DE3519840C2

DE3519840C2 -

Info

Publication number: DE3519840C2
Application number: DE3519840A
Authority: DE
Inventors: Anton Ing.(Grad.) 6906 Leimen De Rodi
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1985-06-03
Filing date: 1985-06-03
Publication date: 1991-05-29
Also published as: DE3519840A1; JPS62171479A; CN86103238A; AU588868B2; HK5093A; US4810942A; EP0204164A3; US5014335A; EP0204164A2; CA1260115A; AU5635586A; EP0204164B1; CN1007415B; SG111491G

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung mindestens eines Elektromotors an einer Offsetdruckmaschine mit einer Drehzahlsollwertvorgabe.

Bei der Ansteuerung von Elektromotoren bei Druckmaschinen werden bestimmte Anforderungen an das Regelverhalten des Antriebes gestellt. Eine wichtige Anwendung ist die Drehzahlregelung. Ihr Ziel ist es, eine durch eine Sollwertvorgabe bestimmte Drehzahl des Elektromotors möglichst exakt einzustellen und zu halten. Diese Drehzahlsollwertvorgabe kann beispielsweise mit Hilfe eines Potentiometers gegeben werden (vgl. hierzu: Zach, Franz, Leistungselektronik: Bauelemente, Leistungskreise, Steuerungskreise, Beeinflussungen, Springer-Verlag Wien, New York, 1979, S. 411).

An solche Antriebssteuerungen bei Druckmaschinen werden aber auch bestimmte Forderungen an die Eigenschaften der Netzversorgung, an die Kühlung der Baugruppen und an die Lastverhältnisse gestellt (vgl. hierzu: Kolb, Otto, Stromrichtertechnik, Bd. 1, AT Verlag, Aarau, Stutgart, 1984, S. 153-176, und Hartel, Walter, Stromrichterschaltungen, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1977, S. 254-283). Werden diese Anforderungen nicht erfüllt, so sind Funktionsstörungen, die sich auf das Druckergebnis niederschlagen, zu erwarten.

Der obengenannte Stand der Technik bezieht sich auf reine Drehzahlregelungen, bei denen eine eingestellte Drehzahl mit verschiedenen Mitteln konstant gehalten werden soll. Einrichtungen, die im Bedarfsfall (Grenzbedingungen) die eingestellte Drehzahl verändern, sind nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die Aufrechterhaltung der Produktion der Druckmaschine bei Grenzbedingungen, wie Unterspannung, erhöhten Umgebungs- oder Motortemperaturen und erhöhtem Momentbedarf bei möglichst hoher Druckleistung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Schon bei geringer Unterschreitung des Toleranzbereiches der Netzspannung des Versorgungsnetzes mußte bisher der Antrieb der Druckmaschine abgeschaltet werden. Durch die erfindungsgemäße Drehzahlsteuerung kann die Produktion der Druckmaschine in einem sogenannten Notbetrieb aufrechterhalten werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die Temperatur des Elektromotors gemessen wird und bei Temperaturüberschreitung der Drehzahlsollwert des Elektromotors verringert wird. Bei Antrieben in Druckmaschinen, deren Momentenkennlinie mit sinkender Drehzahl abfällt, ist es möglich, auch bei stark überhöhter Umgebungstemperatur und/oder verminderter Kühlleistung der Kühlaggregate des Elektromotors die Produktion der Druckmaschine durch Absenken der Drehzahl aufrechtzuerhalten. Damit ist ein unerwünschtes Abschalten dieser Baugruppen bei Erreichen der Grenztemperatur hinfällig.

Vorteilhafterweise wird die Temperatur der Ansteuerelemente des Elektromotors gemessen und bei auftretender Temperaturüberschreitung der Drehzahlsollwert des Elektromotors verringert. Somit kann verminderter Kühlleistung der Kühlaggregate der Ansteuerelemente durch eine Absenkung des Drehzahlsollwertes entgegengewirkt werden und eine vorübergehende Einstellung des Druckbetriebes verhindert werden.

