DE4026581C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein integriertes Steuerungssystem der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen (bekannten) Art.

Aus der DE 37 27 939 A1 ist ein Steuerungssystem bekannt, das sich für Textilmaschinen, insbesondere Spinnmaschinen, eignet, bei denen jede Spindelstelle mit einem separaten Antriebsmotor ausgestattet ist. Jeder Spindelstelle ist eine Motorplatine zugeordnet, die alle erforderlichen Schaltungselemente trägt. Ferner ist eine zentrale Steuerung vorgesehen, die über entsprechende Leitungen mit den Motorplatinen verbunden ist. Die Festlegung der Logik der Steuervorgänge erfolgt durch entsprechende Verdrahtung der Motorplatine, was einen sehr hohen Verdrahtungs- und Elektronikbauteileaufwand pro Spindelstelle erforderlich macht. Dies bedingt eine sehr hohe Fehlerwahrscheinlichkeit. Außerdem ist es nur sehr schwer möglich, Funktionen nachträglich zu ändern oder auf Kundenwünsche einzugehen, da das Verdrahtungsschema bzw. das Layout der Elektronik an jeder Spindelstelle nachträglich geändert werden müßte. Auch ist es nicht ohne weiteres möglich, Signale von den Spindelstellen an einen zentralen Rechner zu übermitteln.

Aus der DE 37 27 939 A1 ist weiterhin ein Steuerungssystem für eine Spinnmaschine bekannt, bei dem für den Anschluß jeder einzelnen Spindel eine separate Motorplatine vorgesehen ist. Jede Motorplatine ist mit einer Grundplatte verbunden, die mit Energieversorgungsleitungen versehen ist und eine vorbestimmte Anzahl von Platinenanschlüssen aufweist. Zumindest die Energieversorgungsleitungen von wenigstens zwei Grundplatten sind miteinander und mit einer ihnen gemeinsamen Verbindungsleitung, die zu einer zentralen Energieversorgungseinrichtung der Spinnmaschine führt, verbunden. Auf jeder Motorplatine ist eine eigene Steuerschaltung für die betreffende Spindelstelle vorgesehen. An dieser Steuerschaltung sind z. B. ein manuell betätigbarer Taster, ein die Motortemperatur überwachender Sensor sowie ein Fadenwächter angeschlossen. Die Festlegung der Logik der Steuervorgänge erfolgt somit durch die Steuerschaltung, so daß eine nachträgliche Änderung von einzelnen Funktionen z. B. zur Anpassung an Kundenwünsche sehr arbeitsintensiv ist, da diese an allen Motorplatinen berücksichtigt werden müssen.

Ebenfalls ist bekannt, jeder Spindelstelle oder einer Gruppe von Spindelstellen einen Mikroprozessor zuzuordnen, der die Ansteuerung der Spindelstellen per Software löst. Diese Steuerung ist der oben beschriebenen ähnlich, jedoch muß für jede Spindelstelle ein spezielles Programm erarbeitet werden, so daß lediglich die Zwangsverdrahtung durch Software ersetzt ist. Bei dieser Steuerung ergeben sich relativ hohe Kosten. Dies ist dadurch bedingt, daß für jede Spindelstelle bzw. Spindelstellengruppe ein eigener Mikroprozessor benötigt wird. Funktionsänderungen können zwar nachträglich per Software vorgenommen werden, jedoch bedingt auch dies eine Manipulation an jeder Spindelstelle bzw. Gruppe von Spindelstellen. Ebenfalls ist es nur mit erhöhtem Aufwand möglich, Spindelinformationen an einen zentralen Rechner weiterzuleiten (vgl. DE 37 03 869 A1).

