DE10052046B4

DE10052046B4 - Steuerung für Rotationsdruckmaschinen

Info

Publication number: DE10052046B4
Application number: DE2000152046
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Singer; Matthias Dipl.-Ing. Künzel; Detlef Dipl.-Ing. Büchner (TH); Günther Dipl.-Ing. Gabriel (FH)
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2020-10-21
Also published as: DE10052046A1

Abstract

Steuerung für Rotationsdruckmaschinen in Aggregatbauweise mittels dezentraler Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2), welche über ein Bussystem (12) oder ein Netzwerk untereinander und mit einem zentralen Leitstand (11) verbunden sind, wobei jedem Aggregat (1, 1.1, 1.2) mit den jeweiligen elektrischen Antrieben, Stellelementen (13.1, 13.2) und Steuerungen zumindest ein dezentraler Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem ersten der dezentralen Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2) ein Sicherheitsmodul (5, 5.1, 5.2) mit Eingängen (4) für Sicherheitssignale (3) sowie vorzugsweise Eingängen (4') für zusätzliche andere Signale (3'), mit einem ersten Busausgang (8) für die Sicherheitssignale (3) und vorzugsweise die anderen Signale (3') und einem zweiten, vom ersten Busausgang (8) unabhängigen Busausgang (8.S) für die duplizierten Sicherheitssignale (3.S) und vorzugsweise für die anderen Signale (3') vorgeordnet ist und die Busausgänge (8, 8.S) auf verschiedene dezentrale Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2) geführt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung für Rotationsdruckmaschinen gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
Druckmaschinen bestehen aus mehreren funktionell selbstständigen Anlagenteilen (Aggregaten), wie z. B. Druckwerken, Bogenanlegern, Bogenauslagen.
Es ist bekannt, den in jedem Anlagenteil angeordneten elektrischen Antrieben und Steuerungen mindestens einen separaten Steuerrechner (SPS) für die Ausführung der lokalen Steuer- und Regelungsfunktionen zuzuordnen und den Steuerrechner zusammen mit den Maschinenelementen in separaten Baueinheiten zusammenzufassen ( DE 42 37 837 A1 ). Die einzelnen Steuerrechner sind untereinander mit einem Netzwerk oder Bussystem zu einem Steuerungssystem verbunden. Für die Verarbeitung von Sicherheitssignalen, die dem Maschinen- oder Arbeitsschutz dienen, ist zur Sicherung einer Redundanz ein zusätzlicher unabhängiger Rechner (SPS) erforderlich, der die Sicherheitssignale parallel zum ersten Rechner verarbeitet und diesen auf ordnungsgemäße Signalverarbeitung überwacht. In jeder Baueinheit ist daher neben dem eigentlichen Steuerrechner ein weiterer Rechner (Sicherheitsrechner) vorhanden, der im Wesentlichen lediglich redundante Sicherheitsfunktionen realisiert.
Aus der DE 200 00 919 U1 ist weiterhin eine Überwachungseinrichtung für eine Druckmaschine bekannt, bei welcher die Signalzustände von Signalgebern mehreren als Rechner ausgebildeten Slaves zuführbar sind, welche über einen Bus untereinander und mit einem einem Überwachungsrechner vorgeordneten Überwachungsmaster verbunden sind und Aktuatoren jeweils mit einem der Slaves verbunden und auf einen vom Überwachungsmaster über den Bus gesendeten Befehl abschaltbar sind.
In der DE 196 09 016 A1 ist eine Sicherheitsvorrichtung für eine Druckmaschine beschrieben, die ein betätigbares Verschutzungselement und eine elektrische Absicherung der Verschutzungsstelle aufweist. Dem Verschutzungselement ist dazu wenigstens eine zwei Pole aufweisende Magneteinrichtung zugeordnet, die mit durch die Pole betätigbaren Sensoren zusammenwirkt, deren Schaltzustand durch zwei nachgeschaltete redundante Steuerungen überwacht wird.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Architektur des Steuerungssystems von Rotationsdruckmaschinen für die Verarbeitung von Sicherheitssignalen kostensparend zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst.
Vorteilhafte Ausbildungen des Sicherheitsmoduls sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben.
Mit dem Einsatz des Sicherheitsmoduls kann der in jedem Anlagenteil vorhandene zusätzliche Sicherheitsrechner für die Ausführung der redundanten Sicherheitsfunktionen entfallen, da die redundanten Sicherheitssignale direkt über eine gesonderte Busverbindung einem unabhängigen Steuerrechner eines anderen Anlagenteiles oder einem in demselben Anlagenteil vorhandenen weiteren Steuerrechner (z. B. für Zusatzantriebe) zugeführt und dort redundant verarbeitet werden. Dabei wird durch die Gestaltung des Sicherheitsmoduls sichergestellt, dass die redundante Signalverarbeitung nicht durch Fernwartungsmaßnahmen beeinflusst werden kann.
