Электропневматическое управляющее устройство

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Фесто АГ унд Ко.(73) Патентообладатель Фесто АГ унд Ко.(57) 1. Электропневматическое управляющее устройство, содержащее модулеобразный клапанный узел,включающий снабженный клапанами распределитель среды и электрически управляемые приводы клапанов,и центральный электронный управляющий узел, формирующий электрические управляющие сигналы для приводов клапанов, отличающееся тем, что центральный электронный управляющий узел выполнен в виде блока управления, являющегося составной частью модулеобразного клапанного узла. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде модуля, установленного на клапанном узле с возможностью съема. 3. Устройство по пп. 1 или 2, отличающееся тем, что блок управления выполнен программируемым. 4. Устройство по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что клапанный узел снабжен по меньшей мере одним интерфейсом для подключения компьютера. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что интерфейс установлен на блоке управления. 3082 1 6. Устройство по пп. 4 или 5, отличающееся тем, что оно снабжено интерфейсом для подключения индикаторного приспособления и/или приспособления оператора. 7. Устройство по одному из пп. 1-6, отличающееся тем, что блок управления снабжен средствами подключения шины для его соединения по меньшей мере с одним удаленным рабочим приспособлением. 8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что удаленное рабочее приспособление представляет собой дополнительный клапанный узел. 9. Устройство по пп. 7 или 8, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде основного блока управления, через шину соединенного с подчиненными ему удаленными рабочими приспособлениями. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что блок управления по меньшей мере одного удаленного рабочего приспособления, выполненного в виде дополнительного клапанного узла, через шину соединен с основным блоком управления. 11. Устройство по пп. 9 или 10, отличающееся тем, что по меньшей мере одно удаленное рабочее приспособление выполнено в виде дополнительного клапанного узла без блока управления и содержит блок соединения с шиной для подключения к блоку управления другого клапанного узла. 12. Устройство по одному из пп. 1-11, отличающееся тем, что по меньшей мере один клапанный узел содержит средства для передачи электрических управляющих сигналов между его блоком управления или блоком соединения с шиной и приводами клапанов. 13. Устройство по одному из пп. 1-12, отличающееся тем, что по меньшей мере один клапанный узел содержит средства для подключения контрольных приспособлений, соединенные с блоком управления. 14. Устройство по одному из пп. 1-13, отличающееся тем, что блок управления закреплен на основной плите клапанного узла, при этом распределитель среды жестко соединен с основной плитой или образован внутри ее.(56) 1. СН 675752 А 5, МПК 15 13/043, 1990. 2.3042205 1, МПК 05 24/02, 1981 (прототип). Изобретение относится к управлению машинами, в частности к электропневматическому управляющему устройству. Известно электропневматическое управляющее устройство, содержащее клапан и электрически управляемый привод, соединенный с центральным электронным управляющим узлом 1. Наиболее близким к изобретению техническим решением является электропневматическое управляющее устройство, содержащее модулеобразные клапанные узлы, причем каждый клапанный узел содержит снабженный клапанами распределитель среды и электрически управляемые приводы, при этом управляющее устройство далее содержит центральный электронный управляющий узел, формирующий электрические управляющие сигналы для приводов клапанов 2. Недостаток известных электропневматических управляющих устройств заключается в том, что установка центрального электронного управляющего узла является очень сложной и требует многочисленных соединений проводами в соответствующем шкафу. В частности, в таком случае, если речь идет лишь о меньших задачах автоматизации, то необходимые расходы по монтажу являются сравнительно очень высокими. Поэтому до сих пор для управления меньшими единицами или отдельными узлами обычно используют традиционные устройства без клапанных узлов. В основу изобретения положена задача создать электропневматическое управляющее устройство, позволяющее со сравнительно небольшими расходами автоматизировать и установки, и узлы станков меньшего размера, в частности, без необходимости монтажа