阀岛发展历史

阀岛是由德国Festo公司发明并最先应用的。

阀岛阀岛研发的开始

20世纪后期，市场用户希望从Festo得到技术支持：如何简化整机上电磁阀的组装。基于此，Festo公司于1980年年底率先推出了PAL型铝制气路板，该板具有统一的气源口。当需安装大量电磁阀时，气路板显得格外有效。其通常与Festo传统系列老虎阀组合使用。为追求更简化的电磁阀安装方式，Festo又开发了PRS型气路板(P口供气，R、S口排气)，板上安装2000型老虎阀。

随着气动技术的普遍使用，一台机器上往往需要大量的电磁阀，由于每个阀都需要单独的连接电缆，因此如何减少连接电缆线就成为了一个不容忽视的问题。由于气路板方式无法实现阀的电信号传输．因此Festo在已解决气路简化的基础上又尝试着对电路的简化，从而致力于电—气组合体——阀岛的研究，即电控部分通过一个接口方便地连接到气路板并对其上的电磁阀进行控制，不再需要对单个电磁阀独立地引出信号控制线。在减小接线工作量的同时提高操作的准确性，并使其防护等级达到IP65。

阀岛01型阀岛系列

作为工业应用的第一代阀岛“01型阀岛”于1989年汉诺威博览会上首次面世。按照阀岛与控制器的连接方式，该系列可分为多针接口型阀岛和现场总线接口型阀岛。

多针接口型阀岛通过一根带多针插头的多股电缆与可编程控制器的输入/输出信号相连，经另一条电缆连接到传感器的输出信号端。与常规连接方式相比，多针接口型阀岛的接口简化为一个多针插头和一根多股电缆，不再需要接线盘，同时所有信号的处理和保护功能都已在阀岛上实现。

但由于可编程控制器与阀岛之间的多股电缆连接仍存在不小的接线工作量，Festo相继推出了借助总线协议简化数据通信的现场总线接口型阀岛。总线型阀岛的突出特点是阀岛与外界的数据交换只需通过一根两股或四股屏蔽电缆实现．节省了接线时间，减小了设备体积，增强了抗干扰能力，使数据传输更为可靠。由于这是现场总线技术在工业自动化领域的首次应用，起初只有少数的用户对其感兴趣，甚至大多数人都持有怀疑的态度，但随后几个月的时间里，大量迹象表明该技术必将获得成功。

由于阀的功能与规格的局限性，这款早期阀岛产品Festo。已不再供货，如今仅提供少量备件。

阀岛02型阀岛系列

Festo在1991年和1992年的汉诺威博览会上又相继推出了新阀岛系列----02型阀岛。02型阀岛在01型的基础上增添了许多新的功能：

●所有电磁阀的功能均可安装；

●接口尺寸分为1/8"和1/4"；

●分立的输入、输出信号；

●两种不同的工作压力；

●单个阀岛上最多可集成16个阀

●可与18种现场总线相连；

●内或外两种先导方式，可用真空。

Festo根据多种现场总线通信协议的规定，选择不同的PLC作为02型阀岛的控制器，如今可与40多种PIE系统进行通讯。总之，伴随带总线接口的02型阀岛的广泛使用，现场总线数据通信技术在工业自动化领域内达到了空前的热潮。02型阀岛高达数10万套的惊人销售量表明了阀岛技术的逐步成熟，同时也是用户对Festo产品最好的认可。

阀岛03型阀岛系列

随着市场对阔院阀岛的柔性和模块化特性提出了更高要求，Festo在1992年汉诺威博览会上又再一次推出了03型阀岛。03型阀岛设计中引入了模块化的思想．即将整个阀岛分为几个基本的功能模块，如控制模块、电磁阀模块和输入输出模块．每一基本模块与前后模块间按一定规律进行有机地结合。除了其防护等级达到了IP65，并具有如下一些新增功能特性：

● 量多能装配26个单电控阀或13个双电控阀，有Hi-nj型和Maxi型两种尺寸，多种不同的工作压力；

● 12个电气输入/输出模块．主要用于连接一些输入/输出信号．如数字信号、大电流信号和模拟信号；

● 输入输出信号点数取决于现场总线协议，最多为74个输出信号和96个输入信号；

● 内置可编程控制器，如：Festo的SF3、Siemens的Step和AB的SLC500系列。

该系列阀岛尤其是在系统组态柔性上有突出的优点．在总线协议能力范围内它的输入/输出模块和电磁阀模块的信号点数可以随意地增减，从而深受用户的青睬，同时．Festo凭借旧型阀岛的优良特性涉足了许多新的应用领域。由于其总线连接方式大大减少了安装工作、并可现场采集输入信号及控制其他输出信号，可直接安装在机器上而不需控制柜．所以在汽车行业和其它一些重工业领域已被广泛的应用。

