閥島發(fā)展歷史

閥島是由德國Festo公司發(fā)明并最先應用的。

閥島閥島研發(fā)的開始

20世紀后期，市場用戶希望從Festo得到技術(shù)支持：如何簡化整機上電磁閥的組裝?；诖?，F(xiàn)esto公司于1980年年底率先推出了PAL型鋁制氣路板，該板具有統(tǒng)一的氣源口。當需安裝大量電磁閥時，氣路板顯得格外有效。其通常與Festo傳統(tǒng)系列老虎閥組合使用。為追求更簡化的電磁閥安裝方式，F(xiàn)esto又開發(fā)了PRS型氣路板(P口供氣，R、S口排氣)，板上安裝2000型老虎閥。

隨著氣動技術(shù)的普遍使用，一臺機器上往往需要大量的電磁閥，由于每個閥都需要單獨的連接電纜，因此如何減少連接電纜線就成為了一個不容忽視的問題。由于氣路板方式無法實現(xiàn)閥的電信號傳輸．因此Festo在已解決氣路簡化的基礎(chǔ)上又嘗試著對電路的簡化，從而致力于電—氣組合體——閥島的研究，即電控部分通過一個接口方便地連接到氣路板并對其上的電磁閥進行控制，不再需要對單個電磁閥獨立地引出信號控制線。在減小接線工作量的同時提高操作的準確性，并使其防護等級達到IP65。

閥島01型閥島系列

作為工業(yè)應用的第一代閥島“01型閥島”于1989年漢諾威博覽會上首次面世。按照閥島與控制器的連接方式，該系列可分為多針接口型閥島和現(xiàn)場總線接口型閥島。

多針接口型閥島通過一根帶多針插頭的多股電纜與可編程控制器的輸入/輸出信號相連，經(jīng)另一條電纜連接到傳感器的輸出信號端。與常規(guī)連接方式相比，多針接口型閥島的接口簡化為一個多針插頭和一根多股電纜，不再需要接線盤，同時所有信號的處理和保護功能都已在閥島上實現(xiàn)。

但由于可編程控制器與閥島之間的多股電纜連接仍存在不小的接線工作量，F(xiàn)esto相繼推出了借助總線協(xié)議簡化數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)場總線接口型閥島?？偩€型閥島的突出特點是閥島與外界的數(shù)據(jù)交換只需通過一根兩股或四股屏蔽電纜實現(xiàn)．節(jié)省了接線時間，減小了設備體積，增強了抗干擾能力，使數(shù)據(jù)傳輸更為可靠。由于這是現(xiàn)場總線技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域的首次應用，起初只有少數(shù)的用戶對其感興趣，甚至大多數(shù)人都持有懷疑的態(tài)度，但隨后幾個月的時間里，大量跡象表明該技術(shù)必將獲得成功。

由于閥的功能與規(guī)格的局限性，這款早期閥島產(chǎn)品Festo。已不再供貨，如今僅提供少量備件。

閥島02型閥島系列

Festo在1991年和1992年的漢諾威博覽會上又相繼推出了新閥島系列----02型閥島。02型閥島在01型的基礎(chǔ)上增添了許多新的功能：

●所有電磁閥的功能均可安裝；

●接口尺寸分為1/8"和1/4"；

●分立的輸入、輸出信號；

●兩種不同的工作壓力；

●單個閥島上最多可集成16個閥

●可與18種現(xiàn)場總線相連；

●內(nèi)或外兩種先導方式，可用真空。

Festo根據(jù)多種現(xiàn)場總線通信協(xié)議的規(guī)定，選擇不同的PLC作為02型閥島的控制器，如今可與40多種PIE系統(tǒng)進行通訊?？傊?，伴隨帶總線接口的02型閥島的廣泛使用，現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域內(nèi)達到了空前的熱潮。02型閥島高達數(shù)10萬套的驚人銷售量表明了閥島技術(shù)的逐步成熟，同時也是用戶對Festo產(chǎn)品最好的認可。

閥島03型閥島系列

隨著市場對闊院閥島的柔性和模塊化特性提出了更高要求，F(xiàn)esto在1992年漢諾威博覽會上又再一次推出了03型閥島。03型閥島設計中引入了模塊化的思想．即將整個閥島分為幾個基本的功能模塊，如控制模塊、電磁閥模塊和輸入輸出模塊．每一基本模塊與前后模塊間按一定規(guī)律進行有機地結(jié)合。除了其防護等級達到了IP65，并具有如下一些新增功能特性：