отдельного шкафа, в котором размещен центральный электронный управляющий узел. Поставленная задача решается в предлагаемом электропневматическом управляющем устройстве, содержащем модулеобразный клапанный узел, включающий снабженный клапанами распределитель среды и электрически управляемые приводы клапанов, и центральный электронный управляющий узел, формирующий электрические управляющие сигналы для приводов клапанов, за счет того, что центральный электронный управляющий узел выполнен в виде блока управления, являющегося составной частью модулеобразного клапанного узла. Благодаря предлагаемому выполнению отпадает необходимость в центральном электронном управляющем узле, установленном отдельно и с большими затратами на монтаж, соединяемом с клапанными узлами. В отличие от таких традиционных устройств в предлагаемом устройстве центральный электронный управляющий узел объединен в компактный блок управления, выполненный в виде модуля, жестко соединенный с клапанным узлом, и таким образом являющийся составной частью клапанного узла. Место монтажа клапанного узла таким образом одновременно является местом монтажа центрального электронного управляющего узла. Понятно, что это приводит к значительному уменьшению затрат на соединения проводами. Блок управления может быть интегрирован в клапанный узел, образуя с ним одно целое, или же блок управления установлен на клапанном узле с возможностью съема. Это позволяет быструю замену в случае неполадки. 2 3082 1 Изобретение предоставляет возможность экономно снабдить компактным клапанным узлом, включающим центральный электронный управляющий узел, и меньшие установки, и узлы станков меньшего размера. Блок управления клапанного узла может быть выполнен программируемым, то есть он может содержать электронную постоянную программу, специально приспособленную на количество используемых клапанов и конкретные задачи управления. Такое выполнение является особенно дешевым. Однако более гибким в эксплуатации является программируемый блок управления, предоставляющий возможность индивидуальной установки управляющей программы согласно конкретным задачам управления. Для создания возможности программирования служит интерфейс, установленный в клапанном узле или же, предпочтительно, на блоке управления, и служащий для подключения компьютера, в частности персонального компьютера. С помощью последнего можно осуществлять программирование, ввод в действие в режиме он-лайн или же документацию списков программ и т.д. Целесообразно предлагаемое управляющее устройство, в частности его блок управления, снабжен также интерфейсом для подключения индикаторного приспособления и/или приспособления оператора, причем предпочтительно данный интерфейс одновременно представляет собой тот интерфейс, который служит для подключения компьютера. По окончании установки управляющего устройства компьютер можно заменить индикаторным приспособлением и/или приспособлением оператора, служащим для управления клапанным узлом. Согласно другой форме выполнения предлагаемого устройства, два или больше клапанных узла могут быть соединены друг с другом посредством шины. При этом блок управления основного клапанного узла снабжен средствами подключения шины для его соединения с остальными клапанными узлами. В данном случае блок управления одного из клапанных узлов может быть выполнен в виде основного управляющего узла, которому подчинены остальные блоки управления. Однако и подчиненные блоки управления в случае необходимости могут работать самостоятельно, например во время обслуживания, переоборудования или ремонта. Вместо этого предлагаемое управляющее устройство может содержать один клапанный узел, снабженный блоком управления, и один или несколько клапанных узлов без блока управления, соединенных с клапанным узлом, снабженным блоком управления, например, посредством шины, причем клапанные узлы, не содержащие блока управления, содержат блок соединения с шиной для подключения к блоку управления другого клапанного узла. И в данном случае имеются основной узел и подчиненные узлы, управляемые от основного узла. Описанное выполнение при компактной конструкции устройства позволяет экономно решить задачи автоматизации. Блок управления основного клапанного узла может быть выполнен в виде основного блока управления,через шину соединенного с подчиненными ему удаленными рабочими приспособлениями. При этом предпочтительно блок управления по меньшей мере одного удаленного рабочего приспособления, выполненного,например, в виде