DE102021120239B4 - Distributor for cylinder control with preprocessing logic - Google Patents
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Abstract
Es wird ein intelligenter Verteiler 1 zur automatischen Einbindung mehrerer Zylinder 2 in ein Automatisierungssystem bereitgestellt, mit mehreren Anschluss-Ports APn, APn+1, die zur Energie- und Signalübertragung zum Anschluss von Sensoren 5 und/oder Aktoren 6 ausgebildet sind. Der Verteiler 1 weist weiter einen Energieanschluss 10 zur Stromaufnahme, eine Schnittstelle 11 zur Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung 20, sowie ein Anzeigeelement 20 je Anschluss-Port APn, APn+1 auf, wobei in den Verteiler 1 eine vorverarbeitende Logik 15 integriert ist und der Verteiler 1 einen Modus aufweist, der initial bei Anschluss eines Gerätes 5, 6 aktiviert wird, der Modus die Aktorik 6 und Sensorik 5 eines Zylinders 2 durch die Anbindung der jeweiligen Anschlussleitung an den Verteiler 1 automatisch bestimmt, plausibilisiert und einander zuordnet. Weiter wird über die Logik 15 das Aussenden und Empfangen spezifischer Hilfsströme über die Anschluss-Ports APn, APn+1 veranlasst und weiter werden diese Hilfsströme über die Logik 15 im Verteiler 1 ausgewertet. Dabei ist die Logik 15 derart ausgebildet, dass der Verteiler 1 durch entsprechende Kombinatorik einen Steuerventiltyp und/oder einen Zylindertyp ermitteln und einem entsprechenden Anschluss-Port APn, APn+1 automatisch zugordnet. Weiter kann die Logik 15 des Verteilers 1 über ein Soll-Ist-Vergleich und/oder über eine Zeitspanne eine Diagnose anstoßen und entsprechende Fehlercodes direkt am Verteiler 1 über ein Anzeigeelement 30 am jeweiligen Anschluss-Port APn, APn+1 anzeigt und an eine übergeordnete Steuerung 20 übermittelt, wobei die Logik 15 des Verteilers zudem automatisch erkennt, welche Ansteuerung zu welcher Endlage des Zylinders 2 führt.An intelligent distributor 1 is provided for the automatic integration of several cylinders 2 into an automation system, with several connection ports APn, APn+1, which are designed for energy and signal transmission for connecting sensors 5 and/or actuators 6. The distributor 1 also has a power connection 10 for power consumption, an interface 11 for communication with a higher-level controller 20, and a display element 20 for each connection port APn, APn+1, wherein a pre-processing logic 15 is integrated into the distributor 1 and the distributor 1 has a mode that is initially activated when a device 5, 6 is connected, the mode automatically determines, checks the plausibility of and assigns the actuators 6 and sensors 5 of a cylinder 2 by connecting the respective connection line to the distributor 1. Furthermore, the logic 15 initiates the sending and receiving of specific auxiliary currents via the connection ports APn, APn+1 and these auxiliary currents are further evaluated via the logic 15 in the distributor 1. The logic 15 is designed in such a way that the distributor 1 can determine a control valve type and/or a cylinder type using appropriate combinatorics and automatically assign it to a corresponding connection port APn, APn+1. Furthermore, the logic 15 of the distributor 1 can initiate a diagnosis via a target-actual comparison and/or over a period of time and display corresponding error codes directly on the distributor 1 via a display element 30 on the respective connection port APn, APn+1 and transmit them to a higher-level controller 20, whereby the logic 15 of the distributor also automatically recognizes which control leads to which end position of the cylinder 2.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verteiler-Modul zur automatischen Einbindung mehrerer Zylinder in ein Automatisierungssystem nach Anspruch 1.The invention relates to a distributor module for the automatic integration of several cylinders into an automation system according to
