Brevet FR2695977A1 — publié le 19940325

La présente invention concerne un dispositif de commande pour soupapes et/ou unités de soupapes comportant une unité électronique centrale, à la sortie de laquelle une liaison de bus est disponible, par laquelle au moins un signal de commande codé peut être transmis et qui sert à la commande de la soupape concernée. De tels dispositifs de commande pour soupapes et/ou unités de soupapes avec une commande à bus sont, par exemple, connus de la fiche technique de Mannesmann Rexroth Pneumatique (septembre 91; 13 055) Dans ce cas, on prévoit de rassembler un agencement de soupapes en une unité de soupapes et de munir, ensuite, un tel groupe d'une électro- nique centrale en rapport à ce groupe, qui effectue entre autres le décodage des signaux de bus et détermine, de là, la commande des soupapes individuelles A la sortie de cette électronique de décodage, des liaisons électriques sont reliées aux aimants d'actionnement correspondants des soupapes individuelles. En pratique, on obtient pourtant que, dans un cas d'utilisa- tion, l'unité de soupapes est constituée de beaucoup de soupapes et, dans un autre cas d'utilisation, l'unité de soupapes n'est constituée que de quelques soupapes Une unité de soupapes représente un agencement, rassemblé en un groupe, de plusieurs soupapes individuelles Dans l'état de la technique, il est de ce fait connu de réaliser cette électronique de décodage centrale, relative à l'unité de soupapes, de sorte qu'elle puisse être utilisée jusqu'à un nombre déterminé de soupapes individuelles Il en résulte que, pour des unités de soupapes comportant peu de soupapes, l'électronique de décodage centrale est surdimensionnée. Pour des unités de soupapes comportant beaucoup de soupapes individuelles, cette construction devient certes de nouveau plus économique, toutefois il en résulte alors l'inconvé- nient qu'un nombre limité de soupapes est prédéfini. Par conséquent, le but de l'invention est de réaliser le dispositif de commande de sorte qu'un grand nombre de soupapes sont finalement couplées à une liaison de bus commune et peuvent être commandées par celle-ci. Afin d'atteindre ce but, l'invention prévoit de mettre en place un système de bus comportant une transmission de données en série et de monter les soupapes en parallèle par l'intermédiaire de la liaison de bus, et de munir chaque soupape individuelle à commander d'un élément de décodage séparé et agencé à chaque fois à l'emplacement de la sou- pape Selon un autre mode de réalisation de l'invention, il est prévu de monter un convertisseur central de protocole dans la liaison de bus, par l'intermédiaire duquel chaque élément de décodage peut être codé et de munir chaque élément de décodage d'un élément de stockage non volatil pouvant être nommé de sorte que, dans l'élément de décodage, en plus du décodage, le paramétrage de la commande peut également être effectué. Ainsi, il en résulte l'avantage, pour résoudre le problème précité, qu'un nombre presque illimité de soupapes indivi- duelles peut être rassemblé en un groupe de soupapes ou une unité de soupapes. Le regroupement est effectué, de façon purement formelle, par l'intermédiaire de l'unité électronique centrale ou du calculateur central Cela signifie qu'il est ainsi même possible de n'effectuer le regroupement de soupapes indivi- duelles en unités de soupapes que dans ou par le calculateur central L'avantage est que les unités de soupapes peuvent toujours être modifiées, c'est-à-dire qu'elles peuvent être constituées différemment Ainsi, par rapport à l'état de la technique, on peut renoncer à une électronique de décodage centrale agencée à l'unité de soupapes, relative aux soupa- pes individuelles De ce fait, la taille de l'unité de soupapes ne dépend plus du nombre d'entrées et de sorties électriques de l'électronique de décodage centrale D'après l'état de la technique, lors de l'utilisation d'une unité de soupapes et d'une électronique de décodage centrale, des liaisons individuelles doivent à chaque fois être guidées, à la sortie, vers chaque soupape individuelle Ce déploiement est également supprimé dans la présente