¿Qué es una isla de válvulas? Preséntela en detalle.
La isla de válvulas es una nueva generación de componentes de control integrados neumáticos y eléctricos que ha evolucionado desde la isla de válvulas inicial con una interfaz multipin hasta una isla de válvulas con un bus de campo y luego islas de válvulas programables. Aparecieron islas de válvulas modulares. La combinación de tecnología de isla de válvulas y tecnología de bus de campo no solo garantiza un cableado sencillo de las válvulas de control electrónico, sino que también simplifica enormemente la depuración, la detección del rendimiento, el diagnóstico y el mantenimiento de sistemas complejos. Con la ayuda de un sistema de información integrado de alto nivel de bus de campo, las ventajas de ambos se pueden aprovechar al máximo y tiene amplias perspectivas de aplicación.
2 Tipos de islas de válvulas
Islas de válvulas con interfaces multipin
Las señales de control de salida y las señales de entrada del controlador programable pasan a través de una interfaz multipin El cable multifilar del conector macho se conecta al terminal de válvulas y la señal de salida del sensor se conecta al puerto de entrada de señal eléctrica del terminal de válvulas a través del cable. Por lo tanto, la interfaz entre el controlador programable, la válvula de control electrónico y la señal de entrada del sensor se simplifica a sólo un enchufe de múltiples clavijas y un cable de múltiples hilos. En comparación con el sistema de control implementado de forma tradicional, se puede ver que después de usar la isla de válvulas con interfaz multipin, el sistema ya no requiere una caja de conexiones. Al mismo tiempo, en la isla de válvulas se han implementado todas las funciones de protección y procesamiento de señales eléctricas (como protección de polaridad, aislamiento fotoeléctrico, impermeabilización, etc.).
Isla de válvulas con bus de campo
El uso de una isla de válvulas con interfaz multipin simplifica enormemente la interfaz del dispositivo, pero el usuario también debe configurar la entrada del controlador programable según el diseño. Requisitos /El puerto de salida está conectado al cable de la isla de válvulas, y el cable se vuelve más grueso a medida que el bucle de control se vuelve más complejo y se alarga a medida que aumenta la distancia entre la isla de válvulas y el controlador programable. Para superar esta deficiencia ha surgido una nueva generación de terminales de válvulas: los terminales de válvulas con bus de campo.
La esencia del bus de campo es realizar la transmisión bidireccional de señales en el sistema de control a través de la transmisión de señales eléctricas y un determinado formato de datos. Dos objetos que utilizan bus de campo para el intercambio de información solo necesitan un cable de dos o cuatro hilos para conectarse. Las características se transmiten como una diferencia de potencial entre un par de cables. En un sistema formado por terminales de válvulas con bus de campo, cada terminal de válvulas tiene una entrada de bus y una salida de bus. De esta manera, cuando hay múltiples islas de válvulas con bus de campo u otros dispositivos con bus de campo en el sistema, se pueden conectar en serie de cerca a lejos. La isla de válvulas de bus de campo que se proporciona actualmente está equipada con todas las convenciones de formato de datos abiertos actualmente en el mercado y convenciones de formato de datos personalizadas por los principales fabricantes de controladores programables. De esta manera, la isla de válvulas con bus de campo se puede conectar directamente a varios tipos de controladores programables, o la conexión de válvulas se puede realizar a través de un convertidor de bus.
La aparición de la isla de válvulas con bus de campo marca una nueva etapa en el desarrollo de la tecnología de integración neumática y eléctrica, que proporciona medios técnicos eficaces para la interconexión en red y la modularización de sistemas de automatización neumática. los últimos años.
Isla de válvulas modular
La idea de diseño modular se introduce en el diseño de la isla de válvulas. La estructura básica de este tipo de isla de válvulas es:
l. ) El módulo de control está ubicado en el centro de la isla de válvulas. Hay tres modos básicos de módulos de control: tipo de interfaz multipin, tipo de bus de campo y tipo programable.