● 量多能裝配26個單電控閥或13個雙電控閥，有Hi-nj型和Maxi型兩種尺寸，多種不同的工作壓力；

● 12個電氣輸入/輸出模塊．主要用于連接一些輸入/輸出信號．如數(shù)字信號、大電流信號和模擬信號；

● 輸入輸出信號點數(shù)取決于現(xiàn)場總線協(xié)議，最多為74個輸出信號和96個輸入信號；

● 內(nèi)置可編程控制器，如：Festo的SF3、Siemens的Step和AB的SLC500系列。

該系列閥島尤其是在系統(tǒng)組態(tài)柔性上有突出的優(yōu)點．在總線協(xié)議能力范圍內(nèi)它的輸入/輸出模塊和電磁閥模塊的信號點數(shù)可以隨意地增減，從而深受用戶的青睬，同時．Festo憑借舊型閥島的優(yōu)良特性涉足了許多新的應用領(lǐng)域。由于其總線連接方式大大減少了安裝工作、并可現(xiàn)場采集輸入信號及控制其他輸出信號，可直接安裝在機器上而不需控制柜．所以在汽車行業(yè)和其它一些重工業(yè)領(lǐng)域已被廣泛的應用。

閥島05和06型閥島系列

汽車工業(yè)中使用的固要求符合ISO標準(1SO閥)，但ISO閥不符合閥島最初的設計思路——閥的電氣和氣動接口位于同側(cè)。對于Festo來說，這既是挑戰(zhàn)又是商機。為了贏得汽車行業(yè)這個大市場，F(xiàn)esto針對如何在閥島上裝配ISO閥這一技術(shù)問題提出了兩種解決方案：符合歐洲市場的IS05599/I接口形式和面向美洲市場的IS05599/Ⅱ接口形式。

04型閥島符合美洲標準，不僅要求閥的氣路接頭是標準的，而且要求電控信號通過五針插頭連接。根據(jù)此要求，F(xiàn)esto開發(fā)了用于電氣與氣動之間信號轉(zhuǎn)換的中間過渡板。它與03型閥島的輸入/輸出模塊是通用的，安裝電磁閥時需要一個中間過渡板。

針對歐洲汽車行業(yè)的需求，F(xiàn)esto聯(lián)合Bosch和Herion公司共同開發(fā)了一種特殊的閥島----06型閥島。它主要是為了簡化氣閥的安裝集成方式。在06型閥島即將投放市場時，汽車廠商們又改變了注意，要求能集成輸入/輸出模塊，因此05型閥島面世。由于這些系列閥島上的閥都是ISO氣閥，所以其銷量主要取決于汽車行業(yè)的發(fā)展水平。但如今，歐美汽車行業(yè)越來越趨向于使用裝有Maxi閥的03型閥島。

閥島10型CPV閥島

與模塊式自動生產(chǎn)線發(fā)展相呼應的是分散控制技術(shù)。鑒于分散控制系統(tǒng)的要求，在1996年的漢諾威博覽會上，F(xiàn)esto又向市場推出了全新CPV型緊湊閥島。

該系列閥島的外形很小，但輸出流量非常大，這是它與其它閥類的本質(zhì)區(qū)別。每個CPV閥島都可分解為四個子模塊．任一個子模塊包含16點輸入輸出信號，因此，用戶可根據(jù)實際的需要任意選擇和組裝于模塊以構(gòu)成理想的閥島。其主要優(yōu)點是：

● 全新理念；

● 多種尺寸和功能；

● 多種現(xiàn)場總線連接形式如Interbuo、Profibus、De-viceNet等；

● 結(jié)構(gòu)高度緊湊。

CPV型閥島是Festo進軍全球市場的先鋒產(chǎn)品，其逐年遞增的銷量正是用戶對其優(yōu)越性最好的肯定。

閥島12型CPA閥島系列

CPA閥島是1998年問世的，它與CPV閥島一樣，均屬于緊湊型閥島．兩者功能和優(yōu)

越性都相差無幾。區(qū)別在于：CPV閥島的閥片是整體式的；CPA閥島的閥片是模塊式的，由底座、閥體、電橋等組成。

CPX閥島系列

CPX閥島是Festo開發(fā)出的最新產(chǎn)品，隨著它的推出，F(xiàn)esto在現(xiàn)場總線接口型閥島領(lǐng)域的領(lǐng)導地位顯得更加突出，同時，CPX閥島也是模塊化設計思想的完美體現(xiàn)。該系列閥島在系統(tǒng)組態(tài)靈活上有較大的優(yōu)勢，并且便于將來閥島功能的進一步擴展。其主要新添功能是：