Aus der bei der Bildung des Oberbegriffes herangezogenen DE-OS 24 60 252 ist ein Steuerungssystem zur Herstellung von Textilspülen vorgegebener Fadenlänge bekannt, das eine als Prozeßrechner ausgebildete Datenverarbeitungsanlage einschließt. Dieser Prozeßrechner umfaßt einen Datenspeicher, ein Rechenwerk, ein Steuerwerk sowie einen Taktgeber. An diesen Prozeßrechner ist ein Multiplexer angeschlossen, der über Datenkanäle mit Spulstelleneinheiten, die z. B. jeweils vier Spulstellen einschließen, verbunden. Über diese Datenkanäle kann der Multiplexer mit Hilfe einer Adresse jede Spulstelleneinheit ansprechen, wobei die gemeinsame Adreßleitung der betreffenden Spulstelleneinheit über den Multiplexer an Masse gelegt wird. Das heißt, jeder Spulstelleneinheit ist eine besondere Adreßleitung zugeordnet. Damit eine bestimmte Spulstelle (z. B. Spulstelle 1) der mit Hilfe des Adreßsignals ausgewählten Spulstelleneinheit ausgewählt werden kann, stellt der Multiplexer eine Verbindung zu den betreffenden Leitungen der Datenkanäle her. Infolge der Untergliederung der gesamten Spulstellen der Spulmaschine in Spulstelleneinheiten und der entsprechenden Ansteuerung durch den Multiplexer läßt sich zwar eine Einsparung an Datenleitungen erzielen, da nicht jede einzelne Spulstelle direkt mit dem Prozeßrechner verbunden werden muß. Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau läßt sich der für die Fadenlängenmessung erforderliche Informationsgehalt "Spulstelle steht" oder "Spulstelle läuft" zeitlich nacheinander in die Erfassungseinheit des Prozeßrechners aufnehmen, wobei für vier Spulstellen bereits neun Leitungen erforderlich sind. Sollen neben der vorstehenden Information weiter Informationen zwischen der einzelnen Spulstelle und dem zentralen Prozeßrechner ausgetauscht werden, so steigt die Anzahl der dafür erforderlichen Datenleitungen stark an.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Steuerungssystem so auszugestalten, daß selbst bei hohem Informationsgehaltaustausch zwischen dem Einzelaggregat (Spindel) und dem Prozeßrechner nur eine geringe Anzahl an Datenleitungen erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sowie Verwendung des Steuersystems sind Gegenstand der Ansprüche 2 bzw. 3.

Da gemäß der Erfindung jeder Spindelstelle ein Schieberegister zur Aufnahme der Ist-Zustände und ein Schieberegister zur Aufnahme der Soll-Zustände zugeordnet ist und die Schieberegister zur Aufnahme der Ist-Zustände bzw. die Schieberegister zur Aufnahme der Soll-Zustände für alle Spindelstellen der Textilmaschine über jeweils eine Busleitung seriell mit der betreffenden Speichereinheit verbunden sind, ergibt sich der Vorteil, daß für alle Spindelstellen insgesamt nur zwei Datenleitungen erforderlich sind.

Da allgemein ein Schieberegister aus mehreren hintereinandergeschalteten Speichern besteht, die jeweils nur 1 Bit speichern können (vgl. z. B. Elektronik 3, Grundschaltungen, Vogel-Fachbuchverlag Würzburg, Seite 404, Abschnitt 12.4.2), ergibt sich, daß bei einer Reihenschaltung von mehreren derartigen Schieberegistern nur eine Datenleitung für die Übertragung von 1 Bit pro Takt vorliegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das integrierte Steuerungssystem anhand eines Blockdiagramms,

Fig. 2 die Ansteuerung der Spindelebene und

Fig. 3 einen Anwendungsfall des Steuerungssystems, bei dem eine Einzelspindelmeterzählung vorgenommen wird, in schematischer Darstellung.

Nachfolgend wird das Steuerungssystem beispielhaft im Zusammenhang mit einer Zwirnmaschine beschrieben.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Zwirnmaschine z. B. 136 Spindeln auf, die in zwei gleichen Reihen auf der einen bzw. anderen Maschinenseite in Maschinenlängsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Jede Spindel wird von einem Motor M angetrieben, der an einen in der Zeichnung nicht dargestellten zentralen Frequenzumrichter angeschlossen ist. Die Aufwinde- bzw. Streckwerksantriebe, die ebenso nicht dargestellt sind, können entweder zentral oder ebenfalls per Einzelmotor angetrieben werden.

Die Zwirnmaschine wird von einem zentralen Rechner 1 gesteuert. An diesem ist über eine Schnittstelle (seriell TTY) ein Bedienungsterminal 12 angeschlossen, mit dem die Maschineneinstellung programmiert werden kann. Ebenfalls ist eine Schnittstelle (seriell RS 232) zu einem zentralen BDE­ (Betriebsdatenerfassungs-)Rechner 13 vorgesehen.

Mittels dieses Rechners 1 sowie eines Bussystems, bestehend aus einer jeder Spindel bzw. Spindelgruppe zugeordneten Elektronikeinheit 2 sowie den dazugehörigen Busleitungen 3 wird sowohl die Steuerung der Funktionsabläufe an jeder Spindelstelle als auch das Sammeln und das Übermitteln von spindelbezogenen Informationen wie z. B. Spindeldrehzahl jeder Spindel, Drehungen jeder Zwirnstelle, Spindelstop infolge Fadenbruch, Spindelstop infolge defektem Motor, Spindelstop infolge erreichter Meterzahl, erreichte Meteranzahl an stehender Spindel, momentaner Leistungsverbrauch usw. an den zentralen BDE-Rechner 13 realisiert.

