DE10042227A1

DE10042227A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Maschine

Info

Publication number: DE10042227A1
Application number: DE10042227A
Authority: DE
Inventors: Juergen Guenther; Stefan Klump
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2002-03-28
Also published as: WO2002019045A2; US20030225548A1; EP1314071A2; WO2002019045A3; KR20030029890A; JP2004507828A

Abstract

Die beweglichen Maschinenteile einer durch ein Steuerprogramm gesteuerten Maschine werden mit geringem Aufwand überwacht. Dazu werden die durch das Steuerprogramm aktuell angesteuerten Maschinenteile identifiziert und gezählt. Simultan werden die durch die Ansteuerung bewegten Maschinenteile gezählt. Wenn beide Anzahlen voneinander abweichen, werden eine Störmeldung und die identifizierten Maschinenteile als mögliche Fehlerquellen angezeigt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zur Überwachung von Bewegungen beweglicher Maschi nenteile einer mittels eines Steuerprogramms gesteuerten Ma schine.

In vielen industriellen Bereichen kommen Maschinen zum Ein satz, welche durch ein Programm gesteuert werden, das in ei nem Controller einer speicherprogrammierbaren Steuerung zum Ablauf kommt. In einem derartigen Steuerprogramm ist festge legt, welche Aktionen von der Maschine zu welchem Zeitpunkt des Programmablaufs durchzuführen sind. Dazu übermittelt der Controller an die Aktoren der Maschinenteile Befehle, welche beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Bewegung des jeweiligen beweglichen Maschinenteils auslösen.

Eine weitere Aufgabe des Controllers besteht darin, die von ihm mittels Befehlen ausgelösten Aktionen der Maschinenteile - insbesondere Bewegungen derselben - zu überwachen, um fest zustellen, ob die im Programmablauf vorgesehenen Aktionen der Maschinenteile tatsächlich stattgefunden haben.

Dazu ist es bekannt, dass jede Aktion eines Maschinenteils z. B. einen Rückmeldekontakt betätigt, dessen Zustand von dem Controller eingelesen und weiterverarbeitet wird. Ein ge schlossener Kontakt kann dabei beispielsweise "Aktion ausge führt" bedeuten. Üblicherweise ist jeder von den Maschinen teilen auszuführenden Aktion eine Rückmeldung an den Con troller zugeordnet, welche jeweils durch einen separaten Rückmeldekontakt ausgelöst wird. Dies bedeutet, dass der Controller ertüchtigt sein muss, mindestens so viele Rückmel dungen zu verarbeiten, wie Rückmeldekontakte vorhanden sind. Bei einer komplexen Maschine kann diese Anzahl beträchtlich sein und die Anforderungen an die Eingangssignalkapazität des Controllers ist in diesem Fall dementsprechend hoch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Bewegungen bewegli cher Maschinenteile einer mittels eines Steuerprogramms ge steuerten Maschine anzugeben, welche einen besonders geringen technischen Aufwand erfordern.

Erfindungsgemäß besteht das Verfahren der eingangs genannten Art aus folgenden Schritten:

1. Fortlaufend werden die durch das Steuerprogramm aktuell angesteuerten beweglichen Maschinenteile identifiziert und gezählt.
2. Simultan werden die durch die Ansteuerung bewegten Ma schinenteile gezählt, und
3. Wenn die aktuellen Anzahlen der angesteuerten und der be wegten Maschinenteile voneinander abweichen, werden auf einer Anzeigeeinrichtung eine Störmeldung und die identi fizierten Maschinenteile als mögliche Fehlerquellen ange zeigt.

