型的输入模块50之间选择的输入模块40、50。输入模块40、50包括用以至少接收一个用户的命令信号的至少一个输入连接器41、51，以及用以发送至少接收到的命令信号的至少一个输出连接器42、52。详细地说，输入模块40、50被指定用连接线缆连接到生成命令信号的命令单元(未示出)，例如个人计算机。

如果使用并行类型的输入模块，那么连接线缆可以或者是并行的或者是多极的。并行输入模块40配备有用多条通信线路将输入连接器41连接到输出连接器42的并行类型的通信总线43。并行类型的通信总线43的每条通信线路优选地专用于引导预定义的电子阀。

例如，在串行类型的输入模块的情况下，连接线缆可以是符合标准串行传输协议(诸如以太网)的串行的。串行输入模块50具有电子处理和控制单元53(例如微处理器)，其基于标准协议(例如：以太网、ethercat、can、rs485)通过标准串行总线54接收命令信号，并将其作为输出基于不同的预定串行传输协议通过串行通信总线55发送。这个串行通信总线55可以包括用于电子阀的命令信号的串行传输的通信线路56并且，如果必要，那么还可以包括一条或多条辅助通信线路57，用于发送诊断数据或用于运输电力或用于使各个模块的电路接地。

模块化命令设备30包括用于控制多个电子阀的至少一个阀命令模块60，其包括准备直接或间接地连接到输入模块40、50的输出连接器42、52的至少一个输入连接器61、62、63。输入模块40、50与阀命令模块60之间的互连通过相应连接器之间的公/母耦接是直接的，或者通过在相应连接器之间使用适配器或线缆是间接的。

根据本发明，至少一个阀命令模块60包括并行类型的通信总线64和串行类型的通信总线65，被设计成发送至少从输入模块40、50接收到的命令信号。

具体地，阀命令模块60的串行通信总线65可以与输入模块50的串行通信总线55相对应地包括用于电子阀的命令信号的串行传输的通信线路71，并且，如果必要，那么还可以包括一条或多条辅助通信线路72，用于发送诊断数据或用于运输电力或用于使各个模块的电路接地。

阀命令模块60有利地还包括电子处理和控制单元66(诸如微处理器)，其连接到并行通信总线64和串行通信总线65，并且被配置为从通信总线64、65提取用于由至少一个阀命令模块60控制的电子阀的命令信号并将对应的阀命令信号发送到上述电子阀。

详细地说，电子处理和控制单元66充当用于来自并行通信总线64的命令信号的无源设备或旁路单元；在这种情况下，阀命令信号与接收到的命令信号相对应。否则，电子处理和控制单元66详细说明来自串行通信总线65的命令信号，并以已知的方式生成对应的阀命令信号。

有利地，电子处理和控制单元66被配置为通过已知的识别处理或握手来自动识别用于命令信号的传输的类型。

而且，电子处理和控制单元66优选地具有至少一个阀命令模块60，其被配置为检测来自电子阀70的诊断数据，并且在串行通信总线65的至少一条通信线路上(例如在辅助通信线路72上)以串行传输发送这个诊断数据。

在这种情况下，如果输入模块是并行类型40，那么输入模块40的输入连接器41中的至少一个优选地指定要连接到串行通信总线65中指定用于发送诊断数据的至少一条通信线路；例如，在图7所示的实施例中，输入连接器41的触点之一连接到阀命令模块60的串行通信总线的通信线路72。

优选地，输入连接器61有利地连接到并行通信总线64，并且还连接到串行通信总线65。

可替代地，设置两个输入连接器62、63，其中第一输入连接器62连接到并行通信总线64，并且第二输入连接器63连接到串行通信总线65。

阀命令模块60还包括至少一个输出连接器67、68、69，其被设计成直接或间接地连接到另一个阀命令模块60的对应输入连接器61、62、63。两个阀命令模块60之间的互连通过连接器之间的公/母耦接是直接的，或者通过在相应连接器之间使用适配器或线缆是间接的。

优选地，输出连接器67有利地既连接到并行通信总线64，又连接到串行通信总线65。

可替代地，设置两个输出连接器68和69，其中第一输出连接器68连接到并行通信总线64，并且第二输出连接器69连接到串行通信总线65。

以这种方式，能够串行地连接多个阀命令模块60。实际上，在本发明的一个实施例中，模块化命令设备30包括被设计成彼此之间串行连接的多个阀命令模块60，并且输入模块40、50被设计成连接到上述多个阀命令模块60中的第一阀命令模块60。在这种情况下，每个阀命令模块60的电子处理和控制单元66连接到并行通信总线64和串行通信总线65，并且被配置为分拣出接收到的命令信号中仅指定用于其所控制的电子阀70的命令信号，而其余的命令信号被转发到下一个阀命令模块60。

具体地，在命令信号的并行传输的情况下，电子处理和控制单元66仅连接到并行总线64中的指定用于其所控制的电子阀的命令信号的传输的通信线路。并行总线64的其余通信线路直接连接到输出连接器67、68。

在命令信号的串行传输的情况下，电子处理和控制单元66被配置为将不去往其所控制的电子阀的命令信号在串行总线65上转发到下一个命令模块。

图3-7示出了本发明的五个可能的实施例，其中模块化命令设备30处于组装配置，其中输入模块40、50连接到彼此串行连接的多个阀命令模块60中的第一阀命令模块60。

从已经做出的描述中，本发明的模块化命令设备目标的特点是清楚的，以相同的方式，相对的优点也是清楚的。

实际上，既包含串行通信总线又包含并行通信总线的阀命令模块被证明适合于与任何类型的输入模块一起使用，因此无差别地适于从用户的命令单元发送的命令信号的类型，其可以或者是串行的或者是并行的。

因此，能够减少要生产或购买的阀命令模块的类型，这又需要模块生产者和部件购买者的仓库中的较少的空间。此外，根据本发明的模块化命令设备使得能够依赖于个体机器的需求或最终客户的技术规格改变或更新输入模块，而不必替换阀命令模块。

最后，因为所有阀命令模块都设置有电子处理和控制单元，所以即使在命令信号被并行发送的情况下，也能够使用先进的管理和/或诊断工具。

实际上，如果输入模块是并行的，那么保留输入模块的输入连接器的一个或多个触点以接收来自专用于发送诊断数据的线路的信号就足够了，并且以这种方式克服了属于第一种类别的模块化命令设备的限制之一。

最后要清楚的是，以这种方式构思的设备容易进行若干改变和变化，这些都在本发明中被覆盖。而且，所有的细节都可以被技术上等同的元素取代。在实践中，所使用的材料以及尺寸可以根据技术需要而定。