Zur Datenübermittlung werden sogenannte Schieberegister eingesetzt. Schieberegister sind elektronische Bauelemente, die Informationen, die in ihren Speicherzellen stehen, mit jedem Takt, der von außen angelegt wird, um eine Stelle weiterschieben. Die Information, die in Speicherstelle 1 steht, wird in Speicherzelle 2 geschoben, die von Speicherzelle 2 in 3 usw. Mittels spezieller "Data out"- Leitungen kann nun die Information des Schieberegisters parallel ausgegeben werden. Umgekehrt kann mit "Data in" die parallele Information in das Schieberegister geladen werden, um mit jedem Takt die geladene Information um eine Stelle weiter zu transportieren.

In Fig. 2 ist ein solches System dargestellt. Jeder Spindestelle 3 sind zwei solcher Schieberegister zugeordnet, wobei das erste Schieberegister 4 zur Aufnahme des Ist- Zustandes der in der betreffenden Spindelstelle vorgesehenen Initiatoren und das zweite Schieberegister 5 zur Aufnahme des Soll-Zustandes der Initiatoren vorgesehen sind. Je nach Bitbreite der Schieberegister 4, 5 kann eine unterschiedliche Anzahl von Signalen je Spindelstelle verarbeitet werden.

Jedem Bit des ersten Schieberegisters 4 ist eine bestimmte Information zugeordnet. Im beschriebenen Beispiel ist Bit 0 der Motorpille, Bit 1 dem Taster "Spindel ein", Bit 2 dem Taster "Spindel aus" usw. zugeordnet. Je nach dem Zustand der Informationen nehmen die entsprechenden Bits den Wert 1 oder 0 an.

Ebenso ist jedem Bit des zweiten Schieberegisters 5 ein bestimmter Initiator zugeordnet. Im beschriebenen Beispiel ist Bit 0 dem Bremsschütz zugeordnet, Bit 1 dem Motorschütz, Bit 2 einem Steuereingang eines Fadenwächters usw. Je nach Zustand des entsprechenden Bits (logisch 1 oder 0) ist der zugeordnete Initiator eingeschaltet oder nicht.

Sämtliche ersten Schieberegister 4 sowie sämtliche zweiten Schieberegister 5 werden mit Hilfe einer Busleitung 3′ bzw. 3′′ in Reihe geschaltet und mit einer als Busrechner ausgebildeten zentralen Steuerung 6 verbunden, die in dem zentralen Rechner 1 integriert ist.

Innerhalb des Busrechners 6 ist ein Speichersystem 7 installiert, das vorzugsweise die gleiche Bitbreite wie die den Spindelstellen zugeordneten Schieberegister hat. Jeder Spindelstelle ist ein bestimmter Speicherbereich zugeordnet.

Ein erster, in der Fig. 2 nicht dargestellter Mikroprozessor übernimmt die Steuerung der ersten Schieberegister 4. Zu Beginn eines Abtastzyklusses werden die Informationen, die an den Spindelstellen anliegen, in die ersten Schieberegister 4 geladen. Damit wird sozusagen ein Prozeßabbild der Zwirnmaschine angefertigt. Beim nächsten Schritt werden die Informationen in den Busrechner 6 transportiert. Durch Anlegen eines Taktes werden nun sämtliche Speicherinhalte um eine Stelle nach links geschoben. Bit 0 des Schieberegisters 4 wird in Bit 7 des Speichersystems 7 geschoben usw. Nachdem der Takt achtmal angelegt worden ist, befindet sich das Prozeßabbild der Spindel 1 im Speicherbereich der Spindel 136 im Speichersystem 7, das der Spindel 2 im Schieberegister der Spindel 1 usw. Nach den nächsten acht Taktzyklen befindet sich das Prozeßabbild der Spindel 1 im Speicherbereich der Spindel 135 im Speichersystem 7, das der Spindel 2 im Speicherbereich der Spindel 136 im Speichersystem 7. Wird insgesamt 136 mal derart verfahren, so befindet sich dann das komplette Prozeßabbild der Zwirnmaschine im Speichersystem 7 des Busrechners 6. Daraufhin beginnt der Mikroprozessor das Einlesen des Prozeßabbildes von neuem. Sind weniger oder mehr Spindeln angeschlossen, so muß dies entsprechend angepaßt werden, was aber ohne großen Aufwand möglich ist.

Das Speichersystem 7 ist als Dualport-RAM ausgeführt, dadurch kann es beschrieben und gelesen werden. Durch diese Eigenschaft kann mittels einer Verknüpfungseinrichtung in Form eines zweiten Prozessors 8 der Inhalt des Speichersystems 7 zeitgleich gelesen werden. Dieser Prozessor 8 prüft die der entsprechenden Spindelstelle zugeordneten Speicherinhalte dahingehend, ob sich ihre Zustände seit der letzten Abfrage geändert haben. Haben sich die Speicherinhalte verändert, ist dies gleichbedeutend mit einer Änderung des Spindelzustandes. Je nach Art der Information werden daraufhin vom Prozessor 8 Daten zum BDE-Rechner 13 geschickt sowie entsprechende logische Verknüpfungen vorgenommen. Die Verknüpfungsergebnisse werden in ein zweites Speichersystem 9 des Busrechners 6 geschrieben, welches gleich aufgebaut ist wie das erste Speichersystem 7.

