DE1189627B - UEberwachungseinrichtung fuer digitale Positionierregelungen gegen Stoerimpulse - Google Patents
UEberwachungseinrichtung fuer digitale Positionierregelungen gegen StoerimpulseInfo
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Description
- Überwachungseinrichtung für digitale Positionierregelungen gegen Störimpulse Die Erfindung bezieht sich auf eine überwachungseinrichtung für digitale Positionierregelungen unter Verwendung mindestens zweier mit unterschiedlicher Genauigkeit arbeitender Wegermittlungen.
- Es sind digitale Regelungen, beispielsweise sogenannte Nachlaufregelungen zur Feinpositionierung von Werkzeugmaschinen oder zur Feinanstellung von Walzen eines Walzengerüstes, sowie Regelungen zum Verstellen von Fördermitteln, Aufzügen und Lademaschinen von Reaktoren mit großen Anforderungen an die Genauigkeit der Verstellung bekannt, wobei derartige beispielsweise angeführte Wegermittlungen hier ganz allgemein als Feinpositionierungen bezeichnet werden und sich damit nicht nur auf Werkzeugmaschinenregelungen beziehen.
- Im Gegensatz zur Feinpositionierung durch digitale Wegregelungen wird eine Grobpositionierung mit geringeren Anforderungen an die Genauigkeit einer Verstellung in bekannter Weise durch analoge Wegregelungen mittels Drehmelder, Potentiometer und Endschalter erreicht, so daß die analog gebildete ungenaue Regelabweichung von der genaueren digital ermittelten Regelabweichung überlagert auf den Regler gegeben wird.
- Es sind nun digitale Wegregelungen bekannt, bei denen beispielsweise der Istwert einem Impulsgeber mit nachgeschaltetem elektronischem Zählwerk entnommen wird, wobei der Impulsgeber beispielsweise aus einer an einer Abtastvorrichtung vorbeilaufenden maßstäblichen Rasterscheibe besteht, deren Rastermaßstab eine derartige Unterteilung aufweist, wie sie entsprechend der digitalen Unterteilung des Weges in Toleranzeinheiten erforderlich ist.
- Aus dem durch den ermittelten Istwert der Wegverstellung und dem in einem Speicher vorgegebenen Sollwert der Wegverstellung wird die Wegdifferenz gebildet, die als Regelabweichung dem Regler vorgegeben wird, wobei an einer bestimmten Stelle des Regelkreises die digitalen Größen in analoge Größen übergeführt werden. Die Stehgröße des Reglers wird auf einen Stellmotor gegeben, der in möglichst kurzer Zeit den Verstellweg derart ändert, daß die Differenz zwischen Soll- und Istwert Null wird.
- Bei derartigen bekannten Feinpositionierungen mit weitgehenden Genauigkeitsforderungen an die Wegermittlungen können sich falsche Impulszählergebnisse der elektronischen Zählwerke durch Zählen von Störimpulsen besonders nachteilig bemerkbar machen, die beispielsweise dadurch zustande kommen, daß die auf einer Antriebswelle befestigte Rasterscheibe infolge starker Belastungen Schwingungen ausführt, die konstruktiv nicht immer beherrscht werden können und von denen auch die Rasterscheibe erfaßt wird. Andererseits treten beispielsweise Spannungsstöße auf, die zu einer falschen Abgabe von Impulsen führen. Demzufolge sind Fehlzählungen bei Rasterscheiben mit sehr feiner maßstäblicher Unterteilung möglich, die zu einer ungenauen Regelabweichung und damit zu einer fehlerhaften Stellgröße des Reglers führen. Die Folgen sind unter Umständen schwer zu behebende Betriebsstörungen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabenstellung zugrunde, eine Überwachungseinrichtung anzugeben, die ein falsches Zählergebnis der Impulszählwerke anzeigen und beim Überschreiten einer maximal zulässigen Fehlimpulszahl die Einrichtungen zur Positionierung stillsetzen, so daß Betriebsstörungen durch falsche Positionierungen sicher vermieden werden.
