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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Gebersignalumsetzer für Werkzeug-
und Produktionsmaschinen, sowie Robotern, der aus über einen
Antriebsbus übertragenen
Geberwerten Impulssignale generiert.
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Aus
SIMOVERT MASTERDRIVES SLE/SLE-DP-SIMOLINK-Encoder, GWE-477 763 4070.76J,
Siemens AG 2001, ist ein Encoder bekannt, der Geberwerte an einer
elektrischen Welle simuliert und einen zentralen Maschinenistwert
(Lageistwert) zur Verfügung
stellt, der aus einem Leitsollwert generiert wird. Der SIMOLINK-Encoder
generiert aus einem Winkelsollwert, der über SIMOLINK (Lichtwellenleiterverbindung)
transportiert wird, zwei um 90° versetzte
Impulssignale und einen Null-Impuls. Diese werden von dem Encoder über RS422
weiteren Geräten
zur Verfügung
gestellt. Er simuliert damit einen Impulsgeber mit wählbarer,
programmierbarer Strichzahl.
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Aus
der WO 97/11848 ist eine wellenlose Rotationsdruckmaschine bekannt,
welche eine Anzahl einzeln angetriebener Druckstellen aufweist,
wobei der Antrieb mit stromrichtergespeisten Elektromotoren erfolgt,
wobei die wellenlose Rotationsdruckmaschine zumindest einen separat
angetriebenen Falzapparat aufweist. Eine derartige wellenlose Rotationsdruckmaschine
ist ein Beispiel für
eine Druckmaschine, welche eine elektronische Welle aufweist. Die Antriebe,
die in einer Rotation auf ein Falzapparat arbeiten, sind mittels
eines Steuer-/......metrierbusses mit einer Antriebssteuerung mittels
eines parallel angeordneten Synchronisierbusses mit einer Einrichtung
zur Generierung eines Sollwertes und eines Synchronisierungssignals
verbunden. Dabei sind die Antriebe ferner jeweils mittels einer
Busschnittstelle mit dem als Ringbus ausgebildeten Synchronisierbus verbunden. Über den
Synchronisierbus wird beispielsweise durch ein Synchronisiersig nal,
d.h. durch ein spezielles Telegramm an alle Teilnehmer (broadcast)
die Bearbeitung der Winkelgleichlauf-, Drehzahl und Momentenregelung
jedes Antriebs auf einen gemeinsamen Startpunkt synchronisiert.
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Aus
der
DE 197 08 985
C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung
eines ... genauen Gleichlaufs einzelner vernetzter Antriebe eines
dezentralen Antriebssystems bekannt. Dabei ist ein dezentrales Antriebssystem
mit digitalen intelligenten Antrieben offenbart, wobei mittels einer Peer-to-Peer-Verbindung
Soll- und Istwerte zwischen den einzelnen Antrieben schnell übertragbar
sind, ohne dabei ein überlagertes
Automatisierungssystem in Anspruch zu nehmen. Diese Funktionalität ist vorteilhaft
beispielsweise bei gleichlaufenden Positionierregelungen, welche
aus der zentralen Leitebene in die Antriebe verlagert werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Gebersignalumsetzer bereitzustellen,
der Gebersignale jeweils in Echtzeit empfangen, umsetzen und weiter übertragen
kann, wobei dieser flexibler einsetzbar ist.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe mittels eines Gebersignalumsetzers gelöst, welcher die
Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Weitere Ausgestaltungen des Gebersignalumsetzers
ergeben sich gemäß den Merkmalen
der Ansprüche
2 bis 7. Gebersignale sind auf dem Antriebsbus in Echtzeit übertragbar,
von einem Gebersignalumsetzer in Echtzeit in geberkompatible Impulssignale
umsetzbar und an weitere Geräte
in Echtzeit übermittelbar. Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung
des Gebersignalumsetzers können
nicht mit dem Hauptantriebsbus kompatible Geräte, beispielsweise Antriebe verschiedener
Hersteller, über
eine Geberschnittstelle antriebstechnisch gekoppelt werden.