阀岛05和06型阀岛系列

汽车工业中使用的固要求符合ISO标准(1SO阀)，但ISO阀不符合阀岛最初的设计思路——阀的电气和气动接口位于同侧。对于Festo来说，这既是挑战又是商机。为了赢得汽车行业这个大市场，Festo针对如何在阀岛上装配ISO阀这一技术问题提出了两种解决方案：符合欧洲市场的IS05599/I接口形式和面向美洲市场的IS05599/Ⅱ接口形式。

04型阀岛符合美洲标准，不仅要求阀的气路接头是标准的，而且要求电控信号通过五针插头连接。根据此要求，Festo开发了用于电气与气动之间信号转换的中间过渡板。它与03型阀岛的输入/输出模块是通用的，安装电磁阀时需要一个中间过渡板。

针对欧洲汽车行业的需求，Festo联合Bosch和Herion公司共同开发了一种特殊的阀岛----06型阀岛。它主要是为了简化气阀的安装集成方式。在06型阀岛即将投放市场时，汽车厂商们又改变了注意，要求能集成输入/输出模块，因此05型阀岛面世。由于这些系列阀岛上的阀都是ISO气阀，所以其销量主要取决于汽车行业的发展水平。但如今，欧美汽车行业越来越趋向于使用装有Maxi阀的03型阀岛。

阀岛10型CPV阀岛

与模块式自动生产线发展相呼应的是分散控制技术。鉴于分散控制系统的要求，在1996年的汉诺威博览会上，Festo又向市场推出了全新CPV型紧凑阀岛。

该系列阀岛的外形很小，但输出流量非常大，这是它与其它阀类的本质区别。每个CPV阀岛都可分解为四个子模块．任一个子模块包含16点输入输出信号，因此，用户可根据实际的需要任意选择和组装于模块以构成理想的阀岛。其主要优点是：

● 全新理念；

● 多种尺寸和功能；

● 多种现场总线连接形式如Interbuo、Profibus、De-viceNet等；

● 结构高度紧凑。

CPV型阀岛是Festo进军全球市场的先锋产品，其逐年递增的销量正是用户对其优越性最好的肯定。

阀岛12型CPA阀岛系列

CPA阀岛是1998年问世的，它与CPV阀岛一样，均属于紧凑型阀岛．两者功能和优

越性都相差无几。区别在于：CPV阀岛的阀片是整体式的；CPA阀岛的阀片是模块式的，由底座、阀体、电桥等组成。

CPX阀岛系列

CPX阀岛是Festo开发出的最新产品，随着它的推出，Festo在现场总线接口型阀岛领域的领导地位显得更加突出，同时，CPX阀岛也是模块化设计思想的完美体现。该系列阀岛在系统组态灵活上有较大的优势，并且便于将来阀岛功能的进一步扩展。其主要新添功能是：

● 防护等级可根据实际需要选择IP20或IP65；

● 可组合10个输入/输出模块；

● 支持CPA型阀岛和03型阀岛的电磁阀模块；

● 用户有5种不同的电气连接方式．直接整机集成或安装在控制盒内；

● 支持多种现场总线协议。

由于其组件的模块化．连接方式的可选择性及作为总线节点具有自我检测和维护，CPX阀岛在工业自动化领域被广泛应用，另外也涉足到工程控制和食品行业等方面。2100433B

阀岛带多针接口的阀岛

可编程控制器的输出控制信号、输入信号均通过一根带多针插 头的多股电缆与阀岛相连，而由传感器输出的信号则通过电缆连接到阀岛的电信号输入口上。因此，可编程控制器与电控阀、传感器输入信号之间的接口简化为只有一个多针插头和一根多股电缆。与传统方式实现的控制系统比较可知，采用多针接口阀岛后系统不再需要接线盒。同时，所有电信号的处理、保护功能（如极性保护、光电隔离、防水等）都已在阀岛上实现。

阀岛带现场总线的阀岛

使用多针接口型阀岛使设备的接口大为简化，但用户还必须根 据设计要求自行将可编程控制器的输入/输出口与来自阀岛的电缆进行连接，而且该电缆随着控制回路的复杂化而加粗，随着阀岛与可编程控制器间的距离增大而加长。为克服这一缺点，出现了新一代阀岛——带现场总线的阀岛。

现场总线（Field bus）的实质是通过电信号传输方式，并以一定的数据格式实现控制系统中信号的双向传输。两个采用现场总线进行信息交换的对象之间只需一根两股或四股的电缆连接。特点是以一对电缆之间的电位差方式传输的。 在由带现场总线的阀岛组成的系统中，每个阀岛都带有一个总线输入口和总线输出口。这样当系统中有多个带现场总线阀岛或其它带现场总线设备时可以由近至远串联连接。现提供的现场总线阀岛装备了目前市场上所有开放式数据格式约定及主要可编程控制器厂家自定的数据格式约定。这样，带现场总线阀岛就能与各种型号的可编程控制器直接相连接，或者通过总线转换器进行阀接连接。