Der Speicherinhalt des zweiten Speichersystems 9 entspricht dem Prozeß-Sollzustand und wird nun in gleicher Weise in die zweiten Schieberegister 5 der Spindelstellen transportiert, wie oben beschrieben (Bit 7 von Speichersystem 9 in Bit 0 des Schieberegisters 5). Sind sämtliche Speicherinhalte in die zweiten Schieberegister 5 übertragen, werden mit dem Befehl "Data out" die Inhalte der zweiten Schieberegister 5 an die Initiatoren ausgegeben.

Die Taktraten der ersten und zweiten Schieberegister liegen bei 150 bis 200 kHz. Dies bedeutet, daß praktisch ohne Zeitverzögerung online Daten von Spindelstellen gesammelt und zum BDE-Rechner 13 geschickt werden können, sowie ebenfalls online Funktionsfolgen an Spindelstellen zentral programmiert werden können. Durch den Einsatz eines solchen integrierten Systems lassen sich auch sehr einfach ohne großen Mehraufwand Applikationen wie Einzelspindelmeterzählung, Drehzahlüberwachungen der einzelnen Spindeln, Schlupfregelungen der Spindeln usw. realisieren.

Durch den Einsatz der indizierten Programmierung kann auch auf sehr einfache Weise der Funktionsablauf der Spindeln realisiert bzw. geändert werden.

Als Beispiel für eine Applikation ist in Fig. 3 der Aufbau eines Meterzählers schematisch dargestellt. Dem Busrechner 6 ist bekannt, welche Spindel steht bzw. welche Spindeln in Betrieb sind. Diese Informationen können sehr einfach durch entsprechende Codierung der Speicherinhalte des Speichersystems 7 gewonnen werden. Von einem Impulsgeber 10, der an der Aufwindewelle bzw. Galettenwelle 13 angebracht ist, werden Impulse erzeugt, die in einem Speicherbereich 11 des Busrechners 6 gezählt werden. In diesem Speicherbereich 11 sind für jede Spindel mehrere Speicherplätze 14 reserviert. Der Busrechner 6 entscheidet nun in Abhängigkeit der laufenden Spindeln, ob der Zählerstand der entsprechenden Spindel erhöht wird oder nicht. Durch eine Voreinstellung kann nun jede Spindel nach Erreichen des Sollmeterstandes vom Busrechner 6 automatisch abgestellt werden.

Claims (3)

1. Integriertes Steuerungssystem für eine Textilmaschine, die eine Vielzahl von separat angetriebenen Einzelaggregaten, insbesondere von Spindeln aufweist, mit einer zentralen Steuerung (6), die einen Prozessor (8) sowie ein Speichersystem (7, 9) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jedem Einzelaggregat ein erstes Schieberegister (4) zur parallelen Aufnahme der Ist-Zustände der im Einzelaggregat vorgesehenen Initiatoren und ein zweites Schieberegister (5) zur parallelen Aufnahme der Soll-Zustände der Initiatoren vorgesehen ist,
• - daß das Speichersystem in eine erste und zweite Speichereinheit (7, 9) unterteilt ist,
• - daß die erste Speichereinheit (7), die zweite Speichereinheit (9), die ersten Schieberegister (4) und die zweiten Schieberegister (5) jeweils die gleiche Bitbreite aufweisen,
• - daß die ersten Schieberegister (4) zum Einlesen von deren Inhalten in die erste Speichereinheit (7) über eine erste Busleitung (3′) in Reihe mit der ersten Speichereinheit (7) verbunden sind,
• - daß der Prozessor (8) die Inhalte der Register der ersten Speichereinheit (7) ausliest und logisch verknüpft und die Verknüpfungsergebnisse als Soll-Zustände in die zweite Speichereinheit (9) abspeichert,
• - daß die zweite Speichereinheit (9) zum Einlesen ihrer Registerinhalte in die entsprechenden zweiten Schieberegister (5) mit einer zweiten Busleitung (3′′) gekoppelt ist, die die zweiten Schieberegister (5) in Reihe verbindet, und
• - daß die jeweiligen Initiatoren des betreffenden Einzelaggregats entsprechend dem Inhalt des zugehörigen zweiten Schieberegisters (5) ansteuerbar sind.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Speichersystem (7) zum gleichzeitigen Beschreiben und Lesen als Dualport-RAM ausgebildet ist.

3. Verwendung des Steuerungssystems nach Anspruch 1 oder 2 zur Meterzählung bei Spindeln.