阀岛的结构及特性(以坚固的模块型结构的阀岛为例)

坚固的模块型结构的阀岛

如图a所示为坚固的模块型结构的阀岛。防护等级为IP65，由三大主要部分组成：气动模块(见图b)、电输入/输出模块及节点控制模块，见图c(带CP现场总线控制模块或含AS-i)。有多种电连接方式：带多针接口的(省配线阀岛)，所有通用现场总线，内置可编程控制器现场总线接口的。阀的外壳采用金属材料，电输入/输出模块也采用金属材料，通过阀上的LED可显示故障

气动模块部分

气动模块部分见图b，将电磁阀组合在一起就形成了具有公共气源的阀气路板。这降低了所需气管的数量，使整个单元更容易安装。它的气动阀位最多可扩展到26个单电控阀位(26线圈)，该阀岛由两种规格的电磁阀组成，通径为4.0(500L/min)和7.0(1300L/min)。工作压力为4~8bar，带先导进气的工作压力为-0.9~+10bar。通径为4.0的响应时间开为12ms、关为25ms左右；通径为7.0的响应时间开为25ms、关为30ms左右。气动模块上可选择二位五通单电控阀(弹簧复位、带外接先导型的气复位)、二位五通双电控阀(带外接先导型的气复位)、带外接先导三位五通电控阀(中封式、中泄式、中压式)，所有的阀都带手控装置，有非锁定式、锁定式及防止被激活保护型(根据要求)。利用堵头可使阀岛具有多个压力分区，包括真空操作，气路板底座也分4.0规格和7.0规格，当需要有两种规格阀时，可选用规格转换气动板底座。此外还可安装集成化的减压阀和单向节流阀模块。适用于单电控的气路板上可安装两个阀，配有两个分配地址，对于适用于双电控阀的气路板上也可安装两个阀，配有四个分配地址。如果在一个适用于双电控阀的气路板上安装一个双电控阀和一个单电控阀，则一个地址将被丢失

控制节点模块

阀岛的控制节点模块，可分为带多针接口节点的控制模块及带现场总线接口节点的控制模块。带现场总线接口节点的控制模块还可分为带可编程控制器现场总线接口节点的控制模块及不带可编程控制器现场总线接口节点的控制模块

多针接口的节点

多针接口的节点：如图c。阀岛可配置多针节点，除了控制阀，相应的传感器的反馈信号通过一条共用的多针电缆集合传输到控制柜(上位机)。该节点如采用圆形插头，最多可带24个气动控制阀电磁线圈，如采用Sub-D插头，最多可带22个气动控制阀电磁线圈，另外最多可有24个输入信号(以Festo坚固的模块型结构的03型阀岛为例)。带多针接口的阀岛可与目前所有的控制系统或工业PC的I/O卡连接。集中控制系统要求一个功能强大的PLC，相应地带大量的I/O卡，与现场总线设备必须通过较复杂的并行线连接

总线接口节点

在模块化电设备系统中，总线接口节点的控制模块相当于系统的心脏，它处理着更高一级控制器和主站的通信连接，具有大量附加功能的PLC程序器可直接通过现场总线节点模块中执行，现场总线节点模块还担当电输入/输出模块、传感器的电源(如电磁线圈和电输出的负载电源)及系统监测和诊断(如电源状态、电磁线圈短路或断路、传感器及连接电缆故障等)

带现场总线接口节点

该总线节点可带26个气动控制阀电磁线圈，电输入点/输出点的数量取决于现场总线的类型和气动阀的个数［如对于Festo、ABB(CS31)、SUCONETK、Interbus、Allen-Bradley(1771RIO)、DeviceNet、ASA(FIPIO)的现场总线，可有60个输入点和64个输出点，对于Profibus-DP、Interbus-FOC的现场总线可有90个输入点和74个输出点］。对于模拟量的输入/输出也将取决于现场总线的类型(如Interbus、DeviceNet、Interbus-FOC均有8个模拟量的输入/输出，其他的总线类型能否有模拟量的输入/输出需要查询)(以Festo坚固的模块型结构的03型阀岛为例)。除了阀的控制和电输出外，配置AS-i模块(作主站)，同时，相应的传感器的反馈信息被记录在外围设备内，并通过现场总线传递到控制柜中。程序控制诊断阀的欠电压、传感器的欠电压、输出短路等