Zur Steuerung von Automatisierungsprozessen werden in der Automatisierungsindustrie Feldgeräte, d.h. die Aktorik und/oder die Sensorik eines Prozesses häufig nicht einzeln an eine zentrale Steuereinheit, sondern gebündelt über einen Vorverteiler an die Steuerung angeschlossen. Damit wird der Verdrahtungsaufwand geringgehalten. Der Verteiler liefert Energie und bündelt alle ein- und ausgehende Signale. Die Steuerung nimmt dabei vorwiegend Steuer- und Sicherheitsprozesse war. Aufgrund der Vielzahl an einer Steuerung angeschlossener Geräte ist die Komplexität und der Programmieraufwand häufig sehr hoch. Ein Prozess besteht immer aus mehreren einzelnen Prozessschritten und wird durch die Reihenfolge und die zeitliche Abfolge dieser Schritte zueinander definiert.To control automation processes in the automation industry, field devices, i.e. the actuators and/or sensors of a process, are often not connected individually to a central control unit, but bundled to the controller via a pre-distribution board. This keeps the wiring effort to a minimum. The distributor supplies energy and bundles all incoming and outgoing signals. The controller mainly handles control and safety processes. Due to the large number of devices connected to a controller, the complexity and programming effort is often very high. A process always consists of several individual process steps and is defined by the order and chronological sequence of these steps in relation to one another.
Heutige Sensoren und/oder Aktoren überwachen einen Prozessschritt nicht nur binär, sondern erfassen kontinuierlich Daten. Mit einer entsprechenden Aufbereitung lassen sich durch Analyse und Zusammenführung der Daten zusätzliche Information über den Prozess gewinnen, die in Diagnose-Information umgewandelt werden kann und Aufschluss über den einzelnen Prozessschritt und/oder die Systemgesundheit eines Prozesses liefert.Today's sensors and/or actuators do not just monitor a process step in binary form, but also record data continuously. With appropriate processing, additional information about the process can be obtained by analyzing and combining the data, which can be converted into diagnostic information and provides information about the individual process step and/or the system health of a process.
Allerdings findet diese Art der Information noch viel zu selten den Weg in eine übergeordnete Steuerungs-Instanz.However, this type of information still far too rarely finds its way into a higher-level control authority.
Aus der
Ferner ist aus der
Aus der
Aus der
Ein dezentraler Verteiler, welcher gezielt nach dem Prinzip „Plug & Play“, anschließen und loslegen, automatisch von den angeschlossenen Feldgeräten Daten erfasst, diese Daten verknüpft und zur Analyse der Systemgesundheit des Prozesses in Diagnose-Information umwandelt, ist nicht bekannt.A decentralized distributor that uses the “plug & play” principle to automatically collect data from the connected field devices, link this data and convert it into diagnostic information for analyzing the system health of the process is not known.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu beseitigen und ein weniger aufwendiges und zugleich anwenderfreundliches Verteiler-Modul zur Zylinder-Analyse und -Ansteuerung bereitzustellen.
Mit dem Verteiler wird die Komplexität der Datenzuordnung- und/oder Aufbereitung in einer zentralen Steuerung vermindert, indem der Verteiler relevante Daten bündelt, Steuersignale automatisch über eine vorverarbeitende Intelligenz zuordnet und die analysierten, vorverarbeiteten Daten an eine übergeordnete Steuerungs-Instanz übermittelt.An object of the invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages and to provide a less complex and at the same time user-friendly distributor module for cylinder analysis and control.
The distributor reduces the complexity of data assignment and/or processing in a central control system by bundling relevant data, automatically assigning control signals via pre-processing intelligence and transmitting the analyzed, pre-processed data to a higher-level control instance.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by the features specified in
Es wird ein intelligenter Verteiler zur automatischen Einbindung und Erfassung mehrerer Zylinder in ein Automatisierungssystem bereitgestellt, mit mehreren Anschluss-Ports, die zur Energie- und Signalübertragung zum Anschluss von Sensoren und/oder Aktoren ausgebildet sind.An intelligent distributor is provided for the automatic integration and detection of several cylinders in an automation system, with several connection ports designed for energy and signal transmission for connecting sensors and/or actuators.
