festo閥島策略

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同時(shí)對(duì)多臺(tái)模塊進(jìn)行可編程控制器用戶程序的設(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)這類設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),可以通過簡(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。

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

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(chǎng)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?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。

閥島是由德國Festo公司發(fā)明并最先應(yīng)用的。

閥島閥島研發(fā)的開始

20世紀(jì)后期，市場(chǎng)用戶希望從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就成為了一個(gè)不容忽視的問題。由于氣路板方式無法實(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。在減小接線工作量的同時(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(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，不再需要接線盤，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工作量，F(xiàn)esto相繼推出了借助總線協(xié)議簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)場(chǎng)總線接口型閥島?？偩€型閥島的突出特點(diǎn)是閥島與外界的數(shù)據(jù)交換只需通過一根兩股或四股屏蔽電纜實(shí)現(xiàn)．節(jié)省了接線時(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?？傊?，伴隨帶總線接口的02型閥島的廣泛使用，現(xiàn)場(chǎng)總線數(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)10萬套的驚人銷售量表明了閥島技術(shù)的逐步成熟，同時(shí)也是用戶對(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來說，這既是挑戰(zhàn)又是商機(jī)。為了贏得汽車行業(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(dòng)之間信號(hào)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(shí)需要一個(gè)中間過渡板。

針對(duì)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(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(dòng)生產(chǎn)線發(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，其逐年遞增的銷量正是用戶對(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(chǎng)總線接口型閥島領(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(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。為克服這一缺點(diǎn)，出現(xiàn)了新一代閥島——帶現(xiàn)場(chǎng)總線的閥島。

現(xiàn)場(chǎng)總線（Field bus）的實(shí)質(zhì)是通過電信號(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)總線的閥島組成的系統(tǒng)中，每個(gè)閥島都帶有一個(gè)總線輸入口和總線輸出口。這樣當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)帶現(xiàn)場(chǎng)總線閥島或其它帶現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備時(shí)可以由近至遠(yuǎn)串聯(lián)連接?，F(xiàn)提供的現(xiàn)場(chǎng)總線閥島裝備了目前市場(chǎng)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(chǎng)總線閥島就能與各種型號(hào)的可編程控制器直接相連接，或者通過總線轉(zhuǎn)換器進(jìn)行閥接連接。

帶現(xiàn)場(chǎng)總線閥島的出現(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)和防止過壓。

帶多針插頭的閥島通過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)總線接口的閥島可與現(xiàn)場(chǎng)總線節(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，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，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(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。可編程閥島在這類設(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)可以離線同時(shí)對(duì)多臺(tái)模塊進(jìn)行可編程控制器用戶程序的設(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(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。