- Dies wird mit Hilfe der überwachungseinrichtung für digitale Positioniereinrichtungen unter Verwendung mindestens zweier mit unterschiedlicher Genauigkeit arbeitender Wegermittlungen nach der Erfindung dadurch erreicht, daß drei Regelsysteme derart zusammenwirken, daß die von einem analog arbeitenden Grobsystem ermittelte Regelabweichung und die von einem digital arbeitenden Grobsystem ermittelte Regelabweichung überlagert auf den Regler gegeben werden, wobei die Istwerte des digitalen Grobsystems und des analogen Grobsystems derart aufeinander abgestimmt sind, daß einer Impulszahl des digitalen Grobsystems ein dieser Impulszahl entsprechende Wert des analogen Grobsystems gleichkommt und daß das digital arbeitende Grobsystem und das digital arbeitende Feinsystem unterschiedliche, in einer festen Beziehung zueinander stehende Impulsfolgefrequenzen liefern, deren Impulszahlendifferenz zur überwachung des Feinsystems dient, und daß die digital ermittelte Regelabweichung x" mit der analog ermittelten Regelabweichung xu,' verglichen wird und bei '/2 x", < x", ein Warnsignal ausgelöst wird, dagegen bei x"; < x", ein Signal ausgelöst wird, das die zu regelnde Anlage stillsetzt.
- Gemäß einer Ausbildung der Erfindung enthält der Impulsgeber eine Rasterscheibe, die mit mindestens zwei zentrisch zueinander angeordneten Rastermaßstäben unterschiedlicher Unterteilung versehen ist, von denen mindestens ein Rastermaßstab in bekannter Weise eine derartige feine Unterteilung aufweist, wie sie entsprechend der gewählten Unterteilung des Weges in Toleranzeinheiten erforderlich ist, während mindestens ein weiterer Rastermaßstab eine gröbere Unterteilung aufweist, die gegenüber der erforderlichen Unterteilung ein vorzugsweise ganzzahliges Vielfaches ist, so daß einer Impulszahl des grob unterteilten Rastermaßstabes eine bestimmte ganzzahlige Impulszahl des feinunterteilten Rastermaßstabes entspricht, und daß bei einer fehlerhaften Zuordnung der Impulszahl des grob unterteilten Rastermaßstabes zu der diesem Vielfachen entsprechenden Impulszahlenbereich des fein unterteilten Rastermaßstabes Schaltbefehle gegeben werden. Das ganzzahlige Vielfache ist dabei größer zu wählen als die innerhalb zweier aufeinanderfolgender Impulse des Grobsystems noch zulässig auftretbare Anzahl von Störimpulsen.
- Da die Impulse des grob unterteilten Rastermaßstabes mit größerer Genauigkeit ausgezählt werden können als der fein unterteilte Rastermaßstab und eine eindeutige Zuordnung einer Impulszahl des grob unterteilten Rastermaßstabes zu der eines bestimmten Impulszahlbereiches des fein unterteilten Rastermaßstabes besteht, ist eine Überwachung der Zählerergebnisse des fein unterteilten Rastermaßstabes innerhalb dieses Bereiches sichergestellt.
- Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist nun noch zusätzlich zu den mit unterschiedlicher Genauigkeit arbeitenden digitalen Wegermittlungen mindestens eine an sich bekannte analoge Wegermittlung, beispielsweise Drehmelder, Potentiometer und Endschalter, vorgesehen, die gegenüber dem digitalen Istwertgeber mit der geringeren Genauigkeit (digitales Grobsystem) einen Istwert eines Verstellweges mit einer noch geringeren Genauigkeit anzeigt (analoges Grobsystem), wobei die Istwerte der digitalen Grobpositionierung und der analogen Grobpositionierung derart aufeinander abgestimmt sind, daß einer Impulszahl des digitalen Grobsystems eine dieser Impulszahl entsprechender Wert des analogen Grobsystems gleichkommt und daß bei ihrer fehlerhaften Zuordnung zueinander Schaltbefehle gegeben werden.