дополнительного клапанного узла, через шину соединенного с основным управляющим узлом. Согласно другой форме выполнения изобретения, по меньшей мере одно удаленное рабочее приспособление выполнено в виде дополнительного клапанного узла без блока управления и содержит блок соединения с шиной для подключения к блоку управления другого клапанного узла. Предпочтительно по меньшей мере один клапанный узел содержит средства для передачи электрических управляющих сигналов между его блоком управления или блоком соединения с шиной и приводами клапанов. Согласно другой предпочтительной форме выполнения изобретения, по меньшей мере один клапанный узел содержит средства для подключения контрольных приспособлений, соединенные с блоком управления. Далее, предпочтительно блок управления закреплен на основной плите клапанного узла, при этом распределитель среды жестко соединен с основной плитой или образован внутри ее. В нижеследующем изобретение подробно описано со ссылкой на приложенный чертеж, на котором представлено фиг. 1- схема предлагаемого управляющего устройства в перспективе, в частности клапанного узла,снабженного блоком управления фиг.2- другая форма выполнения предлагаемого управляющего устройства, согласно которой имеется несколько клапанных узлов, снабженных блоком управления и соединенных друг с другом, при этом блок управления одного клапанного узла служит в качестве основного блока управления, а блоки управления остальных клапанных узлов - подчиненные блоки управления фиг. 3 - дальнейшая форма выполнения предлагаемого управляющего устройства, содержащего несколько клапанных узлов, соединенных друг с другом, причем лишь один из клапанных узлов снабжен блоком управления. Согласно фиг. 1, предлагаемое электропневматическое управляющее устройство 1 содержит модулеобразный клапанный узел 2, содержащий основную плиту 3, внутри которой образован распределитель 4 среды. В распределителе 4 выполнен центральный питающий канал 5 и, согласно данной форме выполнения изобретения, два центральных вентиляционных канала 6, 7. Указанные каналы 5, 6, 7 служат для подачи и/или отвода рабочей среды. Через не показанные на чертеже ответвления они выходят на поверхности 8 3 3082 1 подключения распределителя 4, где последний снабжен клапанами 9, выполненными в виде многоходовых клапанов. Клапаны 9 через упомянутые ответвления сообщены с каналом 5 и вентиляционными каналами 6,7, и они снабжены средствами 10 для подключения трубопроводов 11, предназначенных для подачи рабочей среды к сообщенным с ними рабочим узлам 12, приводимым с помощью рабочей среды. Для сохранения удобочитаемости чертежа на фиг. 1 показан лишь один рабочий узел 12, в качестве примера, представляющее собой рабочий цилиндр. Подача рабочей среды под давлением к узлу 12 управляется путем соответствующего управления клапанами 9, чем обеспечивается и соответствующее управления самым узлом 12. Для переключения клапанов 9 каждый из них снабжен электрически управляемым приводом 13, который,согласно представленной на чертеже форме выполнения изобретения, жестко соединен с соответствующим клапаном 9, в частности закреплен по меньшей мере на одной торцевой стороне его корпуса 14. Таким образом, и приводы 13 клапанов 9 жестко соединены с основной плитой 3. Возможно, конечно, вместо этого или вместе с этим дополнительно закреплять приводы 13 на основной плите 3 с помощью дополнительных крепежных средств. Электрические управляющие сигналы, необходимые для управления приводами 13 клапанов 9, формируются центральным электронным управляющим узлом 15, выполненным в виде блока управления и являющимся составной частью клапанного узла 2. Блок управления 15 представляет собой составную часть или модуль клапанного узла 2 и жестко соединен с клапанным узлом 2. При манипулировании клапанного узла 2, например при его установке в место эксплуатации, блок управления 15 автоматически также включен в процесс манипулирования. Отпадает необходимость в установке отдельных линий для передачи сигналов от удаленного центрального управляющего узла к клапанному узлу, так как центральный управляющий узел 15 практически образует непосредственную составную часть клапанного узла 2. В принципе было бы возможно интегрировать блок управления 15 непосредственно в клапанный узел 2, в частности в основную плиту 3. Однако форма выполнения предлагаемого устройства, показанная на чертеже, причем блок управления 15 с возможностью съема установлен на основной плите 3, является предпочтительной, т.