Als Vorteil stellt sich ebenfalls heraus, daß das Antriebsmoment der Druckmaschine erfaßt wird, und daß bei Momentenüberschreitung der Drehzahlsollwert des Elektromotors verringert wird.

Da der Strom des Elektromotors eine Funktion des Lastmomentes ist, wird der Ankerstrom des Motors erfaßt und bei Erreichen eines vorgegebenen Stromgrenzwertes die Ankerspannung so verringert, daß sich der Ankerstrom nicht weiter erhöht.

Nunmehr ist es auch möglich, bei entsprechend verringerter Ankerspannung, was auch verringerte Antriebsleistung zur Folge hat, die Drehzahl des Elektromotors zu regeln. Das Antriebsmoment wird bevorzugt an solchen Stellen erfaßt, die einen Leistungsfluß bewirken, z. B. an Antriebswellen von Elektromotoren oder an solchen Stellen, die vor Überlastung sicher zu schützen sind, z. B. Feuchtwerke oder andere Verbraucher, deren Momentenbedarf von der Handhabung des Bedieners abhängig ist.

Für einen Druckereibetrieb bedeutet dies, daß die Produktion der Druckmaschine aufrechterhalten werden kann, und somit die lästigen Reinigungsarbeiten von Gummitüchern und Druckplatten bei durch die Abschaltung bedingten längeren Stillstandszeiten, sogar die des Feucht- und/oder Farbwerkes, verhindert werden. Vorteilhafterweise kann der Drehzahlsollwert durch die obenerwähnten Einflußgrößen oder einer Kombination dieser Einflußgrößen verringert werden. Die bestimmende Einflußgröße ist jeweils diejenige, die den Drehzahlsollwert am stärksten beeinflußt.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erörtert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Flußdiagramm den Ablauf bis zur Veränderung des zweiten Drehzahlsollwertes,

Fig. 2 ein Schaltschema zur Änderung des zweiten Drehzahlsollwertes und

Fig. 3 eine Kennlinie des zweiten Drehzahlsollwertes.

Da es im vorliegenden Fall das Verständnis der Beschreibung in Verbindung mit Fig. 1 erleichtert, enthält die Fig. 1 außer Bezugsziffern auch Wortangaben über die Bedeutung der einzelnen in der Fig. 1 enthaltenen Elemente.

Fig. 1 zeigt die Verfahrensschritte, die notwendig sind, um alle beanspruchten Merkmale der Einrichtung zu erfüllen. Dem Antrieb wird im Schritt 2 ein erster Drehzahlsollwert 19 in Form einer Spannung ₁U_soll vorgegeben. Dieser erste Drehzahlsollwert (19; ₁U_soll) steht in einem linearen Zusammenhang zu der gewünschten Drehzahl eines antreibenden Elektromotors (21). Im nächsten Schritt 3 wird der Zählerstand eines Zählers auf "Null" gesetzt. Dieser Zähler dient lediglich zur Erläuterung der Verfahrensschritte im Flußdiagramm. Bei dem Schritt 4 wird der Zählerstand geprüft.

Da der Zählerwert zu diesem Zeitpunkt "0" ist, erfolgt im Schritt 5 die Messung einer Netzspannung (32; U_N). Der Spannungswert wird anschließend im Schritt 6 mit dem Produkt aus dem vorgegebenen ersten Drehzahlsollwert (19; ₁U_soll) und einem Faktor k verglichen. Dieser Faktor k ist ein Umrechnungsfaktor und berücksichtigt wertmäßig die Zuordnung des ersten Drehzahlsollwertes (19; ₁U_soll) zur maximal für den Antrieb zulässigen Ankerspannung des Elektromotors 31.

Ist die Netzspannung (32; U_N) des Antriebs kleiner als dieses Produkt, wird im Schritt ein zweiter Drehzahlsollwert 21 in Form einer Spannung ₂U_soll gebildet, die ein Produkt aus der gemessenen Netzspannung (32; U_N) und dem Faktor ¹/k ist. Dadurch ist gewährleistet, daß im Unterspannungsfall die für den Antrieb maximal zulässige Ankerspannung des Elektromotors 31 nicht überschritten wird. Danach folgt Schritt 8.