Die Auslagerung von sicherheitsredundanten Funktionen in unabhängige weitere Steuerrechner, die anderen Anlagenteilen zugeordnet sein können, ist aufgrund der stets vorhandenen Kapazitätsreserven der für dezentrale Steuerungen eingesetzten Rechnermodule möglich.
Die Erfindung soll nachstehend am Beispiel einer Bogenrotationsdruckmaschine erläutert werden.
Die Zeichnungen hierzu zeigen in
1 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes der erfindungsgemäßen Steuerung mit zwei Druckwerken
2 den prinzipiellen Aufbau eines Sicherheitsmoduls in einer ersten Variante
3 den prinzipiellen Aufbau eines Sicherheitsmoduls in einer zweiten Variante
Eine Bogenrotationsdruckmaschine besteht mindestens aus einem Anleger, einer Anlage und mehreren Druckwerken 1.1, 1.2. In einem Druckwerk 1.1 befinden sich beispielsweise Sensoren, Antriebe, Lüfter, Ventile 13.1, Ein- und Ausgabeeinheiten 14.1, Bedienelemente 15.1 usw., deren lokales Zusammenwirken von dezentralen Steuerrechnern 10.1.1, 10.1.2, die in jedem Aggregat in Gestalt von SPS angeordnet sind, über einen Feldbus 9 gesteuert wird.
Die dezentralen Steuerrechner 10.1.1, 10.1.2, 10.2 in den Druckwerken 1.1, 1.2 sind über ein Bussystem 12 oder Netzwerk untereinander und mit dem Leitstand 11 verbunden. Mindestens einem der dezentralen Steuerrechner 10.1.1, 10.1.2 (beispielsweise zur Steuerung der Bogenführung in einem Druckwerk 1.1) ist ein Sicherheitsmodul 5 zur Erfassung sicherheitsrelevanter Eingangssignale 3 vorgeordnet (2).
Das Sicherheitsmodul 5 besitzt dazu 1...n Eingänge 4 für Sicherheitssignale 3 (2). Bei den Sicherheitssignalen 3 handelt es sich um binäre Ausgangssignale von Schutzvorrichtungen bzw. Sensoren 2, die dem Maschinen- oder Arbeitsschutz dienen, wie z. B. Einlaufschutze vor dem Druckspalt von Druckwerken.
Jeder der Eingänge 4 ist zwecks Gewährleistung der redundanten Signalverarbeitung intern innerhalb einer Eingangsschaltung 6 parallel auf zwei Mikroprozessoren 7, 7.S geführt, die jeweils einem Busausgang 8, 8.S zugeordnet sind.
Ein erster Ausgang 8 des Sicherheitsmoduls 5 ist über einen Steuerbus 9 auf den nachgeordneten dezentralen Steuerrechner 10.1.1 geführt. Der zweite Ausgang 8.S des Sicherheitsmoduls 5 ist über einen weiteren Bus 9.S für die Übertragung der redundanten (dublizierten) Sicherheitssignale 3.S mit einem weiteren dezentralen Rechner 10.1.2, 10.2 verbunden.
Wenn ein sicherheitsrelevantes Signal 3 ausgelöst wird, gelangt es zu einem der n Sicherheitssignaleingänge 4 des Sicherheitsmoduls 5. In der Eingangsbeschaltung 6 wird jedes ankommende Sicherheitssignal 3 intern dupliziert, in den beiden Mikroprozessoren 7, 7.S parallel verarbeitet und gleichzeitig auf beide Busausgänge 8, 8.S gelegt. Über den ersten Busausgang 8 und den Steuerbus 9 erhält der nachgeordnete Steuerrechner 10.1.1 das Sicherheitssignal 3 und aktiviert daraufhin die dafür vorgesehene Schutzfunktion bzw. leitet das Sicherheitssignal 3 an den Leitstand 11 weiter. Parallel dazu wird das redundante Sicherheitssignal 3.S vom Sicherheitsmodul 5 über den zweiten Busausgang 8.S und den Bus 9.S an einen zweiten Steuerrechner 10.1.1 oder 10.2 übermittelt. Der zweite Steuerrechner 10.1.1 oder 10.2 bildet die selben Signale und überwacht den ersten Steuerrechner 10.1.1 auf ordnungsgemäße Signalverarbeitung – erfüllt also neben seinen eigentlichen Steuerfunktionen die Funktion des dem Steuerrechner 10.1.1 zugeordneten Sicherheitsrechners. Je nach Verfügbarkeit und Rechnerkapazität kann dabei sowohl ein Steuerrechner 10.2 in einem anderen Aggregat (z. B. Druckwerk 1.2) als auch ein zweiter Steuerrechner 10.1.2 in demselben Anlagenteil 1.1 (der z. B. zur Überwachung von Farbzonen oder zur Registersteuerung dient) als redundanter Sicherheitsrechner dienen.
Zur Verbreiterung des Einsatzbereiches des Sicherheitsmoduls kann dieses in einer Weiterbildung so gestaltet sein, dass damit auch andere, d. h. nicht sicherheitsgerichtete Eingangssignale 3', für die die Notwendigkeit der redundanten Signalverarbeitung nicht besteht, in Bussignale umgesetzt werden können.
Wird ein nicht sicherheitsgerichtetes Signal 3' an einen Eingang 4' des Sicherheitsmoduls 5 angelegt, entfällt die Kontaktbrücke zu einem zweiten Eingang. Dieser steht somit für ein weiteres nicht sicherheitsgerichtetes Signal 3' zur Verfügung. Das nicht sicherheitsgerichtete Signal 3' durchläuft die Eingangsschaltung 6 und wird danach mittels Parallelschaltung beiden Mikroprozessoren 7, 7.S zugeleitet und steht somit auf beiden Bussen zur Verfügung.
Mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitsmodul 5 wird sowohl der bisher erforderliche zusätzliche Sicherheitsrechner für jedes Anlagenteil eingespart als auch die Flexibilität bei der optimalen Nutzung der jeweiligen Steuerungskonfigurationen erhöht.