к. в случае необходимости, например при устранении неполадки, его можно беспроблемно снять. Предпочтительно блок управления 15 установлен на той же поверхности 8, как и клапаны 9. Согласно данному примеру выполнения изобретения, клапаны 9 размещены один рядом с другим, причем их продольные оси проходят под прямым углом к направлению образуемого клапанами 9 ряда, а блок управления 15 находится у торцевой стороне ряда клапанов 9. Приводы 13 управляются электрически с помощью управляющих сигналов, формируемых блоком управления 15. Благодаря компактному выполнению устройства при этом пути передачи сигналов являются весьма короткими. Кроме того, благодаря тому, что расположение приводов 13 и блока управления 15 друг относительно друга неизменное, электрические проводы 16, служащие для передачи сигналов и показанные на чертеже штрихпунктирной линией, также, как и каналы 5, 6, 7, могут быть интегрированными в основной плите 3. При этом электрические проводы 16 могут быть частью платы, или же они могут представлять собой отдельные проволоки, которые могут быть интегрированы и один или несколько кабелей. Целесообразно при этом основная плита 3 выполнена с соответствующей полостью для размещения в ней электрических проводов 16. Электрические проводы 16 могут быть подключены к блоку управления 15 и приводам 13 посредством штепсельного соединения, которое может быть выполнено с обеспечением автоматической установки электрических соединений при снабжении основной плиты 3 приводами 13 и/или блоком управления 15. На фиг. 1 штрихпунктирной линией показана дополнительная часть 17 к основной плите 3, которая может быть установлена на последней в том случае, если к клапанному узлу 2 подключены контрольные приспособления 18. В данном примере выполнения изобретения такое контрольное приспособление 18 может быть выполнено, например, в виде датчика, размещенного на рабочем узле 12 и в зависимости от его ведомой части 19 отдающего сигнал, который через не показанные на чертеже проводы клапанного узла 2 передается в блок управления 15 и/или приводы 13. Таким образом, при управлении приводами 13 блок управления 15 может принимать во внимание рабочее состояние рабочих узлов 12. Согласно настоящему примеру выполнения, дополнительная часть 17 может быть снабжена средствами 20 подключения проводов 21 передачи сигналов от контрольных приспособлений 18. В готовом к эксплуатации состоянии предлагаемого устройства блок управления 15 содержит программу управления, включающую разные параметры, которые необходимо принимать в расчет при управлении приводами 13. Эта программа может представлять собой неизменную программу, поставляемую производителем, в котором ничего не может быть изменено покупателем, что целесообразно для управления установок самого маленького размера. Однако намного более гибкой является форма выполнения, согласно настоящему примеру, причем блок управления 15 выполнен программируемым и снабжен программируемой управляющей программой. Блок управления 15 программируют на месте эксплуатации, в частности, после монтажа клапанного узла и установки необходимых электрических соединений и соединений в отношении рабочей среды. Блок управления 15 снабжен по меньшей мере одним интерфейсом 22, служащим для по меньшей мере временного подключения через показанный штрихпунктирной линией соединительный кабель 23 компьютера 24. Последний может представлять собой обычный персональный компьютер. Он позволяет программировать программу блока управления 15 на месте, согласно конкретным потребностям, и в 4 3082 1 случае необходимости компьютером 24 можно осуществлять ввод в действие в режиме он-лайн. Кроме того, можно было бы использовать подключенный компьютер для регистрации документации. После программирования блока управления 15 компьютер 24 можно удалять, и к теперь свободному интерфейсу 22 можно подключить индикаторное приспособление или приспособление оператора 25, а именно через соединительный кабель 26. Таким образом, обслуживающий персонал может очень удобно вводить в блок данных 15 необходимые при эксплуатации команды. Само собой разумеется, что в случае необходимости блок управления 15 может быть снабжен дополнительным интерфейсом для подключения индикаторного приспособления или приспособления оператора. Согласно примеру выполнения, представленному на фиг. 1, предлагаемое управляющее устройство принимается отдельно и работает самостоятельно, то есть не предусмотрено подключение дальнейших клапанных узлов 2. Предусмотрено лишь приспособление подключения 27, служащее для обеспечения напряжения переключения приводов 13 и питающего напряжения контрольных приспособлений 18. Приводы 13 представляют собой, в частности, приспособления, содержащие электромагнит, т.