festo閥島

模塊式生產(chǎn)的基本策略是將整臺(tái)設(shè)備分為幾個(gè)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(jī)地結(jié)合.模塊式生產(chǎn)線(xiàn)是由下料模塊,預(yù)檢模塊,加工模塊,分組模塊組成.模塊化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)者可以根據(jù)加工對(duì)象的特點(diǎn),選用相應(yīng)的基本模塊搭配成整機(jī),這不僅節(jié)省了設(shè)備制造周期,而且可以實(shí)現(xiàn)一種模塊多次使用,節(jié)省了設(shè)備投資.可編程閥島在這類(lèi)設(shè)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(xiàn)同時(shí)對(duì)多臺(tái)模塊進(jìn)行可編程控制器用戶(hù)程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試.這不僅大量縮短了整機(jī)的調(diào)

試時(shí)間,同時(shí)當(dāng)這類(lèi)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),可以通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)換出故障的模塊,使停機(jī)維修時(shí)間最短。

模塊化的設(shè)計(jì)思想也被引入閥島的設(shè)計(jì)中,圖8—17所示為模塊式閥島。

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(chǎng)總線(xiàn)型和可編程序型.(2)各種尺寸,功能的電磁閥位于右側(cè),每?jī)蓚€(gè)或一個(gè)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(hào)的輸入,輸出模塊位于左側(cè),提供了完整的電信號(hào)輸入,輸出模塊產(chǎn)品系列。

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(dá)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(chǎng)總線(xiàn)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(shì),同時(shí)注意到單個(gè)模塊以及許多簡(jiǎn)單的自動(dòng)裝置往往只有十個(gè)以下的執(zhí)行機(jī)構(gòu),于是出現(xiàn)了一種集閥,可編程控制器以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)

為一體的可編程閥島,即將可編程控制器集成在閥島上。

閥島是由德國(guó)Festo公司發(fā)明并最先應(yīng)用的。

閥島閥島研發(fā)的開(kāi)始

20世紀(jì)后期，市場(chǎng)用戶(hù)希望從Festo得到技術(shù)支持：如何簡(jiǎn)化整機(jī)上電磁閥的組裝。基于此，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(dāng)需安裝大量電磁閥時(shí)，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(jiǎn)化的電磁閥安裝方式，F(xiàn)esto又開(kāi)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(dòng)技術(shù)的普遍使用，一臺(tái)機(jī)器上往往需要大量的電磁閥，由于每個(gè)閥都需要單獨(dú)的連接電纜，因此如何減少連接電纜線(xiàn)就成為了一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。由于氣路板方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)閥的電信號(hào)傳輸．因此Festo在已解決氣路簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上又嘗試著對(duì)電路的簡(jiǎn)化，從而致力于電—?dú)饨M合體——閥島的研究，即電控部分通過(guò)一個(gè)接口方便地連接到氣路板并對(duì)其上的電磁閥進(jìn)行控制，不再需要對(duì)單個(gè)電磁閥獨(dú)立地引出信號(hào)控制線(xiàn)。在減小接線(xiàn)工作量的同時(shí)提高操作的準(zhǔn)確性，并使其防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65。

閥島01型閥島系列

作為工業(yè)應(yīng)用的第一代閥島“01型閥島”于1989年漢諾威博覽會(huì)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(chǎng)總線(xiàn)接口型閥島。

多針接口型閥島通過(guò)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(hào)相連，經(jīng)另一條電纜連接到傳感器的輸出信號(hào)端。與常規(guī)連接方式相比，多針接口型閥島的接口簡(jiǎn)化為一個(gè)多針插頭和一根多股電纜，不再需要接線(xiàn)盤(pán)，同時(shí)所有信號(hào)的處理和保護(hù)功能都已在閥島上實(shí)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(xiàn)工作量，F(xiàn)esto相繼推出了借助總線(xiàn)協(xié)議簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口型閥島。總線(xiàn)型閥島的突出特點(diǎn)是閥島與外界的數(shù)據(jù)交換只需通過(guò)一根兩股或四股屏蔽電纜實(shí)現(xiàn)．節(jié)省了接線(xiàn)時(shí)間，減小了設(shè)備體積，增強(qiáng)了抗干擾能力，使數(shù)據(jù)傳輸更為可靠。由于這是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的首次應(yīng)用，起初只有少數(shù)的用戶(hù)對(duì)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(gè)月的時(shí)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(huì)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(hào)；

●兩種不同的工作壓力；

●單個(gè)閥島上最多可集成16個(gè)閥

●可與18種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相連；

●內(nèi)或外兩種先導(dǎo)方式，可用真空。

Festo根據(jù)多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(jìn)行通訊。總之，伴隨帶總線(xiàn)接口的02型閥島的廣泛使用，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)通信技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)達(dá)到了空前的熱潮。02型閥島高達(dá)數(shù)10萬(wàn)套的驚人銷(xiāo)售量表明了閥島技術(shù)的逐步成熟，同時(shí)也是用戶(hù)對(duì)Festo產(chǎn)品最好的認(rèn)可。