1: Aggregat
1.1, 1.2: Druckwerk k, k + 1
2': Kontakt
2: Schutzkontakt (1...n)
3': binäres Eingangssignal
3: binäres Sicherheitssignal (1...n)
3.S: duplizierte Sicherheitssignale (1...n)
4': Eingänge für nicht sicherheitsgerichtete Signale
4: Eingänge (1...n) für Sicherheitssignale
4.S: Eingänge (1...n) für dublizierte Sicherheitssignale
5: Sicherheitsmodul
5.1, 5.2: Sicherheitsmodul im Druckwerk k, k + 1
6: Eingangsschaltung
7: Mikroprozessor für die Umsetzung der Signale
7.S: Mikroprozessor für die Umsetzung der dublizierten Signale
8: Busausgang für Sicherheitssignale und nicht sicherheitsgerichtete Signale
8.S: Busausgang für dublizierte Sicherheitssignale und nicht sicherheitsgerichtete Signale
9: Feldbus zur Übertragung von Sicherheitssignalen und nicht sicherheitsgerichteten Signalen
9.S: Feldbus zur Übertragung von dublizierten Sicherheitssignalen und nicht sicherheitsgerichteten Signalen
10: dezentraler Steuerrechner
10.1.1, 10.1.2: dezentraler Steuerrechner im Druckwerk 1.1
10.2: dezentraler Steuerrechner im Druckwerk 1.2
11: Leitstand
12: Bus für zentrale Maschinensteuerung
13: Stellelement
13.1, 13.2: Stellelement (z. B. Ventil) im Druckwerk 1.1, 1.2
14: Ein- und Ausgabeeinheiten
14.1, 14.2: Ein- und Ausgabeeinheiten im Druckwerk 1.1, 1.2
15: Bedienelement
15.1, 15.2: Bedienelement (z. B. Tastatur) am Druckwerk 1.1, 1.2