Weiter weist der Verteiler einen Energieanschluss zur Stromaufnahme, eine Schnittstelle zur Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung, sowie ein Anzeigeelement je Anschluss-Port auf.The distributor also has a power connection for power consumption, an interface for communication with a higher-level control system, and a display element for each connection port.
Weiter ist in den Verteiler eine vorverarbeitende Logik integriert und der Verteiler weist einen Modus auf, der initial bei Anschluss eines Feldgerätes aktiviert wird. Furthermore, a pre-processing logic is integrated into the distributor and the distributor has a mode that is initially activated when a field device is connected.
Besonders vorteilhaft ist, dass für die erfindungsgemäße Funktion die Feldgeräte nicht speziell als IO-Link-Geräte ausgeführt sein müssen, da die Initialisierung nicht über IO-Link erfolgt. Erfindungsgemäß können daher auch Feldgeräte ohne IO-Link-Funktionalität eingesetzt werden.It is particularly advantageous that the field devices do not have to be specifically designed as IO-Link devices for the function according to the invention, since initialization does not take place via IO-Link. According to the invention, field devices without IO-Link functionality can therefore also be used.
Sofern der Modus durch Anschluss eines Feldgerätes aktiviert ist, bestimmt der Modus durch Hilfsströme automatisch die Aktorik und Sensorik eines Zylinders, plausibilisiert diese und ordnet diese den Prozessschritten zu.If the mode is activated by connecting a field device, the mode automatically determines the actuators and sensors of a cylinder using auxiliary currents, checks their plausibility and assigns them to the process steps.
Weiter wird über die Logik in einem ersten Schritt das Aussenden und Empfangen spezifischer Hilfsströme über die Anschluss-Ports veranlasst. Hierbei ist vorgesehen, dass diese Hilfsströme in einem zweiten Schritt über die Logik im Verteiler ausgewertet werden.In a first step, the logic initiates the sending and receiving of specific auxiliary currents via the connection ports. It is intended that these auxiliary currents are evaluated in a second step via the logic in the distributor.
Die Logik ist hierbei derart ausgebildet, dass der Verteiler durch entsprechende Kombinatorik einen Steuerventiltyp und/oder einen Zylindertyp eindeutig ermittelt, und einem entsprechenden Anschluss-Port automatisch zuordnet. Als Steuerventiltyp ist ein 3/2-Wegeventil oder 5/3-Wegeventil und die Unterscheidung von Beiden gemeint. Weiter ist als Zylindertyp die Wirkweise und die Unterscheidung zwischen bidirektional angetrieben oder federrückstellend gemeint.The logic is designed in such a way that the distributor uses appropriate combinations to clearly determine a control valve type and/or a cylinder type and automatically assigns it to a corresponding connection port. The control valve type refers to a 3/2-way valve or 5/3-way valve and the distinction between the two. The cylinder type also refers to the mode of operation and the distinction between bidirectionally driven or spring-returning.
Weiter kann die Logik des Verteilers über ein Soll-Ist-Vergleich und/oder über eine Zeitspanne eine Diagnose anstoßen und entsprechende Fehlercodes direkt am Verteiler über ein Anzeigeelement am jeweiligen Anschluss-Port anzeigen und an eine übergeordnete Steuerung übermitteln, wobei die Logik des Verteilers zudem automatisch erkennt, welche Ansteuerung zu welcher Endlage des Zylinders führt.Furthermore, the logic of the distributor can initiate a diagnosis via a target-actual comparison and/or over a period of time and display corresponding error codes directly on the distributor via a display element on the respective connection port and transmit them to a higher-level control system, whereby the logic of the distributor also automatically recognizes which control leads to which end position of the cylinder.