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Eine
erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Leitrechner synthetische Sollwerte für mindestens
einen Gebersignalumsetzer und/oder mindestens einen Antriebsregler
generierbar sind. Somit sind aus unterschiedlichen Prozessinformationen
und/oder -vorgaben in einem Leitrechner synthetische Sollwerte generierbar.
Diese sind je nach Programmablauf und/oder Prozessverlauf änderbar.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass einem Leitrechner Sollwerte von mindestens einer weiteren Automatisierungskomponente übermittelbar
sind. Somit können
vorteilhaft Sollwerte von Automatisierungskomponenten über einen
Leitrechner, gegebenenfalls einen Antriebsbus an einen Geberumsetzer übermittelt
werden. Der Leitrechner kann dabei als Umsetzungskomponente dienen,
falls die Sollwerte vorgebende Automatisierungskomponente keine kompatible
Anschlussmöglichkeit
an den Geberumsetzer besitzt. Ebenso können im Leitrechner beispielsweise
Sollwertkorrekturen oder -veränderungen
vorgenommen werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass eine reale als auch synthetische Sollwertquelle mindestens
einem Gebersignalumsetzer über
einen Leitrechner und/oder einen Antriebsregler flexibel zuordenbar
ist. Damit sind in der Projektierungsphase einer technischen Anlage
Sollwertquellen beliebig Geberumsetzern zuordenbar.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass eine reale als auch synthetische Sollwertquelle während des Betriebs
aufgrund einer Betriebsart und/oder eines Programmablaufs und/oder
eines Fehler falls flexibel zuordenbar ist. Auf diese Weise sind
Sollwertquellen je nach Bedarf und Anforderung auch während des Betriebs
einer technischen Anlage flexibel Geberumsetzern zuordenbar.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass ein Taktsignal im Gebersignalumsetzer synchron zum Kommunikationstakt
der echtzeitfähigen
Eingangsdatenverbindung erzeugbar oder ableitbar ist. Die Takterzeugung
oder -bildung im Gebersignalumsetzer erfolgt somit streng synchron
zum Übertragungstakt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Gebersignalumsetzer integraler Bestandteil eines Antriebsreglers
ist. Somit können
vorteilhaft integrale Systemressourcen des Antriebsreglers genutzt
werden. Dieses minimiert die Hardwarekosten und den Installationsaufwand
von Geräten
oder Antrieben.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass als mindestens eine Echtzeitdatenverbindung des Antriebsreglers
ein echtzeitfähiges
Ethernet einsetzbar ist. Insbesondere durch die Verwendung eines
echtzeitfähigen
Ethernet ist ein standardisiertes, universell einsetzbares Busprotokoll
verwendbar, das eine hohe Übertragungskapazität ermöglicht.
Aufgrund kurzer Buszyklen ist eine echtzeitfähige Übertragung von Daten im System
möglich,
die ein schnelles Ausregeln von Sollwertabweichungen erlaubt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher erläutert. Dabei
zeigt:
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1 einen
Antriebsverband mit echtzeitfähiger
Datenverbindung und Gebersignalumsetzern.
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In
der Darstellung gemäß 1 ist
ein Antriebsverband zu sehen, der echtzeitfähige Datenverbindungen AB1
bis AB4 aufweist. Dabei besteht ein Antrieb aus mindestens einem
elektrisch angetriebenem Motor M1 bis M5, einem Umrichter mit Leistungselektronik
LE1 bis LE5 und einem Antriebsregler AR1 bis AR5. In der Darstellung
gemäß 1 ist die
Leistungs elektronik LE1 bis LE5 durch ein Rechteck mit einem IGBT-Symbol (Insulated
Gate Bipolar Transistor) gekennzeichnet. Ein Antriebsregler AR1 bis
AR5 kann über
weitere Datenverbindungen verfügen,
die ihn beispielsweise mit einem Leitrechner L oder Gebern G1, G2
verbinden. Die Antriebsregler AR1 bis AR4 verfügen über einen echtzeitfähigen Antriebsbus
AB1 bis AB4, der ringförmig
ausgeführt
ist.