- Eine derartige erfinderische Ausgestaltung, in der das digitale Feinsystem durch das digitale Grobsystem und letzteres durch ein analoges Grobsystem überwacht wird, ist dann von Bedeutung, wenn es zweckmäßig ist, den Impulsgeber des digitalen Grobsystems zwar derart auszubilden, daß zur überwachung des Feinsystems gegen Störimpulse eine bestimmte Impulszahl des Grobsystems ein umgekehrt ganzzahliges Vielfaches einer Impulszahl des Feinsystems ist, jedoch dieses ganzzahlige Vielfache kleiner als die innerhalb zweier aufeinanderfolgender Impulse des Grobsystems noch zulässig auftretbare Anzahl von Störimpulsen ist.
- Die Überwachungseinrichtung wird an Hand zweier Figuren beispielsweise näher beschrieben und erläutert. F i g. 1 zeigt eine Rasterscheibe mit zwei Rastermaßstäben, und F i g. 2 zeigt den für die Überwachungseinrichtung wichtigen Teil eines Regelkreises an Hand einer Blockschaltung.
- In F i g. 1 ist die Aufsicht auf eine RasterscheibeA mit zwei Rastermaßstäben B und C dargestellt. Der Rastermaßstab B weist eine solche Unterteilung auf, wie sie entsprechend der gewählten Unterteilung des Weges in Toleranzeinheiten erforderlich ist.
- Ist der Weg beispielsweise in Toleranzeinheiten von 0,1 mm unterteilt, so werden bei einem Verstellweg von 1 cm über den Rastermaßstab B 100 Impulse und bei einem gesamten Verstellweg von 1 m 10 000 Impulse gezählt. Die Unterteilung des Rastermaßstabes C ist gegenüber Rastermaßstab B ein ganzzahliges Vielfaches, beispielsweise Hundertfaches, d. h., jeweils 100 Einheiten des Maßstabes B steht genau 1 Einheit des Maßstabes C gegenüber. Erfolgt demnach eine Wegverstellung von 50 cm, so werden über dem RastermaßstabB bei fehlerfreier Abtastung 5000 Impulse und dem Rastermaßstab C 50 Impulse gezählt. Erfolgt eine fehlerhafte Abtastung auf Grund von Störimpulsen, so würden bei 5000 Impulsen ± 99 Störimpulsen über dem Rastermaßstab C gleichfalls 50 Impulse gezählt. Ist die Zahl der Störimpulse jedoch nur um einen Impuls größer, so werden über dem Rastermaßstab C 49 bzw. 51 Impulse gezählt. Damit ist die eindeutige Zuordnung der Impulszahl des grob unterteilten Rastermaßstabes C zu der eines bestimmten Impulszahlenbereiches des fein unterteilten Rastermaßstabes B nicht mehr erfüllt. Es werden beispielsweise bei 5000 Impulsen ± 100 Störimpulsen Warnsignale abgegeben und bei 5000 Impulsen ± 200 Störimpulsen die zu regelnde Anlage stillgesetzt. Der Rastermaßstab C ist beispielsweise gegenüber dem Rastermaßstab B um so viel größer, daß die Schwingungen der Welle, auf der die Rasterscheibe A befestigt ist, sich nicht auf das Zählergebnis der vom Rastermaßstab C abgegebenen Impulse auswirken.
- In F i g. 2 wird der digital vorgegebene Sollwert einer Wegverstellung in gleicher Weise auf die Summierungsstellen D und E gegeben. In der SummierungsstelleD wird der Sollwert xs mit dem digital ermittelten Istwert x der Wegverstellung verglichen und die sich damit ergebende Regelabweichung x", auf den ReglerR gegeben. In der SummierungsstelleE wird dagegen der digital vorgegebene Sollwert x, mit dem analog ermittelten Istwert x' verglichen. In der SummierungsstelleFwerden dieRegelabweichungenx", und x",' verglichen. Wird dabei beispielsweise die Bedingung 112X",' < x", erfüllt, so entsteht ein Signal xf, das auf den Schalter S gegeben wird, der über den Kontakt a ein Warnsignal auslöst, und bei der Bedingung x",' < x", wird ein Signal x; auf den Schalter S gegeben, der über den Kontakt b die zu regelnde Anlage stillsetzt.