Die Lösung besteht aus einem dezentralen Verteiler-Modul, an das die Aktorik und die Sensorik eines zylindergesteuerten Automatisierungsprozesses angeschlossen wird. Dabei ist der Verteiler für die Ansteuerung und für die Überwachung von einem oder von mehreren unabhängig voneinander wirkenden Zylindern eines Prozesses geeignet.The solution consists of a decentralized distributor module to which the actuators and sensors of a cylinder-controlled automation process are connected. The distributor is suitable for controlling and monitoring one or more independently operating cylinders of a process.
An den Verteiler können sowohl Pneumatik- als auch Hydraulikzylinder oder eine Kombination von beiden Energieformen angeschlossen werden. In besonders vorteilhafter Weise können Zylinder beider Energieformen auch parallel an einem Verteiler angeschlossen sein und über diesen zusammen betrieben werden.Both pneumatic and hydraulic cylinders or a combination of both energy forms can be connected to the distributor. In a particularly advantageous manner, cylinders of both energy forms can also be connected in parallel to a distributor and operated together via this.
Im Verteiler werden an den Eingängen eingehende Daten und Signale gesammelt, gebündelt und den Ausgängen entsprechend zugeordnet. Die Kommunikation zu einer höheren Instanz erfolgt direkt mit nur einer Verbindungsleitung.In the distributor, incoming data and signals are collected at the inputs, bundled and assigned to the outputs accordingly. Communication to a higher instance takes place directly with just one connection line.
Zudem ist es vorgesehen, dass der Verteiler aufgrund seiner Dichtigkeit in die Prozessumgebung in unmittelbarer Nähe zum Prozess platziert werden kann. Dies führt zu kurzen Anschlussleitungen zum Verteiler. Insbesondere wenn mehrere Zylinder angeschlossen werden, verringert sich der Verkabelungsaufwand zur zentralen Steuerung und reduziert die dort sonst benötigte Anzahl an IO-Module.In addition, it is intended that the distributor can be placed in the immediate vicinity of the process due to its tightness in the process environment. This results in short connection lines to the distributor. In particular, if several cylinders are connected, the cabling effort to the central control is reduced and the number of IO modules that would otherwise be required there is reduced.
Insgesamt können mit dieser Lösung kleinere Kabelschächte verwendet werden. Die Verkabelung reduziert sich auf das Anstecken der Aktorik und/oder der Sensorik des Prozesses in einen Anschluss-Port des Verteilers. Dabei ist eine Programmierung der Schnittstelle nicht nötig, da die angeschlossenen Komponenten automatisch erkannt und miteinander verknüpft werden. Der hier sonst übliche Programmieraufwand von Schnittstellen entfällt mit dem erfindungsgemäßen Verteiler-Modul komplett.Overall, smaller cable ducts can be used with this solution. The cabling is reduced to plugging the actuators and/or sensors of the process into a connection port of the distributor. Programming the interface is not necessary, as the connected components are automatically recognized and linked together. The usual programming effort for interfaces is completely eliminated with the distributor module according to the invention.
In vorteilhafter Weise kann der Verteiler anhand des Betriebsstromes, den das sensorische Element aufnimmt, erkennen, ob ein sensorisches Element angeschlossen ist.Advantageously, the distributor can detect whether a sensory element is connected based on the operating current consumed by the sensory element.