н. соленоиды. Согласно примеру, приводы 13 выполнены в качестве электрически управляемых магнитных клапанов. При этом клапаны 9 практически являются основными клапанами, которые могут управляться магнитными клапанами в качестве вспомогательных клапанов и которые целесообразно представляют собой многоходовые клапаны, например 5/2- или 5/3-клапаны. На фиг. 2 представлена другая форма выполнения предлагаемого управляющего устройства 1. Согласно этой форме выполнения, устройство 1 содержит более одного клапанного узла 2, причем клапанные узлы 2 выполнены такими же, как и клапанные узлы в форме выполнения, согласно фиг. 1, за исключением блока управления 15. Последний выполнен несколько по-другому, таким образом обеспечивая возможность подключения клапанного узла 2 к шине 28, связывая этим клапанные узлы 2 друг с другом. Каждый блок управления 15 содержит одно или несколько средств 29 подключения шины, что позволяет, например, последовательное соединение клапанных узлов 2. Шина 28 целесообразно выполнена в виде двухпроволочного провода, проходящего с клапанного узла в последующий клапанный узел. При этом блок управления одного клапанного узла 2 образует основной блок управления, которому подчинены все остальные клапанные узлы 9, подключенные к нему. Последние представляют собой подчиненные клапанные узлы, которые, однако, выполнены интеллектуальными, т.к. каждый из них содержит также свой блок управления. Таким образом, один из клапанных узлов 2 содержит основной блок управления и управляет и контролирует все остальные подчиненные клапанные узлы. Каждый подчиненный клапанный узел имеет собственный блок управления 15, благодаря чему подчиненные клапанные узлы могут работать независимо от остальных клапанных узлов, и каждый блок управления 15 можно программировать независимо от остальных блоков управления. На фиг. 3 представлена дальнейшая форма выполнения предлагаемого управляющего устройства 1, согласно которой устройство 1 содержит клапанный узел 2 с блоком управления 15, выполненным в виде основного блока управления, так что клапанный узел 2 представляет собой основной клапанный узел. К средствам 29 данного основного узла управления подключена шина 28, через которую к основному блоку управления подключены дальнейшие клапанные узлы, не содержащие блока управления и представляющие собой подчиненные клапанные узлы 30. Вместо блока управления каждый подчиненный узел 30 содержит блок 31 соединения с шиной 28, соединенный с шиной 28 и через нее к основному управляющему узлу 15 основного клапанного узла. Подчиненные клапанные узлы 30 получают команды и сами не содержат интеллектуального узла или блока управления. Поэтому они и не содержат интерфейса для подключения компьютера для программирования, а лишь средства 29 подключения шины 28. И в данном случае так же, как и согласно форме выполнения изобретения по фиг. 2, основной клапанный узел управляет подключенными к ним зависимыми клапанами. Таким образом, получается весьма экономичное техническое решение, в особенной степени пригодное, в частности, в том случае, если рабочие узлы и контрольные приспособления 18 используются в одной и той же станции или единице обработки. Во всяком случае конкретного выполнения предлагаемое управляющее устройство имеет модулеобразную конструкцию. Вместо подчиненных клапанных узлов предлагаемое устройство может содержать другие узлы, например узлы с децентральными впусками и выпусками, служащие для приведения в действие электрически управляемых рабочих приспособлений 12, например затворов. Согласно дальнейшей форме выполнения изобретения с одним основным клапанным узлом одновременно могут быть соединены подчиненные клапанные узлы с управляющим блоком и без управляющего блока. Количество подчиненных клапанных узлов, подключенных к одному основному клапанному узлу, может колебаться в зависимости от конкретных потребностей. Показалось, что оптимальным является наличие 2 - 4 подчиненных клапанных узлов. За исключением разниц относительно блока управления и блока соединения с шиной клапанные узлы 2, 30,согласно фиг. 2, 3, могут иметь ту же конструкцию, как и клапанный узел 2 согласно фиг. 1. Управляющие сигналы блоков управления могут передаваться оптически. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.