- Ob in den Summierungsstellen E oder F digitale oder analoge Größen miteinander verglichen werden, hängt von verschiedenen Nebenbedingungen des Regelkreises ab, die im Zusammenhang mit dem erfinderischen Gedanken unerheblich sind und daher aus F i g. 2 nicht zu ersehen sind.
Claims (3)
- Patentansprüche: 1. Überwachungseinrichtung für digitale Positionierregelungen unter Verwendung mindestens zweier mit unterschiedlicher Genauigkeit arbeitender Wegermittlungen, dadurch gekennzeichnet, daß drei Regelsysteme derart zusammenwirken, daß die von einem analog arbeitenden Grobsystem ermittelte Regelabweichung und die von einem digital arbeitenden Grobsystem ermittelte Regelabweichung überlagert auf den Regler gegeben werden, wobei die Istwerte des digitalen Grobsystems und des analogen Grobsystems derart aufeinander abgestimmt sind, daß einer Impulszahl des digitalen Grobsystems ein dieser Impulszahl entsprechender Wert des analogen Grobsystems gleichkommt und daß das digital arbeitende Grobsystem und das digital arbeitende Feinsystem unterschiedliche, in einer festen Beziehung zueinander stehende Impulsfolgefrequenzen liefert, deren Impulszahlendifferenz zur Überwachung des Feinsystems dient, und daß die digital ermittelte Regelabweichung x" mit der analog ermittelten Regelabweichung x"; verglichen wird und bei 1/2 xu,' < x", ein Warnsignal ausgelöst wird, dagegen bei xu,' < x" ein Signal ausgelöst wird, das die zu regelnde Anlage stillsetzt.
- 2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber eine Rasterscheibe enthält, die mit mindestens zwei zentrisch zueinander angeordneten Rastermaßstäben unterschiedlicher Unterteilung versehen ist, von denen mindestens ein Rastermaßstab in bekannter Weise eine derartige feine Unterteilung aufweist, wie sie entsprechend der gewählten Unterteilung des Weges in Toleranzeinheiten erforderlich ist, während mindestens ein weiterer Rastermaßstab eine gröbere Unterteilung aufweist, die gegenüber der erforderlichen Unterteilung ein vorzugsweise ganzzahliges Vielfaches ist, so daß einer Impulszahl des grob unterteilten Rastermaßstabes eine bestimmte ganzzahlige Impulszahl des fein unterteilten Rastermaßstabes entspricht, und daß bei einer fehlerhaften Zuordnung der Impulszahl des grob unterteilten Rastermaßstabes zu der diesem Vielfachen entsprechenden Impulszahlenbereich des fein unterteilten Rastermaßstabes Schaltbefehle gegeben werden.
- 3. Überwachungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein grob unterteilter Rastermaßstab derartig grob unterteilt ist, daß keine Störimpulse wirksam werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1068 035; schweizerische Patentschrift Nr. 315 921.
Priority Applications (2)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Cited By (3)
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DE1068035B (de) * | 1959-10-29 | Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft, Berlin Und Erlangen | Anordnung zur Drehzahlregelung von motorisch angetriebenen Teilen auf konstante Drehzahl- oder Geschwindigkeitsverhältnisse, insbesondere für Mehrmotorenantriebe |
-
1961
- 1961-09-11 DE DEL40001A patent/DE1189627B/de active Pending
-
1962
- 1962-08-25 LU LU42269D patent/LU42269A1/xx unknown
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EP0658832A3 (de) * | 1993-12-16 | 1998-05-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine oder eines Roboters |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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LU42269A1 (de) | 1962-10-25 |
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