Claims

Steuerung für Rotationsdruckmaschinen in Aggregatbauweise mittels dezentraler Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2), welche über ein Bussystem (12) oder ein Netzwerk untereinander und mit einem zentralen Leitstand (11) verbunden sind, wobei jedem Aggregat (1, 1.1, 1.2) mit den jeweiligen elektrischen Antrieben, Stellelementen (13.1, 13.2) und Steuerungen zumindest ein dezentraler Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem ersten der dezentralen Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2) ein Sicherheitsmodul (5, 5.1, 5.2) mit Eingängen (4) für Sicherheitssignale (3) sowie vorzugsweise Eingängen (4') für zusätzliche andere Signale (3'), mit einem ersten Busausgang (8) für die Sicherheitssignale (3) und vorzugsweise die anderen Signale (3') und einem zweiten, vom ersten Busausgang (8) unabhängigen Busausgang (8.S) für die duplizierten Sicherheitssignale (3.S) und vorzugsweise für die anderen Signale (3') vorgeordnet ist und die Busausgänge (8, 8.S) auf verschiedene dezentrale Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2) geführt sind.
Steuerung für Rotationsdruckmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2) in demselben Aggregat (1, 1.1, 1.2) angeordnet sind.
Steuerung für Rotationsdruckmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Steuerrechner (10.1.1, 10.1.2, 10.2) in verschiedenen Aggregaten (1, 1.1, 1.2) angeordnet sind.
Steuerung für Rotationsdruckmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsmodul (5, 5.1, 5.2) eine die Sicherheitssignale (3) duplizierende und in Sicherheitssignale (3) und duplizierte Sicherheitssignale (3.S) aufteilende und parallel auf zwei Mikroprozessoren (7, 7.S) führende interne Eingangsschaltung (6) und die zwei, jeweils einem Mikroprozessor (7, 7.S) zugeordneten, unabhängigen Busausgänge (8, 8.S) für die Sicherheitssignale (3, 3.S) aufweist, wobei der erste Mikroprozessor (7) die Sicherheitssignale (3) und der zweite Mikroprozessor (7.S) die duplizierten Sicherheitssignale (3.S) in Bussignale umsetzt.
Steuerung für Rotationsdruckmaschinen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sicherheitsmodul (5, 5.1, 5.2) Eingänge (4) für Sicherheitssignale (3) sowie vorzugsweise zusätzliche Eingänge (4') für andere Signale (3') aufweist, – jedem der Eingänge (4) für die Sicherheitssignale (3) jeweils ein zweiter Eingang (4.S) für die duplizierten Sicherheitssignale (3.S) mittels Parallelschaltung zugeordnet ist, – jeder der Eingänge (4,4', 4.S) innerhalb der internen Eingangsschaltungen (6) parallel auf beide Mikroprozessoren (7, 7.S) geführt ist und – alle Eingänge (4) für Sicherheitssignale (3) dem ersten Mikroprozessor (7) und alle Eingänge (4.S) für die duplizierten Sicherheitssignale (3.S) dem zweiten Mikroprozessor (7.S) zugeordnet sind.
Steuerung für Rotationsdruckmaschinen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelschaltung der Eingänge (4, 4.S) für Sicherheitssignale (3, 3.S) mit Hilfe von variabel am Sicherheitsmodul (5, 5.1, 5.2) einsetzbaren Kontaktbrücken erfolgt.