2) Las válvulas solenoides de varios tamaños y funciones están ubicadas en el lado derecho de la isla de válvulas. Cada dos o una válvula están instaladas en un asiento de válvula con una ruta de aire e interfaz de circuito unificadas. El orden de los asientos de válvula se puede determinar libremente y también se puede aumentar o disminuir su número.
3) Varios módulos de entrada/salida de señales eléctricas están ubicados en el lado izquierdo de la isla de válvulas, lo que proporciona productos completos de módulos de entrada/salida de señales eléctricas.
Existen islas de válvulas con tomas independientes, enchufes multipolo, interfaces ASI e interfaces de bus de campo.
Las islas de válvulas con tomas independientes son muy versátiles y no tienen impacto en el controlador. Requisitos especiales, equipado con cable (con función de tolerancia de polaridad), LED y circuito de protección en el enchufe para mostrar el estado de funcionamiento de la válvula y evitar sobretensiones respectivamente.
La isla de válvulas con enchufe multipin transmite la señal de control desde el controlador a la isla de válvulas a través de un cable multisensor. La cubierta superior no solo tiene un enchufe eléctrico multipin, sino que también tiene un conector. Display LED y circuito de protección.
Una característica destacable de la isla de válvulas con interfaz ASI es que la señal de datos y la tensión de alimentación se transmiten simultáneamente por el mismo cable de 2 hilos. La forma del cable elimina errores de polaridad durante su uso.
Para los sistemas de interfaz ASI, cada módulo suele proporcionar 4 direcciones. Por lo tanto, una isla de válvulas ASI se puede instalar con 4 válvulas de control simple de 5/2 vías o con válvulas de control doble de 2 5/2 vías.
Los terminales de válvulas con interfaz de bus de campo se pueden conectar a controladores o nodos de bus de campo. Estos dispositivos conectan en cascada unidades de entrada/salida dispersas y pueden conectar hasta 4 derivaciones. Cada rama puede incluir 16 entradas y 16 salidas, y los cables de conexión transmiten señales de potencia y control al mismo tiempo. Es decir, es adecuado para controlar los componentes de dispersión de modo que la válvula se instale lo más cerca posible del cilindro. El propósito es acortar la longitud de la tubería de aire, reducir el tiempo de entrada y salida y reducir la pérdida de flujo.
Isla de válvulas programables
En vista de la actual tendencia de desarrollo de la producción modular, y al mismo tiempo observando que un solo módulo y muchos dispositivos automáticos simples a menudo tienen menos de diez actuadores, la invención de una isla de válvulas programables que integra una válvula controlada electrónicamente, un controlador programable y un bus de campo, es decir, el controlador programable está integrado en la isla de válvulas.
La llamada producción modular consiste en dividir todo el equipo en varios módulos funcionales básicos, y cada módulo básico se combina orgánicamente con los módulos delantero y trasero de acuerdo con ciertas reglas. La ventaja del equipo modular es que se pueden seleccionar los módulos básicos correspondientes para formar una máquina completa de acuerdo con las características del objeto de procesamiento. Esto no sólo acorta el ciclo de fabricación del equipo, sino que también permite utilizar un módulo varias veces, ahorrando inversión en equipo. Las islas de válvulas programables se utilizan ampliamente en este tipo de equipos y cada módulo básico está equipado con un conjunto de islas de válvulas programables. De esta manera, los programas de usuario de controladores programables se pueden diseñar y depurar para múltiples módulos fuera de línea al mismo tiempo. Esto no solo acorta el tiempo de depuración de toda la máquina, sino que también permite depurar el módulo defectuoso cuando falla el equipo, minimizando el tiempo de inactividad por mantenimiento.
3 Historia del desarrollo
La isla de válvulas fue inventada y utilizada por primera vez por la empresa alemana Festo.