invention, étant donné que la liaison de bus est continue -"par bouclage"- d'une soupape à l'autre Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément de décodage est, à chaque fois, intégré dans le boîtier de soupapes ou l'élément de décodage est, à chaque fois, intégré dans un corps de connexion faisant partie de la soupape correspondante Etant donné que l'élément de décodage est limité, de la manière prévue pour l'invention, aux seules fonctions nécessaires, cet élément est également petit en correspondance et peut, ainsi, également être intégré, par construction, de la manière proposée Lors de l'utilisation d'un convertisseur de protocole dans la liaison de bus, chaque élément de décodage individuel et, ainsi, chaque soupape individuelle, peuvent être codés par l'intermédiaire de cet appareil Lorsque l'on renonce au convertisseur de protocole, il est alors néces- saire de programmer ou de coder les soupapes individuelles par la connexion à un appareil de programmation manuelle. Par l'utilisation d'un élément de décodage comportant un élément de stockage non volatil, il est par ailleurs possi- ble d'introduire également dans l'élément de décodage, en plus du codage d'adresse, un paramétrage Ainsi, le décodage de l'adresse et le paramétrage sont possibles à l'emplace- ment de chaque soupape individuelle. Par paramétrage, on entend le stockage et la commande de la soupape par l'intermédiaire de paramètres de processus correspondants Par exemple, le paramétrage sait pour quelle durée et avec quel flanc la soupape doit être commandée. Ceci peut entraîner, lors d'un paramétrage correspondant, qu'initialement seule une "impulsion de commande" par l'intermédiaire de la liaison de bus est nécessaire et qu'ensuite la soupape, après acceptation de l'adresse, effectue, automatiquement, sans recourir à une liaison de données extérieure, une manoeuvre paramétrée et enregistrée précédemment. Si on considère ces avantages préférentiels, en relation avec le fait que les unités de soupapes peuvent être rassem- blées individuellement et être élargies, on s'aperçoit qu'un tel élargissement peut être effectué sans la programmation d'une électronique centrale pour unités de soupapes, usuelle dans l'état de la technique Les avantages d'une telle décentralisation du codage et du paramétrage sont percepti- bles, non seulement à travers la facilité de montage, mais également à travers la rapidité d'un tel dispositif de commande. De façon avantageuse, l'unité de soupapes est constituée d'éléments de plaque de base modulaires et de soupapes pouvant être étagées, et les éléments de plaque de base sont munis d'éléments d'enfichage électriques intégrés pour recevoir et mettre en contact la liaison de bus et/ou la liaison d'alimentation. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 illustre la commande directe des soupapes par l'unité centrale. La figure 2 montre une utilisation du convertisseur de protocole. La figure 1 illustre schématiquement le mode de commande des soupapes Les soupapes sont indiquées par 1, 2 à n. Cette représentation et cette nomination de la dernière soupape par N signifie que le nombre de soupapes pouvant être commandées n'est, en principe, pas limité Une liaison de bus 40 sort de l'unité centrale 30 et est dirigée, en continu, d'une soupape à l'autre Chaque soupape est consti- tuée, pour l'essentiel, d'un corps 12 muni des raccords de pression et comportant l'élément de soupape commandable, d'un aimant d'actionnement 11 qui actionne l'élément de soupape, et d'un élément de décodage 10 Il est possible d'effectuer, par l'intermédiaire de l'unité centrale 30, la répartition des soupapes 1 à N en groupes de soupapes ou unités de soupapes individuelles, directement par programma- tion dans l'unité centrale 30 Une électronique centrale associée à l'unité de soupapes, pour décoder le signal de commande transmis par la liaison de bus 40, est complètement supprimée dans la présente invention Ainsi, des soupapes, en nombre presqu'illimité, peuvent être reliées à la liaison de bus 40, puisque chaque soupape est munie d'un élément de décodage 10 particulier, associé à celle-ci et agencé dans la zone