Der Vorteil des genannten Verfahrens besteht insbesondere darin, dass allein aus dem Vergleich der aktuellen Anzahlen der angesteuerten und der bewegten Maschinenteile rückge schlossen werden kann, ob ein Fehler vorliegt oder nicht. Au ßerdem kann durch Einbeziehung der Kenntnis über die identi fizierten, aktuell vom Steuerprogramm angesteuerten Maschi nenteile der Fehlerort eingegrenzt werden auf eben diese ak tuell vom Steuerprogramm angesteuerten Maschinenteile. Geht man davon aus, dass gleichzeitig nur wenige Maschinenteile der Maschine angesteuert und bewegt werden, so ist ein mögli cher Fehlerort auf eben diese wenigen gleichzeitig angesteu erten bzw. bewegten Maschinenteile begrenzt. Zur Erkennung eines Fehlers muss folglich der Controller als Eingangssignal lediglich die Anzahl der aktuell bewegten Maschinenteile erhalten und mit der Anzahl der aktuell von ihm angesteuerten Maschinenteile vergleichen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung betätigt eine Bewegung eines beweglichen Maschinenteils mindestens einen dem jeweiligen Maschinenteil zugeordneten elektrischen Kon takt und aus den Betätigungen der Schaltkontakte werden die Anzahl der bewegten Maschinenteile ermittelt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird jeweils aus einem der Schaltkontakte und einem Wider stand ein Zweipol gebildet, die Zweipole zusammengeschaltet und die aktuelle Anzahl der bewegten Maschinenteile aus dem aktuellen Gesamtwiderstand der zusammengeschalteten Zweipole bestimmt.

Jede Betätigung eines Schaltkontaktes verändert den Gesamtwi derstand der zusammengeschalteten Zweipole. Dies bedeutet, dass der aktuelle Wert des Gesamtwiderstands der zusammenge schalteten Zweipole ein Maß dafür ist, wie viele Maschinen teile aktuell bewegt sind.

Die Erfindung führt daher zu einer Vorrichtung zur Überwa chung von Bewegungen beweglicher Maschinenteile einer mittels eines Steuerprogramms gesteuerten Maschine.

Bei dieser Vorrichtung sind Mittel vorhanden, welche

1. fortlaufend die durch das Steuerprogramm aktuell ange steuerten beweglichen Maschinenteile identifizieren und zählen,
2. simultan die durch die Ansteuerung bewegten Maschinentei le zählen und
3. auf einer Anzeigeeinrichtung eine Störmeldung und die i dentifizierten Maschinenteile als mögliche Fehlerquellen anzeigen, wenn die aktuellen Anzahlen der angesteuerten und der bewegten Maschinenteile voneinander abweichen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrich tung ist diese derart ertüchtigt, dass durch eine Bewegung eines beweglichen Maschinenteils mindestens ein dem jeweili gen Maschinenteil zugeordneter elektrischer Schaltkontakt be tätigbar und die Anzahl der bewegten Maschinenteile aus den Betätigungen der Schaltkontakte ermittelbar ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist aus jeweils einem der Schaltkontakte und ei nem Widerstand ein Zweipol gebildet, die Zweipole sind zusam mengeschaltet und die aktuelle Anzahl der Maschinenteile ist aus dem aktuellen Gesamtwiderstand der zusammengeschalteten Zweipole bestimmt.

Die nachfolgenden Zeichnungen veranschaulichen vier Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine an einen Controller angeschlossene Maschine mit beweglichen Maschinenteilen, welche infolge ihrer Bewe gungen den Gesamtwiderstand eines Messkreises verän dern,

Fig. 2 eine Maschine, bei der die beweglichen Maschinenteile als Steueranker und die elektrischen Schaltkontakte als Anschlagbleche ausgebildet sind,

Fig. 3 die Zusammenschaltung von aus jeweils einem elektri schen Schaltkontakt und einem jeweils zugeordneten Wi derstand gebildeten Zweipolen, und

Fig. 4 eine weitere Zusammenschaltung von Zweipolen.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den selben Bezugszei chen versehen.