Ist im Schritt 6 die gemessene Netzspannung (32; U_N) nicht kleiner als das Produkt aus k und dem ersten Drehzahlsollwert (19; ₁U_soll), wird der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) auf den gleichen Betrag festgelegt wie der erste Drehzahlsollwert (19; ₁U_soll). Danach folgt Schritt 8.

Im Schritt 8 wird der Zählerstand um 1 erhöht, danach im Schritt 9 der zweite Drehsollwert (21; ₂U_soll) ausgegeben und an die Drehzahlreglerbaugruppe 23 weitergegeben. Danach erfolgt im Schritt 10 eine Zählerstandsabfrage. Da der Zählerstand nach bisheriger Beschreibung "1" ist, also ungleich "3", wird im Schritt 4 der Zählerstand nochmals abgefragt. Da der Zählerstand zu diesem Zeitpunkt "1" ist, also ungleich "0", wird zum Schritt 15 verwiesen, bei der der Zähler nach dem Zählerstand "1" abgefragt wird.

Da der Zälerstand nun "1" ist, erfolgt im Schritt 11 eine Messung der Temperatur T, und bei Überschreiten der maximalen Grenztemperatur T_max. (Schritt 12) wird im Schritt 13 der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) entsprechend der zulässigen Grenztemperatur angepaßt. Danach folgt Schritt 8.

Für den Fall, daß im Schritt 12 die Grenztemperatur T_max. nicht erreicht wurde, wird der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) auf den gleichen Betrag festgelegt, wie der erste Drehzahlsollwert (19; ₁U_soll). Danach erfolgt Schritt 8, in dem der Zählerstand um "1" erhöht wird. Im nachfolgenden Schritt 9 wird der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) ausgegeben.

Da der Zählerstand nach dem bisherigen Vorgang "2" ist, also ungleich "3", wird im Schritt 4 der Zählerstand nochmals abgefragt. Da der Zählerstand zu diesem Zeitpunkt "2" ist, also ungleich "0", wird zum Schritt 15 verwiesen, bei der der Zähler nach dem Zählerstand "1" abgefragt wird.

Da der Zählerstand nun "2" ist, erfolgt im Schritt 16 eine Messung des Momentes M, und bei Überschreiten des maximalen Antriebsmoments M_max. (Schritt 17) wird im Schritt 13 der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) um einen festen Betrag, der u. a. abhängig ist von der Momentenkennlinie der vorliegenden Last, gesenkt. Danach erfolgt Schritt 8. Für den Fall, daß im Schritt 17 das maximale Antriebsmoment M_max. (21; ₂U_soll) auf den gleichen Betrag festgelegt wie der erste Drehzahlsollwert (19; ₁U_soll). Danach erfolgt Schritt 8, in dem der Zählerstand um "1" erhöht wird. Im nachfolgenden Schritt 9 wird der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) ausgegeben.

Da der Zählerstand nach dem bisherigen Vorgang "3" ist, wird zum Schritt 3 verwiesen, in dem, wie bei Beginn, der Zählerstand "0" gesetzt wird. Der Vorgang läuft dann wie bereits beschrieben ab.

Als zweiter Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) wird der jeweils niedrigste Wert nach einem kompletten Durchlauf in Schritt 9 ausgegeben und über einen weiteren Durchlauf gehalten.

In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Antriebssteuerung mit einer Einrichtung zur Veränderung der Drehzahl des Elektromotors 31 dargestellt.

Die Netzspannung (32; U_N) versorgt über einen Stromrichter 33 den Elektromotor 31. Die Messung der Motordrehzahl erfolgt über einen Tachogenerator 22, der mit der nicht dargestellten Motorwelle des Elektromotors 31 mechanisch verbunden ist. Der Tachogenerator 22 erzeugt den Drehzahlistwert und stellt diesen der Drehzahlreglerbaugruppe 23 zur Verfügung, die den Vergleich zwischen dem zweiten Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) und diesem Drehzahlistwert bildet und ein dem gewünschten Regelverhalten entsprechendes Ausgangssignal einer Stromreglerbaugruppe 26 liefert. Die Stromreglerbaugruppe 26 bildet aufgrund dieser und der Information über die Stromstärke, die von einem Stromwandler 25 erfaßt wird, das Ansteuersignal für den Stromrichter 33.