El comienzo de la investigación y el desarrollo de islas de válvulas
A finales del siglo XX, los usuarios del mercado querían apoyo técnico de Festo: cómo simplificar el montaje de las válvulas solenoides en toda la máquina. Basándose en esto, Festo tomó la iniciativa en el lanzamiento de la placa colectora de aluminio PAL a finales de 1980, que tiene un puerto de fuente de aire unificado. Los colectores son particularmente eficaces cuando es necesario instalar una gran cantidad de válvulas solenoides. Generalmente se utiliza en combinación con las válvulas tigre de la serie tradicional de Festo. En busca de un método de instalación de válvulas solenoides más simplificado, Festo ha desarrollado una placa de colector tipo PRS (suministro de aire en el puerto P, escape en el puerto R y S), en la que se instala una válvula de tigre tipo 2000.
Con el uso generalizado de la tecnología neumática, a menudo se requiere una gran cantidad de válvulas solenoides en una máquina. Dado que cada válvula requiere un cable de conexión independiente, cómo reducir los cables de conexión se ha convertido en un problema que no se puede resolver. pregunta ignorada. Porque el método de la placa de circuito de aire no puede realizar la transmisión de señales eléctricas de la válvula. Por lo tanto, Festo intentó simplificar el circuito basándose en la solución de la simplificación del circuito de gas y se dedicó a investigar la combinación eléctrico-gas: la isla de válvulas, es decir, la parte de control electrónico está convenientemente conectada al gas. placa de circuito a través de una interfaz y la válvula solenoide se controla, y no es necesario extraer líneas de control de señal de forma independiente para una sola válvula solenoide. Reduce la carga de trabajo del cableado al tiempo que mejora la precisión de la operación y su nivel de protección alcanza IP65.
Serie de islas de válvulas Tipo 01
Como primera generación de islas de válvulas para aplicaciones industriales, la "isla de válvulas Tipo 01" se lanzó por primera vez en la Feria de Hannover en 1989. Según el método de conexión entre la isla de válvulas y el controlador, esta serie se puede dividir en isla de válvulas de tipo interfaz multipin y isla de válvulas de tipo interfaz de bus de campo.
La isla de válvulas de interfaz multipin está conectada a la señal de entrada/salida del controlador programable a través de un cable multifilar con un enchufe multipin, y está conectada al extremo de señal de salida del sensor. a través de otro cable. En comparación con el método de conexión convencional, la interfaz de la isla de válvulas de interfaz multipin se simplifica a un enchufe multipin y un cable multifilar, que ya no requiere una placa de cableado, al mismo tiempo, todo el procesamiento y protección de la señal. Se han implementado funciones en la isla de válvulas.
Sin embargo, dado que la conexión de cable multifilar entre el controlador programable y la isla de válvulas todavía requiere mucho trabajo de cableado, Festo ha lanzado sucesivamente islas de válvulas con interfaz de bus de campo que utilizan protocolos de bus para simplificar la comunicación de datos.
La característica sobresaliente de la isla de válvulas tipo bus es que el intercambio de datos entre la isla de válvulas y el mundo exterior sólo debe realizarse a través de un cable blindado de dos o cuatro hilos. Ahorra tiempo de cableado, reduce el tamaño del equipo, mejora la capacidad antiinterferencias y hace que la transmisión de datos sea más confiable. Dado que se trataba de la primera aplicación de la tecnología de bus de campo en el campo de la automatización industrial, al principio sólo unos pocos usuarios se interesaron por ella e incluso la mayoría se mostró escéptica. Sin embargo, en los meses siguientes hubo muchos indicios de que la tecnología se podía utilizar. sería necesario.
Debido a las limitaciones de la función y las especificaciones de la válvula, Festo presentó este primer producto de isla de válvulas. Ya no está disponible y actualmente solo hay una pequeña cantidad de repuestos disponibles.
Serie de islas de válvulas Tipo 02
Festo lanzó sucesivamente una nueva serie de islas de válvulas: la isla de válvulas Tipo 02 en la Feria de Hannover en 1991 y 1992. La isla de válvulas Tipo 02 agrega muchas funciones nuevas sobre la base del Tipo 01:
●Todas las funciones de la válvula solenoide se pueden instalar;
●El tamaño de la interfaz es de 1/8" y 1/ 4";
●Señales de entrada y salida separadas;
●Dos presiones de trabajo diferentes;
●Una sola isla de válvulas puede tener hasta 16 válvulas integradas
●Se puede conectar a 18 tipos de buses de campo;
●Dos modos piloto, interno o externo, vacío disponible.