même de la soupape Il est possible d'agencer, par construction, un certain nombre de soupapes sur une plaque de base, grâce à quoi des liaisons électriques et des liaisons de fluide de pression intégrées peuvent être reliées aux soupapes correspondantes La répartition, selon des considérations de commande ou de façon formelle, en groupes de soupapes est effectuée, ici, de façon centrali- sée, par l'intermédiaire de l'unité centrale 30 Cela signifie que l'on peut renoncer, par principe, à l'agence- ment d'une électronique de décodage centrale sur chaque unité de soupapes Ainsi, il est également possible, par exemple dans une grande installation, de rassembler en une unité de soupapes "imaginaire", par l'intermédiaire d'un35 calculateur, des soupapes individuelles qui ne sont pas agencées ensemble sur une plaque de base Une telle formation "imaginaire" d'unités de soupapes peut présenter d'importants avantages d'utilisation Un avantage de cons- truction déjà décrit est visible, ici, dans la réalisation de la liaison de bus 40 représentée schématiquement Celle- ci peut être réalisée de façon continue, une sortie étant connectée à chaque soupape individuelle Cela signifie que les liaisons de commande ne sont plus réparties, en étoile, à partir d'un point de raccordement, vers les soupapes individuelles, mais que la liaison de bus peut être reliée en continu (par bouclage) d'une soupape à l'autre. La figure 2 montre une possibilité de réalisation, sur laquelle est représentée la possibilité de programmation des adresses de commande des éléments de décodage 10 indivi- duels Le convertisseur de protocole 20 est relié à la liaison de bus 40, qui est raccordée aux soupapes indivi- duelles 1, 2,, N et il est relié à l'unité centrale 30 par l'intermédiaire de la liaison de bus 41 Le convertis- seur de protocole 20 est commandé par l'unité centrale 30, par l'intermédiaire de la liaison de bus 41, et celle-ci est commandée par la carte de connexion 31 qui est intégrée dans l'unité centrale 30 Par l'intermédiaire du convertisseur de protocole 20, il est ainsi possible de programmer les éléments de décodage 10 des soupapes individuelles Ici, on programme, pour l'essentiel, l'adresse de sorte que chaque élément de décodage individuel, associé à une soupape, sait sous quelle adresse il doit accepter un signal de commande ultérieur Le convertisseur de protocole 20 sert, par ailleurs, à relier ensemble deux systèmes de bus différents. Pour cette raison, la liaison de bus est divisée en un segment 40 et un segment 41, la division devant mettre en évidence que le convertisseur de protocole relie ces deux systèmes de bus ensemble. Pour la programmation des adresses, le convertisseur de protocole est commuté en un mode de programmation Par l'intermédiaire d'un clavier se trouvant sur le convertis- seur, on entre une adresse souhaitée Celle-ci est alors adressée avec un code, de façon cyclique, par le bus La soupape souhaitée, ou l'élément de décodage 10 correspon- dant, est avertie_ par la pression d'une touche se trouvant sur le convertisseur de protocole La programmation des adresses peut, de même, être effectuée à l'aide d'un appa- reil de programmation manuelle L'appareil de programmation est relié, soit au bus, soit directement au raccord de bus de l'élément individuel ou de l'élément de décodage 10. Selon une réalisation particulière, l'élément de décodage peut comporter un élément de stockage non volatil. Puisqu'ainsi, un autre élément de stockage est contenu dans l'élément de décodage, on peut également introduire, en plus du codage d'adresse essentiel, un paramétrage Le paramé- trage signifie que des paramètres de commande déterminés peuvent être enregistrés dans l'élément de stockage On entend par là, qu'après un décodage correspondant de l'adres- se, donc après l'acceptation d'un signal de commande, l'élément de stockage fournit, de plus, des paramètres correspondants spécifiques des soupapes comme le flanc de commande, la vitesse de commande, la vitesse de commutation, la durée d'attente, etc, par lesquels l'aimant d'action- nement 11 de la soupape est alors actionné Par conséquent, l'information