Weiter kann der Verteiler anhand eines Prüfstroms erkennen, ob ein entsprechendes Ventil angeschlossen ist. Der Prüfstrom ist dabei jedoch sehr viel kleiner, als dass das Ventil geschaltet werden könnte. Weiter kann über diese Hilfsströme erkannt werden, welche Ventile und/oder welches sensorische Element zur automatischen Zuordnung angesteuert und ausgelesen werden kann. Weiter kann über diese Hilfsströme im Normalbetrieb erkannt werden, ob das sensorische Element oder das Ventil vom Verteiler getrennt wurde. Damit sind Fehlerfälle, wie z.B. Beschädigungen durch Kabelbruch, ein Wackelkontakt oder eine absichtliche Trennung, etc. erfassbar. In diesem Fall kann der Verteiler eine Fehlermeldung zu einer an die zentrale Steuerung angebundenen übergeordneten Steuerungs-Instanz übermitteln. Durch die genaue Angabe des Fehlers, bspw. „Kabelbruch an Zylinder xx“, „Sensor yy“, „Ventil zz“, kann der Defekt genau eingegrenzt werden. Der Fehler ist dadurch schnell ersichtlich und kann schnell behoben werden.The distributor can also use a test current to detect whether a corresponding valve is connected. However, the test current is much smaller than the valve could be switched. These auxiliary currents can also be used to detect which valves and/or which sensory element can be controlled and read out for automatic assignment. These auxiliary currents can also be used to detect during normal operation whether the sensory element or valve has been disconnected from the distributor. This makes it possible to detect errors such as damage caused by a broken cable, a loose connection or an intentional disconnection, etc. In this case, the distributor can transmit an error message to a higher-level control instance connected to the central control system. By specifying the exact error, e.g. "cable break on cylinder xx", "sensor yy", "valve zz", the defect can be precisely identified. The error can therefore be quickly identified and rectified.
Weiter kann der Verteiler Steuersignale automatisch den Endlagen eines Zylinders zuordnen. Durch Betätigen eines Steuerventils erkennt der Verteiler automatisch, welche Ansteuerung zu welcher Endlage führt.The distributor can also automatically assign control signals to the end positions of a cylinder. By operating a control valve, the distributor automatically recognizes which control leads to which end position.
In besonders vorteilhafter Weise erkennt der Verteiler automatisch den angeschlossenen Steuerventiltyp und/oder Zylindertyp und kann so eine eindeutige Zuordnung vornehmen. Als Steuerventiltyp ist ein 3/2-Wegeventil oder 5/3-Wegeventil und die Unterscheidung von Beiden gemeint. Weiter ist als Zylindertyp die Wirkweise und die Unterscheidung zwischen bidirektional angetrieben oder federrückstellend gemeint. Dabei erkennt der Verteiler je nach Steuerventil-Typ auch Kombinationen aus beiden Ausgängen.In a particularly advantageous way, the distributor automatically recognizes the connected control valve type and/or cylinder type and can thus make a clear assignment. The control valve type means a 3/2-way valve or 5/3-way valve and the distinction between the two. The cylinder type also means the mode of operation and the distinction between bidirectionally driven or spring-returning. Depending on the control valve type, the distributor also recognizes combinations of both outputs.
Weiter kann durch die so ermittelten Zuordnungen die Zylinderart als auch die Ansteuerungsweise erfasst werden. Die sich im System des Automatisierungsprozesses befindlichen Zylinder als auch die Ventile zur Ansteuerung der Zylinder werden eindeutig und automatisch durch das Steuermodul erfasst und auf die Komponenten zugewiesen. Durch die so ermittelten Zuordnungen muss die zentrale Steuerung dem Steuermodul nur mitteilen, in welcher Lage sich der Zylinder befinden soll, bspw. ob sich der Zylinder in der ersten Endlage oder in der zweiten Endlage befinden soll.Furthermore, the cylinder type and the control method can be recorded using the assignments determined in this way. The cylinders in the car's system The cylinders in the automation process and the valves for controlling the cylinders are clearly and automatically recorded by the control module and assigned to the components. Using the assignments determined in this way, the central control only needs to tell the control module in which position the cylinder should be, e.g. whether the cylinder should be in the first end position or the second end position.
Weiter kann in den vorgenannten Modis die Zeit ermittelt werden, welche der entsprechende Zylinder von der ersten in die zweite Endlage und zurück benötigt.Furthermore, in the aforementioned modes, the time required for the corresponding cylinder to move from the first to the second end position and back can be determined.