● 防護等級可根據(jù)實際需要選擇IP20或IP65；

● 可組合10個輸入/輸出模塊；

● 支持CPA型閥島和03型閥島的電磁閥模塊；

● 用戶有5種不同的電氣連接方式．直接整機集成或安裝在控制盒內(nèi)；

● 支持多種現(xiàn)場總線協(xié)議。

由于其組件的模塊化．連接方式的可選擇性及作為總線節(jié)點具有自我檢測和維護，CPX閥島在工業(yè)自動化領(lǐng)域被廣泛應用，另外也涉足到工程控制和食品行業(yè)等方面。2100433B

閥島帶多針接口的閥島

可編程控制器的輸出控制信號、輸入信號均通過一根帶多針插 頭的多股電纜與閥島相連，而由傳感器輸出的信號則通過電纜連接到閥島的電信號輸入口上。因此，可編程控制器與電控閥、傳感器輸入信號之間的接口簡化為只有一個多針插頭和一根多股電纜。與傳統(tǒng)方式實現(xiàn)的控制系統(tǒng)比較可知，采用多針接口閥島后系統(tǒng)不再需要接線盒。同時，所有電信號的處理、保護功能（如極性保護、光電隔離、防水等）都已在閥島上實現(xiàn)。

閥島帶現(xiàn)場總線的閥島

使用多針接口型閥島使設備的接口大為簡化，但用戶還必須根 據(jù)設計要求自行將可編程控制器的輸入/輸出口與來自閥島的電纜進行連接，而且該電纜隨著控制回路的復雜化而加粗，隨著閥島與可編程控制器間的距離增大而加長。為克服這一缺點，出現(xiàn)了新一代閥島——帶現(xiàn)場總線的閥島。

現(xiàn)場總線（Field bus）的實質(zhì)是通過電信號傳輸方式，并以一定的數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)控制系統(tǒng)中信號的雙向傳輸。兩個采用現(xiàn)場總線進行信息交換的對象之間只需一根兩股或四股的電纜連接。特點是以一對電纜之間的電位差方式傳輸?shù)摹?在由帶現(xiàn)場總線的閥島組成的系統(tǒng)中，每個閥島都帶有一個總線輸入口和總線輸出口。這樣當系統(tǒng)中有多個帶現(xiàn)場總線閥島或其它帶現(xiàn)場總線設備時可以由近至遠串聯(lián)連接?，F(xiàn)提供的現(xiàn)場總線閥島裝備了目前市場上所有開放式數(shù)據(jù)格式約定及主要可編程控制器廠家自定的數(shù)據(jù)格式約定。這樣，帶現(xiàn)場總線閥島就能與各種型號的可編程控制器直接相連接，或者通過總線轉(zhuǎn)換器進行閥接連接。

帶現(xiàn)場總線閥島的出現(xiàn)標志著氣電一體化技術(shù)的發(fā)展進入一個新的階段，為氣動自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、模塊化提供了有效的技術(shù)手段，因此近年來發(fā)展迅速。

閥島模塊式閥島

在閥島設計中引人了模塊化的設計思想，這類閥島的基本結(jié)構(gòu)是：

l）控制模塊位于閥島中央。控制模塊有三種基本方式：多針接口型、現(xiàn)場總線型和可編程型。

2）各種尺寸、功能的電磁閥位于閥島右側(cè)，每2個或1個閥裝在帶有統(tǒng)一氣路、電路接口的閥座上。閥座的次序可以自由確定，其個數(shù)也可以增減。

3）各種電信號的輸入/輸出模塊位于閥島左側(cè)，提供完整的電信號輸入/輸出模塊產(chǎn)品。

有帶獨立插座、帶多針插頭、帶ASI接口及帶現(xiàn)場總線接口的閥島，

帶獨立插座的閥島通用性強，對控制器無特殊要求，配有電纜（有極性容錯功能），插座上帶有 LED和保護電路，分別用以顯示閥的工作狀態(tài)和防止過壓。

帶多針插頭的閥島通過多感電纜將控制信號從控制器傳輸?shù)介y島，頂蓋上不僅有電氣多針插頭，而且還帶有LED顯示器和保護電路。

帶ASI接口的閥島，其顯著的一個特點是數(shù)據(jù)信號和電源電壓由同一根2芯電纜同時傳輸。電纜的形狀使用戶使用時排除了極性錯誤。對于ASI接口系統(tǒng)，每個模塊通常提供4個地址。因此一個ASI閥島可安裝4個二位五通單控閥或2個二位五通雙控閥。