Eine Drehzahlvorbestimmungseinrichtung 18 erhält als Eingangsgröße den ersten Drehzahlsollwert (19; ₁U_soll). Wie bereits beschrieben, wird in der Drehzahlvorbestimmungseinrichtung 18 der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) gebildet, und der Drehzahlreglerbaugruppe 23 als Sollwerteingangsgröße zur Verfügung gestellt. Maßgebliche Einflußgrößen für den zweiten Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) können U_N, U_T und U_M sein (N steht für Netz, T steht für Temperatur, M steht für Drehmoment). Der erste Drehzahlsollwert (19;₁U_soll) wird von einer nicht dargestellten Sollwertaufbereitung gebildet, die im einfachsten Fall z. B. ein Potentiometer sein kann. Der erste Drehzahlsollwert (19; ₁U_soll) entspricht dem Wert der gewünschten Motordrehzahl. Die Eingangsgröße U_T wird von einer Temperatursignalaufbereitung 20 erzeugt. Darin wird die von beispielsweise einem Thermoelement erzeugte Meßspannung auf eine entsprechende Spannungshöhe verstärkt und angepaßt. Die Eingangsgröße U_M wird im Beispiel mit Hilfe des gleichen Stromwandlers 25, der den Strom-Istwert für die Stromreglerbaugruppe 26 liefert, erzeugt.

Fig. 3 zeigt eine Kennlinie 27 des zweiten Drehzahlsollwertes (21; ₂U_soll) in Abhängigkeit von dem ersten Drehzahlsollwert (19; ₁U_soll). Die durchgezogene Kennlinie 27 stellt den Verlauf des zweiten Drehzahlsollwertes (21; ₂U_soll) dar, wenn die Netzspannung (32; U_N) die Temperatur der Antriebselemente und Momentenbelastung sich im zulässigen Rahmen bewegen. Gestrichelte Kennlinien 28, 29, 30 zeigen den entsprechenden Verlauf des zweiten Drehzahlsollwertes (21; ₂U_soll), wenn eine der o. g. Bedingungen nicht erfüllt ist. Je nach Größe der Abweichungen ergeben sich, wie beschrieben, unterschiedliche Begrenzungen für die Kennlinien 28, 29, 30.

Eine optische und/oder akustische Warnmeldung, die auf das Erfüllen eines der zuvor genannten Merkmale hinweist, liegt im Rahmen der Erfindung, wie auch die Möglichkeit, die Absenkung des Sollwertes nach einer Warnmeldung manuell vornehmen zu können.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung mindestens eines Elektromotors an einer Offsetdruckmaschine mit einer Drehzahlsollwertvorgabe, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehzahlvorbestimmungseinrichtung (18) vorgesehen ist, die einen zweiten Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) bereitstellt, der als Sollwerteingangsgröße einer Drehzahlregeleinrichtung zugeführt wird, wobei der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) in Abhängigkeit von antriebsspezifischen Grenzbedingungen von der Drehzahlvorbestimmungseinrichtung (18) verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) bei nicht ausreichender Netzspannung in Abhängigkeit zur gemessenen Netzspannung (32; U_N) verringert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) bei einer Temperaturüberschreitung des Elektromotors (31) in Abhängigkeit zur gemessenen Temperatur (T) verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) bei einer Temperaturüberschreitung der Ansteuerelemente des Elektromotors (31) in Abhängigkeit zur gemessenen Temperatur (T) verringert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsollwert (21; ₂U_soll) bei einer Überschreitung des zulässigen Momentenbedarfs in Abhängigkeit zum gemessenen Moment (M) verringert wird.