閥島03型閥島系列

隨著市場(chǎng)對(duì)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(huì)上又再一次推出了03型閥島。03型閥島設(shè)計(jì)中引入了模塊化的思想．即將整個(gè)閥島分為幾個(gè)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(jìn)行有機(jī)地結(jié)合。除了其防護(hù)等級(jí)達(dá)到了IP65，并具有如下一些新增功能特性：

● 量多能裝配26個(gè)單電控閥或13個(gè)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(gè)電氣輸入/輸出模塊．主要用于連接一些輸入/輸出信號(hào)．如數(shù)字信號(hào)、大電流信號(hào)和模擬信號(hào)；

● 輸入輸出信號(hào)點(diǎn)數(shù)取決于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議，最多為74個(gè)輸出信號(hào)和96個(gè)輸入信號(hào)；

● 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(diǎn)．在總線(xiàn)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(hào)點(diǎn)數(shù)可以隨意地增減，從而深受用戶(hù)的青睬，同時(shí)．Festo憑借舊型閥島的優(yōu)良特性涉足了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。由于其總線(xiàn)連接方式大大減少了安裝工作、并可現(xiàn)場(chǎng)采集輸入信號(hào)及控制其他輸出信號(hào)，可直接安裝在機(jī)器上而不需控制柜．所以在汽車(chē)行業(yè)和其它一些重工業(yè)領(lǐng)域已被廣泛的應(yīng)用。

閥島05和06型閥島系列

汽車(chē)工業(yè)中使用的固要求符合ISO標(biāo)準(zhǔn)(1SO閥)，但I(xiàn)SO閥不符合閥島最初的設(shè)計(jì)思路——閥的電氣和氣動(dòng)接口位于同側(cè)。對(duì)于Festo來(lái)說(shuō)，這既是挑戰(zhàn)又是商機(jī)。為了贏得汽車(chē)行業(yè)這個(gè)大市場(chǎng)，F(xiàn)esto針對(duì)如何在閥島上裝配ISO閥這一技術(shù)問(wèn)題提出了兩種解決方案：符合歐洲市場(chǎng)的IS05599/I接口形式和面向美洲市場(chǎng)的IS05599/Ⅱ接口形式。

04型閥島符合美洲標(biāo)準(zhǔn)，不僅要求閥的氣路接頭是標(biāo)準(zhǔn)的，而且要求電控信號(hào)通過(guò)五針插頭連接。根據(jù)此要求，F(xiàn)esto開(kāi)發(fā)了用于電氣與氣動(dòng)之間信號(hào)轉(zhuǎn)換的中間過(guò)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(shí)需要一個(gè)中間過(guò)渡板。

針對(duì)歐洲汽車(chē)行業(yè)的需求，F(xiàn)esto聯(lián)合Bosch和Herion公司共同開(kāi)發(fā)了一種特殊的閥島----06型閥島。它主要是為了簡(jiǎn)化氣閥的安裝集成方式。在06型閥島即將投放市場(chǎng)時(shí)，汽車(chē)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(xiāo)量主要取決于汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展水平。但如今，歐美汽車(chē)行業(yè)越來(lái)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(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)展相呼應(yīng)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(huì)上，F(xiàn)esto又向市場(chǎng)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(lèi)的本質(zhì)區(qū)別。每個(gè)CPV閥島都可分解為四個(gè)子模塊．任一個(gè)子模塊包含16點(diǎn)輸入輸出信號(hào)，因此，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)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(diǎn)是：

● 全新理念；

● 多種尺寸和功能；

● 多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(jìn)軍全球市場(chǎng)的先鋒產(chǎn)品，其逐年遞增的銷(xiāo)量正是用戶(hù)對(duì)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(wèn)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(wú)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(kāi)發(fā)出的最新產(chǎn)品，隨著它的推出，F(xiàn)esto在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口型閥島領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位顯得更加突出，同時(shí)，CPX閥島也是模塊化設(shè)計(jì)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(shì)，并且便于將來(lái)閥島功能的進(jìn)一步擴(kuò)展。其主要新添功能是：

● 防護(hù)等級(jí)可根據(jù)實(shí)際需要選擇IP20或IP65；

● 可組合10個(gè)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(hù)有5種不同的電氣連接方式．直接整機(jī)集成或安裝在控制盒內(nèi)；

● 支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(xiàn)節(jié)點(diǎn)具有自我檢測(cè)和維護(hù)，CPX閥島在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域被廣泛應(yīng)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(hào)、輸入信號(hào)均通過(guò)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(hào)則通過(guò)電纜連接到閥島的電信號(hào)輸入口上。因此，可編程控制器與電控閥、傳感器輸入信號(hào)之間的接口簡(jiǎn)化為只有一個(gè)多針插頭和一根多股電纜。與傳統(tǒng)方式實(shí)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(xiàn)盒。同時(shí)，所有電信號(hào)的處理、保護(hù)功能（如極性保護(hù)、光電隔離、防水等）都已在閥島上實(shí)現(xiàn)。