indiquant, après l'activation d'une soupape, ce que doit effectuer la soupape correspondante et jusqu'à quand elle doit l'effectuer, est transmise à l'emplacement de la soupape individuelle Ceci signifie que, certainement, tout un déroulement de processus est stocké, de façon décentralisée, à l'emplacement de chaque organe d'exécution individuel, à savoir ici les soupapes Ceci entraîne que toute l'installation peut travailler extrêmement rapidement, puisque le paramétrage ne doit plus être transmis par l'intermédiaire de la liaison de bus de l'unité centrale 30 ou par l'intermédiaire du convertisseur de protocole. L'utilisation de telles soupapes "intelligentes" rend très élégante la formation de groupes de soupapes, par exemple des unités de soupapes Par ailleurs, cet avantage est soutenu par le fait que de tels éléments de décodage, comme circuits de commande intégrés à utilisation spécifique, ne sont rien d'autre que des micro-calculateurs ramenés à des fonctions minimales Cette solution consistant à utiliser les fonctions minimales nécessaires permet des durées de commutation plus rapides qu'un micro-ordinateur usuel De plus, une telle réduction par construction, des éléments de décodage a pour conséquence que ces derniers peuvent être réalisés à très bon marché et en grandes quantités Il s'est avéré que, lors de l'utilisation de la présente invention, l'utilisation d'un élément de décodage pour chaque soupape est toujours plus économique que l'utilisation d'une élec- tronique de décodage centrale pour chaque unité de soupapes. Mais l'avantage essentiel concerne surtout la réduction par construction L'avantage consiste entre autres, déjà, dans le fait que l'électronique de décodage n'est jamais sur- dimensionnée ou sous-dimensionnée avec l'invention et que des unités de soupapes peuvent être formées avec un nombre presque quelconque de soupapes. Le résultat concret de l'invention, dans le cas de l'utili- sation de soupapes commandées par bus et d'unités de soupa- pes, peut ainsi être appelé, de façon appropriée, système à "intelligence décentralisée" Celui-ci présente l'avantage de durées de commutation et de réaction extrêmement courtes, ce qui est particulièrement avantageux pour de grandes installations commandées pneumatiquement. REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande pour soupapes et/ou unités de soupapes comportant une unité électronique centrale, à la sortie de laquelle une liaison de bus est disponible, par laquelle au moins un signal de commande codé peut être transmis, signal qui sert à commander la soupape concernée, caractérisé en ce qu'un système de bus comportant une transmission de données en série est mis en place et les soupapes ( 1, 2, , n) sont montées en parallèle par l'intermédiaire de la liaison de bus ( 40), et en ce que chaque soupape individuelle est munie d'un élément de décodage ( 10) séparé et agencé à chaque fois à l'emplacement de la soupape. 2 Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un convertisseur central de protocole ( 20) est monté dans la liaison de bus ( 40), par l'intermé- diaire duquel chaque élément de décodage ( 10) peut être codé. 3 Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de décodage ( 10) est muni d'un élément de stockage non volatil de sorte que, dans l'élément de décodage, aussi bien le décodage que le paramé- trage de la commande peuvent être effectués. 4 Dispositif de commande selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément de décodage ( 10) est, à chaque fois, intégré dans le boîtier associé par construc- tion à la soupape. Dispositif de commande selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément de décodage ( 10) est, à chaque fois, intégré dans un corps de connexion faisant partie de la soupape correspondante. 6 Dispositif de commande selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de soupapes est constituée d'éléments de plaque de base modulaires et de soupapes pouvant être étagées, et en ce que les éléments de plaque de base sont munis d'éléments d'enfichage électriques intégrés pour recevoir et mettre en contact la liaison de bus et/ou la liaison d'alimentation.