Die Maschine 1 gemäß Fig. 1 besitzt mehrere bewegliche Maschi nenteile 3, 5, 7, . . . n. Jedem beweglichen Maschinenteil ist ein elektrischer Schaltkontakt S3, S5, S7, . . . Sn zugeordnet. Eine Bewegung eines beweglichen Maschinenteils 3, 5, 7, . . . n betätigt einen elektrischen Schaltkontakt S3, S5, S7, . . . Sn

Aus jeweils einem elektrischen Schaltkontakt und einem Wider stand R ist ein Zweipol Z gebildet. Die Zweipole Z sind pa rallel zusammengeschaltet und an eine Spannungsquelle 20 an geschlossen. In diesem so gebildeten Messkreis befindet sich außerdem ein Strommessgerät I und ein Wandler 22. Die Maschi ne 1 ist über Anschlüsse 13 verbunden mit einem Controller 10, welcher ein Steuerprogramm 12 enthält und mit einer An zeigeeinrichtung 15 verbunden ist. Während des Betriebs der Maschine identifiziert der Controller 10 fortlaufend die durch das Steuerprogramm aktuell angesteuerten bewegliche Ma schinenteile.

Die Anzahl der bewegten Maschinenteile wird ermittelt, indem der Strom im Messkreis, welcher aus den parallel geschalteten Zweipolen Z und der Spannungsquelle 20 besteht, durch das Strommessgerät I gemessen wird und im Wandler 22 in einen vom Controller verarbeitbaren Strommesswert 25 umgewandelt wird, welchen der Controller einliest.

Der aktuelle Wert des Strommesswerts 25 ist ein Maß dafür, wie viele Maschinenteile aktuell bewegt sind. Der aktuelle Messwert des Strommesswerts 25 kann nur einen von endlich vielen diskreten Werten annehmen, welche jeweils bestimmt sind durch die in den Messkreis geschalteten aktuellen Wider standwerte der Zweipole Z.

Der Controller 10 vergleicht die Anzahl der aktuell angesteu erten beweglichen Maschinenteile und die Anzahl der bewegten Maschinenteile, welche durch den aktuellen Wert des Strom messwerts 25 bestimmt sind. Falls diese aktuellen Anzahlen voneinander abweichen, so wird auf der Anzeigeeinrichtung 15 eine Fehlermeldung und die aktuell identifizierten angesteu erten Maschinenteile als mögliche Fehlerquellen ausgegeben.

Fig. 2 zeigt eine elektrische Maschine, welche als Rundstrick maschine ausgebildet ist. Der Selektionsapparat zur Auswahl der Nadeln wird durch Steueranker 30, welche bewegliche Maschinenteile darstellen, gesteuert. Jeder Steueranker 30 be sitzt zwei Anschlagbleche 35 bzw. 37. Die Lagerwelle 32 jedes Steuerankers 30 wird z. B. mittels eines Schleifkontaktes 33 kontaktiert. Über eine Verbindungsleitung 45 ist jeder Schleifkontakt 33 über einen Widerstand R mit einer Messein richtung 40 verbunden. Die Anschlagbleche 35, deren Anschlag durch einen Steueranker 30 detektiert werden soll, sind über eine Verbindungsleitung 47 miteinander verbunden und an eine Spannungsquelle 20 angeschlossen. Ein Controller 10 enthält das Steuerprogramm für die Rundstrickmaschine und ist über eine Verbindungsleitung 49 mit der Messeinrichtung 40 verbun den. Die Ansteuerung der Steueranker 30 durch den Controller 10 und die Ansteuermittel der Steueranker sind in Fig. 2 nicht dargestellt.

Wenn ein Steueranker 30 an ein elektrisch kontaktiertes An schlagblech 35 anschlägt, so fließt von der Spannungsquelle 20 über die Messeinrichtung 40 über den dem betreffenden Steueranker 30 zugeordneten Widerstand R durch die Verbin dungsleitung 45 ein Strom, welcher durch den betreffenden Schleifkontakt 33 auf den betreffenden Steueranker 30 über tragen wird und von da über das betreffende angeschlagene An schlagblech 35 über die Verbindungsleitung 47 zurück zur Spannungsquelle 20 fließt. Die Größe des Stroms 50 in dem vorher beschriebenen Messkreis ist dadurch bestimmt, wie vie le Steueranker 30 gleichzeitig an einem kontaktierten An schlagblech 35 anschlagen und so den Gesamtwiderstand im Messkreis durch Hinzufügen oder entfernen eines Parallelwi derstands R verändern.