閥島帶現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的閥島

使用多針接口型閥島使設(shè)備的接口大為簡(jiǎn)化，但用戶(hù)還必須根 據(jù)設(shè)計(jì)要求自行將可編程控制器的輸入/輸出口與來(lái)自閥島的電纜進(jìn)行連接，而且該電纜隨著控制回路的復(fù)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(zhǎng)。為克服這一缺點(diǎn)，出現(xiàn)了新一代閥島——帶現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的閥島。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（Field bus）的實(shí)質(zhì)是通過(guò)電信號(hào)傳輸方式，并以一定的數(shù)據(jù)格式實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)中信號(hào)的雙向傳輸。兩個(gè)采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行信息交換的對(duì)象之間只需一根兩股或四股的電纜連接。特點(diǎn)是以一對(duì)電纜之間的電位差方式傳輸?shù)摹?在由帶現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的閥島組成的系統(tǒng)中，每個(gè)閥島都帶有一個(gè)總線(xiàn)輸入口和總線(xiàn)輸出口。這樣當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)帶現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)閥島或其它帶現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備時(shí)可以由近至遠(yuǎn)串聯(lián)連接。現(xiàn)提供的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)閥島裝備了目前市場(chǎng)上所有開(kāi)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(chǎng)總線(xiàn)閥島就能與各種型號(hào)的可編程控制器直接相連接，或者通過(guò)總線(xiàn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行閥接連接。

帶現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)閥島的出現(xiàn)標(biāo)志著氣電一體化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段，為氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、模塊化提供了有效的技術(shù)手段，因此近年來(lái)發(fā)展迅速。

閥島模塊式閥島

在閥島設(shè)計(jì)中引人了模塊化的設(shè)計(jì)思想，這類(lèi)閥島的基本結(jié)構(gòu)是：

l）控制模塊位于閥島中央?？刂颇K有三種基本方式：多針接口型、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(gè)或1個(gè)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(gè)數(shù)也可以增減。

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

有帶獨(dú)立插座、帶多針插頭、帶ASI接口及帶現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口的閥島，

帶獨(dú)立插座的閥島通用性強(qiáng)，對(duì)控制器無(wú)特殊要求，配有電纜（有極性容錯(cuò)功能），插座上帶有 LED和保護(hù)電路，分別用以顯示閥的工作狀態(tài)和防止過(guò)壓。

帶多針插頭的閥島通過(guò)多感電纜將控制信號(hào)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(hù)電路。

帶ASI接口的閥島，其顯著的一個(gè)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)信號(hào)和電源電壓由同一根2芯電纜同時(shí)傳輸。電纜的形狀使用戶(hù)使用時(shí)排除了極性錯(cuò)誤。對(duì)于ASI接口系統(tǒng)，每個(gè)模塊通常提供4個(gè)地址。因此一個(gè)ASI閥島可安裝4個(gè)二位五通單控閥或2個(gè)二位五通雙控閥。

帶現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口的閥島可與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)節(jié)點(diǎn)或控制器相連。這些設(shè)備將分散的輸入/輸出單元串接起來(lái)，最多可連接4個(gè)分支。每個(gè)分支可包括16個(gè)輸入和16個(gè)輸出，連接電纜同時(shí)輸電源和控制信號(hào)。也就是說(shuō)，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(zhǎng)度，減小進(jìn)排氣時(shí)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(shì)，同時(shí)注意到單個(gè)模塊以及許多簡(jiǎn)單的自動(dòng)裝置往往只有十個(gè)以下的執(zhí)行機(jī)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(chǎng)總線(xiàn)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(tái)設(shè)備分為幾個(gè)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(jī)地結(jié)合。模塊化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)加工對(duì)象的特點(diǎn)，選用相應(yīng)的基本模塊組成整機(jī)。這不僅縮短了設(shè)備制造周期，而且可以實(shí)現(xiàn)一種模塊多次使用，節(jié)省了設(shè)備投資?？删幊涕y島在這類(lèi)設(shè)備中廣泛應(yīng)用，每一個(gè)基本模塊裝用一套可編程閥島。這樣，使用時(shí)可以離線(xiàn)同時(shí)對(duì)多臺(tái)模塊進(jìn)行可編程控制器用戶(hù)程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。這不僅縮短了整機(jī) 調(diào)試時(shí)間，而且當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)可以通過(guò)調(diào)試出故障的模塊，使停機(jī)維修時(shí)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(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)相結(jié)合，不僅確保了 電控閥的布線(xiàn)容易，而且也大大地簡(jiǎn)化了復(fù)雜系統(tǒng)的調(diào)試、性能的檢測(cè)和診斷及維護(hù)工作。借助現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)高水平一體化的信息系統(tǒng)，使兩者的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，具有廣泛的應(yīng)用前景。