Ebenso kann bei einer Änderung der gewünschten Endlage über das Steuermodul die Zeitspanne erfasst werden, bis die Änderung erreicht ist. Start der Zeitmessung ist das Schalten eines Steuerventils. Stopp der Zeitmessung ist, wenn die gewünschte Endlage erreicht ist. Die gewünschte Endlage teilt die zentrale Steuerung dem Verteiler z.B. über den PDout mit. Der Verteiler schaltet entsprechend die Steuerventile. In einem Erkennungsmodus wird die Zeitspanne von Schalten eines Steuerventils bis zum Erreichen einer voreingestellten Endlage ermittelt. Hierzu gibt es zwei Möglichkeiten.Likewise, if the desired end position is changed, the control module can record the time until the change is reached. The time measurement starts when a control valve is switched. The time measurement stops when the desired end position is reached. The central control communicates the desired end position to the distributor, e.g. via the PDout. The distributor switches the control valves accordingly. In a detection mode, the time period from switching a control valve to reaching a preset end position is determined. There are two ways to do this.
Autosetup: der Verteiler steuert selbstständig alles an, was geschlossen ist und erkennt, welche Endlage mit welchem Steuerventil erreicht werden kann. Bei diesen Bewegungen werden ebenfalls Referenzzeiten aufgenommen und einzelnen Prozessschritten zugeordnet.Autosetup: the distributor automatically controls everything that is closed and recognizes which end position can be reached with which control valve. Reference times are also recorded for these movements and assigned to individual process steps.
PLC-Teach: ähnlich zu Autosetup A, mit dem Unterschied, dass das Steuersignal nicht vom Verteiler, sondern vom der zentralen Steuerung selbst ausgelöst wird und über den Verteiler durchgeschleift wird. Insbesondere bei komplexen Anlagen, bei denen mehrere Aktoren ineinandergreifen ist dieses Teach-Verfahren vorteilhaft. Zudem kann es im Produktionsbetreib, und somit unter Normallast ausgeführt werden. Weicht die Zeitspanne von der im Erkennungsmodus ermittelten Zeitspanne mehr als eine einstellbare Toleranz ab, dann kann auf bestimmte Fehler, bspw. der Verlust von Hilfsenergie (Druckluft, Hydraulikdruck), Blockage, fehlende Last, Verschleiß, etc., geschlossen werden. Diese Fehlermeldungen werden an die zentrale Steuerung weitergegeben.PLC-Teach: similar to Autosetup A, with the difference that the control signal is not triggered by the distributor, but by the central control itself and is looped through the distributor. This teaching method is particularly advantageous for complex systems in which several actuators interact with one another. It can also be carried out during production and therefore under normal load. If the time period deviates from the time period determined in detection mode by more than an adjustable tolerance, then certain errors can be inferred, e.g. loss of auxiliary energy (compressed air, hydraulic pressure), blockage, lack of load, wear, etc. These error messages are passed on to the central control.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using embodiments with reference to the drawings.
Es zeigen schematisch:
-
1 ein erfindungsgemäßer Verteiler in zwei Ansichten; -
2 ein direkt an eine zentrale Steuerung angeschlossener Zylinder; -
3 ein schematischer Aufbau zur Einbindung mehrere Zylinder in ein Automatisierungssystem mittels einem erfindungsgemäßen Verteiler.
-
1 a distributor according to the invention in two views; -
2 a cylinder directly connected to a central control system; -
3 a schematic structure for integrating several cylinders into an automation system by means of a distributor according to the invention.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, like reference numerals designate like or comparable components.