Festo selecciona diferentes PLC como controlador de la isla de válvulas Tipo 02 de acuerdo con las disposiciones de varios protocolos de comunicación de bus de campo, y ahora puede comunicarse con más de 40 sistemas PIE. En resumen, con el uso generalizado de la isla de válvulas tipo 02 con interfaz de bus, la tecnología de comunicación de datos por bus de campo ha alcanzado un auge sin precedentes en el campo de la automatización industrial. El sorprendente volumen de ventas de la isla de válvulas tipo 02, que alcanzó cientos de miles de unidades, muestra la madurez gradual de la tecnología de la isla de válvulas y es también el mejor reconocimiento de los productos Festo por parte de los usuarios.
Serie de islas de válvulas tipo 03
A medida que el mercado planteaba mayores requisitos para la flexibilidad y modularidad de la isla de válvulas Kuoyuan, Festo la lanzó nuevamente en la Feria de Hannover de 1992. Isla de válvulas tipo 03 . La idea modular se introduce en el diseño de la isla de válvulas tipo 03. Toda la isla de válvulas está dividida en varios módulos funcionales básicos, como el módulo de control, el módulo de válvula solenoide y el módulo de salida del eje de entrada. Cada módulo básico y los módulos anteriores y siguientes se combinan orgánicamente de acuerdo con ciertas reglas. Además de su nivel de protección que alcanza IP65, también tiene las siguientes funciones y características nuevas:
● Liangduo puede ensamblar 26 válvulas monoestables o 13 válvulas biestables, incluidas las de tipo Hi-nj y Maxi. Dos tamaños , varias presiones de trabajo;
● 12 módulos de entradas/salidas eléctricas. Se utiliza principalmente para conectar algunas señales de entrada/salida. Como señales digitales, señales de alta corriente y señales analógicas;
● El número de puntos de señal de entrada y salida depende del protocolo de bus de campo, con un máximo de 74 señales de salida y 96 señales de entrada;
● Controladores programables integrados, como las series SF3 de Festo, Step de Siemens y SLC500 de AB.
Esta serie de islas de válvulas tiene ventajas destacadas, especialmente en términos de flexibilidad de configuración del sistema. Dentro del alcance de las capacidades del protocolo de bus, el número de puntos de señal de su módulo de entrada/salida y del módulo de válvula solenoide se puede aumentar o disminuir a voluntad, lo que lo hace muy preferido por los usuarios. Festo aprovecha las excelentes propiedades de sus antiguos terminales de válvulas para entrar en muchos nuevos campos de aplicación. Debido a que su método de conexión de bus reduce en gran medida el trabajo de instalación, puede recopilar señales de entrada y controlar otras señales de salida en el sitio, y puede instalarse directamente en la máquina sin necesidad de un gabinete de control. Por lo tanto, ha sido ampliamente utilizado en la industria automotriz y otros campos de la industria pesada.
Series de islas de válvulas tipo 05 y 06
Los sólidos requisitos utilizados en la industria automotriz deben cumplir con los estándares ISO (válvulas 1SO), pero las válvulas ISO no cumplen con la idea de diseño original. de la isla de válvulas - la válvula Las conexiones eléctricas y neumáticas se encuentran en el mismo lado. Para Festo esto supone a la vez un reto y una oportunidad de negocio. Para conquistar el gran mercado de la industria automovilística, Festo propuso dos soluciones al problema técnico de cómo montar válvulas ISO en la isla de válvulas: la forma de interfaz IS05599/I para el mercado europeo y la forma de interfaz IS05599/II para el mercado europeo. Mercado americano.