带可编程控制器现场总线接口的节点

除了能作为现场总线节点作控制器之外，带可编程控制器现场总线接口还可担当主站的主控器功能。带可编程控制器现场总线接口的阀岛可配置各种控制模块(带FestoPLC或带SiemensPLC或Allen-BradleyPLC)，除对阀控制和电输出之外，相应传感器的反馈信号被记录在阀岛内，并通过内置集成的PLC自动对这些反馈信息进行处理，通过现场总线可进行扩展及网络化。该总线节点对本站阀岛最多可带26个气动控制阀电磁线圈，就本站阀岛而言，它有128个数字量输入信号和128个数字量输出信号(含26个气动控制阀电磁线圈)。另外，对于特殊的现场总线控制模块，它还能带64个数字量输入点和64个数字量输出点。对那些既需处理模拟量输入信号，如设定驱动阀上的参数及反馈信息(温度、压力、流量、注入高度等)，又需要处理控制器的模拟量输出信号，带可编程控制器现场总线接口的节点还提供专门模拟量输入/输出信号，最多可有36个模拟量输入信号、12个模拟量输出信号。带可编程控制器现场总线接口的节点可作为从站或主站应用，如作为主站(主控器)，最多可带31个现场总线从站，最多不超过1048个输入/输出点(以Festo坚固的模块型结构的03型阀岛为例)。对于带现场总线接口节点的控制模块(包括带可编程控制器节点模块)采用常用的现场总线有ABB(CS31)、SUCONETK、Interbus、Allen-Bradley(1771RIO)、DeviceNet、ASA(FIPIO)、Festo等

电输入/输出模块

可分为数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入/输出模块、附加电源、电接口。对于坚固的模块型结构的03型阀岛而言，最多有12个电的输入、输出模块。其中，对于数字量输入模块，有8点的输入模块(PNP/NPN)、4点的输入模块(PNP/NPN)或16点的输入模块(PNP带Sub-D插头)。对于数字量输出模块，有4点的输出模块(PNP)或大电流的4点输出模块(PNP/NPN，每个输出点为2A)。对于数字量输入/输出模块：有12个输入点、8个输出点；而对于模拟量输入/输出模块，有3个输入、1个输出的模拟量模块(0~10V；4~20mA)或1个输入/1个输出的模拟量模块(用于比例阀)。对某一公司的各种阀岛，欲采用多少个电输入/输出模块，取决于采用何种现场总线类型的节点

附加电源

附加电源为大电流输出模块提供最大为25A的负载电流。它安装在大电流输出模块的右侧，如图f所示

1—I/O模块，带4/8点输入

(PNP/NPN)或4点输出(仅PNP

0.5A)或多路I/O模块，带12/80；

2—大电流输出(PNP/NPN)

2×大电流电源(灰色接口)至

最后的大电流输出模块就停

止供电；

3—附加电源24V/25A；

4—节点；

5—阀

AS-i模块

AS-i模块也称为“AS-i主站接口”，其连接网络见图g，是为每个站点带少量输入/输出的简单通信设计的，一般站点有4或8个输入/输出。AS-i主站(作为阀岛中的网关)可提供一种从AS-i到较高级现场总线协议的良好连接，并控制AS-i网络。连接于该模块的从站将由AS-i主站进行管理。它们的输入/输出信号既可通过相邻的现场总线传输给更高一级的控制器(带现场总线主站的工业PC)，也可以传输给控制模块(节点)。在建立AS-i系统时，AS-i主站将和所需的从站一起连接到AS-i数据电缆上(黄色电缆)。每个从站首先被分配一个唯一地址，AS-i组合电缆也是通过黄色数据电缆为所有站点提供电源。在建立好所有的连接并确认所选的地址没有重叠后，当前的配置情况就可以通过配置接头进行读取和保存。于是总线站点的输入或输出被不断地更新并与更高一级的现场总线节点或控制模块进行交换。每一个站点以及AS-i诊断数据都被赋予一个固定的I/O地址域。它可连接31个从站，124个输出和124个输入