Die Erfindung betrifft ein dezentrales Verteilermodul 1 zur Ansteuerung, und damit zur Betätigung und zur Überwachung von Zylindern 2. Die Zylinder 2 können sowohl Pneumatik- wie auch Hydraulikzylinder sein, oder eine Kombination von beiden.The invention relates to a
Ein Zylinder 2, dessen Funktion überwacht wird, hat typischerweise an beiden Enden ein sensorisches Element 5, bspw. einen Zylinderschalter, der das Erreichen einer Endlage des Zylinderkolbens anzeigt.A
Zur Betätigung des Zylinders 2 wird i.d.R. ein Steuerventil geschalten, durch welches ein druckübertragendes Medium, bspw. Druckluft oder Hydrauliköl strömt.To actuate
Der Verteiler 1 kann Zylinder 2 über Pilotventile 6 ansteuern und die sensorisch erfasste Zylinderstellung eines jeden Zylinders 2 auslesen. In den Verteiler 1 finden Informationen über Soll- und Ist-Zuständen zusammen, so dass Abweichungen und Diagnosedaten, bspw. Druckluftverlust, Abnutzung und Verschleiß, fehlende Last, etc. ermittelt und im Verteiler 1 mittels einer vorerarbeitenden Logik 15 ausgewertet werden können.The
Vorteilhafterweise kann der Verteiler 1 nicht nur einen, sondern gleich mehrere Zylinder 2 unabhängig voneinander ansteuern und überwachen. Das Verteilermodul 1 stellt pro Zylinder 2 zwei Eingänge für die sensorische Erfassung und zwei Ausgänge zur Betätigung eines Steuerventils 6 zur Verfügung.Advantageously, the
Der Verteiler 1 stellt die Energieversorgung und die Kommunikation der über den Verteiler 1 angeschlossenen Geräte 5,6 sicher. Der Verteiler 1 ist an die zentrale Steuerung 20 über eine Kommunikationsschnittstelle mittels einer Direktleitung angebunden und kann auch hierüber mit Energie teilversorgt werden. Zur Betätigung der Steuerventile 6 ist eine gesonderte, zweite Stromversorgung, wie z.B. IO-Link-Master Port B, vorgesehen. Die Kommunikation des Verteilers 1 mit der zentralen Steuerung 20 erfolgt über die Leitung mittels einer Direktverbindung wie bspw. IO-Link oder über ein Bus-System.The
Durch eine getrennte, gesonderte Stromversorgung kann die Aktorik 6 in vorteilhafter Weise z.B. durch Not-Abschaltung der zweiten Stromversorgung in einen definierten, sicheren Zustand wechseln. Zylinderantriebe werden in der Regel so eingebaut, dass bei Stromverlust der Aktorik 6 die Federrückstellung eines Zylinders 2 oder eines Steuerventils 6 den Antrieb in einen definierten Zustand bringt. Die an das Steuermodul d.h. an den Verteiler 1 angebundene Sensorik 5 sowie die Datenanalyse und Diagnostik ist von dieser Not-Abschaltung - stromloser Zustand - nicht betroffen. Daher kann die Diagnose der angebundenen Sensorik 5 in dieser Situation weiter betrieben werden. Somit können auch im sicheren, stromlosen Zustand entsprechende Fehlerzustände detektieren und unbeschränkt an die zentrale Steuerung 20 übermittelt werden.By means of a separate, dedicated power supply, the
Weitere Vorteile der Erfindung sind:Further advantages of the invention are:
a. Funktions- und Verkabelungserkennunga. Function and wiring detection
Der Verteiler 1 erkennt die an den Verteiler 1 angeschlossene Aktorik 6 und Sensorik 5 mittels Hilfsströme. Durch die Hilfsströme ist bekannt ob Aktorik 5 oder Sensorik 6 angeschlossen ist. Durch die Bewegung kann der Verteiler 1 eine automatische Zuordnung von zusammenhängenden Signalen vornehmen, z.B. einen Sensor 5 einem entsprechenden Steuerventil 6 zuordnen.The
Beim Anschluss der Aktorik 5 und Sensorik 6 kann durch eine plausibilitätsgeprüfte Zuordnung keine Verwechslung zwischen den beiden Sensor-Eingängen bzw. zwischen den beiden Aktor-Ausgängen vorkommen. Die Zuordnung läuft automatisch im Verteiler 1 ab.When connecting the
Weiter vorteilhaft ist, dass bei der Planung oder Programmierung der zentralen Steuerung nicht mehr zwischen 3/2-Wegeventil und 5/3-Wegeventil unterschieden werden muss, da der Verteiler durch entsprechende Kombinatorik den entsprechenden Steuerventiltyp (3/2-Wegeventil oder 5/3-Wegeventil) automatisch ermitteln und erkennen kann. Der Programmierer muss also nur zwischen der ersten Endlage und der zweiten Endlage unterscheiden und kann die zwischengeschaltete Logik bzw. die Verkabelung außer Acht lassen.Another advantage is that when planning or programming the central control system, it is no longer necessary to distinguish between 3/2-way valves and 5/3-way valves, as the distributor can automatically determine and recognize the corresponding control valve type (3/2-way valve or 5/3-way valve) using appropriate combinations. The programmer therefore only has to distinguish between the first end position and the second end position and can ignore the intermediate logic or wiring.