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In
der Darstellung gemäß 1 befinden sich
weiterhin Gebersignalumsetzer GU1, GU2 an den Antriebsreglern AR3
und AR4. Die Gebersignalumsetzer GU1, GU2 können dabei integraler Bestandteil
der Antriebsregler AR1 bis AR5 sein oder extern zu diesen angeordnet
sein.
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Der
Antriebsregler AR5 sei in der Darstellung gemäß 1 nicht mit
einem echtzeitfähigen
Antriebsbus AB1 bis AB4 ausgestattet. Um diesen Antrieb an die Antriebe
mit den Antriebsreglern AR1 bis AR4 anzukoppeln, ist am Antriebsregler
AR4 ein Gebersignalumsetzer GU2 angeordnet, der in Echtzeit Gebersignale
von den Gebern G1, G2 empfängt
und – je
nach Projektierung – einen
Geberwert an den Antriebsregler AR5 übermittelt. Durch den echtzeitfähigen Antriebsbus
AB1 bis AB4 ist es unerheblich, an welchem Antriebsregler AR1 bis
AR4 sich der Geber G1, G2 befindet, dessen Information an den Antriebsregler
AR5 übermittelt
werden soll. Der Geber G1 ist an den Motor M1 mechanisch gekoppelt,
was in der Darstellung gemäß 1 durch
eine Doppelstrichverbindung vom Geber G1 zum Motor M1 gekennzeichnet
ist.
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Beispielsweise
könnten
die Antriebe mit den Antriebsreglern AR1 bis AR4 in einer Produktionsmaschine
angeordnet sein, bei der der Motor M1 ein Produkt der Maschine freigibt.
Ein Geber G1 erfasst die Position des Motors M1 und übermittelt
dieses Signal an den Antriebsregler AR1. Von diesem wird die Information über den
echtzeitfähigen
Antriebsbus AB1 bis AB4 an den Antriebsregler AR4 übermittelt. Dort
wird der Lageistwert des Motors M1 in dem Gebersignalumsetzer GU2
in geberkompa tible Impulssignale umgesetzt. Diese werden an den
Antriebsregler AR5 übertragen,
der den Motor M5 steuert. Dieser kann beispielsweise ein auf die
Produktionsmaschine abgestimmtes Transportband bedienen, mit dem das
fertige Produkt abtransportiert wird.
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Insbesondere
wenn Produktionsanlagen umgerüstet
werden, kann es vorkommen, dass Antriebe unterschiedlicher Hersteller
miteinander zu verbinden sind. Nicht immer weisen diese Busschnittstellen auf, über die
mit kompatiblen Busprotokollen kommuniziert werden kann. In diesem
Fall ist es möglich, dass
eine Antriebsinformation für
zu koppelnde Antriebe über
einen zu installierenden Geber G1, G2 erzeugt wird, da Antriebsregler
AR1 bis AR5 in der Regel über
Geberschnittstellen verfügen.
Des Weiteren kann die beschriebene Vorgehensweise eine kostengünstige Alternative
darstellen, wenn die Ausrüstung eines
Antriebs mit einer echtzeitfähigen
Datenverbindung AB1 bis AB4 aus Kostengründen nicht in Frage kommt.
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Die
Messsignale der Geber G1, G2 kann über den Antriebsbus AB1 bis
AB4 im System flexibel den Geberumsetzern GU1, GU2 zugeordnet werden. Dies
kann beispielsweise mit dem Leitrechner L erfolgen, der übergeordnete
Prozessdaten sammeln, auswerten und gegebenenfalls anzeigen kann. Ebenso
ist denkbar, dass mit Hilfe des Leitrechners L eine Projektierung
der Anlage vorgenommen werden kann.
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Abschließend sei
erwähnt,
dass insbesondere durch den Einsatz eines echtzeitfähigen Ethernet ein
standardisiertes, universell einsetzbares Busprotokoll verwendbar
ist. Das Ethernet stellt eine hohe Übertragungskapazität zur Verfügung und
stellt eine kostengünstige
Alternative zu bestehenden Antriebsbussystemen dar.