带现场总线阀岛的出现标志着气电一体化技术的发展进入一个新的阶段，为气动自动化系统的网络化、模块化提供了有效的技术手段，因此近年来发展迅速。

阀岛模块式阀岛

在阀岛设计中引人了模块化的设计思想，这类阀岛的基本结构是：

l）控制模块位于阀岛中央。控制模块有三种基本方式：多针接口型、现场总线型和可编程型。

2）各种尺寸、功能的电磁阀位于阀岛右侧，每2个或1个阀装在带有统一气路、电路接口的阀座上。阀座的次序可以自由确定，其个数也可以增减。

3）各种电信号的输入/输出模块位于阀岛左侧，提供完整的电信号输入/输出模块产品。

有带独立插座、带多针插头、带ASI接口及带现场总线接口的阀岛，

带独立插座的阀岛通用性强，对控制器无特殊要求，配有电缆（有极性容错功能），插座上带有 LED和保护电路，分别用以显示阀的工作状态和防止过压。

带多针插头的阀岛通过多感电缆将控制信号从控制器传输到阀岛，顶盖上不仅有电气多针插头，而且还带有LED显示器和保护电路。

带ASI接口的阀岛，其显著的一个特点是数据信号和电源电压由同一根2芯电缆同时传输。电缆的形状使用户使用时排除了极性错误。对于ASI接口系统，每个模块通常提供4个地址。因此一个ASI阀岛可安装4个二位五通单控阀或2个二位五通双控阀。

带现场总线接口的阀岛可与现场总线节点或控制器相连。这些设备将分散的输入/输出单元串接起来，最多可连接4个分支。每个分支可包括16个输入和16个输出，连接电缆同时输电源和控制信号。也就是说，它适合控制分散元件，使阀尽可能安装在气缸附近，其目的是缩短气管长度，减小进排气时间，并减少流量损失。

阀岛可编程阀岛

鉴于模块式生产成为目前发展趋势，同时注意到单个模块以及许多简单的自动装置往往只有十个以下的执行机构，于是出现了一种集电控阀、可编程控制器以及现场总线为一体的可编程阀岛，即将可编程控制器集成在阀岛上。

所谓模块式生产是将整台设备分为几个基本的功能模块，每一基本模块与前、后模块间按一定的规律有机地结合。模块化设备的优点是可以根据加工对象的特点，选用相应的基本模块组成整机。这不仅缩短了设备制造周期，而且可以实现一种模块多次使用，节省了设备投资。可编程阀岛在这类设备中广泛应用，每一个基本模块装用一套可编程阀岛。这样，使用时可以离线同时对多台模块进行可编程控制器用户程序的设计和调试。这不仅缩短了整机 调试时间，而且当设备出现故障时可以通过调试出故障的模块，使停机维修时间最短。

阀岛是新一代气电一体化控制元器件，已从最初带多针接口的阀岛发展为带现场总线的阀岛，继而出现可编程阀岛及模块式阀岛。阀岛技术和现场总线技术相结合，不仅确保了 电控阀的布线容易，而且也大大地简化了复杂系统的调试、性能的检测和诊断及维护工作。借助现场总线高水平一体化的信息系统，使两者的优势得到充分发挥，具有广泛的应用前景。

鉴于分散控制系统的要求,出现了由CP型紧凑阀组成的紧凑型阀岛(CP阀岛).紧凑型阀岛的外形很小,但输出流量非常大,即其体积/流量比特别大,这是紧凑阀与微型阀的区别之处,如 14mm厚度的CP阀可提供800L/min大流量, 18 mm厚度可达1600L/min。

以紧凑型阀岛为核心,以分散控制为策略,以CAN型现场总线为联网接口方式的整体系统。

鉴于模块式生产已成为目前令人关注的发展趋势,同时注意到单个模块以及许多简单的自动装置往往只有十个以下的执行机构,于是出现了一种集阀,可编程控制器以及现场总线

为一体的可编程阀岛,即将可编程控制器集成在阀岛上。

模块式阀岛的基本结构是:(l)控制模块位于阀岛中央.控制模块有三种基本方式:多针接口型,现场总线型和可编程序型.(2)各种尺寸,功能的电磁阀位于右侧,每两个或一个电磁阀装在带有统一气路,电路接口的阀座上.阀座的次序可以自由确定,其数量也可以自由增减.(3)各种电信号的输入,输出模块位于左侧,提供了完整的电信号输入,输出模块产品系列。

模块式生产的基本策略是将整台设备分为几个基本的功能模块,每一基本模块与前后模块间按一定的规律有机地结合.模块式生产线是由下料模块,预检模块,加工模块,分组模块组成.模块化设备的优点是生产者可以根据加工对象的特点,选用相应的基本模块搭配成整机,这不仅节省了设备制造周期,而且可以实现一种模块多次使用,节省了设备投资.可编程阀岛在这类设备中广为采用,每一基本模块装用一套可编程阀岛,这样软件工程师可以离线同时对多台模块进行可编程控制器用户程序的设计和调试.这不仅大量缩短了整机的调

试时间,同时当这类设备出现故障时,可以通过简单调换出故障的模块,使停机维修时间最短。

模块化的设计思想也被引入阀岛的设计中,图8—17所示为模块式阀岛。