帶現(xiàn)場總線接口的閥島可與現(xiàn)場總線節(jié)點或控制器相連。這些設備將分散的輸入/輸出單元串接起來，最多可連接4個分支。每個分支可包括16個輸入和16個輸出，連接電纜同時輸電源和控制信號。也就是說，它適合控制分散元件，使閥盡可能安裝在氣缸附近，其目的是縮短氣管長度，減小進排氣時間，并減少流量損失。

閥島可編程閥島

鑒于模塊式生產(chǎn)成為目前發(fā)展趨勢，同時注意到單個模塊以及許多簡單的自動裝置往往只有十個以下的執(zhí)行機構(gòu)，于是出現(xiàn)了一種集電控閥、可編程控制器以及現(xiàn)場總線為一體的可編程閥島，即將可編程控制器集成在閥島上。

所謂模塊式生產(chǎn)是將整臺設備分為幾個基本的功能模塊，每一基本模塊與前、后模塊間按一定的規(guī)律有機地結(jié)合。模塊化設備的優(yōu)點是可以根據(jù)加工對象的特點，選用相應的基本模塊組成整機。這不僅縮短了設備制造周期，而且可以實現(xiàn)一種模塊多次使用，節(jié)省了設備投資?？删幊涕y島在這類設備中廣泛應用，每一個基本模塊裝用一套可編程閥島。這樣，使用時可以離線同時對多臺模塊進行可編程控制器用戶程序的設計和調(diào)試。這不僅縮短了整機 調(diào)試時間，而且當設備出現(xiàn)故障時可以通過調(diào)試出故障的模塊，使停機維修時間最短。

閥島是新一代氣電一體化控制元器件，已從最初帶多針接口的閥島發(fā)展為帶現(xiàn)場總線的閥島，繼而出現(xiàn)可編程閥島及模塊式閥島。閥島技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)相結(jié)合，不僅確保了 電控閥的布線容易，而且也大大地簡化了復雜系統(tǒng)的調(diào)試、性能的檢測和診斷及維護工作。借助現(xiàn)場總線高水平一體化的信息系統(tǒng)，使兩者的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，具有廣泛的應用前景。

鑒于分散控制系統(tǒng)的要求,出現(xiàn)了由CP型緊湊閥組成的緊湊型閥島(CP閥島).緊湊型閥島的外形很小,但輸出流量非常大,即其體積/流量比特別大,這是緊湊閥與微型閥的區(qū)別之處,如 14mm厚度的CP閥可提供800L/min大流量, 18 mm厚度可達1600L/min。

以緊湊型閥島為核心,以分散控制為策略,以CAN型現(xiàn)場總線為聯(lián)網(wǎng)接口方式的整體系統(tǒng)。

鑒于模塊式生產(chǎn)已成為目前令人關(guān)注的發(fā)展趨勢,同時注意到單個模塊以及許多簡單的自動裝置往往只有十個以下的執(zhí)行機構(gòu),于是出現(xiàn)了一種集閥,可編程控制器以及現(xiàn)場總線

為一體的可編程閥島,即將可編程控制器集成在閥島上。

模塊式閥島的基本結(jié)構(gòu)是:(l)控制模塊位于閥島中央.控制模塊有三種基本方式:多針接口型,現(xiàn)場總線型和可編程序型.(2)各種尺寸,功能的電磁閥位于右側(cè),每兩個或一個電磁閥裝在帶有統(tǒng)一氣路,電路接口的閥座上.閥座的次序可以自由確定,其數(shù)量也可以自由增減.(3)各種電信號的輸入,輸出模塊位于左側(cè),提供了完整的電信號輸入,輸出模塊產(chǎn)品系列。

模塊式生產(chǎn)的基本策略是將整臺設備分為幾個基本的功能模塊,每一基本模塊與前后模塊間按一定的規(guī)律有機地結(jié)合.模塊式生產(chǎn)線是由下料模塊,預檢模塊,加工模塊,分組模塊組成.模塊化設備的優(yōu)點是生產(chǎn)者可以根據(jù)加工對象的特點,選用相應的基本模塊搭配成整機,這不僅節(jié)省了設備制造周期,而且可以實現(xiàn)一種模塊多次使用,節(jié)省了設備投資.可編程閥島在這類設備中廣為采用,每一基本模塊裝用一套可編程閥島,這樣軟件工程師可以離線同時對多臺模塊進行可編程控制器用戶程序的設計和調(diào)試.這不僅大量縮短了整機的調(diào)

試時間,同時當這類設備出現(xiàn)故障時,可以通過簡單調(diào)換出故障的模塊,使停機維修時間最短。

模塊化的設計思想也被引入閥島的設計中,圖8—17所示為模塊式閥島。