La isla de válvulas Tipo 04 cumple con los estándares americanos, que no solo requieren que el conector de la línea de gas de la válvula sea estándar, sino que también requiere que la señal de control eléctrico esté conectada a través de un enchufe de cinco pines. Partiendo de esta exigencia, Festo desarrolló placas de transición intermedias para la conversión de señales entre electricidad y neumática. Es común con el módulo de entrada/salida de la isla de válvulas tipo 03 y se requiere una placa de transición intermedia al instalar la válvula solenoide.
En respuesta a las necesidades de la industria automovilística europea, Festo, junto con Bosch y Herion, desarrollaron conjuntamente una isla de válvulas especial: la isla de válvulas Tipo 06. Es principalmente para simplificar la instalación e integración de la válvula de aire. Cuando la isla de válvulas Tipo 06 estaba a punto de salir al mercado, los fabricantes de automóviles cambiaron su atención y requirieron la integración de módulos de entrada/salida, por lo que se lanzó la isla de válvulas Tipo 05. Dado que las válvulas de esta serie de islas de válvulas son todas válvulas ISO, sus ventas dependen principalmente del nivel de desarrollo de la industria automotriz. Pero ahora, las industrias automotrices europeas y americanas están avanzando cada vez más hacia el uso de terminales de válvulas tipo 03 equipados con válvulas Maxi.
Isla de válvulas CPV tipo 10
La tecnología de control descentralizado se hace eco del desarrollo de líneas de producción automáticas modulares. Teniendo en cuenta las exigencias de los sistemas de control descentralizados, Festo lanzó al mercado en 1996 en la Feria de Hannover una nueva isla de válvulas compacta CPV.
Esta serie de islas de válvulas tiene una apariencia pequeña, pero su flujo de salida es muy grande, lo cual es su diferencia esencial con respecto a otras válvulas. Cada isla de válvulas CPV se puede descomponer en cuatro submódulos. Cada submódulo contiene 16 señales de entrada y salida, por lo que los usuarios pueden seleccionar y ensamblar módulos arbitrariamente según las necesidades reales para formar una isla de válvulas ideal. Sus principales ventajas son:
● Concepto completamente nuevo
● Múltiples tamaños y funciones
● Múltiples formas de conexión de bus de campo como Interbuo, Profibus, De - viceNet, etc.;
● Estructura muy compacta.
La isla de válvulas CPV es el producto pionero de Festo en entrar en el mercado global, y sus crecientes ventas año tras año son el mejor reconocimiento de su superioridad por parte de los usuarios.
Serie de islas de válvulas CPA tipo 12
La isla de válvulas CPA se lanzó en 1998. Al igual que la isla de válvulas CPV, es una isla de válvulas compacta. Las funciones y ventajas de los dos son casi las mismas. La diferencia es: el plato de válvulas de la isla de válvulas CPV es integral; el plato de válvulas de la isla de válvulas CPA es modular y consta de base, cuerpo de válvula, puente eléctrico, etc.
Serie de islas de válvulas CPX
La isla de válvulas CPX es el último producto desarrollado por Festo. Con su lanzamiento, la posición de liderazgo de Festo en el campo de las islas de válvulas de interfaz de bus de campo se vuelve aún más prominente. Al mismo tiempo, la isla de válvulas CPX también es una encarnación perfecta de ideas de diseño modular. Esta serie de islas de válvulas tiene grandes ventajas en la configuración flexible del sistema y facilita una mayor expansión de las funciones de las islas de válvulas en el futuro. Sus principales novedades son:
● El nivel de protección se puede seleccionar entre IP20 o IP65 según las necesidades reales;
● Se pueden combinar 10 módulos de entrada/salida;
● Admite módulos de válvulas solenoides de isla de válvulas tipo CPA e isla de válvulas tipo 03;
● Los usuarios tienen 5 métodos de conexión eléctrica diferentes. Integrado directamente en la máquina o instalado en la caja de control;
● Admite múltiples protocolos de bus de campo.
Por la modularidad de sus componentes. Con el método de conexión opcional y la autoprueba y mantenimiento como nodo de bus, la isla de válvulas CPX se usa ampliamente en el campo de la automatización industrial y también está involucrada en el control de ingeniería y la industria alimentaria.
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