Enthält die Rundstrickmaschine beispielsweise n Steueranker, welchen jeweils elektrisch kontaktiertes Anschlagblech 35 zu geordnet ist, so kann der Strom 50 im Messkreis in jeder Be triebssituation der Rundstrickmaschine somit n + 1 verschie dene diskrete Werte annehmen. Aus einen aktuellen Wert des Stroms 50 im Messkreis kann somit eindeutig auf die Anzahl der aktuell an ein kontaktiertes Anschlagblech 35 anschlagenden Steueranker 30 ermittelt werden. In der Messeinrichtung 40 wird der Wert des Stroms 50 im Messkreis umgewandelt in einen vom Controller 10 verarbeitbaren Wert und an den Cont roller 10 über die Verbindungsleitung 49 übermittelt.

Der Controller 10 identifiziert die aktuell aufgrund des in ihm ablaufenden Steuerprogramms angesteuerten Steueranker 30 und ermittelt deren Anzahl. Diese Anzahl der aktuell ange steuerten Steueranker vergleicht der Controller 10 mit der Anzahl der aktuell bewegten Steueranker, welche bestimmt ist durch den aktuellen Wert des Stroms 50 im Messkreis. Wenn beide Anzahlen voneinander abweichen, gibt der Controller 10 auf einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung eine Stör meldung und die identifizierten aktuell angesteuerten Steuer anker als mögliche Fehlerquellen aus.

Die Anzahl der ausgegebenen möglichen Fehlerquellen lässt sich beispielsweise dadurch verringern, dass man mehrere o. g. Messkreise aufbaut und je einen Messkreis jeweils einer Grup pe - beispielsweise einer Reihe - von Steuerankern zuordnet. So werden die möglichen Fehlerquellen eingegrenzt auf die Steueranker innerhalb dieser Gruppe von Steuerankern, welche aktuell vom Controller 10 angesteuert sind. Durch eine in Kenntnis des normalen Betriebsablaufs der Maschine geschickt vorgenommene Gruppenbildung ist es sogar realisierbar, die möglichen Fehlerquellen genau auf den defekten Steueranker zu begrenzen und auszugeben.

In Fig. 3 ist die Zusammenschaltung von Zweipolen Z zu einem Messkreis dargestellt. Jeder Zweipol Z ist dabei gebildet aus der Parallelschaltung eines elektrischen Schaltkontakts S1, S2, S3, . . . Sn und einem elektrischen Widerstand R. Die einzel nen Zweipole Z sind zu einer Reihenschaltung zusammengeschal tet. Jede Betätigung eines elektrischen Schaltkontakts S1, S2, S3, . . . Sn durch einen jeweils zugeordneten Maschinenteil verändert den Gesamtwiderstand der Reihenschaltung aus den einzelnen Zweipolen Z. Somit ist der Strom, welcher von der Spannungsquelle 20 über deren Vorwiderstand Rv an die Zusam menschaltung der Zweipole Z abgegeben wird, abhängig davon, wie viele der elektrischen Schaltkontakte S1, S2, S3, . . . Sn betätigt sind. Dieser Strom wird vom Strommessgerät I regist riert und ist somit ein Maß für die Anzahl der aktuell beweg ten Maschinenteile.

Die elektrischen Schaltkontakte S1, S2, S3, . . . Sn können ent weder als öffnende oder als schließende Kontakte ausgeführt sein.

Fig. 4 zeigt die Verschaltung von Zweipolen Z in einer Ver schaltungsmatrix M zu einem Zweipol ZZ.