b. Kabelbrucherkennungb. Cable break detection
Mit der Überwachung von Betriebs- und Hilfsströmen erkennt der Verteiler 1, ob ein Kabel zu den Sensoren 5 und Steuerventilen 6 lose, gebrochen oder aufgetrennt ist. Das ermöglicht eine genaue Diagnose und schnellere Fehlerangabe bzw. trägt zur schnelleren Fehlernachverfolgung und -behebung bei. In Summe kann mithilfe dieser Abfrage die Stillstandszeit der Anlage im Fehlerfall reduziert werden.By monitoring operating and auxiliary currents, the
c. Diagnosec. Diagnosis
Alle erfasste Information sowie die Soll- und Ist-Werte laufen am Verteiler 1 dezentral zusammen. Diese Information ermöglicht es dem Verteiler 1 eine detaillierte Diagnose über den Zustand und die Funktionalität jedes einzelnen Zylinder 2 zu erstellen und weiter, diese spezifische Zylinderinformation in eine übergeordnete Diagnose zu überführen, so dass eine gesamtheitliche Diagnoseinformation über alle an den Verteiler 1 angeschlossenen Feldgeräte über den zu überwachenden Zylindersteuerungsprozess vorliegt. Insbesondere können fehlende Hilfsenergie, bspw. Druckluft oder Hydraulikdruck, Blockage, fehlende Last oder Verschleiß aus einem Wertevergleich diagnostiziert, analysiert und aufbereitet werden.All recorded information as well as the target and actual values are collected decentrally at the
d. geringer Verkabelungs- und Programmieraufwandd. low cabling and programming effort
Der dezentrale Anschluss von Sensorik 5 und Aktorik 6 an den Verteiler 1 führt zu kürzeren Verbindungsleitungen, kleineren Kabelschächten und zu einer geringeren Anzahl an IO-Modulen an der zentralen Steuerung. So können vier Zylinder 2 mit einem Kabel, statt wie bisher mit sechzehn Kabeln verwaltet werden.The decentralized connection of
Durch die automatische Zuordnung über den Verteiler 1 verringert sich der Programmieraufwand im Vergleich zur herkömmlichen Verdrahtung und Programmierung. Mit dem Verteiler 1 wird der Aufbau eines Systems zur Zylinderüberwachung und zur Zylinderansteuerung sehr vereinfacht. Gleichzeitig wird ein weniger aufwändiges Verfahren nach dem Prinzip „Plug & Play“ zur Verfügung gestellt.The automatic assignment via
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Verteiler, VerteilermodulDistributor, distributor module
- 22
- Zylindercylinder
- 55
- Sensor, SensorikSensor, sensor technology
- 66
- Aktor, Aktorik, VentilActuator, actuators, valve
- 1010
- EnergieanschlussEnergy connection
- 1111
- Schnittstelleinterface
- 1515
- vorverarbeitende Logikpreprocessing logic
- 2020
- zentrale, übergeordnete Steuerungcentral, higher-level control
- 3030
- AnzeigeelementDisplay element
- APnAPn
- Anschluss, -Port, IO-Link-Anschlussconnection, port, IO-Link connection
-
APn+1
APn+ 1 - weitere Anschlüsse, -Ports, IO-Link-Anschlüsseadditional connections, ports, IO-Link connections
Claims (1)
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