Die Art, in der die einzelnen Zweipole Z zu einem Gesamtzwei pol ZZ verschaltet sind, ist in der Verschaltungsmatrix M festgelegt. Es können dabei beliebige Kombinationen von Rei hen- und Parallelschaltungen von Zweipolen Z festgelegt sein. Jeder Zweipol Z besteht aus der Zusammenschaltung eines e lektrischen Schaltkontaktes, welcher einem beweglichen Ma schinenteil zugeordnet ist, und einem Widerstand R.

Ein aktueller Wert des Gesamtwiderstands R_ZZ des Zweipols ZZ ist ein Maß dafür, wie viele bewegliche Maschinenteile aktu ell bewegt sind.

Außer der Zusammenschaltung der Einzelzweipole Z zu einem Zweipol ZZ ist auch eine andersartige Zusammenschaltung der Zweipole Z denkbar. Es können z. B. aus den Einzelzweipolen Z auch Zweitore oder Viertore oder sogar allgemein Mehrtore ge bildet sein. Ein aktueller Wert des Widerstands zwischen zwei Anschlüssen eines derartigen Mehrtors ist dann ein Maß dafür, wie viele bewegliche Maschinenteile aktuell bewegt sind. Die Zusammenschaltung von Zweipolen Z zu einem Mehrtor ist in Fig. 4 nicht näher dargestellt.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung von Bewegungen beweglicher Ma schinenteile (3, 5, 7, . . . n) einer mittels eines Steuerpro gramms (12) gesteuerten Maschine (1) mit folgenden Schrit ten:

a) fortlaufend werden die durch das Steuerprogramm aktu ell angesteuerten beweglichen Maschinenteile identifi ziert und gezählt,
b) simultan werden die durch die Ansteuerung bewegten Ma schinenteile gezählt, und
c) wenn die aktuellen Anzahlen der angesteuerten und der bewegten Maschinenteile voneinander abweichen, werden auf einer Anzeigeeinrichtung (15) eine Störmeldung und die identifizierten Maschinenteile als mögliche Feh lerquellen angezeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Bewegung eines be weglichen Maschinenteils mindestens einen dem jeweiligen Maschinenteil zugeordneten elektrischen Schaltkontakt (S3, S5, S7 . . ., Sn) betätigt und die Anzahl der bewegten Ma schinenteile aus den Betätigungen der Schaltkontakte er mittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus jeweils einem der Schaltkontakte (S3, S5, S7 . . ., Sn) und einem Widerstand R ein Zweipol Z gebildet und die Zweipole Z zusammengeschaltet sind und dass die aktuelle Anzahl der bewegten Maschinenteile aus dem aktuellen Ge samtwiderstand R_ZZ der zusammengeschalteten Zweipole Z be stimmt ist.

4. Vorrichtung zur Überwachung von Bewegungen beweglicher Ma schinenteile (3, 5, 7, . . . n) einer mittels eines Steuerpro gramms (12) gesteuerten Maschine (1), bei der Mittel vor handen sind, welche

a) fortlaufend die durch das Steuerprogramm aktuell ange steuerten beweglichen Maschinenteile identifizieren und zählen,
b) simultan die durch die Ansteuerung bewegten Maschinen teile zählen, und
c) auf einer Anzeigeeinrichtung (15) eine Störmeldung und die identifizierten Maschinenteile als mögliche Fehler quellen angezeigten, wenn die aktuellen Anzahlen der angesteuerten und der bewegten Maschinenteile voneinan der abweichen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die derart ertüchtigt ist, dass durch eine Bewegung eines beweglichen Maschinenteils mindestens ein dem jeweiligen Maschinenteil zugeordneter elektrischer Schaltkontakt (S3, S5, S7 . . ., Sn) betätigbar und die Anzahl der bewegten Maschinenteile aus den Betäti gungen der Schaltkontakte ermittelt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus jeweils einem der Schaltkontakte (53, S5, S7 . . ., Sn) und einem Widerstand R ein Zweipol Z gebildet und die Zweipole Z zusammengeschaltet sind und dass die aktuelle Anzahl der bewegten Maschinenteile aus dem aktuellen Ge samtwiderstand R_ZZ der zusammengeschalteten Zweipole be stimmt ist.